本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱。

背景技術(shù)：

1、城市發(fā)展過程中會(huì)產(chǎn)生的大量建筑垃圾，如廢棄混凝土塊、廢磚塊等，而可再生混凝土技術(shù)是消解建構(gòu)筑廢棄物、降低碳排放、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。再生混凝土技術(shù)是指將廢棄混凝土塊經(jīng)過破碎、清洗、分級(jí)后，按一定比例與級(jí)配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配合而成的新混凝土。但是廢棄混凝土在破碎的過程中，較大的壓力會(huì)使得廢棄混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量裂縫，會(huì)導(dǎo)致再生混凝土強(qiáng)度低、吸水率高、收縮徐變大、耐久性差和施工便易性不足等，這些問題嚴(yán)重制約了再生混凝土在復(fù)雜惡劣環(huán)境中的推廣與應(yīng)用，如可再生混凝土很難應(yīng)用到海洋環(huán)境、高寒、高海拔等環(huán)境中的工業(yè)和民用建筑、跨海大橋、港口碼頭、海洋平臺(tái)等建構(gòu)筑物。

2、現(xiàn)階段國內(nèi)外學(xué)者對(duì)可再生混凝土研究發(fā)現(xiàn)，將型鋼和再生混凝土結(jié)合起來形成型鋼再生混凝土組合結(jié)構(gòu)，能夠較好地克服由于再生混凝土材料性能較差而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能降低的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)；型鋼優(yōu)異的力學(xué)性能等也可以有效提升再生混凝土構(gòu)件的承載強(qiáng)度、延性以及穩(wěn)定性。

3、但型鋼再生混凝土組合構(gòu)件仍存在耐久性差等問題。鋁合金型材具有高性能、低密度及高耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，在航天、汽車及建筑等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，但其也存在價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。因此，可以將鋁合金型材與可再生混凝土結(jié)合，這樣可以有效地避免以上問題，既能大大增強(qiáng)再生混凝土構(gòu)件的承載能力和延性，又能增強(qiáng)其耐腐蝕性，延長構(gòu)件的服役壽命。

4、此外，波形腹板通過彎折自身成“肋”，可實(shí)現(xiàn)全截面抗剪有效，克服了平腹板容易局部失穩(wěn)變形的問題，該構(gòu)造在提高構(gòu)件的抗側(cè)和抗屈曲能力的同時(shí)，節(jié)省了材料用量；若采用鋁合金材料，可降低鋁合金在土木工程領(lǐng)域應(yīng)用的不經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明將h型鋁合金梁、波紋h型鋁板和可再生混凝土結(jié)合在一起，旨在形成一種低碳環(huán)保、抗腐蝕、輕型經(jīng)濟(jì)且具有高承載力的壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱。本發(fā)明由壓-彎分離式勁性鋁合金骨架和可再生混凝土構(gòu)成，其中壓-彎分離式勁性鋁合金骨架包括h-l型組合鋁骨、波紋h型鋁板、鋁合金螺栓等。

2、一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，包括壓-彎分離式勁性鋁合金骨架和可再生混凝土，壓-彎分離式勁性鋁合金骨架由可再生混凝土澆筑；其中壓-彎分離式勁性鋁合金骨架包括h-l型組合鋁骨和波紋h型鋁板。所述h-l型組合鋁骨包括豎直設(shè)置的h型鋁合金梁、l型鋁合金板和水平設(shè)置的h型鋁合金梁。

3、所述h-l型組合鋁骨由上下兩水平設(shè)置的h型鋁合金梁與左右兩豎直設(shè)置的h型鋁合金梁通過螺栓連接組成框架結(jié)構(gòu)。所述波紋h型鋁板由h-l型組合鋁骨包覆于中間位置，且波紋h型鋁板與h-l型組合鋁骨之間通過螺栓連接。兩相鄰h-l型組合鋁骨之間豎直設(shè)置的h型鋁合金梁通過l型鋁合金板及螺栓連接；

4、h-l型組合鋁骨骨架四角之間使用鋁合金直角連接件和鋁合金螺栓連接兩個(gè)水平設(shè)置的h型鋁合金梁，兩個(gè)水平設(shè)置的h型鋁合金梁分別設(shè)置于上下兩端，上部水平設(shè)置的h型鋁合金梁的上翼緣與骨架四角上平面平齊，下部水平設(shè)置的h型鋁合金梁的下翼緣與骨架四角下平面平齊。

5、所述l型鋁合金板設(shè)置鋁合金加勁肋。

6、壓-彎分離式勁性鋁合金骨架能夠?qū)崿F(xiàn)抗壓和抗彎功能分離。h-l型組合鋁骨以及可再生混凝土可以共同承擔(dān)豎向荷載，波紋h型鋁板形成獨(dú)立抗側(cè)體系，具有抗側(cè)和抗彎承載能力，能夠充分利用和發(fā)揮這兩個(gè)體系的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)壓-彎性能分離，滿足了組合柱抗壓、抗彎和抗剪承載需求。

7、進(jìn)一步地，所述h-l型組合鋁骨中兩個(gè)h型鋁合金梁和一個(gè)l型鋁合金板豎向設(shè)置，通過鋁合金螺栓連接構(gòu)成鋁骨四角。

8、進(jìn)一步地，l型鋁合金板焊接若干鋁合金加勁肋，使構(gòu)件更好的承受以及傳遞荷載，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

9、進(jìn)一步地，所述h-l型組合鋁骨四角之間利用鋁合金直角連接件和鋁合金螺栓連接兩個(gè)水平設(shè)置的h型鋁合金梁。

10、進(jìn)一步地，所述h-l型組合鋁骨中四角之間水平設(shè)置的兩個(gè)h型鋁合金梁，上下邊各設(shè)置一個(gè)；四個(gè)角之間均設(shè)置。

11、進(jìn)一步地，所述波紋h型鋁板設(shè)置于h-l型組合鋁骨中水平設(shè)置的兩個(gè)h型鋁合金梁之間。

12、進(jìn)一步地，所述波紋h型鋁板一體成型。

13、進(jìn)一步地，所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架可以實(shí)現(xiàn)裝配。

14、進(jìn)一步地，所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架中水平設(shè)置的上部h型鋁合金梁中的上翼緣和下部h型鋁合金梁中的下翼緣預(yù)留螺栓孔位。

15、進(jìn)一步地，所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架之間可以通過預(yù)留螺栓孔位，使用鋁合金螺栓進(jìn)行連接，即可實(shí)現(xiàn)裝配。

16、進(jìn)一步地，所述可再生混凝土可以僅設(shè)置于所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架外側(cè)；也可以僅設(shè)置于所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架內(nèi)側(cè)；也可以于所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架內(nèi)外兩側(cè)都進(jìn)行澆灌。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)勢(shì)之處在于：

18、1、本發(fā)明中壓-彎分離式勁性鋁合金骨架由h-l型組合鋁骨和波紋h型鋁板通過鋁合金螺栓組合而成，可實(shí)現(xiàn)抗壓-彎功能分離。從體系承載效率上來看，h-l型組合鋁骨以及可再生混凝土可以共同承擔(dān)豎向荷載，波紋h型鋁板形成獨(dú)立抗側(cè)體系，具有極佳的抗側(cè)和抗彎承載能力，本發(fā)明能夠充分利用和發(fā)揮了這兩個(gè)體系的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)壓-彎力學(xué)性能分離，滿足了組合柱抗壓、抗彎和抗剪承載需求。

19、2、可再生混凝土和鋁合金材料的協(xié)同工作，既可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)混凝土更低的碳排放量；又可以利用鋁合金改善可再生混凝土延性和耐久性差等問題；并實(shí)現(xiàn)組合柱在氯離子豐富的海洋環(huán)境、凍融循環(huán)效應(yīng)顯著的季凍區(qū)、以及紫外線強(qiáng)烈的高寒高海拔等對(duì)構(gòu)件力學(xué)性能和抗腐蝕性能要求高區(qū)域的推廣應(yīng)用。

20、3、本發(fā)明中波紋h型鋁板可根據(jù)承載力要求靈活設(shè)置，勁性鋁合金骨架之間、h-l型組合鋁骨和勁性鋁合金骨架之間均可以裝配使用；可再生混凝土可以根據(jù)要求設(shè)置于勁性鋁合金骨架內(nèi)側(cè)、外側(cè)或者內(nèi)外兩側(cè)；勁性鋁合金骨架的截面面積也可以進(jìn)行調(diào)整，以控制其約束的核心混凝土澆筑量，由此實(shí)現(xiàn)不同承載力目標(biāo)以及多場(chǎng)景、多目標(biāo)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

技術(shù)特征：

1.一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，包括壓-彎分離式勁性鋁合金骨架和可再生混凝土，壓-彎分離式勁性鋁合金骨架由可再生混凝土澆筑；其中壓-彎分離式勁性鋁合金骨架包括h-l型組合鋁骨和波紋h型鋁板；所述h-l型組合鋁骨包括豎直設(shè)置的h型鋁合金梁、l型鋁合金板和水平設(shè)置的h型鋁合金梁；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述h-l型組合鋁骨中兩個(gè)h型鋁合金梁和一個(gè)l型鋁合金板豎向設(shè)置，通過鋁合金螺栓連接構(gòu)成鋁骨四角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，l型鋁合金板焊接若干鋁合金加勁肋，使構(gòu)件更好的承受以及傳遞荷載，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述h-l型組合鋁骨四角之間利用鋁合金直角連接件和鋁合金螺栓連接兩個(gè)水平設(shè)置的h型鋁合金梁。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述h-l型組合鋁骨中四角之間水平設(shè)置的兩個(gè)h型鋁合金梁，上下邊各設(shè)置一個(gè)；四個(gè)角之間均設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述波紋h型鋁板設(shè)置于h-l型組合鋁骨中水平設(shè)置的兩個(gè)h型鋁合金梁之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述波紋h型鋁板一體成型。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架中水平設(shè)置的上部h型鋁合金梁中的上翼緣和下部h型鋁合金梁中的下翼緣預(yù)留螺栓孔位。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架之間可以通過預(yù)留螺栓孔位，使用鋁合金螺栓進(jìn)行連接，即可實(shí)現(xiàn)裝配。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓-彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，其特征在于，所述可再生混凝土設(shè)置于所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架外側(cè)；或者設(shè)置于所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架內(nèi)側(cè)；或者于所述壓-彎分離式勁性鋁合金骨架內(nèi)外兩側(cè)都進(jìn)行澆灌。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種壓?彎分離式勁性波紋腹板增強(qiáng)可再生混凝土柱，由壓?彎分離式勁性鋁合金骨架和可再生混凝土構(gòu)成；可再生混凝土可根據(jù)設(shè)計(jì)需求外置、內(nèi)置或內(nèi)外聯(lián)合使用等。壓?彎分離式勁性鋁合金骨架由H?L型組合鋁骨和波紋H型鋁板通過鋁合金螺栓組合而成，其中H?L型組合鋁骨以及可再生混凝土可以共同承擔(dān)豎向荷載；同時(shí)波紋H型鋁板形成獨(dú)立抗側(cè)體系，主要承擔(dān)側(cè)向荷載，這種鋁合金骨架使結(jié)構(gòu)抗壓與抗側(cè)分離，并且充分利用和發(fā)揮了各個(gè)構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)，使得柱子的承載能力得到顯著提升與優(yōu)化。本發(fā)明具有壓?彎力學(xué)性能分離、低碳耐腐蝕、自重輕、可裝配等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：許維炳,劉詩雨,段文紅,王瑾,江維洪,馬駿,陳彥江
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：
技術(shù)公布日：2024/10/21