CN101851984B - 一种预制钢-混凝土组合梁 - Google Patents

Abstract

一种预制钢-混凝土组合梁，它涉及一种组合梁。本发明解决了现有的钢结构和钢-混凝土组合结构中存在的钢筋混凝土梁与柱连接节点构造复杂、施工困难的问题；普通组合梁存在的用钢量大、结构造价高的问题；公开号为CN101215855的组合梁存在的与钢筋混凝土墙柱连接，操作复杂，承载力低、刚度小、跨越能力弱和应用范围小的问题。本发明的两个工字形钢梁段的下翼缘与受拉区钢板制成一体，纵向钢板加劲肋通过抗火纵筋连接两个工字形钢梁段的上翼缘通过受压区纵筋连接，箍筋沿抗火纵筋的纵向均匀布置，工字形钢梁段、受拉区钢板、抗火纵筋、箍筋、受压区纵筋和钢板加劲肋构成劲性骨架，混凝土浇注在劲性骨架上。本发明应用于土木工程建设中。

Description

一种预制钢-混凝土组合梁

技术领域

本发明涉及一种组合梁，属于土木工程技术领域。

背景技术

在多层、高层和超高层建筑中广泛采用钢结构或钢-混凝土组合结构，其中框架柱常常采用钢柱或钢管混凝土柱或型钢混凝土柱，框架梁则采用钢-混凝土组合梁或钢筋混凝土梁。采用钢-混凝土组合梁具有施工方便、施工速度快、承载力高、跨越能力强等优点，但也存在用钢量大、需要采用适当的防火保护措施、结构造价高等缺点。采用钢筋混凝土梁具有抗火性能好、结构造价低等优点，但存在自重大、跨越能力相对小等缺点，特别是需要支模、现场浇注混凝土、混凝土养护、拆模等多工序，不利于发挥钢结构和钢-混凝土组合结构施工速度快的特点，且钢筋混凝土梁与钢柱或钢-混凝土组合柱连接节点构造复杂、施工困难，施工周期长。

基于以上所述，公开号为CN101215855、公开日为2008年7月9日的发明专利申请提出了一种组合梁，文中所述的组合梁是针对预制钢筋混凝土梁与钢筋混凝土墙柱连接不方便的问题而提出的。所述的组合梁是通过在预制钢筋混凝土梁端设置型钢，同时在墙柱内预埋型钢接头，然后利用预制梁梁端型钢和预埋的型钢接头将预制钢筋混凝土梁与钢筋混凝土墙柱连接在一起；另外所述的组合梁的预制钢筋混凝土梁端设置的型钢与预制梁分体制造后连接。综上，所述的组合梁其实质还是预制钢筋混凝土梁，仅是在连接节点上采用了型钢连接，其与钢筋混凝土墙柱连接还是存在操作复杂和施工不便的问题，而且所述的组合梁还存在承载力低、刚度小、跨越能力弱和受拉区混凝土裂缝宽度大的问题，同时所述的组合梁也无法应用于钢筋混凝土梁与钢柱、钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱以及钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱的连接中，应用范围小。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的钢结构和钢-混凝土组合结构中存在的钢筋混凝土梁与柱连接节点构造复杂、施工困难的问题；普通组合梁存在的用钢量大、需要采用适当的防火保护措施、结构造价高的问题；以及公开号为CN101215855的组合梁存在的与钢筋混凝土墙柱连接，操作复杂、施工不便，承载力低、刚度小、跨越能力弱、受拉区混凝土裂缝宽度大和应用范围小的问题，进而提供一种预制钢-混凝土组合梁。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种预制钢-混凝土组合梁包括两个工字形钢梁段、受拉区钢板、多根抗火纵筋、多个箍筋、多根受压区纵筋、四个纵向钢板加劲肋、四个横向短钢板加劲肋、四个横向长钢板加劲肋和混凝土，每个工字形钢梁段的上翼缘的纵向长度小于其下翼缘的纵向长度，每个工字形钢梁段的腹板均呈直角梯形结构，所述两个工字形钢梁段沿彼此的纵向设置，且两个工字形钢梁段的腹板的斜腰相对设置，所述两个工字形钢梁段的下翼缘之间设有受拉区钢板，且受拉区钢板与两个工字形钢梁段的下翼缘制成一体，每个工字形钢梁段的腹板的两侧各设置有一个横向长钢板加劲肋、一个纵向钢板加劲肋和一个横向短钢板加劲肋，横向长钢板加劲肋的两端分别与上翼缘和下翼缘连接，纵向钢板加劲肋安装在下翼缘上，两个工字形钢梁段的下翼缘上纵向相对应的纵向钢板加劲肋的远离的两端与横向长钢板加劲肋连接，横向短钢板加劲肋的上端与上翼缘连接，所述两个工字形钢梁段的下翼缘上纵向相对应的纵向钢板加劲肋之间通过多根并列设置的抗火纵筋连接，每根抗火纵筋的端部均焊接在纵向钢板加劲肋的上端面上，所述两个工字形钢梁段的上翼缘之间通过多根并列设置的受压区纵筋连接，每根受压区纵筋的端部均焊接在相应的上翼缘的上端面上，所述多个箍筋沿抗火纵筋的纵向均匀布置，每个箍筋将多根抗火纵筋和多根受压区纵筋套装在一起，且每个箍筋的下缘均焊接在受拉区钢板上，所述两个工字形钢梁段、受拉区钢板、多根抗火纵筋、多个箍筋、多根受压区纵筋、四个纵向钢板加劲肋、四个横向短钢板加劲肋和四个横向长钢板加劲肋构成组合梁劲性骨架，所述混凝土浇注在梁劲性骨架上，且两个工字形钢梁段的远离的两端预留在混凝土的外侧。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明的预制钢-混凝土组合梁在工厂内预制完成后运至施工现场，可直接吊装、安装，施工方法与普通钢-混凝土组合梁相同，操作简单，施工速度快，缩短了施工周期，并可为楼板施工提供支撑和平台。本法发明的预制钢-混凝土组合梁，受拉区钢板与工字形钢梁段是一个整体，同时受压区纵筋通过焊接与工字形钢梁段翼缘连接在一起，箍筋的下缘焊接在受拉区钢板上，使得组合梁的整体性非常好，具有承载力高、刚度大、跨越能力强和受拉区混凝土裂缝宽度小的优点。工字形钢梁段设计为上翼缘的纵向长度小于下翼缘的纵向长度，腹板呈直角梯形结构，使得本发明在实施时便于工字形钢梁段混凝土浇注，且钢腹板的高度逐渐变小与梁剪力分布相协调，受力更加合理。本发明的预制钢-混凝土组合梁应用于钢筋混凝土梁与钢柱、钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱以及钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱的连接中，连接简单。另外，本发明的组合梁克服了钢筋混凝土梁与钢柱或钢-混凝土组合柱连接节点复杂、施工速度慢等缺点；克服了钢-混凝土组合梁用钢量大、需要采取防火保护措施、结构造价高等缺点。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体局部剖视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是图1的C-C剖视图，图5是图1的D-D剖视图，图6是本发明与预制混凝土楼板8的安装结构示意图，图7是本发明与现场浇注的混凝土楼板11的安装结构示意图，图8是本发明与钢筋混凝土叠合板12的安装结构示意图，图9是本发明与钢柱17连接铺现浇板结构示意图，图10是本发明与钢管混凝土柱18连接铺现浇板结构示意图，图11是本发明与型钢混凝土柱19连接铺现浇板结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种预制钢-混凝土组合梁包括两个工字形钢梁段1、受拉区钢板2、多根抗火纵筋3、多个箍筋4、多根受压区纵筋5、四个纵向钢板加劲肋6-1、四个横向短钢板加劲肋6-2、四个横向长钢板加劲肋6-3和混凝土7，每个工字形钢梁段1的上翼缘1-1的纵向长度小于其下翼缘1-3的纵向长度，每个工字形钢梁段1的腹板1-2均呈直角梯形结构，所述两个工字形钢梁段1沿任意一个工字形钢梁段1的纵向设置，且两个工字形钢梁段1的腹板1-2的斜腰相对设置，所述两个工字形钢梁段1的下翼缘1-3之间设有受拉区钢板2，且受拉区钢板2与两个工字形钢梁段1的下翼缘1-3制成一体，每个工字形钢梁段1的腹板1-2的两侧各设置有一个横向长钢板加劲肋6-3、一个纵向钢板加劲肋6-1和一个横向短钢板加劲肋6-2，横向长钢板加劲肋6-3的两端分别与上翼缘1-1和下翼缘1-3连接，纵向钢板加劲肋6-1安装在下翼缘1-3的上，其左端与横向长钢板加劲肋6-3连接，横向短钢板加劲肋6-2的上端与上翼缘1-1连接，所述两个工字形钢梁段1的下翼缘1-3上纵向相对应的纵向钢板加劲肋6-1之间通过多根并列设置的抗火纵筋3连接，每根抗火纵筋3的端部均焊接在纵向钢板加劲肋6-1的上端面上，所述两个工字形钢梁段1的上翼缘1-1之间通过多根并列设置的受压区纵筋5连接，每根受压区纵筋5的端部均焊接在相应的上翼缘1-1的上端面上，所述多个箍筋4沿抗火纵筋3的纵向均匀布置，每个箍筋4将多根抗火纵筋3和多根受压区纵筋5套装在一起，且每个箍筋4的下缘均焊接在受拉区钢板2上，所述两个工字形钢梁段1、受拉区钢板2、多根抗火纵筋3、多个箍筋4、多根受压区纵筋5、四个纵向钢板加劲肋6-1、四个横向短钢板加劲肋6-2和四个横向长钢板加劲肋6-3构成组合梁劲性骨架，所述混凝土7浇注在梁劲性骨架上，且两个工字形钢梁段1的远离的两端预留在混凝土7的外侧。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的工字形钢梁段1由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的受拉区钢板2由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的钢板加劲肋6由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的抗火纵筋3由直径为6～30mm的HPB235或HRB335钢筋冷弯加工制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的受压区纵筋5由直径为6～30mm的HPB235或HRB335钢筋冷弯加工制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的箍筋4由直径为6～16mm的HPB235或HRB335钢筋冷弯加工制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的混凝土7为C30～C80的普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的预制钢-混凝土组合梁还增加有八个辅助钢板加劲肋6-4，每个工字形钢梁段1的上翼缘1-1的上端面上均设置有四个辅助钢板加劲肋6-4。钢板加劲肋6-4可限定预制混凝土的范围，并增强上翼缘的刚度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

实施例(参见图6-图11)：完成组合梁劲性骨架后，在此基础上在工厂支模、浇注混凝土7、养护达到设计强度，即完成了本发明的预制钢-混凝土梁10的制作。将预制钢-混凝土组合梁10运抵施工现场，吊装到位后，与悬臂梁段16进行连接，从而与钢柱17或钢管混凝土柱18或型钢混凝土柱19形成受力结构体系，此后便可在预制钢-混凝土梁10上安装钢筋混凝土楼板，钢筋混凝土楼板可为预制钢筋混凝土楼板8，两块预制钢筋混凝土楼板之间的间隙由水泥砂浆9填充，钢筋混凝土楼板也可为现场浇注的钢筋混凝土楼板11，现场浇注的钢筋混凝土楼板11中钢筋15的设置应符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中的相关规定，钢筋混凝土楼板还可以是钢筋混凝土叠合板12，钢筋混凝土叠合板12的底板13和预应力钢筋14的设置应符合06SG439-1图集的相关规定。

Claims (9)

1.一种预制钢-混凝土组合梁，它包括两个工字形钢梁段(1)、受拉区钢板(2)、多根抗火纵筋(3)、多个箍筋(4)、多根受压区纵筋(5)、四个纵向钢板加劲肋(6-1)、四个横向短钢板加劲肋(6-2)、四个横向长钢板加劲肋(6-3)和混凝土(7)，其特征在于：每个工字形钢梁段(1)的上翼缘(1-1)的纵向长度小于其下翼缘(1-3)的纵向长度，每个工字形钢梁段(1)的腹板(1-2)均呈直角梯形结构，所述两个工字形钢梁段(1)沿彼此的纵向设置，且两个工字形钢梁段(1)的腹板(1-2)的斜腰相对设置，所述两个工字形钢梁段(1)的下翼缘(1-3)之间设有受拉区钢板(2)，且受拉区钢板(2)与两个工字形钢梁段(1)的下翼缘(1-3)制成一体，每个工字形钢梁段(1)的腹板(1-2)的两侧各设置有一个横向长钢板加劲肋(6-3)、一个纵向钢板加劲肋(6-1)和一个横向短钢板加劲肋(6-2)，横向长钢板加劲肋(6-3)的两端分别与上翼缘(1-1)和下翼缘(1-3)连接，纵向钢板加劲肋(6-1)安装在下翼缘(1-3)上，两个工字形钢梁段(1)的下翼缘(1-3)上纵向相对应的纵向钢板加劲肋(6-1)的远离的两端与横向长钢板加劲肋(6-3)连接，横向短钢板加劲肋(6-2)的上端与上翼缘(1-1)连接，所述两个工字形钢梁段(1)的下翼缘(1-3)上纵向相对应的纵向钢板加劲肋(6-1)之间通过多根并列设置的抗火纵筋(3)连接，每根抗火纵筋(3)的端部均焊接在纵向钢板加劲肋(6-1)的上端面上，所述两个工字形钢梁段(1)的上翼缘(1-1)之间通过多根并列设置的受压区纵筋(5)连接，每根受压区纵筋(5)的端部均焊接在相应的上翼缘(1-1)的上端面上，所述多个箍筋(4)沿抗火纵筋(3)的纵向均匀布置，每个箍筋(4)将多根抗火纵筋(3)和多根受压区纵筋(5)套装在一起，且每个箍筋(4)的下缘均焊接在受拉区钢板(2)上，所述两个工字形钢梁段(1)、受拉区钢板(2)、多根抗火纵筋(3)、多个箍筋(4)、多根受压区纵筋(5)、四个纵向钢板加劲肋(6-1)、四个横向短钢板加劲肋(6-2)和四个横向长钢板加劲肋(6-3)构成组合梁劲性骨架，所述混凝土(7)浇注在梁劲性骨架上，且两个工字形钢梁段(1)的远离的两端预留在混凝土(7)的外侧。

2.根据权利要求1所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：工字形钢梁段(1)由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。

3.根据权利要求1或2所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：受拉区钢板(2)由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。

4.根据权利要求3所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：纵向钢板加劲肋(6-1)、横向短钢板加劲肋(6-2)和横向长钢板加劲肋(6-3)均由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。

5.根据权利要求1或4所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：抗火纵筋(3)由直径为6～30mm的HPB235或HRB335钢筋冷弯加工制成。

6.根据权利要求5所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：受压区纵筋(5)由直径为6～30mm的HPB235或HRB335钢筋冷弯加工制成。

7.根据权利要求6所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：箍筋(4)由直径为6～16mm的HPB235或HRB335钢筋冷弯加工制成。

8.根据权利要求1、6或7所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：混凝土(7)为C30～C80的普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。

9.根据权利要求1、4、6或7所述一种预制钢-混凝土组合梁，其特征在于：预制钢-混凝土组合梁还包括八个辅助钢板加劲肋(6-4)，每个工字形钢梁段(1)的上翼缘(1-1)的上端面上均设置有四个辅助钢板加劲肋(6-4)。

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