本發(fā)明涉及一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱及作法，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國住宅建設(shè)的快速發(fā)展，為滿足人民群眾日益增長的住房需求，推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅，擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場占有率。推動(dòng)建造方式創(chuàng)新，大力發(fā)展裝配式混凝土建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑，在具備條件的地方倡導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑，不斷提高裝配式建筑在新建建筑中的比例。可以預(yù)見裝配式結(jié)構(gòu)將成為我國未來主要的建筑形式。

隨著資源的不斷匱乏，我國的木材資源也面臨著嚴(yán)峻的問題，由于多數(shù)國家應(yīng)經(jīng)禁止出口原木木材，因此依靠進(jìn)口木材已經(jīng)變得不可能，同時(shí)，在使用過程中由于對(duì)大直徑木材的青睞，導(dǎo)致小直徑(尺寸為40mm～130mm)的木材很少被完整的開發(fā)和使用，多數(shù)小徑木材被嚴(yán)重浪費(fèi)。如何完整的開發(fā)和利用被人忽視的小徑木材已經(jīng)成為了當(dāng)前熱點(diǎn)的研究問題，這一問題的解決不僅將有效地緩解資源危機(jī)，在某種程度上也解決了森林資源供需矛盾。

碳纖維以其優(yōu)異的綜合性能成為當(dāng)今世界材料學(xué)科研究的重點(diǎn)。研究表明：碳纖維的抗拉強(qiáng)度>3500mpa，抗拉模量>230gpa，密度僅為1.76～1.94g/cm，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和綜合特性；碳纖維已在建筑、能源等等領(lǐng)域和行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱結(jié)構(gòu)承載力普遍較差，施工過程中需要使用大量的(木)模板，容易造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，同時(shí)施工養(yǎng)護(hù)需要大量的工期，無法適應(yīng)目前裝配式建筑的發(fā)展。基于此，本發(fā)明提出了一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱，輕型鋼管部件作為外部可裝配模板，內(nèi)部填充由frp碳纖維布約束的小徑木材，相比于傳統(tǒng)的混凝土承重柱，其承載力顯著提高，具有可裝配式施工的特點(diǎn)，同時(shí)充分發(fā)揮和利用了小徑木材，符合目前裝配式發(fā)展的新要求，適用于低、多層裝配式建筑的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有可裝配式施工、構(gòu)造簡單、施工方便、綠色環(huán)保一體化等優(yōu)點(diǎn)的可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱，以期有效解決傳統(tǒng)混凝土柱承載能力不佳，裝配化效率低，資源利用率低等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱，該組合承重柱包括小徑木材1、木屑填充物2、frp碳纖維布3、混凝土4、預(yù)埋連接鋼筋5和輕型鋼管6；混凝土4、預(yù)埋連接鋼筋5和輕型鋼管6組成組合承重柱的外部裝配式模板；小徑木材1、木屑填充物2由frp碳纖維布3約束圍護(hù)組成內(nèi)部填充結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充結(jié)構(gòu)設(shè)置在外部裝配式模板中間；預(yù)埋連接鋼筋5設(shè)置在輕型鋼管6的周向角部處，小徑木材1設(shè)置在由frp碳纖維布3圍護(hù)成的圓形內(nèi)部填充結(jié)構(gòu)中間，木屑填充物2填充在小徑木材1與frp碳纖維布3之間的空隙處；frp碳纖維布3與輕型鋼管6之間填充有混凝土4。

所述小徑木材1為帶皮直徑為40mm～80mm的木材，預(yù)先將小徑木材1加工成截面為矩形，便于小徑木材的充分利用，矩形的邊長尺寸為20mm的倍數(shù)，如20mm×40mm，40mm×40mm，40mm×20mm，20mm×20mm，小徑木材1在內(nèi)部填充結(jié)構(gòu)中間呈分層交錯(cuò)布置；各層小徑木材1以及各個(gè)小徑木材1之間通過乳膠進(jìn)行粘結(jié)。

木屑填充物2由木屑、乳膠、細(xì)沙、水泥和水組成，木屑為小徑木材1預(yù)先加工時(shí)的產(chǎn)物，木屑、乳膠、細(xì)沙、水泥、水按照1:1:0.25:0.25:0.05進(jìn)行均勻拌合，細(xì)沙的顆粒直徑為5mm-10mm，木屑、乳膠、細(xì)沙、水泥、水均勻拌合后應(yīng)在初凝前完成填充工作。

所述frp碳纖維布3由12k碳纖維絲織制而成，frp碳纖維布3粘結(jié)在外部裝配模板的內(nèi)腔壁上，以提高對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的約束作用。粘結(jié)層數(shù)宜為2～3層，黏貼時(shí)每層frp碳纖維布3需進(jìn)行搭接，搭接長度不低于150mm，且搭接區(qū)域額外涂刷底膠，防止搭接區(qū)域松開。

所述混凝土4為普通混凝土或者再生混凝土，外部裝配模板為工廠化預(yù)制而成?；炷?的強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)要求選用，當(dāng)選用為再生混凝土?xí)r，粗骨料取代率為0-100％，細(xì)骨料選用天然砂或者機(jī)制砂，即細(xì)骨料不取代。

所述預(yù)埋連接鋼筋5為裝配式連接時(shí)用的連接鋼筋，外部裝配模板為工廠化預(yù)制而成。預(yù)埋連接鋼筋5直徑宜為12mm-14mm，鋼筋強(qiáng)度等級(jí)大于hrb335，預(yù)埋連接鋼筋5的外伸長度大于200mm，方便裝配施工時(shí)套筒連接。

所述輕型鋼管6為結(jié)構(gòu)最外側(cè)鋼管，外部裝配模板為預(yù)制結(jié)構(gòu)。輕型鋼管6的截面為圓形或者矩形，考慮到后期裝配方便，建議采用矩形形式，鋼管厚度不大于5mm，鋼管外尺寸不應(yīng)大于200mm。

利用組合承重柱進(jìn)行的一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱的制作方法，該方法實(shí)施過程如下：

第一步，定位和架立輕型鋼管6，將預(yù)先加工的圓環(huán)鋼模放入輕型鋼管6內(nèi)部，確定對(duì)應(yīng)四角預(yù)埋連接鋼筋5的位置，架立預(yù)埋連接鋼筋5，之后向四角澆筑混凝土4，養(yǎng)護(hù)形成裝配外模板，裝配外模板通過預(yù)埋連接鋼筋5進(jìn)行套筒式裝配連接，此步驟在工廠預(yù)制完成外部裝配式模板；

第二步，預(yù)先在外部裝配式模板內(nèi)部確定內(nèi)部填充結(jié)構(gòu)的位置，在外部裝配式模板的內(nèi)框腔壁涂刷粘結(jié)膠，鋪貼frp碳纖維布3，黏貼層數(shù)為2～3層，黏貼時(shí)的搭接長度大于等于150mm，每層黏貼層均涂刷粘結(jié)膠；

第三步，向frp碳纖維布3組成的圓框內(nèi)填充預(yù)先初步加工的小徑木材1，小徑木材1通過乳膠進(jìn)行粘結(jié)固定；

第四步，在frp碳纖維布3與小徑木材1之間的剩余空隙位置灌入木屑填充物2，即形成輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱。

本發(fā)明一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱適用于低、多層裝配式建筑的發(fā)展。通過frp碳纖維對(duì)內(nèi)部小徑木材進(jìn)行合理約束，大大提高了核心填充結(jié)構(gòu)的承載能力，外部裝配模板可工廠化預(yù)制，通過預(yù)埋連接鋼筋聯(lián)系上下結(jié)構(gòu)，具有施工裝配方便等特點(diǎn)，由于較好的開發(fā)和利用了小徑木材，做到了綠色環(huán)保低碳。

附圖說明

圖1是一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱截面圖。

圖2一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱立面圖。

圖中：1小徑木材、2木屑填充物、3frp碳纖維布、4混凝土、5預(yù)埋連接鋼筋、6輕型鋼管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1-2所示，本發(fā)明的一種可裝配輕型鋼管-約束小徑木材組合承重柱，包括小徑木材1、木屑填充物2、frp碳纖維布3、混凝土4、預(yù)埋連接鋼筋5和輕型鋼管6。內(nèi)部填充小徑木材，外圍為frp碳纖維布，同時(shí)剩余空隙內(nèi)澆筑木屑填充物2組成內(nèi)部填充結(jié)構(gòu)，frp碳纖維布對(duì)內(nèi)部小徑木材產(chǎn)生了較好的核心約束作用，大大提高了結(jié)構(gòu)的承載能力，由混凝土4、預(yù)埋連接鋼筋4和輕型鋼管6組成的外部模板可以實(shí)現(xiàn)裝配式連接，施工簡單方便，同時(shí)小徑木材得到合理的開發(fā)和利用，更加綠色環(huán)保，適宜于低、多層的新型建筑體系。

以上是本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施不限于此。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種可裝配輕型鋼管?約束小徑木材組合承重柱及作法，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明適用于村鎮(zhèn)低、多層裝配式建筑的發(fā)展；輕型鋼管與預(yù)埋連接鋼筋澆筑混凝土后形成外部裝配模板，小徑木材在FRP碳纖維布的圍護(hù)約束下承載力大大提高，柱結(jié)構(gòu)的承載能力可提高30％，同時(shí)裝配施工簡單，由于較好的利用和開發(fā)了小徑木材，做到了綠色環(huán)保低碳。

技術(shù)研發(fā)人員：喬崎云;劉文超;曹萬林;張建偉;董宏英
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.14
技術(shù)公布日：2017.07.25