CN107165336A - 一种组合梁及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种组合梁及其制造方法，包括：钢纤维混凝土凹槽构件和高强混凝土，所述钢纤维混凝土凹槽构件沿所述组合梁的长度方向开槽，所述高强混凝土填充在所述钢纤维混凝土凹槽构件内部。本发明提供的组合梁及其制造方法，通过预制钢纤维混凝土凹槽构件，来代替传统模板，施工便捷，受力合理，经济节约，安全耐久。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，更具体地，涉及一种组合梁及其制造方法。
背景技术
钢筋混凝土结构作为我国常用的建筑结构体系之一，结合了钢筋与混凝土的各自的力学性能优点,是我国大多数建筑的主要结构式。
为了满足人们对建筑结构体系的新的、多样的要求，新型建筑材料日益成为人们研究的热点，其中高强钢筋、高强混凝土的出现满足了人们对建筑结构承载力的要求，但是随着混凝土强度等级的提高，混凝土脆性变大，因此高强混凝土结构构件往往过早开裂，裂缝宽度较大，难以满足人们对结构适用性和耐久性的要求，这在一定程度上限制了混凝土结构的发展。钢纤维能够有效提高高强混凝土抗拉、抗剪、抗冲击等性能，且增强高强混凝土韧性，延缓裂缝的出现并且阻滞裂缝开展，从而提高构件延性，保护混凝土内部钢筋提高结构寿命。
作为钢筋混凝土结构重要受力构件之一的梁，其往往作为受弯构件承受上部荷载。而钢筋混凝土梁在承受荷载时，主要由下部钢筋受拉，上部混凝土受压，其受力特点充分利用了混凝土抗压强度较高和钢筋的抗拉强度较高的材料力学特性。梁的受力特点使得钢筋混凝土梁下部受拉区混凝土较易产生裂缝，并且随着混凝土强度等级的提高混凝土脆性增大裂缝发展较快，混凝土裂缝使得钢筋裸露易腐蚀，最终影响梁构件承载能力和耐久性。如若全采用钢纤维混凝土浇筑梁构件又会带来梁构件自重较大，现场浇筑、振捣不便，经济代价较高等缺点。
发明内容
为了至少部分地克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种组合梁及其制造方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种组合梁，包括：钢纤维混凝土凹槽构件和高强混凝土，所述钢纤维混凝土凹槽构件沿所述组合梁的长度方向开槽，所述高强混凝土填充在所述钢纤维混凝土凹槽构件内部；其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件包括钢纤维混凝土以及嵌入其中的纵向受力筋、架立筋和箍筋；所述纵向受力筋布置在所述钢纤维混凝土凹槽构件的底部且位于所述箍筋内侧并与之绑扎在一起；所述架立筋布置在所述钢纤维混凝土凹槽构件的侧壁和顶部的连接位置，其中，所述架立筋与所述纵向受力筋平行设置；所述箍筋成U型，并且所述箍筋的两端分别固定在所述架立筋上，其中，所述架立筋位于所述箍筋内侧。
其中，所述架立筋和所述纵向受力筋的长度大于所述钢纤维混凝土的长度。
其中，在所述钢纤维混凝土以外的所述架立筋和所述纵向受力筋上设置有矩形箍筋，其中，所述架立筋和所述纵向受力筋位于所述矩形箍筋内侧。
其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件的底部宽度与所述组合梁的宽度相同；所述钢纤维混凝土凹槽构件的高度与所述组合梁的高度相同。
其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件的侧壁厚度、底部厚度以及上部厚度均应满足以下条件:所述纵向受力筋、所述架立筋、所述箍筋的表面到所述钢纤维混凝土凹槽构件的内、外表面距离不小于预设距离。
其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件的内表面粗糙。
其中，所述箍筋两端分别向所述钢纤维混凝土凹槽构件内部弯折之后再向下弯折，从而三面包围所述架立筋。
根据本发明的另一个方面，提供了一种组合梁制造方法，包括：制造钢纤维混凝土凹槽构件；其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件包括钢纤维混凝土以及嵌入其中的纵向受力筋、架立筋和箍筋，所述架立筋和所述纵向受力筋的长度大于所述钢纤维混凝土的长度；向所述钢纤维混凝土凹槽构件中填充高强混凝土。
其中，所述制造钢纤维混凝土凹槽构件包括：布置所述纵向受力筋，所述纵向受力筋位于所述箍筋内侧并与之绑扎在一起；把所述架立筋布置在所述纵向受力筋上方，其中，所述架立筋与所述纵向受力筋平行设置；把箍筋制造成U型，并且把所述箍筋两端分别固定在所述架立筋上，其中，所述架立筋位于所述箍筋内侧；根据所述纵向受力筋、所述架立筋和所述箍筋构成的框架搭建凹型模板；把钢纤维混凝土填充在所述凹型模板中。
其中，所述方法还包括：在所述钢纤维混凝土以外的所述架立筋和所述纵向受力筋上设置矩形箍筋，其中，所述架立筋和所述纵向受力筋位于所述矩形箍筋内侧；把所述钢纤维混凝土以外的所述纵向受力筋绑扎在支座上，其中，所述支座垂直于所述钢纤维混凝土凹槽构件，所述支座中有受力负筋；把支座中的受力负筋与所述矩形箍筋进行绑扎，在所述钢纤维混凝土两端与所述支座之间搭建模板；向所述模板中填充高强混凝土。
综上，本发明提供的一种组合梁及其制造方法，通过预制钢纤维混凝土凹槽构件，来代替传统模板。有效克服一般高强混凝土脆性大、延性差、易开裂等缺点对结构构件的不利影响，同时具有施工便捷，受力合理，经济节约，安全耐久等特点。
附图说明
图1为根据本发明实施例的组合梁的侧视图；
图2为根据本发明实施例的钢纤维混凝土凹槽构件的结构示意图；
图3为根据本发明实施例的组合梁制造方法的流程图；
图中：1：钢纤维混凝土凹槽构件；2：钢纤维混凝土；3：纵向受力筋；4：架立筋；5：箍筋；6：高强混凝土。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一个实施例中，参考图1和图2，一种组合梁，包括：钢纤维混凝土凹槽构件1和高强混凝土6，其中：
所述钢纤维混凝土凹槽构件1沿所述组合梁的长度方向开槽，所述高强混凝土6填充在钢纤维混凝土凹槽构件1内部；
所述钢纤维混凝土凹槽构件1包括钢纤维混凝土2以及嵌入其中的纵向受力筋3、架立筋4和箍筋5；
所述纵向受力筋布置3在所述钢纤维混凝土凹槽构件1的底部且位于所述箍筋5内侧并与之绑扎在一起；
所述架立筋4布置在所述钢纤维混凝土凹槽构件1的侧壁和顶部的连接位置，其中，所述架立筋4与所述纵向受力筋3平行设置；
所述箍筋5成U型，并且所述箍筋5的两端分别固定在所述架立筋上4，其中，所述架立筋4位于所述箍筋5内侧。
在本实施例中，高强混凝土是强度等级为C60及其以上的混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍。
其中，钢纤维混凝土含钢纤维体积率可为1％～2％，并进行充分密实振捣，以使钢纤维混凝土均匀密实并与钢筋有效的粘结。
具体地，组合梁包括钢纤维混凝土凹槽构件1和高强混凝土6，钢纤维混凝土凹槽构件1沿组合梁的长度方向开槽，高强混凝土6填充在钢纤维混凝土凹槽构件1内部；钢纤维混凝土凹槽构件1包括钢纤维混凝土2以及嵌入其中的纵向受力筋3、架立筋4和箍筋5，纵向受力筋3均匀布置在钢纤维混凝土凹槽构件1的底面且位于箍筋5内侧并与之绑扎在一起；架立筋4布置在钢纤维混凝土凹槽构件1的侧壁和顶部的连接位置，其中，两根架立筋4与纵向受力筋3平行设置；箍筋5成U型，并且箍筋5的两端分别固定在架立筋上4，其中，架立筋4位于箍筋5内侧。
本实施例提供了一种组合梁，包括钢纤维混凝土凹槽构件和高强混凝土，高强混凝土填充在钢纤维混凝土凹槽构件内部；钢纤维混凝土凹槽构件包括钢纤维混凝土以及嵌入其中的纵向受力筋、架立筋和箍筋，纵向受力筋均匀布置在钢纤维混凝土凹槽构件的底面且位于箍筋内侧并与之绑扎在一起；架立筋布置在钢纤维混凝土凹槽构件的侧壁和顶部的连接位置，其中，两根架立筋与纵向受力筋平行设置；箍筋成U型，并且箍筋的两端分别固定在架立筋上，其中，架立筋位于箍筋内侧。本发明提供的一种组合梁，通过预制钢纤维混凝土凹槽构件，来代替传统模板，有效克服一般高强混凝土脆性大、延性差、易开裂等缺点对结构构件的不利影响，同时具有施工便捷，受力合理，经济节约，安全耐久等特点。
在本发明的另一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述架立筋和所述纵向受力筋的长度大于所述钢纤维混凝土的长度。
具体地，架立筋4和纵向受力筋3的长度大于钢纤维混凝土2的长度。
本实施例提供了一种组合梁，其中，架立筋4和纵向受力筋3的长度大于钢纤维混凝土2的长度。一方面为用于绑扎支座处组合梁上部的受力负筋和箍筋留出空间，另一方面为现场施工留出一定操作余地。
在本发明的再一个实施例中，在上述实施例的基础上，在所述钢纤维混凝土以外的所述架立筋和所述纵向受力筋上设置有矩形箍筋，其中，所述架立筋和所述纵向受力筋位于所述矩形箍筋内侧。
具体地，在钢纤维混凝土2以外的架立筋4和纵向受力筋3上设置有矩形箍筋，并且架立筋4和纵向受力筋3位于矩形箍筋内侧。
优选地，钢纤维混凝土长度小于组合梁的长度240mm，钢纤维混凝土两端到与之对应的支座的距离均为120mm，在120mm间距之间每隔50mm绑扎矩形箍筋。
在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述钢纤维混凝土凹槽构件的底部宽度与所述组合梁的宽度相同；
所述钢纤维混凝土凹槽构件的高度与所述组合梁的高度相同。
具体地，钢纤维混凝土凹槽构件1的底部宽度与组合梁的宽度相同；钢纤维混凝土凹槽构件1的高度与组合梁的高度相同。
在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述钢纤维混凝土凹槽构件的侧壁厚度、底部厚度以及上部厚度均应满足以下条件:
所述纵向受力筋、所述架立筋、所述箍筋的表面到所述钢纤维混凝土凹槽构件的内、外表面距离不小于预设距离。
具体地，纵向受力筋3、架立筋4、箍筋5的表面到钢纤维混凝土凹槽构件1的内、外表面距离不小于预设距离。
在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述钢纤维混凝土凹槽构件的内表面粗糙。
其中，表面粗糙度，是指表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。
在本实施例中，钢纤维混凝土凹槽构件的内表面粗糙度取值范围为Ra10～Ra80。优选地，钢纤维混凝土凹槽构件的内表面粗糙度为Ra12.5、Ra25或者Ra50。
具体地，钢纤维混凝土凹槽构件1的内壁并非平整，而是在两侧内壁上部向内突出一部分。优选地，突出部分截面长度与钢纤维混凝土凹槽构件1的长度相同。
本实施例提供了一种组合梁，钢纤维混凝土凹槽构件内表面粗糙，提高了高强混凝土与钢纤维混凝土凹槽构件的连接性，从而提高该组合梁的整体性。
在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述箍筋两端分别向所述钢纤维混凝土凹槽构件内部弯折之后再向下弯折，从而三面包围所述架立筋。
具体地，把箍筋5两端分别向钢纤维混凝土凹槽构件1内部弯折之后再向下弯折，从而三面包围架立筋3。
优选地，箍筋5向下弯折的长度不小于箍筋的直径的5倍。
在本发明的又一个实施例中，参考图3，一种组合梁制造方法，包括：
S301，制造钢纤维混凝土凹槽构件；
其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件包括钢纤维混凝土以及嵌入其中的纵向受力筋、架立筋和箍筋，所述架立筋和所述纵向受力筋的长度大于所述钢纤维混凝土的长度；
S302，向所述钢纤维混凝土凹槽构件中填充高强混凝土。
在本实施例中，高强混凝土是强度等级为C60及其以上的混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍。
其中，钢纤维混凝土含钢纤维体积率可为1％～2％，并进行充分密实振捣，以使钢纤维混凝土均匀密实并与钢筋有效的粘结。
具体地，首先制造钢纤维混凝土凹槽构件；其中，钢纤维混凝土凹槽构件包括钢纤维混凝土以及嵌入其中的纵向受力筋、架立筋和箍筋；架立筋和纵向受力筋的长度大于钢纤维混凝土的长度；向钢纤维混凝土凹槽中填充高强混凝土。
本实施例提供了一种组合梁制造方法，制造钢纤维混凝土凹槽构件，向钢纤维混凝土凹槽构件中填充高强混凝土。本发明提供的组合梁制造方法，通过预制钢纤维混凝土凹槽构件，来代替传统模板，施工便捷，经济节约，安全耐久。
在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述制造钢纤维混凝土凹槽构件包括：
布置所述纵向受力筋，所述纵向受力筋位于所述箍筋内侧并与之绑扎在一起；
把所述架立筋布置在所述纵向受力筋上方，其中，所述架立筋与所述纵向受力筋平行设置；
把箍筋制造成U型，并且把所述箍筋两端分别固定在所述架立筋上，其中，所述架立筋位于所述箍筋内侧；
根据所述纵向受力筋、所述架立筋和所述箍筋构成的框架搭建凹型模板；
把钢纤维混凝土填充在所述凹型模板中。
在本实施例中，根据纵向受力筋、架立筋和箍筋构成的框架搭建凹型模板，所用模板的材料为木材或者钢材，优选地，在本实施例中所用模板的材料为钢材。
其中，钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。
优选地，纵向受力筋、架立筋和箍筋是与高强混凝土力学性能相匹配的高强钢筋。
具体地，布置纵向受力筋，纵向受力筋位于箍筋内侧并与之绑扎在一起；把架立筋布置在纵向受力筋上方，其中，架立筋与纵向受力筋平行设置；把箍筋制造成U型，并且把箍筋两端分别固定在架立筋上，其中，架立筋位于箍筋内侧，箍筋两端分别向钢纤维混凝土凹槽构件内部弯折之后再向下弯折，从而三面包围架立筋；根据纵向受力筋、架立筋和箍筋构成的框架搭建凹型模板；把钢纤维混凝土填充在凹型模板中，之后再进行养护和拆除模板。
本实施例提供了一种组合梁制造方法，根据纵向受力筋、架立筋和箍筋构成的框架搭建凹型模板，把钢纤维混凝土填充在凹型模板中。本发明提供的一种组合梁制造方法，预制钢纤维混凝土凹槽构件用作模板且钢纤维混凝土处于组合梁受拉区可有效阻止混凝土梁底面和侧面的裂缝产生和开展，保护钢筋防止钢筋腐蚀提高梁使用寿命，并且提高梁的延性。同时高强混凝土用作梁受压区合理受力，经济节约。而且该预制掺钢纤维混凝土凹槽构件作为外部模板能达到免拆，既提高了结构的承载能力，又减少了模板的浪费，并且钢纤维混凝土相比传统混凝土抗拉、抗裂、抗剪性能均显著提高。由抗拉能力较高的钢纤维混凝土与高强混凝土在合理受力的基础上进行优势组合，可使该组合梁延性，抗裂能力，耐久性和承载能力提高35％～50％，同时经济节约，施工简易，较适合低、多、高层建筑结构体系。
在本发明又一个实施例中，在上述实施例的基础上，所述方法还包括：在所述钢纤维混凝土以外的所述架立筋和所述纵向受力筋上设置矩形箍筋，其中，所述架立筋和所述纵向受力筋位于所述矩形箍筋内侧；
把所述钢纤维混凝土以外的所述纵向受力筋绑扎在支座上，其中，所述支座垂直于所述钢纤维混凝土凹槽构件，所述支座中有受力负筋；
把支座中的受力负筋与所述矩形箍筋进行绑扎，在所述钢纤维混凝土两端与所述支座之间搭建模板；
向所述模板中填充高强混凝土。
在本实施例中，施工现场将预制钢纤维混凝土凹槽构件按照施工图进行定位并绑扎钢筋。在钢纤维混凝土两端与支座之间可现场支模浇筑，保证节点完整。在模板中可依据设计要求浇筑相应强度等级的高强混凝土。
其中，在钢纤维混凝土两端与支座之间搭建模板时，所用模板的材料为木材或者钢材，优选地，在本实施例中所用模板的材料为钢材。
具体地，在钢纤维混凝土以外的架立筋和纵向受力筋上设置矩形箍筋，其中，架立筋和纵向受力筋位于矩形箍筋内侧；把钢纤维混凝土以外的纵向受力筋绑扎在支座上，其中，支座垂直于钢纤维混凝土凹槽构件，支座中有受力负筋；把支座中的受力负筋与矩形箍筋进行绑扎，在钢纤维混凝土两端与支座之间搭建模板；向模板中填充高强混凝土，之后再进行养护和拆除模板。
以下通过具体实例对上述方法进行说明，例如，钢纤维混凝土长度小于组合梁的长度240mm，钢纤维混凝土两端到与之对应的支座的距离均为120mm，在120mm间距之间每隔50mm绑扎矩形箍筋。
本实施例提供了一种组合梁制造方法，在钢纤维混凝土以外的架立筋和纵向受力筋上设置矩形箍筋，把钢纤维混凝土以外的纵向受力筋绑扎在支座上，把支座中的受力负筋与矩形箍筋进行绑扎，在钢纤维混凝土两端与支座之间搭建模板并向模板中填充高强混凝土。本发明提供的组合梁制造方法，施工便捷，经济节约，安全耐久。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种组合梁，其特征在于，包括：钢纤维混凝土凹槽构件和高强混凝土，所述钢纤维混凝土凹槽构件沿所述组合梁的长度方向开槽，所述高强混凝土填充在所述钢纤维混凝土凹槽构件内部；
其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件包括钢纤维混凝土以及嵌入其中的纵向受力筋、架立筋和箍筋；
所述纵向受力筋布置在所述钢纤维混凝土凹槽构件的底部且位于所述箍筋内侧并与之绑扎在一起；
所述架立筋布置在所述钢纤维混凝土凹槽构件的侧壁和顶部的连接位置，其中，所述架立筋与所述纵向受力筋平行设置；
所述箍筋成U型，并且所述箍筋的两端分别固定在所述架立筋上，其中，所述架立筋位于所述箍筋内侧。
2.根据权利要求1所述的组合梁，其特征在于，所述架立筋和所述纵向受力筋的长度大于所述钢纤维混凝土的长度。
3.根据权利要求2所述的组合梁，其特征在于，在所述钢纤维混凝土以外的所述架立筋和所述纵向受力筋上设置有矩形箍筋，其中，所述架立筋和所述纵向受力筋位于所述矩形箍筋内侧。
4.根据权利要求1至3任一项所述的组合梁，其特征在于，所述钢纤维混凝土凹槽构件的底部宽度与所述组合梁的宽度相同；
所述钢纤维混凝土凹槽构件的高度与所述组合梁的高度相同。
5.根据权利要求4所述的组合梁，其特征在于，所述钢纤维混凝土凹槽构件的侧壁厚度、底部厚度以及上部厚度均应满足以下条件:
所述纵向受力筋、所述架立筋、所述箍筋的表面到所述钢纤维混凝土凹槽构件的内、外表面距离不小于预设距离。
6.根据权利要求5所述的组合梁，其特征在于，所述钢纤维混凝土凹槽构件的内表面粗糙。
7.根据权利要求1所述的组合梁，其特征在于，所述箍筋两端分别向所述钢纤维混凝土凹槽构件内部弯折之后再向下弯折，从而三面包围所述架立筋。
8.一种组合梁制造方法，其特征在于，包括：
制造钢纤维混凝土凹槽构件；
其中，所述钢纤维混凝土凹槽构件包括钢纤维混凝土以及嵌入其中的纵向受力筋、架立筋和箍筋，所述架立筋和所述纵向受力筋的长度大于所述钢纤维混凝土的长度；
向所述钢纤维混凝土凹槽构件中填充高强混凝土。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述制造钢纤维混凝土凹槽构件包括：
布置所述纵向受力筋，所述纵向受力筋位于所述箍筋内侧并与之绑扎在一起；
把所述架立筋布置在所述纵向受力筋上方，其中，所述架立筋与所述纵向受力筋平行设置；
把箍筋制造成U型，并且把所述箍筋两端分别固定在所述架立筋上，其中，所述架立筋位于所述箍筋内侧；
根据所述纵向受力筋、所述架立筋和所述箍筋构成的框架搭建凹型模板；
把钢纤维混凝土填充在所述凹型模板中。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述钢纤维混凝土以外的所述架立筋和所述纵向受力筋上设置矩形箍筋，其中，所述架立筋和所述纵向受力筋位于所述矩形箍筋内侧；
把所述钢纤维混凝土以外的所述纵向受力筋绑扎在支座上，其中，所述支座垂直于所述钢纤维混凝土凹槽构件，所述支座中有受力负筋；
把支座中的受力负筋与所述矩形箍筋进行绑扎，在所述钢纤维混凝土两端与所述支座之间搭建模板；
向所述模板中填充高强混凝土。
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