CN105350441A - 内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁及箱型柱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁及箱型柱，包括设有单腔孔或多腔孔的梁体/柱体，梁体/柱体从外到内包括外层钢板、混凝土夹层、内层钢板，所述的内、外层钢板之间设置多组内置拉筋，所述的内置拉筋一端焊接或用螺栓固接在外层钢板的外部，另一端焊接或用螺栓固接在内层钢板的内侧单腔或多腔孔内。本发明施工工艺简单经济，很好的兼顾了钢结构与混凝土结构的优点，不仅能提供优越的塑性延性性能，而且具有较好的抗震耗能能力。

Description

内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁及箱型柱
技术领域
本发明涉及建筑及桥梁领域，具体为一种组合箱型梁及箱型柱。
背景技术
箱型梁工程上的应用主要在桥梁工程，建筑工程中：当桥梁跨度较大时，箱型梁是最好的结构形式，它的闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利，箱型梁的顶底板都具有大的面积，能有效地抵抗正负弯矩，具有良好的动力特性和小的收缩变形值。箱型柱是高层超高层建筑结构的重要受力构件，其性能对高层超高层结构的可靠性起到极其重要的作用。
现有的箱型梁有两种：一种为混凝土箱型梁，一种为钢板箱型梁。在建筑工程中混凝土箱型梁配筋量巨大，预制需要大量模板，并且模版只能在同一个项目中使用，用完则废或者回收。制作工艺复杂，自重大，混凝土塑性性能差导致梁的抗震性能相对较差，在受扭部位若不增大截面难以满足抗扭刚度的要求。而纯钢板箱型梁拥有较好抗震性能，塑性较好的同时却无法兼顾混凝土的优点，并且钢板抗火性能差，受集中荷载性能差，在受压时很容易屈曲，导致结构破坏而不得不在受压区增加厚度抵抗屈曲，并且效果不佳。
现有的箱型柱有两种：一种为钢筋混凝土箱型柱，一种为钢结构箱型柱。钢筋混凝土箱型柱承载力强，却需要大量模板，钢结构箱型柱虽然省去了模板，但是无法兼顾解决用钢量大和在大跨度高净空结构中容易出现压杆屈曲失稳的问题。在复杂受力状态下，虽然箱型柱受力性能优越但是从材料上比较来看，钢结构箱型柱工作性能比钢筋混凝土差，钢结构抗火性能远差逊于钢筋混凝土结构。钢结构抗震性能优越是钢筋混凝土柱无法比拟的。
因此，有必要对现有的箱型梁和箱型柱进行研究改进。
发明内容
本发明的目的在于提供内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁及箱型柱，兼具混凝土和钢板的优势。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁，包括设有单腔孔或多腔孔的梁体，所述的梁体从外到内包括外层钢板、混凝土夹层、内层钢板，所述的内、外层钢板之间设置多组内置拉筋，所述的内置拉筋一端焊接或用螺栓固接在外层钢板的外部，另一端焊接或用螺栓固接在内层钢板的内侧单腔孔或多腔孔内。
其中，所述的内置拉筋均匀设置在梁体的上部及四周。
进一步地，所述的各组相邻内置拉筋的梁体长边方向的螺栓间距或焊接间距小于内层钢板短边宽度，大于混凝土可浇筑的最小间距。
优选地，所述的混凝土夹层内的混凝土为微膨胀混凝土。
优选地，所述的单腔孔或多腔孔内还设置有自动灭火装置或输水管道。
本发明还公开了内置拉筋钢的混凝土组合箱型柱，包括设有单腔孔或多腔孔的柱体，所述的柱体从外到内包括外层钢板、混凝土夹层、内层钢板，所述的内、外层钢板之间设置多组内置拉筋，所述的内置拉筋一端焊接或用螺栓固接在外层钢板的外部，另一端焊接或用螺栓固接在内层钢板的内侧单腔孔或多腔孔内。
其中，所述的内置拉筋均匀设置在柱体上部、下部及四周。
优选地，所述的各组相邻内置拉筋的柱体长边方向的螺栓间距或焊接间距小于内层钢板短边宽度，大于混凝土可浇筑的最小间距。
优选地，所述的混凝土夹层内的混凝土为微膨胀混凝土。
优选地，所述的单腔孔或多腔孔内还设置有自动灭火装置或输水管道。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
1、本发明的组合箱型梁及箱型柱施工工艺简单经济，节省模板和钢筋工程。本发明很好的兼顾了钢结构与混凝土结构的优点，不仅能提供优越的塑性延性性能，而且具有较好的抗震耗能能力。混凝土四周内外都有钢板保护从而保证了梁/柱在任意一侧都能承受较强的拉压荷载，而箱形结构又增大了梁/柱的扭转惯性矩，保证了梁/柱在复杂受力状态下仍具有良好的工作性能。
2、夹层填充混凝土解决了钢板受压下容易局部屈曲的问题，内置拉筋可以固定内外钢板相对位置，解决了施工过程的内外钢板间距如何精确设置的问题，并使得混凝土受压区处于三向受压状态提高抗压能力，提高工作性能。内置拉筋大大提高了混凝土与钢板之间的粘结力，极大的降低了混凝土与钢板之间的滑移，提高了梁/柱的整体性能。
3、箱形结构设置的内、外层钢板具有很好的散热功能，夹层浇筑混凝土能够及时散发水泥水化热，防止大体积混凝土的膨胀开裂。
附图说明
图1为实施例一的主视结构示意图。
图2为图1的俯视示意图。
图3为图1为多腔梁体时的左视示意图。
图4为图1为单腔梁体时的左视示意图。
图5为实施例二的主视结构示意图。
图6为图4的俯视示意图。
图7为图4的左视示意图。
主要组件符号说明:
1：梁体，2：柱体，3：单腔孔，4：多腔孔，5：外层钢板，6：混凝土夹层，7：内层钢板，8：内置拉筋，9：螺栓。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例一
本实施例公开了一种内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁，如图1~4所示。
该组合箱型梁包括设有单腔孔3或多腔孔4的梁体1（图3为多腔梁体的示意图，图4为单腔梁体的示意图），梁体1从外到内包括外层钢板5、混凝土夹层6、内层钢板7，内、外层钢板（7，5）之间设置多组内置拉筋8，内置拉筋8一端焊接或用螺栓9固接在外层钢板5的外部，另一端焊接或用螺栓9固接在内层钢板7的内侧单腔或多腔孔（3，4）内。单腔或多腔孔（3，4）内可以根据需要设置自动灭火装置或输水管道（图中未示出），使得箱型腔内空间得到充分利用并提高抗火性能。
一般情况下，内置拉筋8均匀设置在梁体1的上部及四周。由于梁下部属于主受拉区域，此时底部钢板受拉工作，底部的混凝土由于抗拉性能差可忽略，因此底部内置拉筋8无法起到约束混凝土的效果，所以仅将内置拉筋8均匀设置在梁体1的上部及四周即可。特殊情况时梁体1下部受压，内置拉筋8需设置在梁体1的上部、下部及四周。
结合图2~4示，各组相邻内置拉筋8的梁体1长边方向的螺栓间距或焊接间距a小于内层钢板7短边宽度b,即a<b。这一设置的原理是通过设置内置拉筋8固定钢板的鼓屈来降低钢板的屈曲半波长，以提高钢板的屈曲强度从而提高构件抗压承载力。梁体1长边方向的螺栓间距或焊接间距a大于混凝土可浇筑的最小间距X，即a>X。所述的混凝土可浇筑的最小间距X即“混凝土粗骨料的最大直径”，由于混凝土规格不一，内置拉筋之间的间距需大于混凝土粗骨料的最大直径，才可以防止混凝土被卡在内置拉筋8之间，保证混凝土的正常浇筑。
混凝土夹层6内的混凝土为微膨胀混凝土。微膨胀混凝土即在普通的混凝土中添加一定的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到防治混凝土裂缝，提高混凝土性能的目的。
该箱型梁的施工过程中可采用内层钢板7和外层钢板5作为模板，支持逆作法施工。往内、外层钢板(7，5)内灌注充填微膨胀混凝土，最后将内置拉筋8用螺栓9连接或者焊接将外层钢板5和内层钢板7固定。
实施例二
本实施例公开了一种内置拉筋钢的混凝土组合箱型柱，如图5~7所示。
该组合箱型柱包括设有单腔或多腔孔的柱体2（图6为多腔柱体的示意图），柱体2从外到内包括外层钢板5、混凝土夹层6、内层钢板7，内、外层钢板(7，5)之间设置多组内置拉筋8，内置拉筋8一端焊接或用螺栓9固接在外层钢板5的外部，另一端焊接或用螺栓9固接在内层钢板7的内侧单腔或多腔孔4内。单腔或多腔孔4内可以根据需要设置自动灭火装置或输水管道（图中未示出），使得箱型腔内空间得到充分利用并提高抗火性能。
内置拉筋8均匀设置在柱体2的上部、下部及四周。
结合图5、6示，各组相邻内置拉筋8的柱体2长边方向的螺栓间距或焊接间距c小于内层钢板7短边宽度d，即c<d。原理是通过设置内置拉筋8固定钢板的鼓屈来降低钢板的屈曲半波长，以提高钢板的屈曲强度从而提高构件抗压承载力。各组相邻内置拉筋8的柱体2长边方向的螺栓间距或焊接间距c大于混凝土可浇筑的最小间距X，即c>X。混凝土可浇筑的最小间距X即“混凝土粗骨料的最大直径”，内置拉筋8之间的间距需大于混凝土粗骨料的最大直径，保证混凝土的正常浇筑。
混凝土夹层6内的混凝土为微膨胀混凝土。
本实施例的施工过程与实施例一相同。
综上，本发明的组合箱型梁及箱型柱兼顾了钢结构与混凝土结构的优点，大大节约了工程造价，由于无需为组合梁/柱配筋，只需安装内置拉筋8，简化了施工，缩短了施工工期，经济可靠，适于推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁，包括设有单腔孔或多腔孔的梁体，其特征在于：所述的梁体从外到内包括外层钢板、混凝土夹层、内层钢板，所述的内、外层钢板之间设置多组内置拉筋，所述的内置拉筋一端焊接或用螺栓固接在外层钢板的外部，另一端焊接或用螺栓固接在内层钢板的内侧单腔孔或多腔孔内。
2.如权利要求1所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁，其特征在于：所述的内置拉筋均匀设置在梁体的上部及四周。
3.如权利要求1或2所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁，其特征在于：所述的各组相邻内置拉筋的梁体长边方向的螺栓间距或焊接间距小于内层钢板短边宽度，大于混凝土可浇筑的最小间距。
4.如权利要求3所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁，其特征在于：所述的混凝土夹层内的混凝土为微膨胀混凝土。
5.如权利要求1所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型梁，其特征在于：所述的单腔孔或多腔孔内还设置有自动灭火装置或输水管道。
6.内置拉筋钢的混凝土组合箱型柱，包括设有单腔孔或多腔孔的柱体，其特征在于：所述的柱体从外到内包括外层钢板、混凝土夹层、内层钢板，所述的内、外层钢板之间设置多组内置拉筋，所述的内置拉筋一端焊接或用螺栓固接在外层钢板的外部，另一端焊接或用螺栓固接在内层钢板的内侧单腔孔或多腔孔内。
7.如权利要求6所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型柱，其特征在于：所述的内置拉筋均匀设置在柱体上部、下部及四周。
8.如权利要求6或7所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型柱，其特征在于：所述的各组相邻内置拉筋的柱体长边方向的螺栓间距或焊接间距小于内层钢板短边宽度，大于混凝土可浇筑的最小间距。
9.如权利要求8所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型柱，其特征在于：所述的混凝土夹层内的混凝土为微膨胀混凝土。
10.如权利要求6所述的内置拉筋钢的混凝土组合箱型柱，其特征在于：所述的单腔孔或多腔孔内还设置有自动灭火装置或输水管道。
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