CN103498529A - 一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板钢组合梁，该组合梁是由两个预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁腹板对接，通过螺栓装配而成。预应力波纹槽钢组合梁是由上翼缘，腹板，下翼缘，钢筋混凝土翼板，压型钢板，预应力索，横向加劲肋，锚具和梁端板组成；预应力波纹槽钢组合梁的断面口型由上、下翼缘，压型钢板，钢筋混凝土翼板和腹板构成，腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波形，两块腹板拼装后，形成蜂窝形腹板。该组合梁有利于梁板的整体装配，全面提高住宅生产工业化水平，且其具有自重轻、承载力高和跨度大的优点。

Description

一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁

技术领域

本发明涉及一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁，属于建筑型材技术领域。

背景技术

装配式钢结构体系是钢结构住宅体系发展的重要方向。为了更好的实现模数化集成设计及标准化生产和装配式施工安装，往往将梁楼板组合为一个整体，作为拼装单元，加快工业化程度。在进行楼层拼装时，组合梁和组合梁部分的拼装，便成为一个非常关键的问题。

在现有装配式钢结构体系中，通常采用的是两个槽钢进行拼装，两个槽钢腹板对接并通过螺栓进行连接，形成装配式H型钢，同时，组合梁的混凝土翼板部分，连接处形成拼缝。但是，在这种拼接方式中，剪力是通过螺栓传递给腹板，腹板为平钢板，所以所需螺栓数和腹板用钢量很大，而且其抗剪承载力及抗屈曲能力较低。拼装的混凝土翼板之间存在板缝且相邻混凝土翼板之间缺乏有效地约束，影响板间传力，进而影响楼层的整体作用。

基于以上分析，本发明提出一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁，该组合梁对于探索创新出一种适用于装配式钢结构体系的受力更加合理组合梁，推动装配式钢结构发展具有积极的意义。

发明内容

为解决上述问题本发明提出了一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁，其目的在于提供一种成本低廉，力学性能优越适用于装配式钢结构体系，尤其是大跨度多高层装配式钢结构体系的装配式梁。

本发明采用的技术方案为一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁，该组合梁由两个预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁通过螺栓装配而成；两个预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁腹板对接，在腹板处通过采用螺栓在螺栓孔处进行装配连接；预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁包括上翼缘、腹板、下翼缘、钢筋混凝土翼缘、压型钢板、预应力索、横向加劲肋、锚具和梁端板；其断面口型由上翼缘，腹板、下翼缘钢筋混凝土翼缘和压型钢板组成；上翼缘、下翼缘、钢筋混凝土翼缘和压型钢板平行；腹板垂直位于上翼缘与下翼缘之间；钢筋混凝土翼板位于压型钢板上方，压型钢板位于上翼缘上方，钢筋混凝土翼板、压型钢板、上翼缘三者通过螺钉固定，横向钢筋焊于压型钢板上部。

腹板断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；腹板上开设有螺栓孔；上翼缘和下翼缘为钢板，腹板整体位于上翼缘和下翼缘之间，腹板波纹曲线沿长度方向的最外侧与上翼缘和下翼缘沿长度方向的一条边线齐平相连；钢筋混凝土翼板位于压型钢板上方，压型钢板位于上翼缘上方，横向钢筋焊于压型钢板上部，钢筋混凝土翼板和压型钢板拼接边与上翼缘的边缘平行形成一条直线，钢筋混凝土翼板、压型钢板、上翼缘在边缘处，三者通过螺钉固定；横向加劲肋为钢板，在腹板的一侧、上翼缘和下翼缘之间间隔设置，分别与腹板、上翼缘和下翼缘垂直焊接相连；横向加劲肋上留有预应力索孔。

梁端板为钢板，与横向加劲肋平行放置，位于预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁的梁端，梁端板与上翼缘、腹板和下翼缘焊接相连；梁端板上留有预应力索孔；预应力索穿过横向加劲肋和梁端板上预留的预应力索孔，经张拉后由锚具将其固定在预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁两端的梁端板上；矩形波纹曲线为圆弧角矩形波纹曲线，梯形波纹曲线为圆弧角梯形波纹曲线，楔形波纹曲线为圆弧角楔形波纹曲线；梯形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°—90°，楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°—90°；腹板与上翼缘和下翼缘之间分别为单面角焊缝；腹板波纹密度和高度可根据受力要求改变；圆弧角梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线和圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成；预应力索为预应力索，或者为预应力筋，穿过横向加劲肋和梁端板上预留的预应力索孔的预应力索是一根或者多根；预应力索的线形是凹口向上的，线形可根据受力要求改变。

与传统装配式钢结构体系中的装配式钢梁相比，本发明有以下几个优点：

1、本发明的组合梁腹板是两个波纹腹板装配，相当于双波纹腹板，可以有效地提高构件的稳定性和承载能力，尤其是抗扭承载力，腹板平面布置呈蜂窝状，可以在构件整体承载力方面获得最优结果。

2、本发明的组合梁腹板呈现波纹曲线型，可以有效的利用波纹钢板优良的平面外刚度、抗屈曲承载能力和较高的疲劳强度，与槽钢拼装成的平钢板相比，在厚度相同的情况下，抗剪承载力和抗面外变形能力都有显著提高。

3、本发明的组合梁采用了两个预应力索对称布置，有效地提高了装配式梁组合的承载能力保证了受力的合理性，预应力技术的引用，可以在保证装配式组合梁承载能力的前提下，有效地减轻装配式组合梁自重增加装配式组合梁的跨度，使本发明更适用于大跨度和多高层装配式钢结构体系之中。

4、组合梁翼板通过螺钉固定于钢梁上，通过连接钢梁两侧楼板可有效地传递楼板间的力，加强了楼层整体性。

附图说明

图1为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁结构示意图；

图2为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁结构单元分解图；

图3为预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁的示意图；

图4为预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁的单元分解图；

图5为腹板断面的矩形波纹曲线示意图；

图6为腹板断面的梯形波纹曲线示意图；

图7为腹板断面的楔形波纹曲线示意图；

图8为腹板断面的圆弧角矩形波纹曲线示意图；

图9为腹板断面的圆弧角梯形波纹曲线示意图；

图10为腹板断面的圆弧角楔形波纹曲线示意图；

图11为腹板断面的正弦曲线波纹曲线示意图；

图12为预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁腹板平面示意图；

图13为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁腹板平面示意图；

图14为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁的横剖面图；

图15为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁的纵剖面图。

图中：1、预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁2、上翼缘3、腹板4、下翼缘5、钢筋混凝土翼板6、压型钢板7、横向配筋8、预应力索9、横向加劲肋10、锚具11、梁端板12、翼缘螺钉13、腹板螺钉

具体实施方式

以下将结合附图及实例对本发明作进一步说明。

如图1所示为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁结构示意图，图2为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁结构单元分解图，图3为预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁的示意图，图4为预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁的单元分解图，一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁是由两个预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁1通过螺栓13装配而成，两个预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁1腹板对接，在腹板处通过采用螺栓13在相应孔处进行装配连接，形成蜂窝形腹板；预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁1包括上翼缘2、腹板3、下翼缘4、钢筋混凝土翼缘5、压型钢板6、预应力索8、横向加劲肋9、锚具10和梁端板11；其断面口型由上翼缘2、腹板3、下翼缘4、钢筋混凝土翼缘5、压型钢板6组成，上翼缘2、下翼缘4、钢筋混凝土翼缘5和压型钢板6平行，腹板3垂直位于上翼缘2与下翼缘4之间；上翼缘2相应位置上开有螺栓孔，所述腹板3相应位置上开有螺栓孔。

如图5所示为腹板断面的矩形波纹曲线示意图，图6为腹板断面的梯形波纹曲线示意图，图7为腹板断面的楔形波纹曲线示意图，图8为腹板断面的圆弧角矩形波纹曲线示意图，图9为腹板断面的圆弧角梯形波纹曲线示意图，图10为腹板断面的圆弧角楔形波纹曲线示意图，图11为腹板断面的正弦曲线波纹曲线示意图，图12为预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁腹板平面示意图，图13为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁腹板平面示意图，图14为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁的横剖面图，图15为装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁的纵剖面图，腹板3的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线，或为圆弧角矩形波纹曲线，或为梯形波纹曲线，或为圆弧角梯形波纹曲线，或为楔形波纹曲线，或为圆弧角楔形波纹曲线，或为正弦曲线波纹曲线；上翼缘2、下翼缘4、钢筋混凝土翼缘5和压型钢板6四者对齐的边为波形曲线，此波纹曲线的形状与腹板3的波纹断面形状相同；腹板3放置于上翼缘2和下翼缘4的波纹曲线边处；腹板3的波纹断面与上翼缘2和下翼缘4的波纹曲线边吻合相连；腹板3与上翼缘2和下翼缘4之间分别为单面角焊缝；横向加劲肋9为钢板，在腹板3的一侧、上翼缘2和下翼缘4之间间隔设置，分别与腹板3、上翼缘2和下翼缘4垂直焊接相连，横向加劲肋9上留有预应力索孔；梁端板11为钢板，与横向加劲肋9平行放置，位于预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁1的梁端，梁端板11与上翼缘2、腹板3和下翼缘4焊接相连，梁端板11上留有预应力索孔；预应力索8，穿过横向加劲肋9和梁端板11上预留的预应力索孔，经张拉后由锚具10将其固定在预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁1两端的梁端板11上。

梯形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°—90°，所述楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°—90°；腹板3的波纹密度和高度可根据受力要求改变，且圆弧角梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线和圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成；预应力索8为预应力索，或者为预应力筋，穿过横向加劲肋9和梁端板11上预留的预应力索孔的预应力索8是一根或者多根；预应力索8的线形是凹口向上的，线形状可根据受力要求改变。

本发明提出的一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁，将梁楼板组合为一个整体，作为拼装单元，加强楼层整体性，预应力技术和蜂窝型腹板的应用，减少了用钢量的同时增加了跨度，可以实现大规模的工业化生产和现场快速装配式同时缩短了施工周期。

Claims (4)

1.一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁，其特征在于：预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁（1）包括上翼缘（2）、腹板（3）、下翼缘（4）、钢筋混凝土翼缘（5）、压型钢板（6）、预应力索（8）、横向加劲肋（9）、锚具（10）和梁端板（11）；其断面口型由上翼缘（2）、腹板（3）、下翼缘（4）钢筋混凝土翼缘（5）和压型钢板（6）组成；上翼缘（2）、下翼缘（4）、钢筋混凝土翼缘（5）和压型钢板（6）平行；腹板（3）垂直位于上翼缘（2）与下翼缘（4）之间；钢筋混凝土翼板（5）位于压型钢板（6）上方，压型钢板（6）位于上翼缘（2）上方，钢筋混凝土翼板（5）、压型钢板（6）、上翼缘（2）三者通过螺钉（12）固定；横向钢筋（7）焊于压型钢板（6）上部；该组合梁是由两个预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁（1）通过螺栓（13）装配而成；两个预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁（1）腹板对接，在腹板处通过采用螺栓（13）在相应螺栓孔处进行装配连接；腹板（3）的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；腹板（3）上开设有螺栓孔。

2.根据权利要求1所述的一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板槽钢组合梁，其特征在于：上翼缘（2）和下翼缘（4）为钢板，腹板（3）整体位于上翼缘（2）和下翼缘（4）之间，腹板（3）的波纹曲线沿长度方向的最外侧与上翼缘（2）和下翼缘（4）沿长度方向的一条边线齐平相连；钢筋混凝土翼板（5）位于压型钢板（6）上方，压型钢板（6）位于上翼缘（2）上方，横向钢筋（7）焊于压型钢板（6）上部，钢筋混凝土翼板（5）和压型钢板（6）拼接边与上翼缘（2）的边缘平行，形成一条直线，钢筋混凝土翼板（5）、压型钢板（6）、上翼缘（2）在边缘处，三者通过螺钉（12）固定；横向加劲肋（9）为钢板，在腹板（3）的一侧、上翼缘（2）和下翼缘（4）之间间隔设置，分别与腹板（3）、上翼缘（2）和下翼缘（4）垂直焊接相连；横向加劲肋（9）上留有预应力索孔；梁端板（11）为钢板，与横向加劲肋（9）平行放置，位于预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁（1）的梁端；梁端板（11）与上翼缘（2）、腹板（3）和下翼缘（4）焊接相连，梁端板（11）上留有预应力索孔；预应力索（8）穿过横向加劲肋（9）和梁端板（11）上预留的预应力索孔，经张拉后由锚具（10）将其固定在预应力波纹腹板加肋槽钢组合梁（1）两端的梁端板（11）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁，其特征在于：矩形波纹曲线为圆弧角矩形波纹曲线，梯形波纹曲线为圆弧角梯形波纹曲线，楔形波纹曲线为圆弧角楔形波纹曲线；梯形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°—90°；楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°—90°；腹板（3）与上翼缘（2）和下翼缘（4）之间分别为单面角焊缝。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种装配式预应力蜂窝形加肋腹板组合梁，其特征在于：腹板（3）的波纹密度和高度可根据受力要求改变；圆弧角梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线和圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成；预应力索（8）为预应力索，或者为预应力筋，穿过横向加劲肋（9）和梁端板（11）上预留的预应力索孔的预应力索（8）是一根或者多根；预应力索（8）的线形是凹口向上的，线形可根据受力要求改变。

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