CN103061443B - 一种外包钢-混凝土叠合板组合梁 - Google Patents

一种外包钢-混凝土叠合板组合梁 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型外包钢‑混凝土叠合板组合梁，包括下部的C型钢梁，混凝土预制底板设置于C型钢梁的上翼缘，在C型钢梁的梁肋内，以及混凝土预制底板面层整体浇筑混凝土形成组合梁。本发明构造简单，受力合理，施工快速方便，组合作用强，可实现产业化生产，经济效益明显，可广泛应用于工业与民用建筑楼盖结构中，对实现住宅产业化起到很好的推进作用。

Description

一种外包钢-混凝土叠合板组合梁
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种应用于钢结构住宅产业化的新型外包钢-混凝土叠合板组合梁。
背景技术
目前钢结构住宅中的钢-预制混凝土叠合板组合梁，钢梁多采用工字形或H形钢梁，预制底板放置在钢梁的上翼缘，钢梁和叠合板之间通过剪力连接件组合在一起共同受力。剪力连接件一般采用栓钉，焊接在钢梁上翼缘，焊接工作量大，同时混凝土预制底板与钢梁之间协同工作的性能也有待提高。
若在钢结构住宅中采用钢梁外包的组合梁，梁肋内填充的混凝土与混凝土预制底板上的面层混凝土整浇，能有效保证混凝土预制底板与组合梁的整体性，因此对外包钢-混凝土叠合板组合梁来说，关键的问题是解决外包钢梁与混凝土的共同工作问题。
现有的国内文献可见的外包钢-混凝土组合梁一般有以下几种：
帽形截面钢-混凝土组合梁：采用整块薄壁型钢焊成或冷弯成U型截面，钢梁侧板上翼缘外翻形成帽形，外包钢梁的成型较为方便，但钢梁与混凝土之间需设置足够数量的抗剪连接件来保证其共同工 作。
轻钢-混凝土组合梁：采用带卷边的冷弯薄壁Z形或C形钢焊接而成，利用钢梁的底面和侧面所带的卷边来保证外包钢梁和混凝土之间的粘结性能，虽不需设置剪力连接件，但外包钢梁本身焊接工作量大，且薄壁型钢焊接易产生较大的残余应力与残余变形，整体承载力较小，使用受到限制。
外包厚底板钢-混凝土组合梁：采用较厚的钢板做底板，冷弯薄壁型钢做腹板，两者通过焊接而成，主要优势是承载力大，适合大跨度结构，但外包钢梁本身的焊接工作量大，外包钢梁与混凝土之间也是通过焊接剪力连接件来保证两者的共同工作，施工工艺较为复杂。因此，提出一种成型方便，施工方便、组合作用强的叠合板组合梁，对促进钢结构住宅产业化的发展有较为重要的意义。
发明内容
为解决现有的钢-混凝土叠合板组合梁存在的焊接工作量大，剪力连接件设置较为复杂的问题，本发明的目的在于提供一种成型方便、施工方便，经济适用、可实现产业化生产的新型外包钢-混凝土叠合板组合梁。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种新型外包钢-混凝土叠合板组合梁，所述组合梁包括下部的C型钢梁，混凝土预制底板设置于C型钢梁的上翼缘，在所述C型钢梁的梁肋内，以及混凝土预制底板面层整体浇筑混凝土形成组合梁。
所述C型钢梁采用花纹钢板冷弯制成，C型钢梁内表面布设有花纹样凸起。
所述混凝土预制底板面层设有钢筋网片。
所述组合梁内设有竖向插筋或钢筋骨架。
所述C型钢梁上翼缘设有嵌入梁肋混凝土中的切片。
所述切片在上翼缘间隔设置。
所述切片均斜向梁跨中截面。
所述C型钢梁上翼缘向下弯折形成折边。
所述C型钢梁的梁肋内，以及混凝土预制底板面层整体浇筑混凝土为普通混凝土、轻骨料混凝土或再生混凝土。
所述混凝土预制底板为普通钢筋混凝土预制底板或预应力混凝土预制底板。
本发明的有益效果为：外包钢梁采用花纹钢板冷弯而成，钢梁侧板的上翼缘内翻截面成C形，成型方便；花纹钢梁内表面存在凸起花纹，花纹的凸起需满足一定的高度要求，从而有效增大外包钢梁与混凝土的粘结咬合作用；同时钢梁的C形截面构造对梁肋内的混凝土也具有约束作用，使钢构件和混凝土的组合作用增强，共同保证外包钢梁与混凝土之间的共同工作，不需另设抗外包钢梁与混凝土之间整体滑移的剪力连接件；外包钢梁梁肋内混凝土和混凝土预制底板上面层的混凝土整浇，有效保证了混凝土预制底板和组合梁之间的整体工作性能，组合梁混凝土内竖向插筋的设置施工也极为方便。
本发明构造简单，受力合理，施工快速方便，组合作用强，可实 现产业化生产，经济效益明显，可广泛应用于工业与民用建筑楼盖结构中，对实现住宅产业化起到很好的推进作用。
附图说明
图1 C型花纹钢梁示意图(上翼缘有切片)；
图2 外包花纹钢-混凝土叠合板组合梁横截面示意图(上翼缘有切片，配置竖向插筋)；
图3 C型花纹钢梁示意图(上翼缘带折边)；
图4 外包花纹钢-混凝土叠合板组合梁横截面示意图(上翼缘带折边，配置竖向插筋)；
图5 混凝土预制板示意图；
图6 外包花纹钢-混凝土叠合板组合梁立体示意图(上翼缘有切片)；
图7 外包花纹钢-混凝土叠合板组合梁立体示意图(上翼缘带折边)；
图8 外包花纹钢-混凝土叠合板组合梁横截面示意图(上翼缘有切片，配置钢筋骨架)；
图9 外包花纹钢-混凝土叠合板组合梁横截面示意图(上翼缘带折边，配置钢筋骨架)。
图中：1为C型钢梁，2为整体浇筑的混凝土；3为混凝土预制底板，4为钢筋网片，5为竖向插筋，6为钢筋骨架，7为切片，8为折边。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
本发明提供了一种新型外包钢-混凝土叠合板组合梁，如图2和图4所示，组合梁包括下部的C型钢梁1，混凝土预制底板3设置于C型钢梁1的上翼缘，在C型钢梁1的梁肋内，以及混凝土预制底板3的面层整体浇筑混凝土2形成组合梁。
其中混凝土预制底板3，如图5所示，可采用普通钢筋混凝土预制底板或预应力混凝土预制底板。
而C型钢梁的梁肋内，以及混凝土预制底板3面层整体浇筑混凝土可采用普通混凝土、轻骨料混凝土或再生混凝土。
本发明采用钢梁外包的形式，梁肋内与混凝土预制底板3的面层进行混凝土现场整浇，混凝土预制底板3和组合梁之间的整体性强，共同工作性能较好。
本发明中，C型钢梁1采用花纹钢板冷弯制成，钢梁侧板的上翼缘向内翻截面成C形，成型方便。采用花纹钢板制成的C型钢梁1，其内表面布设有花纹样凸起，花纹的凸起需满足一定的高度要求，从而有效增大外包钢梁与混凝土的粘结咬合作用。
为提高混凝土浇注的稳固性，本发明在混凝土预制底板3的面层设置钢筋网片4，并在组合梁内设置竖向插筋5或由箍筋与纵筋形成的钢筋骨架6，如图2、图6、图7和图8所示。
为了提高组合梁的整体作用性，确保外包C型钢梁1的稳定性，本发明还考虑对C型钢梁1的上翼缘进行改进，以增大外包花纹钢梁 与混凝土的粘结作用。
方法一是，如图1、图2和图8所示，在C型钢梁1上翼缘设置嵌入梁肋混凝土中的切片7，切片7在上翼缘采用按一定间距间隔设置的方式，且所有切片均按一定角度斜向上翼缘中部即钢梁跨中截面。
方法二是，如图3、图4和图9所示，将C型钢梁1上翼缘向下弯折形成折边8。
本发明中的钢梁的C形截面构造对梁肋内的混凝土具有约束作用，使钢构件和混凝土的组合作用增强，共同保证外包钢梁与混凝土之间的共同工作，不需另设抗外包钢梁与混凝土之间整体滑移的剪力连接件。
为验证本组合梁的性能，首先进行了花纹钢板的推出试验，制作了厚度分别为3mm，4mm，5mm的花纹钢板棱柱体，并在其内浇筑强度等级不同的混凝土，研究了花纹钢板与混凝土之间的粘结性能。其次进行了外包花纹钢-混凝土叠合板组合梁的试验研究，试件中C形外包花纹钢梁1用Q235花纹钢板冷弯而成，花纹钢板厚为5mm，C形外包花纹钢梁1上翼缘宽度为50mm，C形外包花纹钢梁的转角处过渡圆弧半径为2tmm(t为花纹钢梁的厚度)，预制混凝土底板厚度为50mm，组合梁的翼板厚度为110mm，混凝土强度等级为C30。

Claims (2)

1.一种外包钢-混凝土叠合板组合梁，其特征在于所述组合梁包括下部的C型钢梁，混凝土预制底板设置于C型钢梁的上翼缘，在所述C型钢梁的梁肋内，以及混凝土预制底板面层整体浇筑混凝土形成组合梁；
所述C型钢梁采用花纹钢板冷弯制成，C型钢梁内表面布设有花纹样凸起；
所述C型钢梁上翼缘设有嵌入梁肋混凝土中的切片；
所述混凝土预制底板面层设有钢筋网片；
所述组合梁内设有竖向插筋或钢筋骨架；
所述切片在上翼缘间隔设置；
所述切片均斜向梁跨中截面；
所述C型钢梁上翼缘向下弯折形成折边；
所述C型钢梁的梁肋内，以及混凝土预制底板面层整体浇筑混凝土为普通混凝土、轻骨料混凝土或再生混凝土。
2.根据权利要求1所述的外包钢-混凝土叠合板组合梁，其特征在于所述混凝土预制底板为普通钢筋混凝土预制底板或预应力混凝土预制底板。
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