本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今，突發(fā)性災(zāi)害日益受到重視，建造臨時性建筑成為災(zāi)后重建工作的重要內(nèi)容。臨時性建筑可根據(jù)不同的使用需求，做出場地變換，整體或部分移動，而同時又能簡易組裝。在臨時性建筑完成它的使命之后，建筑材料就變?yōu)橛谰眯缘囊兀@就對建造臨時建筑的材料提出了更高的生態(tài)要求，臨時性建筑中建筑材料應(yīng)從原料采集、產(chǎn)品的制造、應(yīng)用過程和使用后的再循環(huán)利用等四個方面進(jìn)行考慮。柱構(gòu)件是臨時結(jié)構(gòu)中的主要受力構(gòu)件，若關(guān)鍵柱構(gòu)件發(fā)生破壞，甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌，給人民的生命和財產(chǎn)帶來安全隱患。傳統(tǒng)的柱構(gòu)件常采用鋼筋混凝土柱、鋼-混凝土組合柱或鋼柱，鋼筋混凝土柱建造過程中造價最低，但由于需要支模、拆模等工序，因此施工速度慢且不宜拆除，不適用于臨時建筑。鋼-混凝土組合柱具有承載力高、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點，用于臨時性建筑中能發(fā)揮其力學(xué)性能優(yōu)勢，但對于需要拆除的臨時性建筑，由于混凝土硬化后導(dǎo)致構(gòu)件很難拆除，因此也不太適合用于臨時性構(gòu)件。對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于鋼構(gòu)件抗火性能差、剛度低等缺點，用于臨時建筑中也存在一定缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土柱、鋼-混凝土組合柱和鋼柱用于臨時性建筑的缺陷，提出一種快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，包括外層管、內(nèi)部填充材料、預(yù)應(yīng)力筋、套管、端板和螺母。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，包括預(yù)應(yīng)力筋、外層管，外層管上下端分別設(shè)有端板,上下端板設(shè)有不等直徑螺栓孔，端部帶有螺紋的預(yù)應(yīng)力筋插入套管中，兩端連接上下端板上螺栓孔內(nèi)的安裝螺母，外層管內(nèi)部及內(nèi)部設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋的套管外設(shè)置內(nèi)部填充材料；

所述的擰緊螺母對預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)緊力，壓縮內(nèi)部填充材料，使構(gòu)件形成整體共同受力。

所述的端板可與外層管接觸或留有間隙。

所述的外層管采用圓形、矩形或多邊形截面，采用不銹鋼管、普通鋼管、不銹鋼復(fù)合管或frp管。

所述的內(nèi)部填充材料采用沙子、土壤或其他粉末性填充物。

所述的套管采用塑料套管、鋼套管或frp套管。

所述的端板可以采用普通鋼板或不銹鋼鋼板，所述的端板橫截面為凸字型。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用外層管和內(nèi)部填充材料的組合作用，通過對內(nèi)部填充材料施加縱向預(yù)應(yīng)力，使內(nèi)部填充材料產(chǎn)生橫向變形，外層管處于環(huán)向受拉狀態(tài)，能有效約束內(nèi)部材料使其處于三向受壓狀態(tài)，顯著提高構(gòu)件的承載力、延性和耗能能力。此類構(gòu)件相對于傳統(tǒng)鋼筋混凝土構(gòu)件，具有施工速度快、承載力高、抗震性能好等優(yōu)點；相對于鋼-混凝土組合構(gòu)件，具有拆卸方便的特點，當(dāng)構(gòu)件拆除后，卸載施加在內(nèi)部填充材料上的預(yù)應(yīng)力，內(nèi)部材料可方便取出，從而實現(xiàn)外部管結(jié)構(gòu)和內(nèi)部材料的重復(fù)利用；相對于傳統(tǒng)鋼構(gòu)件，具有剛度大、承載力高、抗火性能好等優(yōu)點，因此快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在臨時性建筑中具有廣闊的應(yīng)用前景，同時由于其優(yōu)越的力學(xué)性能，也可作為永久性構(gòu)件使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件豎向剖面圖。

圖2是本發(fā)明的快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件橫斷面圖。

圖3端板剖面圖。

具體實施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步敘述。

如圖1、2、3所示，一種快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，包括預(yù)應(yīng)力筋1、外層管3，其特征在于，外層管3上下端分別設(shè)有端板5，上下端板5設(shè)有不等直徑螺栓孔7，端部帶有螺紋的預(yù)應(yīng)力筋1插入套管2中，兩端連接上下端板5上螺栓孔7內(nèi)的安裝螺母6，外層管3內(nèi)部及內(nèi)部設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋1的套管2外設(shè)置內(nèi)部填充材料4；

所述的擰緊螺母6對預(yù)應(yīng)力筋1施加預(yù)緊力，壓縮內(nèi)部填充材料4，使構(gòu)件形成整體共同受力。

所述的端板5可與外層管3接觸或留有間隙。

所述的外層管3采用圓形、矩形或多邊形截面，采用不銹鋼管、普通鋼管、不銹鋼復(fù)合管或frp管。

所述的內(nèi)部填充材料4采用沙子、土壤或其他粉末性填充物。

所述的套管2采用塑料套管、鋼套管或frp套管。

所述的端板5可以采用普通鋼板或不銹鋼鋼板，所述的端板5橫截面為凸字型。

本發(fā)明的工作原理是：

首先將端部帶有螺紋的預(yù)應(yīng)力筋1插入套管2中；然后將帶有套管2的預(yù)應(yīng)力筋1放入外層管3中，將帶有預(yù)定螺栓孔的下端板5固定在外層管3的底部，采用安裝螺母6固定預(yù)應(yīng)力筋1，端板5可做成圖3所示變截面形式，截面較小的一側(cè)端板5插入外層管3中，端板5上開設(shè)不等直徑螺栓孔7；隨后將內(nèi)部填充材料4填充到外層管3中，將帶有預(yù)定螺栓孔的上端板5設(shè)置在外層管3頂部，隨后在預(yù)應(yīng)力筋3上部安裝螺母6，螺母6放置在螺栓孔7中，擰緊螺母6對預(yù)應(yīng)力筋1施加預(yù)緊力，從而壓縮內(nèi)部填充材料4，施加到預(yù)定預(yù)緊力后即可完成構(gòu)件的安裝，使構(gòu)件形成整體共同受力。

該方法是在管內(nèi)填充材料，通過對內(nèi)部填充材料施加預(yù)應(yīng)力，利用外層管對內(nèi)部填充材料的約束作用，使構(gòu)件具有較高的承載力和良好的抗火性能，便于拆卸，同時實現(xiàn)外部管和內(nèi)部材料的重復(fù)利用。具體實施方法：在管內(nèi)填充材料后，通過管內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋對核心填充材料施加預(yù)應(yīng)力，根據(jù)使用功能的需求，外部管可承擔(dān)部分豎向荷載或不承擔(dān)豎向荷載，待預(yù)應(yīng)力施加完畢且端板固定后，即形成整體受力構(gòu)件。本發(fā)明適用于臨時建筑的柱構(gòu)件也可用于永久性柱構(gòu)件，構(gòu)件具有承載力高、抗震性能優(yōu)越等優(yōu)點，且構(gòu)件中所有部件均能重復(fù)利用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種快速裝配式管約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，包括預(yù)應(yīng)力筋、外層管，外層管上下端分別設(shè)有端板,上下端板設(shè)有不等直徑螺栓孔，端部帶有螺紋的預(yù)應(yīng)力筋插入套管中，兩端連接上下端板上螺栓孔內(nèi)的安裝螺母，外層管內(nèi)部及內(nèi)部設(shè)有預(yù)應(yīng)力筋的套管外設(shè)置內(nèi)部填充材料，通過對內(nèi)部填充材料施加預(yù)應(yīng)力，利用外層管對內(nèi)部填充材料的約束作用，使構(gòu)件具有較高的承載力、良好的抗震與抗火性能，同時便于拆卸，實現(xiàn)外部管和內(nèi)部材料的可重復(fù)利用。本發(fā)明適用于臨時建筑的柱構(gòu)件或永久性柱構(gòu)件，其具有施工速度快，受力性能優(yōu)越等優(yōu)點，且構(gòu)件中所有部件能重復(fù)利用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：郭蘭慧;黃海家;高山;劉用;王云鶴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西京學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.28
技術(shù)公布日：2017.07.07