CN104100037A - 组合扁梁 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土木工程结构工程领域,具体涉及一种组合扁梁。其结构为:包括钢梁,由钢梁下翼缘、钢梁腹板构成的倒T字形;所述钢梁腹板上部带有锯齿形抗剪连接件;包括压型钢板,所述压型钢板搁置在钢梁下翼缘;包括混凝土,混凝土浇筑在由钢梁、压型钢板与封头板组成的封闭空间内;包括抗剪钢筋,抗剪钢筋布置在锯齿形抗剪连接件之间,每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋。组合扁梁高度大大低于传统组合梁,结构、围护、设备及人工等方面的造价也随之降低。钢梁内包于混凝土,大大提高了组合结构的抗火性能。保证了钢与混凝土之间剪力的有效传递,简化了施工工艺,具备极佳的经济性。

Description

组合扁梁
技术领域
本发明属于土木工程结构工程领域,具体涉及一种组合扁梁。
背景技术
目前,组合梁在建筑结构中应用十分广泛,它充分利用了两种材料(钢材与混凝土) 的优势,使结构获得了较大的刚度及承载力。相比于钢筋混凝土梁,组合梁的施工周期缩短1/2~1/3,施工扰民程度减轻,拥有其不可比拟的优势。
如图1所示,在传统组合梁中,钢梁在下,主要承受拉应力;混凝土在上,主要承受压应力。钢梁和混凝土两者之间剪力的传递通过抗剪连接件——栓钉11来实现,确保了两种材料在受弯状态下协同工作,发挥出极佳的力学性能与经济性能。然而由于在传统组合梁中钢材(主要是指工字型钢梁10构件)与混凝土1上下分层布置,组合梁的高度一般较大,这也导致建筑物高度增大及净层高减小。这一因素对中高层建筑是致命的,首先,建筑高度的增加增加了结构、围护及设备的材料成本,随之产生的人工及工期成本也十分巨大;其次,在建筑面积一定的情况下层高的加大往往会导致结构高度超限。
同时,由于钢梁外露,组合梁的抗火性能相比于钢筋混凝土梁逊色不少。为了防止这一隐患,规范规定钢结构部分必须使用防火涂料。
针对组合梁的这些弊端,欧洲学者在上世纪末提出了组合扁梁的概念,组合扁梁的新形式(slimfor、slimdek等)也层出不穷,然而,这些组合扁梁除了在高度方面未到达最优效果外,钢与混凝土之间剪力传递的有效性与可靠性也不足。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种新型的组合扁梁,使组合结构的可靠性、经济性与施工便捷性得到质的改善。
保证组合扁梁高度尽可能小的前提下,开发出可靠性及经济性能更好、施工更为便捷的组合扁梁,本发明的主要思路是结合一般组合梁的受力特点节省一部分钢材,同时利用更为可靠的锯齿形抗剪连接件保证钢与混凝土的协同作用。
在一般组合梁与组合扁梁中钢梁上翼缘受压,本发明设想将所述的上翼缘这一部分钢材由混凝土代替;另外,本发明采用了锯齿形抗剪连接件,在钢梁腹板上延展出锯齿形抗剪连接结构,该锯齿形抗剪连接件的使用也最大限度地利用了钢与混凝土之间的化学胶着力与机械咬合力,如此来保证两种材料件剪力的可靠与有效传递。
基于上述设计思想,本发明需要保护的技术方案表征为:
一种组合扁梁,其特征在于,
包括钢梁,所述钢梁包括钢梁下翼缘2和钢梁腹板3,为由钢梁下翼缘2、钢梁腹板3构成的倒T字形(或倒π形),水平方向的钢梁下翼缘2与竖直方向的钢梁腹板3两者之间由焊缝8连接;所述钢梁腹板3上部带有锯齿形抗剪连接件4,所述锯齿形抗剪连接4为组合扁梁唯一的剪力传递装置。
包括压型钢板5,压制呈凹凸波浪形,所述压型钢板5的凹部直接搁置在钢梁下翼缘2。
包括若干封头板9,用于堵住浇筑水泥混凝土时从凸起入口处流失,因此在靠近钢梁腹板3的两侧,将每个封头板9放置在压型钢板5凸起口径处并与水平放置的钢梁下翼缘2形成封闭的封头。
包括混凝土1,混凝土1浇筑在由钢梁、压型钢板5与封头板9组成的封闭空间内。
包括抗剪钢筋6,抗剪钢筋6布置在锯齿形抗剪连接件之间,每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋。
包括分布钢筋7,所述抗剪钢筋7分布于锯齿形抗剪连接件4之中,其最小长度应不小于《混凝土结构设计规范》规定的最小值。所述抗剪钢筋通过浇筑的混凝土与钢梁连城一个整体。
所述钢梁形状为倒T型或倒π形,一块下翼缘钢板上可焊接1~2块带锯齿形抗剪连接件的腹板。
所述压型钢板高度超过2/3倍的梁高。
所述倒π形钢梁中两块腹板的间距不应小于1/3倍的腹板高度。
所述锯齿形抗剪连接件上层混凝土板厚度不宜超过钢梁高度的1/3。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1)        组合扁梁高度大大低于传统组合梁,结构、围护、设备及人工等方面的造价也随之降低。
2)        将工字形改为倒T字形,即首次在组合梁结构中取消了钢梁上翼缘,同时采用了锯齿形抗剪连接,如此大大提高了组合扁梁的经济性。
3)        钢梁内包于混凝土,大大提高了组合结构的抗火性能。
4)        保证了钢与混凝土之间剪力的有效传递,简化了施工工艺,具备极佳的经济性。
附图说明
图1是传统组合梁的三维效果图。
图2为本发明中组合扁梁三维效果图。
图3为本发明钢与混凝土之间的纵向剪力传递示意图。
图4为本发明在使用状态下新型组合扁梁的受力状态示意图。
数字标注:1混凝土、2钢梁下翼缘、3钢梁腹板、4锯齿形抗剪连接件、5压型钢板、6抗剪钢筋,7分布钢筋、8 焊缝、9 封头板、10 工字型钢梁、11抗剪连接件(即栓钉)。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
如图2所述的新型组合扁梁,其结构为:
包括钢梁,所述钢梁包括钢梁下翼缘2和钢梁腹板3,为由钢梁下翼缘2、钢梁腹板3构成的倒T字形(或倒π形),钢梁下翼缘2、钢梁腹板3两者之间由焊缝8连接;所述钢梁腹板3上部带有锯齿形抗剪连接件4,所述锯齿形抗剪连接4为组合扁梁唯一的剪力传递装置,如图3所示。
包括压型钢板5,压制呈凹凸波浪形,所述压型钢板5的凹部直接搁置在钢梁下翼缘2(也可通过点焊的方式焊接在钢梁下翼缘2上)。
包括若干封头板9,用于堵住浇筑水泥混凝土时从凸起入口处流失,因此在靠近钢梁腹板3的两侧,将每个封头板9放置在压型钢板5凸起口径处并与水平放置的钢梁下翼缘2形成封闭的封头,图2中钢梁腹板3两侧恰都未能示出。
包括混凝土1,混凝土1浇筑在由钢梁、压型钢板5与封头板9组成的封闭空间内。
包括抗剪钢筋6,抗剪钢筋6布置在锯齿形抗剪连接件之间,每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋。
包括分布钢筋7,抗剪钢筋7分布于锯齿形抗剪连接件4之中,其最小长度应不小于《混凝土结构设计规范》规定的最小值。所述抗剪钢筋通过浇筑的混凝土与钢梁连城一个整体。
所述钢梁形状为倒T型或倒π形,一块下翼缘钢板上可焊接1~2块带锯齿形抗剪连接件的腹板。
所述压型钢板高度超过2/3倍的梁高。
所述倒π形钢梁中两块腹板的间距不应小于1/3倍的腹板高度。
所述锯齿形抗剪连接件上层混凝土板厚度不宜超过钢梁高度的1/3。
受力分析:
如图3所示,钢与混凝土之间的纵向剪力由锯齿形抗剪连接件4传递,且锯齿形抗剪连接件4为唯一的剪力传递装置;在使用状态下新型组合扁梁的受力状态如图4所示,组合截面形心轴位于锯齿形抗剪连接件之下,下部钢梁承受拉应力,上部混凝土1承受压应力,具备极佳的力学性能。
    本发明的施工方式为:
1、在工厂中加工并焊接上新型组合扁梁所需钢梁;
2、施工现场吊装钢梁就位;
3、在钢梁下翼缘上搁置压型钢板并安装封头板;
4、绑扎抗剪钢筋及分布钢筋;
5、浇筑混凝土。

Claims (5)

1.一种组合扁梁,其特征在于,
包括钢梁,所述钢梁包括钢梁下翼缘(2)和钢梁腹板(3),为由钢梁下翼缘(2)、钢梁腹板(3)构成的倒T字形,钢梁下翼缘(2)、钢梁腹板(3)两者之间由焊缝(8)连接;所述钢梁腹板(3)上部带有锯齿形抗剪连接件(4);
包括压型钢板(5),压制呈凹凸波浪形,所述压型钢板(5)的凹部直接搁置在钢梁下翼缘(2);
包括若干封头板(9),用于堵住浇筑水泥混凝土时从凸起入口处流失,在靠近钢梁腹板(3)的两侧,将每个封头板(9)放置在压型钢板(5)凸起口径处并与水平放置的钢梁下翼缘(2)形成封闭的封头;
包括混凝土(1),混凝土(1)浇筑在由钢梁、压型钢板(5)与封头板(9)组成的封闭空间内;
包括抗剪钢筋(6),抗剪钢筋(6)布置在锯齿形抗剪连接件(4)之间,每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋;
包括分布钢筋(7),抗剪钢筋(7)分布于锯齿形抗剪连接件(4)之中;所述抗剪钢筋通过浇筑的混凝土与钢梁连城一个整体。
2.如权利要求1所述的组合扁梁,其特征在于,一块下翼缘钢板上可焊接1~2块带锯齿形抗剪连接件的腹板。
3.如权利要求1所述的组合扁梁,其特征在于,所述压型钢板高度超过2/3倍的梁高。
4.如权利要求1所述的组合扁梁,其特征在于,所述倒π形钢梁中两块腹板的间距不小于1/3倍的腹板高度。
5.如权利要求1所述的组合扁梁,其特征在于,所述锯齿形抗剪连接件上层混凝土板厚度不超过钢梁高度的1/3。
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