CN107366360A - 一种钢管‑超高性能混凝土复合剪力连接件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢管‑超高性能混凝土复合剪力连接件,其特征在于:钢管(1)外包超高性能混凝土(2);其特征在于:自攻螺钉(3)通过钢管(1)内的孔道,螺纹端锚固在竹木梁内,螺帽端支撑在钢管(1)的顶端。本发明具有抗剪切滑移刚度大、延性好、力学性能调节简单、施工方便等优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于竹木-混凝土组合梁(板)的剪力连接件,属于土木工程中的建筑结构领域。
背景技术
竹木作为节能环保的生物质绿色材料,具有绿色、生态、环保、低碳的优良品质,在近年倡导节能减排的背景下,大力推进以现代木竹结构为代表的绿色建筑,以及发展装配式建筑,对于形成新的结构体系和降低结构能耗具有重要意义。
竹木(含胶合竹、胶合木)材料有着突出的强度/重量比,因而制成的竹木构件具有结构自重小、变形性能好等优势,但由于竹木材料弹性模量低,使得纯竹木梁的抗弯刚度较低,承载力往往由变形控制,而非材料的强度控制,这极大的限制了竹木结构的跨度和降低了材料的利用效率。而将竹木与混凝土组合形成竹木-混凝土组合梁(板),能充分发挥两种材料各自的优势。与单纯的竹木梁相比较,组合梁可以有效提高构件的刚度和承载力,增大构件的跨度,同时具有绿色环保、降低碳排放量的特点,符合建筑工业化发展的要求。
竹木-混凝土组合梁包括由上部混凝土板和下部竹木梁,两者通过中间的剪力连接件组合在一起,实现共同工作。研究表明,组合梁的力学性能和组合效应在很大程度上由剪力连接件所决定。现有的连接件可以分为两类:第一类为销连接件,其基本形式为一根钢杆的两端分别锚固在混凝土板内和竹木梁内,钢杆本身抵抗水平剪力;第二类为凹槽连接件,其基本形式为在竹木梁顶部切割出一定数量的凹槽,浇筑上部混凝土板时,混凝土嵌入凹槽内,凹槽内的混凝土块硬化后抵抗水平剪力。但这两类连接件都存在性能上的不足:对于销连接件,其延性好但抗剪切滑移刚度较低,导致组合梁的抗弯刚度低,构件变形大,承载力得不到充分发挥;而对于凹槽连接件,其抗剪切滑移刚度较高但其延性差,主要原因是混凝土变形能力很差,凹槽内的混凝土块一旦开裂,构件的承载力迅速降低,构件表现为脆性破坏。因此,开发新型剪力连接件,成为有效提高竹木-混凝土组合梁力学性能的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型复合剪力连接件,这种连接件具有抗剪切滑移刚度大、延性好、力学性能调节简单、施工方便等优势。
本发明的技术方案为:一种钢管-超高性能混凝土复合剪力连接件,其特征在于:钢管外包超高性能混凝土;其特征在于:自攻螺钉通过钢管内的孔道,螺纹端锚固在竹木梁内,螺帽端支撑在钢管的顶端。外包超高性能混凝土的一端为连接端,外形为圆柱;另一端为锚固端,外形尺寸大于连接端。超高性能混凝土中掺入钢纤维或合成纤维。
与现有剪力连接件相比较,本发明的优点在于:
(1)抗剪切滑移刚度大。钢管-超高性能混凝土复合连接件中,外包的超高性能混凝土具有较高的抗剪强度,能与钢管一起有效协同工作,共同承担组合梁的界面剪力。因此,相对于销连接件,复合连接件具有较高的抗剪切滑移刚度。
(2)延性好。外包的超高性能混凝土掺入了纤维,超高性能混凝土的抗剪(拉)能力和极限应变都远远高于普通混凝土,即使组合界面处产生较大的剪切滑移,外包超高性能混凝土依然能够有效承担界面剪力,不会导致连接件的承载力出现明显波动。因此,相对于凹槽连接件,复合连接件具有较高的延性。
(3)连接件力学性能调整方式简单。在复合连接件中,通过改变外包超高性能混凝土的厚度及纤维掺量,可以有效调整连接件的刚度、延性和承载力,简单有效。
(4)施工方便。在实际使用中,复合连接件为预制标准件,适于工业化生产。施工时,将自攻螺钉插入钢管内的孔道中,然后将其拧入竹木梁内,将连接件与竹木梁竖向连接起来,施工简便,效率高。
综合来看,本发明提出的复合连接件,将销连接件和凹槽连接件的优点结合了起来,同时克服了两者性能上的不足,且力学性能可控、施工方便,具有良好的应用前景。
附图说明
图1是钢管-超高性能混凝土复合连接件的纵向剖面;
图2是钢管-超高性能混凝土复合连接件的横截面。
图例说明
1为钢管 2为外包超高性能混凝土 3为自攻螺钉
具体实施方式
本发明如附图所示,一种钢管-超高性能混凝土复合剪力连接件,其特征在于:钢管(1)外包超高性能混凝土(2);其特征在于:自攻螺钉(3)通过钢管(1)内的孔道,螺纹端锚固在竹木梁内,螺帽端支撑在钢管(1)的顶端。外包超高性能混凝土(2)的一端为连接端,外形为圆柱;另一端为锚固端,外形尺寸大于连接端。超高性能混凝土(2)中掺入钢纤维或合成纤维。如图1和图2所示。实施时,首先,按照设计要求,钢管(1)放入专用模具中;然后,拌制超高性能混凝土(2),材料配比中掺入一定量的钢纤维或合成纤维;接下来,将拌制好的超高性能混凝土(2)浇入专用模具。浇筑过程中,防止钢管(1)内孔道两端堵塞;待超高性能混凝土(2)的强度到达要求后拆模,取出钢管-超高性能混凝土复合连接件,并将其在90℃、相对湿度95%以上的环境中进行湿热养护48小时,加速超高性能混凝土(2)的强度发展,完成连接件的制作;施工时,将自攻螺钉(3)插入钢管(1)内的孔道内,然后将自攻螺钉(3)拧入竹木梁内,使自攻螺钉(3)的螺纹端锚固在竹木梁内,而螺帽紧密压在钢管(1)的顶部,完成复合连接件的安装。
Claims (3)
1.一种钢管-超高性能混凝土复合剪力连接件,其特征在于:钢管(1)外包超高性能混凝土(2);其特征在于:自攻螺钉(3)通过钢管(1)内的孔道,螺纹端锚固在竹木梁内,螺帽端支撑在钢管(1)的顶端。
2.根据权利要求1所述的一种钢管-超高性能混凝土复合剪力连接件,其特征在于:外包超高性能混凝土(2)的一端为连接端,外形为圆柱;另一端为锚固端,外形尺寸大于连接端。
3.根据权利要求1所述的一种钢管-超高性能混凝土复合剪力连接件,其特征在于:超高性能混凝土(2)中掺入钢纤维或合成纤维。
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