CN107012986A - 多层外包钢混凝土组合连梁 - Google Patents

Abstract

一种多层外包钢混凝土组合连梁，包括若干根依次叠加设置的主梁，相邻的两根主梁之间具有间隙，每一根主梁均包括外包钢及浇筑于外包钢内部的混凝土，每一根主梁沿其自身长度方向上的两端均用以伸入剪力墙内。本发明提供的多层外包钢混凝土组合连梁，采用将若干根主梁依次叠加设置，相邻的两根主梁之间具有间隙的设计，使形成的多层外包钢混凝土组合连梁的跨高比为单根连梁的若干倍；在外包钢内部浇筑混凝土的方式来形成主梁，能提高结构变形能力，保证连梁具有良好的延性性能，避免连梁发生脆性剪切破坏。此外，本发明在外包钢内设纵筋用于多层外包钢混凝土组合连梁的抗弯，外包钢用于连梁抗剪，所需钢筋较常规连梁少，节约材料，有利于控制成本。

Description

多层外包钢混凝土组合连梁

技术领域

本发明涉及土木工程中的结构工程技术领域，具体涉及一种多层外包钢混凝土组合连梁。

背景技术

连梁是指在剪力墙结构和框架-剪力墙结构中连接墙肢与墙肢的梁，即，连梁是指两端与剪力墙墙肢在平面内相连的梁。在建筑结构中，连梁是高层建筑剪力墙或核心筒结构体系中的重要耗能构件，一般具有跨度小、截面大等特点。

对于高烈度地区结构，采用普通的钢筋混凝土连梁极易出现剪压比超限的情况。因此，为了改善连梁的抗震性能，提高连梁的剪压比限值，通常在钢筋混凝土连梁内配置对角暗柱钢筋、菱形配筋、对角斜钢筋或交叉斜钢筋等。尽管上述这些方案均能够实现提高连梁延性的效果，但是，由于上述这些方案均需要额外配置对角暗柱钢筋、菱形配筋等，钢筋配置过多，因此材料耗费过多且施工不方便，不利于控制施工成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种多层外包钢混凝土组合连梁，能够有效解决现有技术中的连梁剪压比超限、连梁的耗能能力较低和建筑结构施工不方便等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种多层外包钢混凝土组合连梁，包括若干根依次叠加设置的主梁，相邻的两根所述主梁之间具有间隙，每一根所述主梁均包括外包钢及浇筑于所述外包钢内部的混凝土，且每一根所述主梁沿其自身长度方向上的两端均用以伸入剪力墙内。

优选地，相邻的两根主梁之间平行设置。

作为一个可选的实施方式，在本发明的实施例中，相邻的两根所述主梁之间的间隙宽度小于或等于所述主梁的高度。

优选地，相邻的两根所述主梁之间的间隙宽度等于所述主梁的高度。

作为一个可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述主梁的外包钢为中空的矩形结构，所述外包钢的中空部具有顶部开口，所述混凝土填充于所述外包钢的中空部内，且所述混凝土的填充表面与所述外包钢开设所述顶部开口的表面齐平。

优选地，所述主梁的外包钢沿竖直方向上的横截面形状为U形。

采用U形的结构，相对于封闭的矩形结构来说，能够在满足多层外包钢混凝土组合连梁的整体结构的情况下，节省外包钢的材料，降低成本。

作为一个可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述外包钢内设置有若干纵筋及若干箍筋，每一根所述纵筋沿所述外包钢的长度方向延伸设置，所述箍筋与所述纵筋垂直设置，且所述若干箍筋沿所述纵筋的延伸方向依次均匀排列设置。

其中，所述纵筋应满足连梁受弯计算要求及构造要求，所述箍筋为矩形框架，与所述纵筋形成钢筋笼状结构，并由所述外包钢内填充的混凝土包裹。

在本发明的实施例中，每一根所述纵筋的两端均用以伸入所述剪力墙内。

其中，所述纵筋主要用以承担所述多层外包钢混凝土组合连梁的弯矩，所述纵筋在所述剪力墙内的锚固长度可按规范《混凝土结构设计规范》GB50010中的要求计算。

作为一个可选的实施方式，在本发明的实施例中，每一根所述主梁的外包钢均包括沿其自身长度方向延伸的两侧壁，各所述侧壁两端分别延伸有侧板，所述侧板分别伸入两所述剪力墙内；

其中，每一所述侧板的厚度均大于或等于所述主梁的外包钢的侧壁厚度。

优选地，每一所述侧板的厚度均等于所述主梁的侧壁厚度，即，在具体施工时，仅需将所述主梁的外包钢的两端侧壁加长设置，以便于伸入所述剪力墙内即可。

在本发明的实施例中，每一所述侧板均锚固于所述剪力墙内，且每一所述侧板内均设置有栓钉。

其中，每一所述侧板在所述剪力墙内的锚固长度按照规范CECS 230《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》中的要求计算。

其中，所述侧板内的栓钉可保证所述侧板与所述剪力墙的连接强度。

作为一个可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述主梁为两根，分别为位于底部的第一主梁及位于顶部的第二主梁，所述第二主梁与所述第一主梁之间具有所述间隙。

具体地，采用第一主梁与第二主梁间隙设置的方式，能够在不影响所述多层外包钢混凝土组合连梁的强度的前提下，有效节约材料，减少施工成本，同时也能够方便在施工时布置设备的管道或其他部件，提高施工的便捷性。

作为一个可选的实施方式，在本发明的实施例中，每一根所述主梁的外包钢内部均布置有若干栓钉，所述若干栓钉沿所述外包钢的长度方向均匀排列设置。

采用在每一根所述主梁内设置有所述若干栓钉的方式，能够利用所述栓钉来保证所述外包钢内部的所述混凝土与所述外包钢的协同工作。

作为一个可选的实施方式，在本发明的实施例中，每一根所述主梁的外包钢内部的混凝土为普通混凝土、再生块体混凝土或再生骨料混凝土。

采用再生块体混凝土或者再生骨料混凝土，能够实现对混凝土固体废弃物的再利用，达到节能环保的目的。

其中，所述再生块体混凝土为利用旧有建筑物、旧有构筑物、旧有道路、旧有桥梁或旧有堤坝拆除后所得的去除全部或部分钢筋之后的废旧混凝土，与新混凝土一起浇筑而形成的混凝土。

优选地，所述主梁的外包钢、所述侧板均可采用Q235B钢材，因其具有综合性能好、低温性能好、冷冲压性能、焊接性能和可切削性能佳的优点。

与现有技术相比，本发明所采用技术方案的有益效果如下：

(1)有效提高连梁的延性。本发明实施例提供的多层外包钢混凝土组合连梁，采用将若干根主梁依次叠加设置，且相邻的两根主梁之间具有间隙的设计，使得形成的多层外包钢混凝土组合连梁的跨高比为单根连梁的若干倍；此外，采用在外包钢内部浇筑混凝土的方式来形成主梁，能够提高结构变形能力，保证连梁具有良好的延性性能，避免连梁发生脆性剪切破坏。

(2)施工方便且构件制作质量高。本发明实施例提供的多层外包钢混凝土组合连梁，采用外包钢作为模板，能够方便内部浇筑混凝土，同时也可满足在工厂制作构件的条件，可较好的控制内部的混凝土浇筑及养护质量，使得形成的主梁质量高。此外，在外包钢内设置纵筋用于多层外包钢混凝土组合连梁的抗弯，并利用外包钢用于连梁抗剪，其所需钢筋较常规连梁少，故而能节约材料，有利于控制成本。

(3)节约资源。本发明实施例提供的多层外包钢混凝土组合连梁，可选用在外包钢内部填充再生块体混凝土或再生骨料混凝土，实现将废旧混凝土进行再利用，大大地节约了资源，减少废旧混凝土的废弃堆填。

总而言之，本发明的多层外包钢混凝土组合连梁不仅可以保证混凝土连梁的延性要求，且施工简单、安装方便且安装质量高，同时也能够节约资源。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多层外包钢混凝土组合连梁的安装示意图。

图2是图1的II向内部剖面图。

图3是图1的III内部剖面图。

具体实施方式

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

请一并参阅图1至图3，为本发明实施例提供的多层外包钢混凝土组合连梁1的装配示意图。该多层外包钢混凝土组合连梁1包括若干根叠加设置的主梁10，相邻的两根主梁10之间具有间隙11。每一根主梁10均包括外包钢10a及浇筑于外包钢10a内部的混凝土10b，且每一根主梁10沿其自身长度方向上的两端均用以伸入剪力墙内。

采用将若干根主梁10依次叠加，并使得相邻的两根主梁10之间具有间隙11的设计，能够提高多层外包钢混凝土组合连梁1的跨高比，降低多层外包钢混凝土组合连梁1的刚度；此外，采用每一根主梁10均包括外包钢10a及浇筑于外包钢10a内部的混凝土10b的设计，能够利用外包钢10a作为支模，方便混凝土10b的浇筑，同时也能够使得形成的多层外包钢混凝土组合连梁1具有较好的变形能力及较好的延性性能，避免多层外包钢混凝土组合连梁1发生脆性剪切破坏。

在本实施例中，若干根主梁10依次叠加设置，相邻的两根主梁10之间具有间隙11，该间隙11的宽度可小于或等于主梁10的高度。优选地，相邻的两根主梁10平行设置，间隙11的宽度等于主梁10的高度。采用在相邻的两根主梁10之间设置该间隙11的设计，能够在不影响多层外包钢混凝土组合连梁1的结构强度的前提下，有效节约材料，减少施工成本，同时也能够方便在施工时布置设备管道或其他部件，提高施工的便捷性。

在本实施例中，每一根主梁10的外包钢10a可优选采用Q235B钢材制成，因其具有综合性能好、低温性能好、冷冲压性能、焊接性能和可切削性能佳的优点。

进一步地，主梁10的外包钢10a为设于混凝土10b外部的钢管，即，外包钢10a为中空的矩形结构，外包钢10a的中空部具有顶部开口，混凝土10b填充于外包钢10a的中空部内，且混凝土的填充表面与外包钢10a开设该顶部开口的表面齐平。具体地，外包钢10a沿竖直方向上的横截面形状为U形，即，该外包钢10a的顶部开口贯穿外包钢10a的上表面。该外包钢10a采用U形的结构，相对于封闭的矩形结构来说，能够在满足多层外包钢混凝土组合连梁1的结构强度的前提下，节约外包钢的用料，降低成本。在浇筑时，需将混凝土10b浇筑至与外包钢10a的上表面齐平，以确保形成的主梁10的结构强度。

进一步地，在外包钢10a内设置有若干纵筋101及若干箍筋102，每一根纵筋101沿外包钢10a的长度方向延伸设置，箍筋102与纵筋101垂直设置，且若干箍筋102沿纵筋101的延伸方向依次均匀排列设置。具体地，该纵筋101的配置量根据连梁内力计算和规范构造要求确定，且每一根纵筋101的两端均用以伸入剪力墙内。该纵筋101主要用以承担多层外包钢混凝土组合连梁1的弯矩，该纵筋101在剪力墙内的锚固长度可按规范《混凝土结构设计规范》GB50010中的要求计算。

进一步地，上述的箍筋102为中空的矩形框架，与纵筋101形成钢筋笼状结构，并由外包钢10a内填充的混凝土10b包裹。

进一步地，为了保证每一根主梁10的外包钢10a与浇筑于外包钢10a内部的混凝土10b的协同工作，可在每一根主梁10内部布置若干栓钉10c，该若干栓钉10c可沿外包钢10a的长度方向均匀排列设置。具体地，每一根主梁10内的栓钉10c数量可根据主梁10的长度来计算，且相邻的两根栓钉10c之间的距离优选相等。

进一步地，每一根主梁10均为预制构件，采用预制构件的方式，能够方便将主梁10在工厂预制好，然后再将预制好的主梁10在现场进行装配，从而节约工期及减少建设成本。

在本实施例中，主梁10优选为两根，分别为位于底部的第一主梁12及位于顶部的第二主梁13，该第二主梁13与第一主梁12之间具有上述的间隙11。针对常规连梁跨高比小，耗能能力差，易发生脆性剪切破坏等问题，本发明采用两根主梁10依次叠加且该两根主梁10之间具有间隙11的方式，使得多层外包钢混凝土组合连梁1的跨高比有效提高，因此能够提高结构变形能力，保证多层外包钢混凝土组合连梁1具有较好的延性性能，避免发生脆性剪切破坏。可以理解的是，在其他实施例中，主梁10还可为三根、四根或者更多根，只要满足相邻的两根主梁10之间具有上述的间隙11即可。

具体地，第一主梁12包括上述的外包钢10a及浇筑于外包钢10a内部的混凝土10b，浇筑于外包钢10a内部的混凝土10b可为普通混凝土、再生块体混凝土或者是再生骨料混凝土。其中，再生块体混凝土可为利用旧有建筑物、旧有构筑物、旧有道路、旧有桥梁或旧有堤坝拆除后所得的去除全部或部分钢筋之后的废旧混凝土，与新混凝土一起浇筑而形成的混凝土。采用在外包钢10a内部浇筑混凝土10b的方式，能够利用外包钢10a作为模板来实现混凝土10b的浇筑，减少支模工序，方便施工且能够实现在工厂进行制作，有利于控制混凝土的浇筑及养护质量。此外，采用再生块体混凝土或者是再生骨料混凝土，能够减少废弃混凝土的堆填，实现废弃混凝土的再利用，节约资源及降低用料成本。

同理，第二主梁13包括第二外包钢(未标示)及浇筑于第二外包钢内的第二混凝土(未标示)，第二外包钢的截面形状与上述的外包钢10a的截面形状相同，第二混凝土与上述的混凝土10b用料相同，因此这里不再赘述。

进一步地，第一主梁12的外包钢包括沿其自身长度方向延伸的两个第一侧壁(未标示)，即，该两个第一侧壁可为外包钢相对设置的两个侧壁，在两个第一侧壁的两端分别延伸有第一侧板12a，该两对第一侧板12a分别伸入两端的剪力墙内锚固。具体地，该第一侧板12a可锚固于该两面剪力墙内，即，第一剪力墙3及第二剪力墙4，通过将两对第一侧板12a分别锚固于第一剪力墙3及第二剪力墙4内，可利用第一剪力墙3及第二剪力墙4将第一主梁12的两端进行固定。可以得知的是，该两对第一侧板12a分别在第一剪力墙3及第二剪力墙4内的锚固长度可按照规范CECS 230《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》中的要求进行计算。

进一步地，该两对第一侧板12a的厚度均大于或等于该外包钢的第一侧壁的厚度。优选地，该两对第一侧板12a的厚度等于外包钢的第一侧壁的厚度，即可直接将外包钢10a的两端侧壁加长设置，并锚固入剪力墙内，而无需额外设置加工侧板，再将侧板与侧壁连接，有利于提高施工的便捷性。可以理解的是，在其他实施例中，为了进一步确保第一主梁12的两端与剪力墙的连接强度，也可将该第一侧板12a的厚度设置为大于第一钢管10a的第一侧壁的壁厚。

进一步地，该侧板12a的材质可优选用Q235B钢材，因其具有综合性能好、低温性能好、冷冲压性能、焊接性能和可切削性能佳的优点。此外，在每一块第一侧板12a内均设置有上述的栓钉10c，利用该栓钉10c可保证第一侧板12a与剪力墙的连接强度。

可以得知的是，第二主梁13的外包钢10a也包括沿其自身长度方向延伸的两个第二侧壁，在两个第二侧壁的两端分别延伸有第二侧板，两对第二侧板分别伸入上述的第一剪力墙3和第二剪力墙4内，且在每一块第二侧板内均设置有上述的栓钉10c。该第二侧板的结构与上述的第一侧板12a相同，故这里不再赘述。

具体施工时，可将第一主梁12及第二主梁13在工厂预制好，即，在预先确定好的外包钢10a内设置好上述的纵筋101及箍筋102，然后再在外包钢10a内浇筑混凝土10b，以形成第一主梁12及第二主梁13预制构件，再将该预制好的第一主梁12及第二主梁13运输至现场与剪力墙进行浇筑。

本发明实施例提供的多层外包钢混凝土组合连梁，采用将若干根主梁依次叠加设置，且相邻的两根主梁之间具有间隙的设计，使得形成的多层外包钢混凝土组合连梁的跨高比为单根连梁的若干倍；此外，采用在外包钢内部浇筑混凝土的方式来形成主梁，能够提高结构变形能力，保证连梁具有良好的延性性能，避免连梁发生脆性剪切破坏。此外，采用外包钢作为模板，能够方便内部浇筑混凝土，同时也可满足在工厂制作构件的条件，可较好的控制内部的混凝土浇筑及养护质量，使得形成的主梁质量高。此外，在外包钢内设置纵筋用于多层外包钢混凝土组合连梁的抗弯，外包钢用于连梁抗剪，所需钢筋较常规连梁少，故而能节约材料，有利于控制成本。

以上对本发明实施例公开的多层外包钢混凝土组合连梁进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的多层外包钢混凝土组合连梁及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，包括若干根依次叠加设置的主梁，相邻的两根所述主梁之间具有间隙，每一根所述主梁均包括外包钢及浇筑于所述外包钢内部的混凝土，且每一根所述主梁沿其自身长度方向上的两端均用以伸入剪力墙内。

2.根据权利要求1所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，相邻的两根所述主梁之间的间隙宽度小于或等于所述主梁的高度。

3.根据权利要求1或2所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，所述主梁的外包钢为中空的矩形结构，所述外包钢的中空部具有顶部开口，所述混凝土填充于所述外包钢的中空部内，且所述混凝土的填充表面与所述外包钢开设所述顶部开口的表面齐平。

4.根据权利要求1或2所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，所述外包钢内设置有若干纵筋及若干箍筋，每一根所述纵筋沿所述外包钢的长度方向延伸设置，所述箍筋与所述纵筋垂直设置，且所述若干箍筋沿所述纵筋的延伸方向依次均匀排列设置。

5.根据权利要求4所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，每一根所述纵筋的两端均用以伸入所述剪力墙内。

6.根据权利要求1所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，

每一根所述主梁的外包钢均包括沿其自身长度方向延伸的两侧壁，各所述侧壁的两端分别延伸有侧板，所述侧板伸入所述剪力墙内；

其中，每一所述侧板的厚度均大于或等于所述主梁外包钢的侧壁厚度。

7.根据权利要求6所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，每一所述侧板均锚固于所述剪力墙内，且每一所述侧板内均设置有栓钉。

8.根据权利要求1至7任一项所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，

所述主梁为两根，分别为位于底部的第一主梁及位于顶部的第二主梁，所述第二主梁与所述第一主梁之间具有所述间隙。

9.根据权利要求1所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，每一根所述主梁的外包钢内部均布置有若干栓钉，所述若干栓钉沿所述外包钢的长度方向均匀排列设置。

10.根据权利要求1所述的多层外包钢混凝土组合连梁，其特征在于，每一根所述主梁的外包钢内部的混凝土为普通混凝土、再生块体混凝土或再生骨料混凝土。