CN101012694A - 内置横向预应力钢筋混凝土梁 - Google Patents

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吴波
王帆
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Abstract

本发明公开了一种内置横向预应力钢筋混凝土梁，在钢筋混凝土梁中设置至少一排贯通钢筋混凝土梁上下表面的孔道，沿钢筋混凝土梁长度及宽度方向孔道之间的间距不小于孔道的直径，所述孔道内设置拉杆，拉杆被拉紧后通过位于拉杆两端的上锚具和下锚具固定在孔道内，或者拉杆通过位于拉杆两端的上锚具和下锚具拉紧固定在孔道内。与普通钢筋混凝土梁相比，本发明在钢筋混凝土梁中加配横向预应力筋，增加了箍筋的面积，并对拉杆施加预应力，使混凝土处于受压状态，提高了混凝土的抗剪强度，与普通钢筋混凝土梁相比，抗剪裂能力可以提高50％，抗剪承载力可以提高70％以上。本发明还减少了钢筋混凝土梁的尺寸，节省了材料，方便施工，提高了建筑利用空间。

Description

内置横向预应力钢筋混凝土梁
技术领域
本发明涉及对钢筋混凝土梁施加横向预应力，拉杆设置于钢筋混凝土梁内部，目的是提升钢筋混凝土梁的抗剪承载力和抗剪裂能力。
背景技术
在高层建筑结构中设置钢筋混凝土梁作为转换构件是高层建筑结构设计的常用技术手段。如果用作转换构件的钢筋混凝土梁以上的楼层很多或者其所支承的荷载较大时，钢筋混凝土梁截面尺寸往往需要设计得很大，才能满足安全和适用要求。但这样一方面不利于结构抗震，另一方面会影响该层的建筑功能。为了减小作为转换构件的钢筋混凝土梁的截面尺寸，有实际工程采用施加纵向预应力的方法，但效果并不明显，究其原因，主要是由于转换构件的截面尺寸通常是由其抗剪承载力而非抗弯承载力控制的，提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力才是解决这一问题的关键。有实际工程采用增加箍筋用量的方法来提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力，但这样会使箍筋间距很小，不利于混凝土浇筑施工，另外该方法对提高钢筋混凝土梁抗剪裂能力作用不大。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供内置横向预应力钢筋混凝土梁，通过对钢筋混凝土梁施加横向预应力，提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和抗剪裂能力，使设计钢筋混凝土转换梁时可以采用较小的截面尺寸。
本发明的目的通过下述方法实现：
一种内置横向预应力钢筋混凝土梁，在钢筋混凝土梁中设置至少一排贯通钢筋混凝土梁上下表面的孔道，沿钢筋混凝土梁长度及宽度方向孔道之间的间距不小于孔道的直径，所述孔道内设置拉杆，拉杆拉紧后，通过位于拉杆两端的上锚具和下锚具固定在孔道内，或者拉杆通过位于拉杆两端的上锚具和下锚具拉紧固定在孔道内。
为进一步实现本发明的目的，所述拉杆为强度标准值超过400N/mm2的钢筋、高强螺杆、钢铰线、钢丝、钢丝束、钢棒或纤维筋。所述上锚具和下锚具为螺母、夹片式锚具、锥塞式锚具或支承式锚具。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)有效提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和抗剪裂能力。钢筋混凝土梁的抗剪承载力由两部分组成，即混凝土的抗剪能力和箍筋的抗剪能力，本发明可以同时提高这两个方面的性能。在钢筋混凝土梁中加配横向预应力筋(所述拉杆)，实际上增加了箍筋的面积，故抗剪承载力有较明显提高。在此基础上，对拉杆施加预应力，使混凝土处于受压状态，一定程度上提高了混凝土的抗剪强度，从而使钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到进一步提高。由于钢筋混凝土受剪斜裂缝的产生和开展受到横向预应力的限制，所以又提高了混凝土的抗剪裂能力。与普通钢筋混凝土梁相比，内置横向预应力钢筋混凝土梁的抗剪裂能力可以提高50％，抗剪承载力可以提高70％以上。
(2)在提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和抗剪裂能力的同时，减少了钢筋混凝土梁的尺寸，节省了材料，方便施工，提高了建筑利用空间。
附图说明
图1是本发明实施例1内置横向预应力钢筋混凝土梁立体示意图；
图2是图1的A-A向剖面示意图；
图3是图1的俯视图；
图4是实施例2内置横向预应力钢筋混凝土梁的俯视图；
图5是实施例3内置横向预应力钢筋混凝土梁的剖面示意图。
图中示出：1、钢筋混凝土梁2、孔道3、拉杆4、上锚具5、下锚具6、上压件7、下压件。
具体实施方式
为进一步理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1、2、3所示，一种内置横向预应力钢筋混凝土梁，包括钢筋混凝土梁1、孔道2、拉杆3、上锚具4、下锚具5、上压件6和下压件7。在钢筋混凝土梁1中设置两排贯通钢筋混凝土梁上下表面的孔道2，沿钢筋混凝土梁长度及宽度方向孔道2之间的间距不小于孔道2的直径，所述孔道2内设置有拉杆3，拉杆3拉紧后，通过位于拉杆3两端的上锚具4和下锚具5固定在孔道2内。上锚具4和下锚具5分别与钢筋混凝土梁上下表面之间设有上压件6和下压件7，设置上压件6和下压件7的作用是防止拉杆2的拉力过大致使上锚具4和下锚具5将钢筋混凝土1上下表面压坏。
本实施例中，钢筋混凝土1梁长3100mm，高600mm，宽350mm，梁中配有箍筋(采用HPB235级钢筋)和纵筋(采用HRB335级钢筋)，浇筑钢筋混凝土梁1时，先在内部预留贯通上下表面的孔道2，待混凝土达到设计强度后在孔道2内穿入拉杆3，拉杆3采用10.9级高强螺杆。孔道2的上下端口设置上压件6和下压件7，上压件6和下压件7均采用钢板，其截面尺寸为100mm×350mm×16mm，上锚具4和下锚具5均采用螺母，通过扳手拧紧上锚具4和下锚具5使拉杆3中产生预应力。这样上压件6和下压件7紧紧地压在钢筋混凝土梁1的上表面和下表面，使钢筋混凝土梁承受压紧力——横向预应力。钢筋混凝土梁1其它参数如下表1：
表1
钢筋混凝土梁1   拉杆3
混凝土强度等级 箍筋 纵筋   直径(mm)   横向间距(mm)   纵向间距(mm)  张拉力(MPa)
C25   φ8@150双肢箍筋 4Φ32 14 200 300 500
本实施例钢筋混凝土梁1的混凝土等级为C25，拉杆3高强螺杆直径为14mm，横向间距为200mm，纵向间距为300mm，张拉控制应力为500Mpa。
作为对比，另外再浇筑一条普通钢筋混凝土梁，除了没有孔道2、拉杆3、上锚具4、下锚具5、上压件6、下压件7外，其它材料和构造均和内置横向预应力钢筋混凝土梁一致。在两条梁的下表面两端对称设置铰支座，支座间距2650mm，上表面对称设置两个加载点，加载点间距850mm。
加载到400kN时，普通钢筋混凝土梁出现剪切裂缝，而内置横向预应力钢筋混凝土梁加载到600kN时才出现剪切裂缝；加载到1000kN时，普通钢筋混凝土梁发生剪切破坏，而内置横向预应力钢筋混凝土梁加载到1785kN时才被剪切破坏。
本实施例中未施加横向预应力的普通钢筋混凝土梁与内置横向预应力钢筋混凝土梁的抗剪裂能力和抗剪承载力的对比见表2：
表2
    试件  出现剪切裂缝的荷载(kN)  抗剪承载力(kN)
    普通钢筋混凝土梁  400  1000
    内置横向预应力钢筋混凝土梁  600  1785
可以看出，本实施例中，内置横向预应力钢筋混凝土梁的抗剪裂能力比与普通钢筋混凝土梁提高50％，而极限抗剪承载力提高78.5％。
实施例2
如果转换梁以上的楼层很多，或者荷载很大，那么转换梁需要承受的剪力就非常大，这时就需要增多拉杆3的数量，可以采用增加拉杆布置的排数和列数的方法。
实施例3
如果转换梁的高度受到限制，而拉杆3需要较长以避免预应力损失过大，可以将拉杆3斜向布置。
根据本发明的方法，还可以开发一系列的实施例，如孔道可以是预先设置在钢筋混凝土梁中贯通钢筋混凝土梁上下表面的套管。套管可以是直套管也可以是弧形套管。上锚具和下锚具可以采用不同的形式。本发明的保护的范围并不局限于上述实施例表述的范围，凡是根据本发明的权利要求表述的结构，进行不同类型的部件的等同替换、孔道设置的形状和位置的变化以及其他类似的变化等都属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种内置横向预应力钢筋混凝土梁，其特征在于在钢筋混凝土梁中设置至少一排贯通钢筋混凝土梁上下表面的孔道，沿钢筋混凝土梁长度及宽度方向孔道之间的间距不小于孔道的直径，所述孔道内设置拉杆，拉杆被拉紧后通过位于拉杆两端的上锚具和下锚具固定在孔道内，或者拉杆通过位于拉杆两端的上锚具和下锚具拉紧固定在孔道内。
2、根据权利要求1所述的内置横向预应力钢筋混凝土梁，其特征在于所述拉杆为强度标准值超过400N/mm2的钢筋、高强螺杆、钢铰线、钢丝、钢丝束、钢棒或纤维筋。
3、根据权利要求1所述的内置横向预应力钢筋混凝土梁，其特征在于所述上锚具和下锚具为螺母、夹片式锚具、锥塞式锚具或支承式锚具，且上锚具和下锚具不一定相同。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104989034A (zh) * 2015-05-21 2015-10-21 浙江工商大学 一种建筑用预应力拉杆及其制造方法
CN108118830A (zh) * 2017-12-27 2018-06-05 易春梅 一种基于bim的钢结构混凝土立柱
CN111183040A (zh) * 2017-10-04 2020-05-19 斯达德勒火星两合公司 书写、绘图、标记和/或美容器具

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