CN106930471A - 一种快速装配式管约束预应力构件 - Google Patents
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Abstract
一种快速装配式管约束预应力构件，包括预应力筋、外层管，外层管上下端分别设有端板,上下端板设有不等直径螺栓孔，端部带有螺纹的预应力筋插入套管中，两端连接上下端板上螺栓孔内的安装螺母，外层管内部及内部设有预应力筋的套管外设置内部填充材料，通过对内部填充材料施加预应力，利用外层管对内部填充材料的约束作用，使构件具有较高的承载力、良好的抗震与抗火性能，同时便于拆卸，实现外部管和内部材料的可重复利用。本发明适用于临时建筑的柱构件或永久性柱构件，其具有施工速度快，受力性能优越等优点，且构件中所有部件能重复利用，具有较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种快速装配式管约束预应力构件。
背景技术
现今，突发性灾害日益受到重视，建造临时性建筑成为灾后重建工作的重要内容。临时性建筑可根据不同的使用需求，做出场地变换，整体或部分移动，而同时又能简易组装。在临时性建筑完成它的使命之后，建筑材料就变为永久性的要素，这就对建造临时建筑的材料提出了更高的生态要求，临时性建筑中建筑材料应从原料采集、产品的制造、应用过程和使用后的再循环利用等四个方面进行考虑。柱构件是临时结构中的主要受力构件，若关键柱构件发生破坏，甚至会引起结构的连续倒塌，给人民的生命和财产带来安全隐患。传统的柱构件常采用钢筋混凝土柱、钢-混凝土组合柱或钢柱，钢筋混凝土柱建造过程中造价最低，但由于需要支模、拆模等工序，因此施工速度慢且不宜拆除，不适用于临时建筑。钢-混凝土组合柱具有承载力高、抗震性能好、施工速度快等优点，用于临时性建筑中能发挥其力学性能优势，但对于需要拆除的临时性建筑，由于混凝土硬化后导致构件很难拆除，因此也不太适合用于临时性构件。对于钢结构构件，由于钢构件抗火性能差、刚度低等缺点，用于临时建筑中也存在一定缺陷。
发明内容
本发明的目的是为解决传统钢筋混凝土柱、钢-混凝土组合柱和钢柱用于临时性建筑的缺陷，提出一种快速装配式管约束预应力构件，包括外层管、内部填充材料、预应力筋、套管、端板和螺母。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种快速装配式管约束预应力构件，包括预应力筋、外层管，外层管上下端分别设有端板, 上下端板设有不等直径螺栓孔，端部带有螺纹的预应力筋插入套管中，两端连接上下端板上螺栓孔内的安装螺母，外层管内部及内部设有预应力筋的套管外设置内部填充材料；
所述的拧紧螺母对预应力筋施加预紧力，压缩内部填充材料，使构件形成整体共同受力。
所述的端板可与外层管接触或留有间隙。
所述的外层管采用圆形、矩形或多边形截面，采用不锈钢管、普通钢管、不锈钢复合管或FRP管。
所述的内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、钢套管或FRP套管。
所述的端板可以采用普通钢板或不锈钢钢板，所述的端板横截面为凸字型。
本发明的有益效果是：
本发明利用外层管和内部填充材料的组合作用，通过对内部填充材料施加纵向预应力，使内部填充材料产生横向变形，外层管处于环向受拉状态，能有效约束内部材料使其处于三向受压状态，显著提高构件的承载力、延性和耗能能力。此类构件相对于传统钢筋混凝土构件，具有施工速度快、承载力高、抗震性能好等优点；相对于钢-混凝土组合构件，具有拆卸方便的特点，当构件拆除后，卸载施加在内部填充材料上的预应力，内部材料可方便取出，从而实现外部管结构和内部材料的重复利用；相对于传统钢构件，具有刚度大、承载力高、抗火性能好等优点，因此快速装配式管约束预应力构件在临时性建筑中具有广阔的应用前景，同时由于其优越的力学性能，也可作为永久性构件使用。
附图说明
图1是本发明的快速装配式管约束预应力构件竖向剖面图。
图2是本发明的快速装配式管约束预应力构件横断面图。
图3端板剖面图。
具体实施方式
结合附图对本发明进一步叙述。
如图1、2、3所示，一种快速装配式管约束预应力构件，包括预应力筋1、外层管3，其特征在于，外层管3上下端分别设有端板5， 上下端板5设有不等直径螺栓孔7，端部带有螺纹的预应力筋1插入套管2中，两端连接上下端板5上螺栓孔7内的安装螺母6，外层管3内部及内部设有预应力筋1的套管2外设置内部填充材料4；
所述的拧紧螺母6对预应力筋1施加预紧力，压缩内部填充材料4，使构件形成整体共同受力。
所述的端板5可与外层管3接触或留有间隙。
所述的外层管3采用圆形、矩形或多边形截面，采用不锈钢管、普通钢管、不锈钢复合管或FRP管。
所述的内部填充材料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、钢套管或FRP套管。
所述的端板5可以采用普通钢板或不锈钢钢板，所述的端板5横截面为凸字型。
本发明的工作原理是：
首先将端部带有螺纹的预应力筋1插入套管2中；然后将带有套管2的预应力筋1放入外层管3中，将带有预定螺栓孔的下端板5固定在外层管3的底部，采用安装螺母6固定预应力筋1，端板5可做成图3所示变截面形式，截面较小的一侧端板5插入外层管3中，端板5上开设不等直径螺栓孔7；随后将内部填充材料4填充到外层管3中，将带有预定螺栓孔的上端板5设置在外层管3顶部，随后在预应力筋3上部安装螺母6，螺母6放置在螺栓孔7中，拧紧螺母6对预应力筋1施加预紧力，从而压缩内部填充材料4，施加到预定预紧力后即可完成构件的安装，使构件形成整体共同受力。
该方法是在管内填充材料，通过对内部填充材料施加预应力，利用外层管对内部填充材料的约束作用，使构件具有较高的承载力和良好的抗火性能，便于拆卸，同时实现外部管和内部材料的重复利用。具体实施方法：在管内填充材料后，通过管内设置的预应力筋对核心填充材料施加预应力，根据使用功能的需求，外部管可承担部分竖向荷载或不承担竖向荷载，待预应力施加完毕且端板固定后，即形成整体受力构件。本发明适用于临时建筑的柱构件也可用于永久性柱构件，构件具有承载力高、抗震性能优越等优点，且构件中所有部件均能重复利用，具有较好的经济效益。
Claims (6)
1.一种快速装配式管约束预应力构件，包括预应力筋（1）、外层管（3），其特征在于，外层管（3）上下端分别设有端板（5）, 上下端板（5）设有不等直径螺栓孔（7），端部带有螺纹的预应力筋（1）插入套管（2）中，两端连接上下端板（5）上螺栓孔（7）内的安装螺母（6），外层管（3）内部及内部设有预应力筋（1）的套管（2）外设置内部填充材料（4）；
所述的拧紧螺母（6）对预应力筋(1)施加预紧力，压缩内部填充材料（4），使构件形成整体共同受力。
2.根据权利要求1所述的一种快速装配式管约束预应力构件，其特征在于，所述的端板（5）可与外层管（3）接触或留有间隙。
3.根据权利要求1所述的一种快速装配式管约束预应力构件，其特征在于，所述的外层管（3）采用圆形、矩形或多边形截面，采用不锈钢管、普通钢管、不锈钢复合管或FRP管。
4.根据权利要求1所述的一种快速装配式管约束预应力构件，其特征在于，所述的内部填充材料（4）采用沙子、土壤或其他粉末性填充物。
5.根据权利要求1所述的一种快速装配式管约束预应力构件，其特征在于，所述的套管（2）采用塑料套管、钢套管或FRP套管。
6.根据权利要求1所述的一种快速装配式管约束预应力构件，其特征在于，所述的端板（5）可以采用普通钢板或不锈钢钢板，所述的端板（5）横截面为凸字型。
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