CN105952058A - 一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁 - Google Patents

Abstract

一种连续型连接件的竹‑混凝土组合梁，由竹梁(1)、开孔金属板(2)、粘结胶(3)和现浇混凝土层(4)共同构成，其特征在于竹梁(1)沿着长度方向设置一条通长的预留缝(5)，开孔金属板(2)与竹梁(1)等长，厚度不大于8mm，其表面可设有粗糙化构造，竹梁(1)和现浇混凝土层(4)通过开孔金属板(2)相连，开孔金属板(2)的下部分埋入预留缝(5)内，开孔金属板(2)的上、下部分各设有圆形的上部孔洞(6)和下部孔洞(7)，竹梁(1)、现浇混凝土层(4)通过开孔金属板(2)、粘结胶(3)形成一体。本发明解决了竹结构抗弯刚度低，跨越能力不足等缺陷，解决了普通竹‑混凝土组合结构离散型剪力连接件抗滑移刚度不足的应用缺陷，可应用于土木建筑结构领域。

Description

一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁

技术领域

本发明涉及一种组合结构，尤其是一种一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，属于土木建筑结构领域。

背景技术

绿色、生态、环保、低碳的新型材料、创新结构体系是土木工程科技发展的必然方向。竹材是当前节能环保的生物质绿色材料的重要品种之一，有研究表明，竹结构具有绿色、生态、环保、低碳的优良品质，尤其在近年倡导节能、低碳的背景下，竹结构的发展对于形成新的结构体系，降低结构的能耗具有显著意义。

竹结构除了自身性能比较优越，还可以充分利用竹资源，竹材或竹结构有着以下优点：(1)竹材资源再生产容易，节约能源、产生的污染少；(2)竹材导热系数低、热传导速度慢，保温、隔热性能好；(3)竹材结构重量轻、抗震性能好；(4)竹结构易于定型化、标准化，实现构件的工厂预制和现场装配化施工，缩短施工周期，可以大大提高资金的投资效益。

然而，竹结构却也存在竹材的弹性模量低，竹结构截面刚度小，受弯构件的挠度变形大等缺陷，降低了其经济性，导致竹材的推广应用受到了限制。针对此问题，相关组合结构的解决方法已经被提出，例如中国专利“ZL201120387846.7”号，提出了一种钢筋混凝土与竹材的组合方式，充分利用了钢筋混凝土的高抗压性能和竹材的高抗拉性能，解决了结构截面刚度小的问题，提高了竹结构的承载能力，然而，针对竹-混凝土组合结构，目前采用的几种离散型剪力连接件具有抗滑移刚度不足的应用缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁：该种组合梁结构刚度大、延性好，所用材料绿色环保，结构整体性好，能够充分发挥多种材料的优势，满足建筑、桥梁结构正常使用和耐久性的需求。

本发明的技术方案为：一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，由竹梁、开孔金属板、粘结胶和现浇混凝土层共同构成，其特征在于竹梁沿着长度方向设置一条通长的预留缝，开孔金属板与竹梁等长，厚度不大于8mm，其表面可设有粗糙化构造，竹梁和现浇混凝土层通过开孔金属板相连，开孔金属板的下部分埋入预留缝内，开孔金属板的上、下部分各设有圆形的上部孔洞和下部孔洞，粘结胶充满竹梁的预留缝及下部孔洞，现浇混凝土层和粘结胶分别在开孔金属板的上部孔洞、下部孔洞形成上部销栓和下部销栓，竹梁、现浇混凝土层通过开孔金属板、粘结胶形成一体，开孔金属板上、下部分的埋入深度分别小于等于现浇混凝土层和竹梁厚度的1/2，现浇混凝土层的截面厚度不超过组合截面总高度的1/4，其截面宽度大于等于竹梁的截面宽度。

本发明的一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，竹梁位于截面下部的受拉区，可充分发挥竹梁抗拉强度高的特性，现浇混凝土层位于截面上部的受压区，可充分发挥其截面刚度大的优点。竹梁与现浇混凝土层通过连续型开孔金属板实现连接，开孔金属板与竹梁等长，厚度不大于8mm，其表面可设有粗糙化构造，现浇混凝土和粘接胶分别在开孔金属板的上部孔洞、下部孔洞形成的上部销栓和下部销栓，其提供了竹梁与现浇混凝土层的纵向抗滑力和抗掀起力，有效阻止竹梁与现浇混凝土层之间的纵向滑移和竖向的分离，且开孔金属板的连续型形式构造具有刚度大、连接可靠的特点，并便利于施工布置。开孔金属板上、下部分的埋入深度分别小于等于现浇混凝土层和竹梁厚度的1/2，能有效防止现浇混凝土层和竹梁的保留厚度太小而导致沿着其纵向的剪切破坏。现浇混凝土层的截面高度不超过组合截面总高度的1/4，以保证竹梁与现浇混凝土层在荷载作用下，中性轴位于现浇混凝土层的底面以下，即现浇混凝土层下缘不出现拉应力。

所述的开孔金属板的上部孔洞内可垂直设置横向钢筋，设置横向钢筋可进一步提高上部销栓的工作性能，横向钢筋的直径小于上部孔洞的直径2mm以上，可使得混凝土能够进入上部孔洞内包裹横向钢筋从而形成上部销栓，开孔金属板为钢材、铝材、铜材、合金材料等金属材料制作，其表面粗糙化构造可采用喷砂、刻槽、凸点、凹点。

所述的开孔金属板可选用钢材、铝材、铜材、合金材料等，开孔金属板上、下部分的埋入深度分别小于等于现浇混凝土层的高度和预留缝的深度，预留缝贯穿竹梁的顶面。

所述的预留缝贯穿竹梁的顶面，预留缝可在竹梁制作时预留或竹梁制作完成后开设。

所述的竹梁为竹帘胶合板、竹材集成材、竹材层积材或重组竹。

所述的粘结胶采用环氧树脂胶、乙烯基树脂或聚氨酯树脂。

一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁的制作方法，竹梁和开孔金属板提前预制或加工，提前进行支模，以开孔金属板为连接中介，通过现场的粘结胶和现浇混挺土层的浇筑，将竹梁、现浇混凝土层和开孔金属板现场连接形成整体组合结构，其步骤如下：

A、制作与安装竹梁，在竹梁的上部沿着长度方向开设预留缝，在施工现场安装竹梁；

B、加工开孔金属板，其上、下部分设有单排或多排圆形孔洞，其上部孔洞的半径宜大于下部孔洞的半径，且上部孔洞之间的间距大于等于下部孔洞之间的间距；

C、搭建模板，使用木板在竹梁上搭建现浇混凝土层的模板；

D、连接开孔金属板与竹梁，将开孔金属板预埋与竹梁的预留缝，灌注粘结胶，使得粘结胶充满竹梁的预留缝及开孔金属板的下部孔洞，且粘结胶在开孔金属板的下部孔洞形成下部销栓；

E、浇筑混凝土层及拆模，将混凝土浇筑到模板中，现浇混凝土层充满整个模板及开孔金属板的上部孔洞，现浇混凝土层与开孔金属板的上部孔洞形成上部销栓，待现浇混凝土层完全凝结后进行拆模。

本发明优点显著，具有以下有益效果：

(1)相对于普通竹结构，大幅度地提高了竹结构的截面抗弯刚度，彻底改变竹结构刚度控制设计的不利局面，具有承载力高、刚度大的特点。

(2)相对于普通竹-混凝土组合结构，连续型开孔金属板有效提供了竹梁与现浇混凝土层之间的纵向抗滑移力和抗掀起力，解决了普通竹-混凝土组合结构离散型剪力连接件抗滑移刚度不足的应用缺陷，结构单位重量承载力得到大幅度提高，具有重量轻、隔声好、隔热好、抗震性能好的综合优点。

(3)开孔金属板上、下部分的埋入深度分别小于等于现浇混凝土层和竹梁厚度的1/2，能有效防止现浇混凝土层和竹梁的保留厚度太小而导致沿着其纵向的剪切破坏。现浇混凝土层的截面高度不超过组合截面总高度的1/4，可以保证现浇混凝土层全截面受压，以充分发挥混凝土材料优越的抗压性能，结合竹材良好的抗拉能力，两种材料优势互补。

(4)竹-混凝土组合结构利用竹材这种生态性环保材料，缓解了钢材、木材等资源的紧缺，在生产过程中能耗低、无污染。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁立体示意图；

图2一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁平面图；

图3一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁的A-A截面图；

图4一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁的B-B截面图；

图5一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁的C-C截面图；

图6一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁的开孔金属板立体示意图；

图7一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁开孔金属板立面图；

图8一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁的开孔金属板E-E截面图；

图9一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁制作方法流程图；

图10一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁制作方法流程中的制作竹梁；

图11一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁制作方法流程中的加工开孔金属板；

图12一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁制作方法流程中的连接开孔金属板与竹梁；

图13一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁制作方法流程中的浇筑混凝土层。

在附图中，由1为竹梁，2为开孔金属板，3为粘结胶，4为现浇混凝土层，5为预留缝，6为上部孔洞，7为下部孔洞，8为上部销栓，9为下部销栓。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1～图8，由竹梁1、开孔金属板2、粘结胶3和现浇混凝土层4共同构成，其特征在于竹梁1沿着长度方向设置一条通长的预留缝5，开孔金属板2与竹梁1等长，厚度不大于8mm，其表面可设有粗糙化构造，竹梁1和现浇混凝土层4通过开孔金属板2相连，开孔金属板2的下部分埋入预留缝5内，开孔金属板2的上、下部分各设有圆形的上部孔洞6和下部孔洞7，粘结胶3充满竹梁1的预留缝5及下部孔洞8，现浇混凝土层4和粘结胶3分别在开孔金属板2的上部孔洞6、下部孔洞7形成上部销栓8和下部销栓9，竹梁1、现浇混凝土层4通过开孔金属板2、粘结胶3形成一体，开孔金属板2上、下部分的埋入深度分别小于等于现浇混凝土层4和竹梁1厚度的1/2，现浇混凝土层4的截面厚度不超过组合截面总高度的1/4，其截面宽度大于等于竹梁1的截面宽度。

开孔金属板2的上部孔洞6内可垂直设置横向钢筋，横向钢筋的直径小于上部孔洞6的直径2mm以上，开孔金属板2为钢材、铝材、铜材、合金材料等金属材料制作，其表面粗糙化构造可采用喷砂、刻槽、凸点、凹点。竹梁1为竹帘胶合板、竹材集成材、竹材层积材或重组竹，开孔金属板2可选用钢材、铝材、铜材、合金材料等，厚度不大于8.0mm，开孔金属板2上、下部分的埋入深度分别小于等于现浇混凝土层4和竹梁1厚度的1/2，预留缝5贯穿竹梁1的顶面，预留缝5可在竹梁1制作时预留或竹梁1制作完成后开设。

粘结胶3采用环氧树脂胶、乙烯基树脂或聚氨酯树脂，粘结胶3实现开孔金属板2与竹梁1在预留缝5处的粘结并填充下部孔洞7形成下部销栓9，现浇混凝土层4填充上部孔洞6形成上部销栓8。

如图9～图13，一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁的制作方法，竹梁1和开孔金属板2提前预制或加工，以开孔金属板2为连接中介，通过现场的粘结胶3和现浇混凝土层4的浇筑，将竹梁1、现浇混凝土层4和开孔金属板2现场连接形成为整体组合结构，其步骤如下：

A.制作与安装竹梁1，在竹梁1的上部沿着长度方向开设预留缝5，在施工现场安装竹梁1；

B.加工开孔金属板2，其上、下部分设有单排或多排圆形孔洞，其上部孔洞6的半径宜大于下部孔洞7的半径，且上部孔洞6之间的间距大于下部孔洞7之间的间距；

C.搭建模板，使用木板在竹梁1上搭建现浇混凝土层4的模板；

D.连接开孔金属板2与竹梁1，将开孔金属板2预埋于竹梁1的预留缝5，灌注粘结胶3，使得粘结胶3充满竹梁1的预留缝5及开孔金属板2的下部孔洞7，且粘结胶3在开孔金属板2的下部孔洞7形成下部销栓9；

E.浇筑混凝土层及拆模，将混凝土浇筑到模板中，现浇混凝土层4充满整个模板及开孔金属板2的上部孔洞6，现浇混凝土层4与开孔金属板2的上部孔洞6形成上部销栓8，待现浇混凝土层4完全凝结后进行拆模。

本发明利用的材料具有轻质、节能环保等特点，竹材是速生易取的绿色生态材料，加气混凝土在固体废弃物方面的重复利用率高，本发明解决了竹结构抗弯刚度低，跨越能力不足等缺陷，在实施方法上，安装过程有利于实现工业化生产，具有很好的经济性和实用性。本发明的实施范围不受上述例子的限制，但凡本发明申请专利范围及说明书内容所做的同等变化与修饰，皆应属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，由竹梁(1)、开孔金属板(2)、粘结胶(3)和现浇混凝土层(4)共同构成，其特征在于竹梁(1)沿着长度方向设置一条通长的预留缝(5)，开孔金属板(2)与竹梁(1)等长，厚度不大于8mm，其表面可设有粗糙化构造，竹梁(1)和现浇混凝土层(4)通过开孔金属板(2)相连，开孔金属板(2)的下部分埋入预留缝(5)内，开孔金属板(2)的上、下部分各设有圆形的上部孔洞(6)和下部孔洞(7)，粘结胶(3)充满竹梁(1)的预留缝(5)及下部孔洞(8)，现浇混凝土层(4)和粘结胶(3)分别在开孔金属板(2)的上部孔洞(6)、下部孔洞(7)形成上部销栓(8)和下部销栓(9)，竹梁(1)、现浇混凝土层(4)通过开孔金属板(2)、粘结胶(3)形成一体，开孔金属板(2)上、下部分的埋入深度分别小于等于现浇混凝土层(4)和竹梁(1)厚度的1/2，现浇混凝土层(4)的截面厚度不超过组合截面总高度的1/4，其截面宽度大于等于竹梁(1)的截面宽度。

2.根据权利要求1所述的一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，其特征在于开孔金属板(2)的上部孔洞(6)内可垂直设置横向钢筋，横向钢筋的直径小于上部孔洞(6)的直径2mm以上，开孔金属板(2)为金属材料制作，其表面粗糙化构造可采用喷砂、刻槽、凸点、凹点。

3.根据权利要求1所述的一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，其特征在于预留缝(5)贯穿竹梁(1)的顶面，预留缝(5)可在竹梁(1)制作时预留或竹梁(1)制作完成后开设。

4.根据权利要求1所述的一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，其特征在于竹梁(1)为竹帘胶合板、竹材集成材、竹材层积材或重组竹。

5.根据权利要求1所述的一种连续型连接件的竹-混凝土组合梁，其特征在于所述的粘结胶(3)采用环氧树脂胶、乙烯基树脂或聚氨酯树脂。