CN103015627A - 一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁 - Google Patents

Abstract

一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，在钢骨架内部浇满了高强混凝土；钢骨架由倒T形钢直条、倒L形角钢及连接钢缀条组成；钢骨架底部是倒T形钢直条的横板，倒T形钢直条的竖向板上有栓钉；倒L形角钢分别位于倒T形钢直条的上方；倒L形角钢之间以横缀条连接，倒T形钢直条与倒L形角钢之间以竖缀条连接。本发明的组合梁避免了因混凝土的脆性而过早产生裂缝。充分发挥了混凝土和钢材两种材料的力学优势，栓钉同时增强与混凝土的有效粘结和提供抗剪承载力；还可减少施工中模板的使用，降低支模的工序，提高施工进度，而且有利于其上机械化施工作业。

Description

一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁

技术领域

本发明涉及高强混凝土结构、特别是一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁。

背景技术

外包钢混凝土结构技术是一种新近发展的建筑结构设计与加固技术，是钢与混凝土组合结构的一种形式。外包钢混凝土组合梁是以配在梁外表面的外包钢材(角钢、钢板等)部分或全部代替混凝土内部的钢筋或型钢，外包的钢材通过与相应的连接件(钢筋棒、缀条或缀件等)连接(一般为焊接)由此而有效约束内部混凝土，从而提高梁的各项承载性能指标，使其受力性能得到改善。通过配置一定的栓钉、内部箍筋等锚固措施，加强外包钢与混凝土之间的粘结作用，使两种材料的优势得以发挥。此类结构一般用于大型火力发电厂、工业与民用建筑以及核反应堆等构筑物中。随着现代高层大跨结构的发展，用户对建筑空间的需求感越来越大，而一般的普通钢筋混凝土(RC)梁或型钢混凝土(SRC)梁为了满足结构构件的强度和刚度要求，不得不提高截面的配筋（钢）率、加大截面尺寸，由此而导致结构自重过大、增加地震作用、降低构件延性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种强度和刚度高、高强混凝土与钢材之间粘结性好、避免高强混凝土易出现裂缝问题的内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，在钢骨架内部浇满了高强混凝土；钢骨架由一付倒T形钢直条、两根倒L形角钢及连接钢缀条组成；钢骨架的底部是倒T形钢直条的横板，倒T形钢直条的竖向板上有若干抗剪栓钉；平行的两根倒L形角钢分别位于倒T形钢直条的左右上方；两根倒L形角钢之间以横缀条连接，倒T形钢直条与倒L形角钢之间以竖缀条连接。

高强混凝土为混凝土强度等级≥C50的混凝土，制备方法同我国相关国家标准。

倒T形钢直条由两块平钢板通过垂直相交焊接的方式连接而成。

倒T形钢直条竖向钢板上的两侧焊接有抗剪栓钉，并以一定的上下、纵向间距沿构件纵向双排设置。

倒L形角钢是由两块钢板焊成或轧制成的角钢，两根倒L形角钢之间通过有一定间距的若干扁钢横缀条连接，构成一个倒槽形空腹钢骨。

倒T形钢直条与两根倒L形角钢通过有一定间距的若干扁钢竖缀条连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案有如下优点：

（1）将高强混凝土运用于大跨度梁式构件，结合钢材的合理设置，避免了因高强混凝土的脆性而过早产生裂缝。

（2）因梁底部为钢板，充分发挥了混凝土和钢材两种材料的力学优势，混凝土提供抗压，钢材提供有利的抗拉。

（3）将倒T形钢的竖向腹板伸入梁内部，一方面可以增强与混凝土的有效粘结，另一方面可以适当提供抗剪承载力。

（4）所设置的粘结抗剪栓钉弥补了高强混凝土与钢材粘结性能不良的弱点，使得两种材料能共同工作。

（5）钢骨架的形成，不仅可以减少施工中模板的使用，降低支模的工序，提高施工进度，而且有利于其上机械化施工作业。

附图说明

图1是本发明内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁——钢筋（型钢）混凝土柱框架平面示意图；

图2是本发明组合梁的倒T形钢直条及抗剪栓钉结构示意图；

图3是本发明组合梁的空间结构示意图；

图4是图1中本发明组合梁A-A剖面的结构示意图。

图中：1-倒T形钢直条  2-抗剪栓钉  3-竖缀条  4-倒L形角钢  5-横缀条6-高强混凝土  7-柱子

具体实施方式

为了充分发挥混凝土抗压性能好和钢材适合于结构的受拉部位的优势，经合理设计，从而使其优势互补。所述的内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁就是基于上述理论而提出：将倒T形钢配置于梁底的受拉部位，与普通RC梁相比，倒T形钢不仅可以参与抗拉、抗剪强度的贡献，而且可有效避免梁因跨度较大而导致裂缝的出现，避免造成室内人员的不安全感心理。高强混凝土的运用，可提高构件的相对强度，由此而有效降低梁高从而增大室内净空高度，并减轻梁自重。为了克服高强混凝土的脆性性质，避免钢与混凝土之间粘结力失效，增加的抗剪栓钉可产生两个方面的有利作用：1）增加粘结效应；2）适当提高梁构件的抗扭能力。

在施工中，本发明的组合梁具有节约模板、减少支模工序、缩短施工周期的特点，而且形成的钢骨架可以作为施工作业中供机械操作的平台，减少脚手架。因此，可以大大降低工程造价，节约成本。

综合来看，内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁具有满足建筑功能的需要、承载能力高、抗震延性好、施工方便及降低成本等优势。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案：

在一些特殊结构（如大型火力发电厂，大跨度结构以及高层建筑）中，以框架作为其部分或全部结构体系（包括巨型框架、框筒结构体系等），由于柱间距较大（如图1中两根柱子7之间的距离）而导致梁的跨度增加，对于普通RC结构来讲，为了满足结构的强度和刚度要求，其梁截面往往设计得很大，由此而增加结构自重。位于地震区以及设防烈度较高的建筑结构，构件的截面尺寸往往会影响结构的整体抗震性能，以及各内力在结构体系中的分配，如出现与结构抗震设计不相符的“强梁弱柱”现象。为了防止出现上述现象以及满足结构的延性需求，必须寻求一种承载能力较大、变形能力较好的梁构件。

图2所示的将两块厚度较大的钢板，按照倒T形的形式焊接而成，以水平钢板作为组合梁的梁底，以竖向钢板作为其腹板。其中底部钢板协同部分混凝土参与梁受弯的抗拉贡献；竖向钢板主要参与梁的抗剪贡献，以及增强钢材与混凝土之间连接，使之成为一个整体。

在倒T形钢直条的竖直钢板两侧，分别焊接双排栓钉，各栓钉之间上下、左右都相隔一定的间距。该部分栓钉的设置可以有效增强倒T形钢与高强混凝凝土之间整体性能，又可以克服高强混凝土与钢材之间较弱的粘结性能，并且在一定程度上能有效提供抗扭承载力。

图3、图4所示的两根倒L形角钢，通过与横缀条相焊接连接，从而构成一个倒槽形的空腹构架。此构架的倒L形角钢一方面参与组合梁抗弯承载力，与混凝土受压区共同受力，另一方面可增大截面配钢率及约束内部混凝土，以利于延性需求。将倒T形钢直条与倒槽形的空腹构架通过两侧竖向缀条连接，构成一个矩形的钢骨架。

支模板时，只需在钢骨架的两侧支护模板，然后从梁顶向其中浇筑高强混凝土后，就此形成一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁。如此施工，不但可以实现钢骨架工业化生产，而且可大大节约模板的制作与支护，从而达到减少施工周期、加快施工进度、节约建设费用的目的。

Claims (6)

1.一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，包括外部钢骨架、内部填充高强混凝土，其特征是钢骨架由一付倒T形钢直条、两根倒L形角钢及连接钢缀条组成；钢骨架的底部是倒T形钢直条的横板，倒T形钢直条的竖向板上有若干抗剪栓钉；平行的两根倒L形角钢分别位于倒T形钢直条的左右上方；两根倒L形角钢之间以横缀条连接，倒T形钢直条与倒L形角钢之间以竖缀条连接。

2.如权利要求1所述的一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，其特征是高强混凝土为混凝土强度等级≥C50的混凝土，制备方法同我国相关国家标准。

3.如权利要求1所述的一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，其特征是倒T形钢直条由两块平钢板通过垂直相交焊接的方式连接而成。

4.如权利要求1所述的一种内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，其特征是倒T形钢直条竖向钢板上的两侧焊接有抗剪栓钉，并以一定的上下、纵向间距沿构件纵向双排设置。

5.如权利要求1所述的内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，其特征是倒L形角钢是由两块钢板焊成或轧制成的角钢，两根倒L形角钢之间通过有一定间距的若干扁钢横缀条连接，构成一个倒槽形空腹钢骨。

6.如权利要求1所述的内嵌式带栓钉外包钢高强混凝土组合梁，其特征是倒T形钢直条与两根倒L形角钢通过有一定间距的若干扁钢竖缀条连接。

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