CN100336988C - 组合型钢网架与混凝土复合构件及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合型钢网架与混凝土复合构件及制作方法，为解决现有钢筋棍凝土结构、钢结构中存在的耐久性差、强度差、装配施工慢、成本高的问题而发明；本发明的复合构件结构是：在冷弯格构型钢骨架的外表面的一面或一面以上固定钢板网或钢板网复合保温板，混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和钢板网的孔隙内；本发明的制造方法为：将两个以上的冷弯格构型钢固定在连接件上，形成冷弯格构型钢骨架；在冷弯格构型钢骨架的外表面的一面或一面以上固定钢板网或钢板网复合保温板；将混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和钢板网的孔隙内，本发明具有耐久、高强、快速装配施工、低成本的优点；可应用于各种建筑。

Description

组合型钢网架与混凝土复合构件及制造方法

技术领域

本发明涉及一种建筑结构构件及其制造方法，特别涉及一种将钢板网固定于冷弯格构型钢骨架上形成的、组合型钢网架与混凝土复合的建筑构件及其制造方法。

背景技术

近年来，我国钢材、水泥、红砖的产量和消耗都高居世界首位。众所周知，钢筋混凝土、特别是红砖，在造福社会的同时，也带给社会严重的资源灾患。我国以发展多层和高层住宅为主，每年仅住宅用钢筋近5000万吨、水泥近1.5亿吨，随之而来的粘土红砖、建筑模板所耗资源巨大。推行住宅节能、节水、节地，已经成为一项迫切的基本国策；同时提高住宅性能已经成为国家强制要求，主要措施就是发展“四新”技术、取替粘土砖、强制实行墙体改革、住宅节能、发展住宅产业化。

长期以来我国多层、高层住宅的基本结构体系，沿用以钢筋混凝土构件和红砖为基础的框架结构、剪力墙结构、和砖混结构体系。虽预制构件已经陆续退出，但替代粘土砖技术尚未成熟，砖混结构仅部分被框架结构取代，这就存在一些问题如：消耗模板、人工量大，保温差，整体性差，管线布置安装困难等。小型混凝土砌块仅能替代红砖、难改砌砖本性，同时收缩裂缝问题、砌筑模数问题、生产加工问题、重复运输问题等随之而来，用量也不大(详见YB9082-97《钢骨混凝土结构设计规程》，《小型混凝土砌块技术规程》)。

而钢骨混凝土、钢管混凝土结构强度虽高，但存在构造、节点问题；效能单一、难成体系、构造复杂、用途有限；同时也存在人工量大，保温差，管线布置安装困难等问题。

建筑模网在理论上认为直接浇注混凝土即可成为复合墙体构件。但是建筑模网是一种柔性构件、不宜大量配筋；折钩拉筋容易造成混凝土离析；保温面层“三脱离”、粘结弱、热桥多，易空鼓、裂缝。所以仅是一种低强度的钢筋混凝土墙体。自身问题不少，作用有限，对钢筋混凝土本身影响不大，自身更难以推广。(详见DB 21/1210——2001《建筑模网混凝土结构技术规程》)。

冷弯型钢，是将薄钢板经冷弯加工制成的一种轻型钢构件，做为结构构件的一般有C型钢、U型钢、Z型钢等，具有热轧型钢不可替代的优势：截面规格丰富、轻巧灵活、强度重量比高、组合方便、经济实用、施工便利等，在国外已用于低层、甚至多层住宅结构，但主要采用干式外挂板密肋结构，防腐需要有镀锌面层，稳定、防火、和刚度必须有外挂维护板组合完善。目前在国内，其制造技术已经成熟；但应用技术一般只做为钢结构中的小型构件，大量用在屋面檩条、墙体龙骨，也用于一些主要结构构件、和组合构件中，但在住宅中仅做组合隔墙的龙骨和装修骨架，尚未发现在多层、高层住宅主体结构中的应用研究。

近年来国外还有一种具有空间格构构造的冷弯型钢，其特点是在普通冷弯型钢的腹板上布有连续、大面积的带有凸缘的孔洞，具有强度高、重量轻、造型美观、便于穿线等优点；其生产技术已经成熟，但应用技术尚未改变。

发明内容

本发明的目的，是为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，而提供一种具有耐久、高强、快速装配施工、低成本的组合型钢网架与混凝土复合构件及制造方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案，

本发明组合型钢网架与混凝土复合构件包括：冷弯格构型钢、混凝土，两个以上的冷弯格构型钢固定在连接件上，形成冷弯格构型钢骨架；在冷弯格构型钢骨架的外表面至少一侧面固定钢板网，混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和钢板网的孔隙内，或在冷弯格构型钢骨架的外表面至少一侧面固定钢板网复合保温板，在冷弯格构型钢骨架内和冷弯格构型钢骨架与钢板网复合保温板间隙内填充混凝土。

本发明组合型钢网架与混凝土复合构件的制造方法，按以下步骤制作：

a、制备钢板网或制作钢板网复合保温板；

b、将两个以上的冷弯格构型钢固定在连接件上，形成冷弯格构型钢骨架；

c、冷弯格构型钢骨架的外表面的至少一侧面固定钢板网(3)或钢板网复合保温板；

e、当在冷弯格构型钢骨架上固定钢板网时，将混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和钢板网的孔隙内；或当在冷弯格构型钢骨架上固定钢板网复合保温板时，混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和冷弯格构型钢骨架与钢板网复合保温板间隙内。

采用上述结构的组合型钢网架与混凝土复合构件与钢筋混凝土构件本质区别和优点是：

钢材的施工作用与结构性能不同：钢筋在施工阶段不能做刚性骨架承受施工荷载并进行定型、定位，因此带来建筑模板、人工施工、和复杂的混凝土施工工艺；在混凝土内部是一种钢筋线性受拉、与混凝土受压的复合受力材料，并对混凝土的结构性能要求严格。冷弯格构型钢在混凝土中是一种钢骨构件，在实现定型、定位的同时具有独立的结构功能，可以独立承担施工荷载；使用阶段，在独立承担结构荷载的同时也与混凝土复合受力；使得其整体强度、稳定、刚度极大提高，也与混凝土复合成性能更优良的复合构件，使得构件强度更高、刚度更大、抗变型能力更强、截面更小、重量更轻；在抗震和防火方面，板、梁构件在达到受力极限和耐火极限状态也不会造成突然断裂，比一般钢筋混凝土构件如楼板、梁更具有安全性能。

混凝土的结构功能和性能要求不同：在本发明中，混凝土的结构功能是的主要填充体、加强体、附着体、稳固体、和保护体，因此而成为组合受力体，即使混凝土发生破坏也不至于造成构件破坏。可以是一般混凝土、或轻骨料混凝土、或加气混凝土、或粉煤灰混凝土、或碎砖骨料混凝土等，可以根据结构需要灵活采用。混凝土的浇注方式更灵活，可以进行浇注、灌注、或喷注；可以将钢骨架完全包裹、也可以部分包裹；也可以分层浇注；可以与其它混凝土构件同步浇注、也可以分步浇注、可以一次成型、也可以分布完成，根据需要灵活掌握。

构件表面性能不同：钢筋混凝土表面没有可靠保护，容易产生裂缝和表面脱落，且表面光滑、难以进行面层抹灰；本发明的混凝土表面是一种与模板网的复合面层，具有牢固地抗变型、冲击能力，能够可靠控制混凝土表面裂缝、增加附着力。

本发明与钢骨混凝土构件的本质区别和优点是：冷弯格构型钢可以灵活、均匀分布到构件混凝土中、保证混凝土均匀、连续，并可以组合成梁、板、柱、墙等各种截面构造，不需要钢筋配合既可以实现各种结构功能，同时也具备钢骨的结构功能。而钢骨截面过大，无法灵活分布、特别与混凝土难以可靠结合、容易脱离，必须有复杂的构造和钢筋配合才能发挥结构功能。

本发明与建筑模网技术的本质区别和优点是：本发明中的组合型钢网架是一种刚性骨架，具有独立的施工功能和结构功能；模板网固定于刚性骨架上以后、其自身强度和变型更小，对混凝土的环箍、渗虑效应更显著，同时可以更可靠的形成混凝土保护层，使得本发明是一种高强度的、系列的钢骨混凝土结构构件或保温结构组合构件，包括：梁、板、柱、墙等。而建筑模网是柔性中间构件，不具备完整的施工功能和结构功能，只能做为的低强度的钢筋混凝土墙体构件。

当本发明加有保温层时，本发明与现有保温技术的区别和优点是：本发明是一种工业化生产的、在制造方法过程中形成的、保温层与结构层相互镶嵌的整体保温组合构件；现有保温技术是在成品构件、特别是主体结构工程完成以后采取的补救性、手工粘贴保温，其工艺、性能均具有极大的缺陷。

建筑模网的保温层在模板网内侧并有自功螺丝穿透与∏龙骨固定，形成大量热桥严重影响保温效果；保温面层与结构基层连接薄弱，当在模板网外表面抹灰时，砂浆无法渗透模板网形成空鼓、在重力下极易下坠形成水平裂缝。

本发明可以广泛用于低层、多层甚至高层等各种住宅建筑或其它建筑物、构筑物的楼板、墙体、柱、梁等主体结构构件、或结构、保温、维护综合构件；也可以用做建筑维护构件；可以与其它构件组成建筑体系、也可以自成建筑体系；也可以用于市政、交通、港口等工程领域。

与现有技术相比，本发明具有下列意义和优点：

1、本发明可以标准化设计、工厂化生产、机械化施工，特别可以实现保温工程工厂化、管线工程同步化，结构、维护、保温、管线施工一体化；简化现场工艺、减少辅助工程、提高工程效率、保证性能质量。

2、本发明替代一般住宅建筑结构中的各种钢筋混凝土构件，并可以自成建筑体系。通过替代钢筋，取消建筑模板，从而可以避免建筑模板带来的社会灾患；同时具有强度高、截面小、重量轻、可以提供更大跨度、高度的结构空间，从根本上解决钢筋混凝土的技术、工艺、和性能问题。

3、本发明可以彻底取代各种砌体构件，从而避免黏土红砖带给社会的资源灾患。

4、本发明避免了型钢构件、型钢混凝土构件的根本性能缺陷，可以更充分发挥型钢与混凝土的复合优势，并能成为系列的结构构件、或保温结构组合构件，包括墙、板、梁、柱、屋面等，应用更广泛。

5、本发明与传统的砌筑墙体和建筑模网混凝土墙体比，强度高、墙体薄、整体性强、有效空间大、保温性能好。

另外，本发明组合型钢网架与混凝土复合构件的制造方法具有工厂化作业，减轻建筑工人现场劳动强度，快速装配的优点。

附图说明：

图1是本发明组合型钢网架与混凝土复合构件作为墙体时，墙体横截面构造示意图；

图2是附图1的I-I截面构造示意图；

图3是附图1的II-II截面构造示意图；

图4是附图1的冷弯格构型钢构造示意图；

图5是附图1的钢板网构造示意图；

图6是附图1的钢板网复合保温板截面构造示意图；

图7是本发明组合型钢网架与混凝土复合构件作为楼板时，楼板横截面构造示意图；

图8是图7中的III-III截面构造示意图；

图9是本发明组合型钢网架与混凝土复合构件作为柱时，柱横截面构造示意图；

图10是本发明组合型钢网架与混凝土复合构件作为梁时，梁横截面构造示意图；

具体实施方式：

如图1、2、3、4、5、6所示，本发明组合型钢网架与混凝土复合构件作为带保温层的墙体时，它包括冷弯格构型钢1、混凝土2，两个以上(图1显示为4个冷弯格构型钢，每个冷弯格构型钢1的截面图中显示的是型钢的翼部8)的冷弯格构型钢1固定在连接件4上，形成冷弯格构型钢骨架；在冷弯格构型钢骨架的外表面的一面固定钢板网3，另一面上固定钢板网复合保温板13；混凝土2填充在冷弯格构型钢骨架内和冷弯格构型钢骨架与钢板网复合保温板13间隙内，并且混凝土2填充在冷弯格构型钢骨架与钢板网3孔隙内。

连接件4可以是钢板、角钢、槽钢等常规钢材，用于使多个冷弯格构型钢1形成冷弯格构型钢骨架；

连接件4与冷弯格构型钢骨架，冷弯格构型钢骨架与钢板网3、钢板网复合保温板13的固定可以是螺栓连接、自攻螺栓联接、焊接等，图中所示为白攻螺栓5联接。

冷弯格构型钢1成长条状，其横截面为C型或U型或Z型等形状，在腹板9上均布孔洞7和压槽10，孔洞的周边带有加强凸缘8，冷弯格构型钢1有翼缘6和翼缘卷边16，所述连接件4固结在冷弯格构型钢1外表面的至少一个侧面。

钢板网3呈鱼鳞网12状，在鱼鳞网12上制有突出的、按间距平行排列的条形肋11。

钢板网复合保温板13由钢板网3、复合粘结层15和保温板18组成；保温板18与复合粘接层15相连的表面宜制有凸凹痕，这样便于粘结，另一面设有保护基层14；所述钢板网3远条形肋11的面与复合粘结层15连接。

如图7、8所示，本发明组合型钢网架与混凝土复合构件作为不带保温层的楼板结构时，在冷弯格构型钢骨架的外表面的一面或一面以上固定钢板网3，而不需要固定钢板网复合保温板，其他结构与墙体结构相同。

如图9、10所示，当本发明组合型钢网架与混凝土复合构件作为梁、柱时，其结构与墙或板的结构基本相同，根据具体情况，在冷弯格构型钢骨架的外表面固定钢板网或钢板网复合保温板；

本发明组合型钢网架与混凝土复合构件的制造方法，按以下步骤制作：

a、制备钢板网或制作钢板网复合保温板；

b、将两个以上的冷弯格构型钢固定在连接件上，形成冷弯格构型钢骨架；

c、冷弯格构型钢骨架外表面的至少一个侧面固定钢板网(3)或钢板网复合保温板；

e、当在冷弯格构型钢骨架上固定钢板网时，将混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和钢板网的孔隙内；或当在冷弯格构型钢骨架上固定钢板网复合保温板时，混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和冷弯格构型钢骨架与钢板网复合保温板间隙内。

钢板网复合保温板有下列步骤制成：

a、制备钢板网3、粘结浆料、和保温板13；

b、在保温板13、钢板网3的结合面摊铺粘结浆料，并相互挤压粘结，同时在其间形成牢固的复合粘结层15使其牢固粘结并整体组合而成。

本制造方法所述的冷弯格构型钢、钢板网、钢板网复合保温层的结构如上实施例所述。

Claims (9)

1、一种组合型钢网架与混凝土复合构件，包括：冷弯格构型钢、混凝土，其特征在于：两个以上的冷弯格构型钢固定在连接件上，形成冷弯格构型钢骨架；在冷弯格构型钢骨架的外表面至少一侧面固定钢板网，混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和钢板网的孔隙内，或在冷弯格构型钢骨架的外表面至少一侧面固定钢板网复合保温板，在冷弯格构型钢骨架内和冷弯格构型钢骨架与钢板网复合保温板间隙内填充混凝土。

2、根据权利要求1所述的组合型钢网架与混凝土复合构件，其特征在于：所述的冷弯格构型钢成长条状，其横截面为C型或U型或Z型，在腹板上均布孔洞和压槽，孔洞的周边带有加强凸缘，所述连接件固结在冷弯格构型钢的一侧或两侧。

3、根据权利要求1、2所述的组合型钢网架与混凝土复合构件，其特征在于：所述的钢板网呈鱼鳞网状，在鱼鳞网上制有突出的、按间距平行排列的条形肋。

4、根据权利要求3所述的组合型钢网架与混凝土复合构件，其特征在于：所述的钢板网复合保温板由钢板网、复合粘结层和保温板组成。

5、根据权利要求4所述的组合型钢网架与混凝土复合构件，其特征在于：在所述保温板与复合粘接层相连的表面均布凸凹痕，另一面设有保护基层；所述钢板网远条形肋的面与复合粘结层连接。

6、一种组合型钢网架与混凝土复合构件的制造方法，其特征在于按以下步骤制作：

a、制备钢板网或制作钢板网复合保温板；

b、将两个以上的冷弯格构型钢固定在连接件上，形成冷弯格构型钢骨架；

c、冷弯格构型钢骨架的外表面的一面或一面以上固定钢板网或钢板网复合保温板；

e、当在冷弯格构型钢骨架上固定钢板网时，将混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和钢板网的孔隙内；或当在冷弯格构型钢骨架上固定钢板网复合保温板时，混凝土填充在冷弯格构型钢骨架内和冷弯格构型钢骨架与钢板网复合保温板间隙内。

7、根据权利要求6所述的组合型钢网架与混凝土复合构件的制造方法，其特征在于：钢板网复合保温板有下列步骤制成：

a、制备钢板网、粘结浆料、和保温板；

b、在保温板、钢板网的结合面摊铺粘结浆料，并相互挤压粘结，同时在其间形成牢固的复合粘结层使其牢固粘结并整体组合而成。

8、根据权利要求6、7所述的组合型钢网架与混凝土复合构件的制造方法，其特征在于：所述的冷弯格构型钢成长条状，其横截面为C型或U型或Z型，在腹板上均布孔洞和压槽，孔洞的周边带有加强凸缘，所述连接件固结在冷弯格构型钢外表面的至少一个侧面。

9、根据权利要求6、7所述的组合型钢网架与混凝土复合构件的制造方法，其特征在于：所述的钢板网呈鱼鳞网状，在鱼鳞网上制有突出的、按间距平行排列的条形肋。

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