CN103061444B - 自承式异形外包钢-混凝土组合梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自承式异形外包钢-混凝土组合梁，包括异形薄壁型钢、通长钢筋骨架和混凝土填充物，该异形薄壁型钢包括下底板、位于下底板两侧的腹板以及位于腹板上端的上部翼缘，该腹板具有内凹部，两腹板与下底板、上部翼缘围成异形容置腔，该异形容置腔的上端具有位于楼板盖的厚度范围内的开口，所述通长钢筋骨架布设于异形容置腔内并固定于异形薄壁型钢下底板，该异形薄壁型钢上端的开口、内部的异形容置腔及通长钢筋骨架与楼板盖整体浇筑混凝土填充物，这样不但能显著提高结构承载力、刚度、抗裂性能和施工性能，而且工程施工时无需外置混凝土模板，有利于减少人力、缩短工期以及节约辅助材料。

Description

自承式异形外包钢-混凝土组合梁

技术领域

本发明涉及土木工程领域技术，尤其是指一种自承式异形外包钢-混凝土组合梁结构。

背景技术

外包钢-混凝土组合梁是由钢材（钢管、热轧型钢等）内填充混凝土与钢筋混凝土楼板组合而成的受弯构件，能充分发挥钢材抗拉和混凝土抗压的优点，是土木工程中的一种基本构件。习知外包钢-混凝土组合梁是一种截面呈矩形的构件，这种矩形截面构件由于截面抗弯刚度大，外形规整，在实际工程中较为常用。但由于矩形截面面积较大，当梁受弯时，中性轴附近的混凝土所受应力较小，而造成梁自重大和材料浪费。对于钢筋混凝土矩形梁，在工程施工时，必须外置模板，且当模板刚度不足时，还不得不架设脚手架等辅助支撑体系，在新浇筑混凝土养护至一定周期后，还要拆除辅助支撑体系及模板结构，需要占用较多的人力、工期以及辅助材料等。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其不但能显著提高结构承载力、刚度、抗裂性能和施工性能，而且工程施工时无需外置混凝土模板，有利于减少人力、缩短工期以及节约辅助材料。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其与楼板盖整体浇筑混凝土填充物形成共同受力体，包括异形薄壁型钢、通长钢筋骨架和混凝土填充物，该异形薄壁型钢包括下底板、位于下底板两侧的腹板以及位于腹板上端的上部翼缘，该腹板具有内凹部，两腹板与下底板、上部翼缘围成异形容置腔，该异形容置腔的上端具有位于楼板盖厚度范围内的开口，所述通长钢筋骨架布设于异形容置腔内并固定于异形薄壁型钢下底板，该异形薄壁型钢上端的开口、内部的异形容置腔及通长钢筋骨架与楼板盖整体浇筑前述混凝土填充物。

优选的，所述上部翼缘包括水平部和竖直部，该竖直部上间距地设有多个供楼板盖之纵向配筋穿过的开孔，或者该竖直部为无开孔的板状结构。

优选的，所述异形容置腔为I字形状。

优选的，所述两腹板内凹呈圆弧、椭圆弧、抛物线、波纹或阶梯形内凹结构。

优选的，所述下底板、两侧腹板以及两上部翼缘由一钢板整体冷弯而成。

优选的，所述下底板、两侧腹板以及两上部翼缘分体焊接而成。

优选的，所述异形薄壁型钢的下底板厚度不小于腹板厚度。

优选的，所述混凝土填充物为普通混凝土、自密实混凝土或高强混凝土。

优选的，所述通长钢筋骨架包括数个架立钢筋箍以及数条通长钢筋，各通长钢筋穿过架立钢筋箍并固定于架立钢筋箍内，通长架立筋骨架与异形薄壁型钢的底板通过点焊或机械措施相连。

优选的，所述架立钢筋箍呈三角形状，每个架立钢筋箍内穿过有三条通长钢筋，各通长钢筋分别对应点焊或绑扎固定于三角形的架立钢筋箍的三个内角。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，该自承式异形外包钢-混凝土组合梁是由异形薄壁型钢、通长钢筋骨架和混凝土填充物三部分组合而成，通长钢筋骨架焊接于异形薄壁型钢的下底板内侧形成具有较大刚度的下底板，可代替混凝土填充物浇筑时的模板，与异形的腹板共同承受新浇筑混凝土填充物凝固之前的施工荷载。待混凝土填充物凝固后，通长钢筋骨架即为自承式异形外包钢-混凝土组合梁的纵向受力构件。本发明从受力角度看，充分发挥了钢材抗拉和混凝土抗压的材料优势，减轻了结构自重，其具有抗弯能力强、耐久性能好的特点；从施工角度节看,混凝土填充物与异形薄壁型钢内壁进行现场浇筑，节省了混凝土模板的支模、拆模工作和施工现场钢筋笼的绑扎工作，节约了大量人力并加快施工进度；从使用角度看，腹板处的内凹空间可供以后管线等的布置，利于创造干净整洁的视觉空间且无损于受力结构体系。

另外，本发明带来的有益效果还表现在以下多个方面：1、异形薄壁型钢和通长钢筋骨架可在工厂制作并焊接，易于保证质量，利于实现工业化推广；2、吊装时，异形薄壁型钢的结构部分的重量较轻，利于安装就位；3、在跨中梁底受拉区外包异形薄壁型钢，避免了混凝土开裂，耐久性好、便于维护；4、结构构造简单，避免了大量的现场钢筋笼的绑扎工作，利于缩减施工工序和加快施工进度；5、腹板位置的内凹设计，既减少了不能充分发挥抗压强度的混凝土用量，减轻结构自重，又可借助于内凹的曲线形状延缓受力时腹板壁的局部屈曲，同时可利用内凹空间布置管线等设施，利于创造干净整洁的视觉空间和便于后期维护。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的断面图，其中该自承式异形外包钢-混凝土组合梁与楼盖板一体连接；

图2是本发明之实施例中异形薄壁型钢立体图；

图3是本发明之实施例中通长钢筋骨架立体图。

附图标识说明：

100、自承式异形外包钢-混凝土组合梁

10、异形薄壁型钢          11、下底板

111、焊接部               12、腹板

121、内凹部

13、上部翼缘              131、水平部

132、竖直部               133、开孔

14、异形容置腔            141、开口

20、通长钢筋骨架          21、通长钢筋

22、架立钢筋箍            30、混凝土填充物

200、楼板盖               40、配筋

41、横向配筋              42、纵向配筋。

具体实施方式

请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，该自承式异形外包钢-混凝土组合梁100包括异形薄壁型钢10、通长钢筋骨架20和混凝土填充物30，该通长筋骨架20布置于异形薄壁型钢10内，由异形薄壁型钢10、通长钢筋骨架20与楼板盖200整体浇筑混凝土填充物30，使该自承式异形外包钢-混凝土组合梁100与楼板盖200连接在一起，形成共同受力体。

其中，如图2所示，该异形薄壁型钢10为普通钢板、高强钢板或其它结构用钢板经过冷弯而成，其包括分体焊接而成的下底板11、两腹板12和上部翼缘13。该下底板11的两侧缘向上延伸形成焊接部111，从而使下底板11整体呈U字形状。该腹板12内凹设计，形成内凹部121，内凹部121整体结构呈圆弧状，两腹板12的内凹部121背向设置，并且腹板12下端沿焊接于下底板11两侧的焊接部111上，上部翼缘13焊接于腹板12的上部，从而围合形成一大概呈I字形状的异形容置腔14，该异形容置腔14上端开口141，且开口141位于楼板盖200的厚度范围内。具本而言，所述上部翼缘13包括一水平部131和一竖直部132，该水平部131的内边缘与腹板12的顶缘焊接，该竖直部132连接于水平部131的外边缘形成L字形的角铁状；本实施例中该上部翼缘13的竖直部132上设置有开孔133，以便楼板盖200的横向配筋41穿过，当然亦可以不设开孔133，将横向配筋41的端部与上部翼缘13的竖直部132焊接即可。

应该注意的是，异形薄壁型钢10制作方式及结构不限于此，其下底板11、两腹板12和上部翼缘13亦可以直接用同一片钢板整体冷弯而成。除此之外，两腹板12的内凹部121不限于圆弧状，亦可以是椭圆弧、抛物线、波纹或阶梯形内凹结构。

如图3所示，所述通长钢筋骨架20布设于异形薄壁型钢10下底板11上，且位于I字形的异形容置腔14内，二者通过点焊或机械措施相连。该通长钢筋骨架20可以设置一个或多个，本实施例中设置了三个（见图1）。各通长钢筋骨架20包括数个架立钢筋箍22以及数条通长钢筋21，各通长钢筋21为普通的变形钢筋，各架立钢筋箍22由细钢筋弯折后形成，其中，各通长钢筋21均穿过架立钢筋箍22并绑扎或焊接固定于架立钢筋箍22内。具体而言，所述架立钢筋箍22呈三角形状，每个架立钢筋箍22内穿过有三条通长钢筋21，各通长钢筋21分别对应点焊或绑扎固定于三角形的架立钢筋箍22的三个内角，并且架立钢筋箍22与异形薄壁型钢10的下底板11内壁面焊接，以加强下底板11的刚度。当然，该通长钢筋骨架20不一定要设计成三角形结构，亦可以是由四根通长钢筋21及四边形的架立钢筋箍22组成的四边形结构，或者可以是其它的形状结构，在此不做限制。

本发明的施工工序如下：

先根据自承式异形外包钢-混凝土组合梁100的跨度以及承受荷载情况，确定合适的异形薄壁型钢10的钢板厚度、尺寸、通长钢筋21直径及数量等，对于跨度和外荷载较小的自承式异形外包钢-混凝土组合梁100，取异形薄壁型钢10的下底板11厚度与腹板12厚度相同即可；当自承式异形外包钢-混凝土组合梁100跨度或外荷载较大时，也可仅增加异形薄壁型钢10的下底板11厚度和通长钢筋21面积，然后将下底板11与异形薄壁型钢10的腹板12焊接在一起。

通长钢筋21直径确定后，通过预先由机器弯折好的架立钢筋箍22焊接固定，形成通长钢筋骨架20，并与异形薄壁型钢10的下底板11内侧焊接连接，然后通过冷弯机按照既定的曲线形状、宽度和高度进行冷弯成型。

异形薄壁型钢10的上部翼缘13需要开孔133时，可在冷弯前，先通过铣孔机预先开孔133。在工厂完成钢结构部分的加工后，运送至施工现场进行吊装就位，然后排布楼板盖200的配筋40（包括横向纵向、配筋41、42）以及模板，若异形薄壁型钢10的上部翼缘13有开孔133时，使楼板盖200的横向配筋41穿过开孔133，无开孔133时直接与上部翼缘13焊接连接。

最后进行混凝土的浇筑工作，在异形薄壁型钢10内浇筑混凝土填充物30，该混凝土填充物30可为普通混凝土、自密实混凝土、高强混凝土等，通过钢与混凝土之间的组合作用将异形薄壁型钢10、通长钢筋骨架20和楼板盖200连成整体而共同受力，形成自承式异形外包钢-混凝土组合梁100结构。

综上所述，本发明的设计重点在于，该自承式异形外包钢-混凝土组合梁100是由异形薄壁型钢10、通长钢筋骨架20和混凝土填充物30三部分组合而成，利用混凝土填充物30浇筑后，自承式异形外包钢-混凝土组合梁100与楼板盖200形成整体而共同工作。由此带来的优点细述如下：其中，

1、异形薄壁型钢10和通长钢筋骨架20可在工程制作并焊接，易于保证质量，利于实现工业化推广；

2、混凝土直接与异形薄壁型钢10的冷弯型钢壁进行现场浇筑，属于一体成型，无需另外设置模板或辅助支撑系统，省去拆除模板的工序，利于加快施工速度，减少人力资源的浪费；

3、吊装时，异形薄壁型钢10内的钢结构部分的重量较轻，利于安装就位；

4、在跨中梁底受拉区外包异形薄壁型钢10，避免了混凝土开裂，耐久性好、便于维护；

5、结构构造简单，避免了大量的现场钢筋笼的绑扎工作，利于缩减施工工序和加快施工进度；

6、腹板12位置的内凹设计形成内凹部131，既减少了不能充分发挥抗压强度的混凝土用量，减轻结构自重，又可借助于内凹的曲线形状延缓受力时腹板壁的局部屈曲，同时可利用内凹空间布置管线等设施，利于创造干净整洁的视觉空间和便于后期维护。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其与楼板盖整体浇筑混凝土填充物形成共同受力体，其特征在于：包括异形薄壁型钢、通长钢筋骨架和混凝土填充物，该异形薄壁型钢包括下底板、位于下底板两侧的腹板以及位于腹板上端的上部翼缘，该腹板具有内凹部，两腹板与下底板、上部翼缘围成异形容置腔，该异形容置腔的上端具有位于楼板盖厚度范围内的开口，所述通长钢筋骨架布设于异形容置腔内并固定于异形薄壁型钢下底板，该异形薄壁型钢上端的开口、内部的异形容置腔及通长钢筋骨架与楼板盖整体浇筑前述混凝土填充物；

所述上部翼缘包括水平部和竖直部，该竖直部上间距地设有多个供楼板盖之纵向配筋穿过的开孔，或者该竖直部为无开孔的板状结构。

2.根据权利要求1所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述异形容置腔为I字形状。

3.根据权利要求1所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述两腹板内凹呈圆弧、椭圆弧、抛物线、波纹或阶梯形内凹结构。

4.根据权利要求1所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述下底板、两侧腹板以及两上部翼缘由一钢板整体冷弯而成。

5.根据权利要求1所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述下底板、两侧腹板以及两上部翼缘分体焊接而成。

6.根据权利要求1所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述异形薄壁型钢的下底板厚度不小于腹板厚度。

7.根据权利要求1所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述混凝土填充物为普通混凝土、自密实混凝土或高强混凝土。

8.根据权利要求1所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述通长钢筋骨架包括数个架立钢筋箍以及数条通长钢筋，各通长钢筋穿过架立钢筋箍并固定于架立钢筋箍内，通长钢筋骨架与异形薄壁型钢的底板通过点焊或机械措施相连。

9.根据权利要求8所述的自承式异形外包钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述架立钢筋箍呈三角形状，每个架立钢筋箍内穿过有三条通长钢筋，各通长钢筋分别对应点焊或绑扎固定于三角形的架立钢筋箍的三个内角。