型鋼翼緣削弱再生混凝土抗震耗能組合柱及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，尤其是一種型鋼翼緣削弱再生混凝土抗震耗能組合 柱。
【背景技術(shù)】
[0002] 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式，由于具有承載力高、剛 度大、抗震性能好且節(jié)約鋼材、降低工程造價(jià)等特點(diǎn)，已越來(lái)越被廣泛應(yīng)用到大跨度結(jié)構(gòu)和 地震區(qū)的高層以及超高層建筑中。
[0003] 隨著中國(guó)城市化的進(jìn)展，建筑垃圾（廢棄物）的問(wèn)題逐漸被重視。如采取簡(jiǎn)單的 堆放方式處理，每年新增建筑垃圾處理將占地至少1. 5億平方米。再生混凝土作為一種新 材料則能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
[0004] 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中的配鋼率可比普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的配鋼率大的很多，因 此可以在有限的截面面積中配置較多的鋼材，所以型鋼混凝土構(gòu)件的承載力可以提高很 多。對(duì)于一般的型鋼混凝土柱在受地震荷載作用破壞時(shí)，首先是柱頭和柱腳先破壞，而此時(shí) 柱中間區(qū)域彎矩還未達(dá)到截面最大抵抗彎矩，因此只有柱頭和柱腳破壞耗能，其他區(qū)域不 耗能，耗能能力有限，材料力學(xué)性能發(fā)揮不充分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：提供一種型鋼翼緣削弱再生混凝土抗震耗能組合柱，以解決現(xiàn)有技術(shù) 存在的上述問(wèn)題。進(jìn)一步提供上述型鋼翼緣削弱再生混凝土抗震耗能組合柱的制作方法。
[0006] 技術(shù)方案：一種型鋼翼緣削弱再生混凝土抗震耗能組合柱，包括型鋼腹板、與所述 型鋼腹板平行設(shè)置的縱筋、沿所述縱筋長(zhǎng)度方向設(shè)置的箍筋和填充于其間的混凝土；位于 組合柱中間區(qū)域的型鋼腹板削弱翼緣，所述混凝土為再生骨料混凝土，廢混凝土骨料的替 代率為45~55%。
[0007] 在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述再生骨料混凝土包括如下重量比的各組分：水：水泥： 砂：廢棄磚塊：廢棄混凝土塊=1: (2~2. 5) : (2~2. 5) : (1~1. 2) : (4. 8~5. 5)。
[0008] 在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述再生骨料混凝土包括如下重量比的各組分，水：水泥： 砂：廢棄磚塊：廢棄混凝土塊=1:2. 27:2. 27:1. 04:5. 21。
[0009] 制作上述型鋼翼緣削弱再生混凝土抗震耗能組合柱的方法，
[0010] 步驟1 :根據(jù)設(shè)計(jì)要求將柱型鋼中間區(qū)域的翼緣削弱，預(yù)制好型鋼柱，現(xiàn)場(chǎng)吊裝；
[0011] 步驟2 :設(shè)置縱筋并綁扎箍筋，
[0012] 步驟3:型鋼混凝土柱模板支模，澆注混凝土，振搗。
[0013] 有益效果：首先，柱中間區(qū)域型鋼翼緣削弱能夠充分發(fā)揮柱的性能，在地震荷載作 用下有較好的剛度和延性，提高了柱構(gòu)件的耗能能力和結(jié)構(gòu)的安全性；其次，柱中間區(qū)域型 鋼翼緣削弱有效地提高了柱混凝土澆筑密實(shí)，有助于提高施工質(zhì)量；最后，在進(jìn)一步的實(shí)施 例中，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：型鋼可以提前在工廠預(yù)制好，現(xiàn)場(chǎng)吊裝，提高施工效率，節(jié)省施工時(shí) 間；型鋼柱可以作為支撐構(gòu)件承受上部施工荷載，減少腳手架的使用；節(jié)約鋼材，充分發(fā)揮 鋼材的性能；再生混凝土中廢棄混凝土粗骨料的使用可以回收建筑垃圾，變廢為寶，節(jié)約資 源，保護(hù)環(huán)境。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明型鋼翼緣削弱的抗震耗能組合柱構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明型鋼翼緣削弱的抗震耗能組合柱構(gòu)件的主視圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明型鋼翼緣削弱的抗震耗能組合柱構(gòu)件的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 結(jié)合圖1至圖3詳細(xì)描述本發(fā)明的主要內(nèi)容。具體如圖1和圖2所示，本實(shí)施例 型鋼翼緣削弱再生混凝土抗震耗能組合柱包括型鋼腹板2、與所述型鋼腹板平行設(shè)置的縱 筋3、沿所述縱筋長(zhǎng)度方向設(shè)置的箍筋4和填充于其間的混凝土；位于組合柱中間區(qū)域的型 鋼腹板1削弱翼緣，所述混凝土為再生骨料混凝土，廢混凝土骨料的替代率為45~55%。 在本申請(qǐng)中，替代率指體積替代率。
[0018] 從圖1、圖2或圖3中可見(jiàn)：型鋼腹板的中間區(qū)域削弱翼緣，因此在受力損壞時(shí)，中 間區(qū)域彎折耗能，從而充分發(fā)揮型鋼腹板的性能。同時(shí)，中間區(qū)域型鋼翼緣削弱能夠有效地 提高混凝土澆筑密實(shí)度，從而提高施工質(zhì)量。
[0019] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，申請(qǐng)人對(duì)再生骨料混凝土的配比進(jìn)行了優(yōu)化，較為優(yōu)選的 配比范圍是水：水泥：砂：廢棄磚塊：廢棄混凝土塊=1: (2~2. 5) : (2~2. 5) : (1~ 1. 2) : (4. 8 ~5. 5)。
[0020] 以強(qiáng)度等級(jí)為C35、再生骨料的替代率為50%的混凝土為例：
[0021] 實(shí)施例1各組分的重量比為，水：水泥：砂：廢棄磚塊：廢棄混凝土塊= 1:2. 27:2. 27:1.04:5. 21。采用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：塌落度180,和易性優(yōu) 異，7天抗壓強(qiáng)度28. 5MPa，28天抗壓強(qiáng)度43. 5MPa。
[0022] 實(shí)施例1的具體過(guò)程如下：本發(fā)明根據(jù)以下公式按照C35等級(jí)混凝土進(jìn)行配合比 計(jì)算
[0023]
[0024] 按上述公式計(jì)算a= 1，水泥的表觀密度p。= 3.lg/cm3,水的密度pw=lg/cm3， 由于砂、廢棄磚塊體、廢棄混凝土塊體塊的表觀密度都未知，需先用排液置換法對(duì)其密度進(jìn) 行測(cè)量和計(jì)算。
[0025] 1、確定配制強(qiáng)度f(wàn)cu,。
[0026]fcu.〇=fcu,k+l. 645 〇
[0027] 當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C35時(shí)，〇 = 5.OMPa，則
[0028]fcu0= 48. 2MPa
[0029] 2、初步確定水灰比W:C
[0030] 因該實(shí)驗(yàn)所用的水泥28d實(shí)測(cè)強(qiáng)度未知，現(xiàn)預(yù)期水泥28d實(shí)測(cè)強(qiáng)度可達(dá)到 48.OMPa。粗骨料為碎石，A= 0. 46,B= 0. 07
[0031]
[0032] ；3、忉步估訂早怔用爪重
[0033] 最大粒徑為40mm。由于廢棄混凝土塊體在破碎過(guò)程中受到較大外力作用，且廢棄 混凝土塊體在燒制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量裂縫，使得再生集料的吸水率與吸水速率都遠(yuǎn)高于天 然集料。一般認(rèn)為，再生粗集料吸水率超過(guò)天然集料的5%左右。因此，需要在初步設(shè)定的 用水量基礎(chǔ)上加以調(diào)整。
[0034]當(dāng)最大粒徑為 40mm時(shí)，mM= 175kg/m3,經(jīng)調(diào)整，mw= 184kg/m3
[0035] 4、計(jì)算水泥用量
[0036]
[0037]
[0038] 5、初步選取砂率f3s
[0039] (1)混凝土所用碎石的最大粒徑30mm，水灰比為0? 44,線性查表0 s= 33. 2%
[0040] (2)混凝土所用碎石的最大粒徑40mm，水灰比為0? 44,線性查表0 s= 30. 7%
[0041] 6、計(jì)算砂、等效石子用量ms、mG
[0042]
[0043]
[0044] 聯(lián)立上述兩公式，求解出所需的ms、ms
[0045] 7、求出所需替代的廢棄磚塊和廢氣混凝土塊體的量；
[0046] 此實(shí)驗(yàn)指體積替代率（預(yù)期的替代率廢棄粘土磚20 %，廢棄混凝土塊體80 % )，用 排液置換法求出廢棄磚體塊的密度PRB和廢棄混凝土塊體的密度PRC，求出所需的廢棄磚 塊體和廢棄混凝土塊體塊的質(zhì)量：％? =x ^，馬=x 式中， P(； Pa mRB，PRB分別為廢棄磚塊的質(zhì)量和密度，n為廢棄磚塊的體積替代率，m為廢棄混凝土塊的 替代率，m+n=l，mRe，pRe分別為廢棄混凝土塊的質(zhì)量和密度。
[0047]根據(jù)上述計(jì)算求得混凝土配合比為：mw:mc:ms:mRB:mRC= 1:2. 27:2. 77:1. 04:5. 21。
[0048] 實(shí)施例2~5的具體計(jì)算過(guò)程參考實(shí)施例1，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，獲得配比如下：
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