本發(fā)明涉及一種建筑結構補強加固方法，具體涉及一種外套圓形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法。
背景技術：
鋼管混凝土能夠充分發(fā)揮鋼管與核心混凝土的優(yōu)點，又可以彌補這兩種材料各自的缺點。具有承載能力高、延性好、耗能好、抗震性能好等優(yōu)點，現(xiàn)階段在多層、高層與超高層建筑、大跨度橋梁、大型工業(yè)廠房等結構中廣泛應用，施工方便，縮短工期，降低造價，取得良好的經(jīng)濟效果?，F(xiàn)有的鋼管混凝土是在鋼管內澆筑混凝土，形成實心復合結構，以加大鋼管的強度和剛度。專利公開號為CN1538012A的專利“空心鋼管混凝土”中提出了一種利用兩根不等徑的同軸鋼管組合，在內外管間隙內填充混凝土，形成空心夾層鋼管混凝土柱，達到保證柱子強度的同時，增加斷面面積、減輕結構自重的目的，該結構在新建工程中具有良好的應用前景，通常是將兩個長度相等的的鋼管固定后澆筑混凝土，形成的一種新型組合結構。但本專利涉及一種建筑結構補強加固方法，該服役結構在加固前可能會因其不能完全卸載而處于受力狀態(tài)，導致原有構件和新加部分之間存在應變滯后、新加部分材料利用率降低問題，目前關于這種結構增強方式還沒有較為深入的受力機理研究。
近年來，隨著鋼結構形式和設計的改進和創(chuàng)新，鋼管柱的應用得到了迅速的發(fā)展。例如在輸電、通訊等基礎設施建設中；在工業(yè)廠房、車間等建筑中都大量的使用了鋼管柱，然而在長期服役過程中，鋼管柱會出現(xiàn)腐蝕生銹、開裂等問題，尤其是在沿海地區(qū)、工業(yè)區(qū)和酸雨多發(fā)地區(qū)。作為一類重要的支撐結構，其結構性能直接影響到服役或生產(chǎn)安全性和經(jīng)濟性。如果整體更換，安裝、運輸費用較高、尤其是在偏遠地區(qū)。此外，施工期間需要停止輸電或生產(chǎn)，會影響正常的生活和生產(chǎn)。
針對受損的鋼管柱，目前常用的加固方法有增大截面法，外包鋼加固法，外貼FRP加固法。本專利擬將鋼管混凝土結構應用到鋼管柱的加固工程中，提出一種外包鋼管混凝土對受損鋼管柱進行局部或整體加固的方法，局部加固時外套鋼管主要起套箍作用，整體加固時外套鋼管既可共同承受外力，又能產(chǎn)生套箍作用，為鋼管柱加固方法提供了新的思路。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術中存在的問題采用的技術方案如下：
一種外套圓形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，包括如下步驟：
步驟一、在原有鋼管柱表面打磨除銹；
步驟二、在原有鋼管柱外圍設置外套圓形鋼管，所述外套圓形鋼管將原有鋼管柱包覆在內；
步驟三、在原有鋼管柱和外套圓形鋼管之間澆筑填充料。
所述的填充料為自應力自密實混凝土，該混凝土按重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1：0.23~0.33：0.85~1.08:0.92~1.09。
所述的填充料還包括重量份為0.8-2.5%的減水劑。
所述的自應力自密實混凝土，以重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.33:0.85:0.97，還包括重量份為0.8%的減水劑。
所述的自應力自密實混凝土，以重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.28:0.90:1.01，還包括重量份為1.2%的減水劑。
所述的自應力自密實混凝土，以重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.23:1.08:1.09，還包括重量份為2.5%的減水劑。
所述的外套鋼管與原有鋼管柱幾何中心重合，或根據(jù)承載情況進行偏心設置。
所述的鋼管柱的截面形狀為圓形或多邊形結構。
所述的外套圓形鋼管由兩塊半圓形鋼板現(xiàn)場對縫焊接形成，所述的外套圓形鋼管厚度為3~10mm。
本專利提出一種外套圓形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，利用鋼管混凝土的優(yōu)點，來解決銹蝕、開裂等老舊受損鋼管柱存在的安全隱患問題，以及鋼管柱整體更換成本高的問題；同時內部中空鋼管柱仍可以鋪設電線，管道等，不影響正常使用，具體優(yōu)點如下：
1.用本方法加固的鋼管柱與整體更換相比，既可減少自然資源和社會資源的浪費，又能提高承載力和變形能力，延長其服役壽命，具有工期短、費用低等優(yōu)點。
2.該加固方法的思路在于將增大截面加固法中的縱筋與箍筋用量轉化為外套鋼管，利用外套鋼管，在不增加用鋼量的前提下，以達到對原有的鋼管柱良好的套箍作用，提高其承載力與延性。
3. 外套鋼管加固結構相對其他加固方法可適度減小截面面積，減輕自重，節(jié)約工程造價。
4.創(chuàng)造性的將自應力混凝土、自密實混凝土的技術相結合，得到一種自應力自密實新型混凝土，使這種新型高性能混凝土具有良好的流動性、穩(wěn)定性、均勻性和密實度，并將其引入到鋼管混凝土結構當中用于工程加固。
5.外套鋼管可作為澆筑填充料的模板，操作簡單、施工方便，縮短工期，降低工程成本，且加固可靠性高。
6.該組合加固結構屬于一種新型鋼管混凝土結構，其綜合了鋼管混凝土結構與增大截面加固法二者的優(yōu)勢，能夠大幅提高原有鋼管柱的承載力與延性，相比現(xiàn)有加固方法具有很強的技術優(yōu)勢。
7.相關資料表明，采用加固、改造結構與新建結構相比，可節(jié)約40%的投資額，縮短約50%的工期，加固的投資回收速度也是新建結構的3-4倍，經(jīng)濟效益顯著，同時對現(xiàn)有結構進行加固修復，可以避免自然資源和社會資源的浪費，具有很高的社會效益。
8.本專利中外套鋼管采用圓形鋼管結構，對混凝土的約束效果好，其軸壓性能和抗震性能更好。
附圖說明
圖1為本發(fā)明鋼管柱加固部位截面結構示意圖；
其中：1-外套圓形鋼管，2-鋼管柱，3-填充料。
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明，一種外套圓形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，包括如下步驟：
步驟一、在原有鋼管柱2表面打磨除銹；
步驟二、在原有鋼管柱外圍設置外套圓形鋼管1，所述外套圓形鋼管1將原有鋼管柱2包覆在內；
步驟三、在原有鋼管柱2和外套圓形鋼管1之間澆筑填充料3。
填充料3為自應力自密實混凝土，外套鋼管能夠對原鋼管柱提供良好的約束是本專利加固方法成功的關鍵，而內外鋼管間隙內填混凝土的澆筑質量則直接影響鋼管的約束作用，如采用普通混凝土或無機灌漿料，會導致后澆填充料振搗困難，施工質量得不到保證，且填充料收縮會在填充料與鋼管之間產(chǎn)生間隙，導致難以發(fā)揮外套鋼管的約束作用，并弱化填充料對外套鋼管的支撐作用，帶來嚴重的安全隱患。
自密實混凝土具有良好的工作性能，在不振搗的情況下便能密實填充在各種結構中，可減小混凝土作業(yè)強度，避免振搗引起的噪音污染，簡化施工程序。自應力混凝土的主要作用在于承受荷載，通過自身的化學能并在適當?shù)募s束條件下可使混凝土形成自應力，提高彈性模量、粘結力、抗沖模量以及抗疲勞性能等力學性能，并可以使混凝土更加有效的承受荷載、節(jié)約材料、減輕自重。自應力自密實混凝土可以發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢，由于密實度的增加，混凝土的抗?jié)B、抗凍和耐腐蝕性能都得到增加。
本專利中自應力自密實混凝土，按重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1：0.23~0.33：0.85~1.08:0.92~1.09，其中還包括重量份為0.8-2.5%的減水劑。
實施例1
自應力自密實混凝土，以重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.33:0.85:0.97，還包括重量份為0.8%的減水劑。
實施例2
自應力自密實混凝土，以重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.28:0.90:1.01，還包括重量份為1.2%的減水劑。
實施例3
自應力自密實混凝土，以重量份計，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.23:1.08:1.09，還包括重量份為2.5%的減水劑。
經(jīng)實驗測量，本專利中配制的自應力自密實混凝土流動性良好，擴展度均在645-655mm范圍內，隨著上述三組實施例配方中水灰比的降低，混凝土漿體粘稠度增大，對于標準的150×150×150mm試樣塊，立方體抗壓強度增加，依次為45MPa，54MPa，61MPa。
外套圓形鋼管由兩塊半圓形鋼板現(xiàn)場對縫焊接形成，所述的外套圓形鋼管厚度為3~10mm。
GB50936-2014中規(guī)定，空心鋼管混凝土（即外鋼管內包含一層空心混凝土，內部不設鋼管的結構）的壁厚不宜小于3mm。本課題組經(jīng)過試驗研究，發(fā)現(xiàn)壁厚為2.5mm的焊接鋼管會出現(xiàn)裂縫崩開現(xiàn)象，不能繼續(xù)約束內部核心混凝土。因此本專利的外套圓形鋼管1最小厚度設為3mm。
相關文獻表明，實際工程中應用的鋼管混凝土柱，大多是采用壁厚小于10mm的鋼管，壁厚>10 mm的應用較少，極少數(shù)案例用到>20mm壁厚的鋼管。在加固鋼管柱時，新增截面尺寸則很小，只有100-200mm?？紤]到新增鋼材面積和新增混凝土面積的匹配，外套鋼管壁厚可能不會很大，甚至出現(xiàn)比內部鋼管壁更薄的情況。因此，本專利采用壁厚為3-10mm的外套圓形鋼管，既滿足規(guī)范要求，又減小鋼材的用量，比較經(jīng)濟。
本發(fā)明的保護范圍并不限于上述的實施例，顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍內，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動和變形在內。