CN108222372A - 抗剪连接件及其制作方法和型钢混凝土柱及其浇注方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗剪连接件，包括锚固板、第一短板、第一斜板、第二斜板、第三斜板、第二短板、第一长板、第二长板，沿着所述的锚固板的中心线设置第一短板，所述的第一短板另一端和第一斜板的一端连接；所述的第一斜板的另一端和第一长板的一端连接，所述的第一长板的另一端和第二斜板的一端连接，所述的第二斜板的另一端和第二长板的一端连接，所述的第二长板的另一端和第三斜板的一端连接，所述的第三斜板的另一端和第二短板的一端连接，所述的第一长板开设第一圆孔，所述的第二长板开设有第二圆孔。本发明还公开了该抗剪连接件的制作方法、型钢混凝土柱及其浇注方法，其有益效果如下：该抗剪连接件有效的减少开孔板孔隙间混凝土销的剪应力。

Description

抗剪连接件及其制作方法和型钢混凝土柱及其浇注方法

技术领域

本发明涉及一种抗剪连接件，更具体地说涉及一种抗剪连接件及其制作方法和型钢混凝土柱及其浇注方法，属于土木建筑领域。

背景技术

型钢与混凝土组合结构兼有钢筋混凝土和钢结构两者的共同优点，在型钢与混凝土组合结构中，混凝土与型钢相互作用，共同工作，使其具有较高的承载力、良好的刚度和防火及抗震性能，目前广泛应用于高层、超高层结构和大跨结构。

抗剪连接件是保证组合结构中钢构件和混凝土构件能在一起协同工作的关键，在型钢混凝土组合结构中型钢和混凝土的接触面上布置抗剪连接件，抗剪连接件能够抵抗型钢与混凝土交界面上的掀起力和传递型钢和混凝土界面上纵向剪力，尤其是在低周反复荷载作用下抗剪连接件连接性能的优劣，在抗震过程中对整体结构受力性能的提高有着非常重要的影响。

根据受力后的变形性能，将抗剪连接件分为柔性和刚性两种类型。常见的柔性抗剪连接件如栓钉连接件、弯筋连接件、槽钢连接件等。常见的刚性连接件有T型钢连接件、方钢抗剪连接件和PBL(Perfobond Leiste)抗剪连接件。目前普遍采用的栓钉为柔性抗剪连接件，抗剪承载力不大，且需要专用的焊机和焊条，当剪力过大时，所需要的栓钉数量会进一步偏多，间距偏小。不利于设计构造，增加造价，同时也给后续的混凝土浇筑施工带来了麻烦，影响工程进度。

普通的PBL抗剪连接件即开孔直板抗剪连接件。此种连接件的工作原理是通过在开孔钢板上浇筑混凝土，利用孔洞中的混凝土榫和孔间来抵抗纵向剪力，进一步的研究表明，在孔洞中设置贯穿钢筋可以大幅度提高其极限承载力。PBL抗剪连接件较栓钉连接件而言具有抗剪承载力高，刚度大，抗疲劳性能好，施工方便等优点。PBL抗剪连接件的破坏起源于钢板孔内混凝土的抗剪强度和孔间钢板的抗剪强度。

开孔波折板正是在开孔板的基础上进行优化改进，形成的一种连接性能优越的连接件。开孔波折板剪力件是一种新型连接件，综合了翼缘型和嵌入型开孔板剪力件两者的优势，充分利用两者抵抗外荷载的作用机理，其连接的技术特征为：在翼缘板上沿钢腹板的方向焊接单块或2块及以上的开孔波折钢板，钢筋穿过波折钢板上的孔，波折钢板孔中的混凝土和钢筋一起形成钢筋混凝土抗剪销，水平剪力由波折钢板的斜折板以及钢筋混凝土销共同抵抗，钢筋混凝土销还起抵抗拉拔力的作用。但是，开孔波折板在荷载作用下开孔波折板在转角处容易发生应力集中，而且开孔波折板有较多的焊缝，容易产生焊缝疲劳。

发明内容

为解决上述技术方案中存在的不足，本发明提供一种性能优良的抗剪连接件，包括锚固板、第一短板、第一斜板、第二斜板、第三斜板、第二短板、第一长板、第二长板，沿着所述的锚固板的中心线设置第一短板，所述的第一短板另一端和第一斜板的一端连接；所述的第一斜板的另一端和第一长板的一端连接，所述的第一长板的另一端和第二斜板的一端连接，所述的第二斜板的另一端和第二长板的一端连接，所述的第二长板的另一端和第三斜板的一端连接，所述的第三斜板的另一端和第二短板的一端连接，所述的第一长板开设第一圆孔，所述的第二长板开设有第二圆孔。

其进一步的技术方案为：第一圆孔直径是所述的第一长板的长向距离的

其进一步的技术方案为：第二圆孔直径是所述的第二长板的长向距离的

其进一步的技术方案为：第一长板和第二长板大小相等，所述的第一圆孔直径和第二圆孔直径相等。

其进一步的技术方案为：第一短板和第二短板大小相等，所述的第一斜板、第二斜板、第三斜板大小相等。

其进一步的技术方案为：第一短板和第一斜板形成的夹角、所述的第一斜板和第一长板形成的夹角、所述的第一长板和第二斜板形成的夹角、所述的第二斜板和第二长板形成的夹角、所述的第二长板和第三斜板形成的夹角及所述的第三斜板和第二短板形成的夹角均在120°～150°，且所述的第一长板和第二长板平行。

其进一步的技术方案为：锚固板的中心线垂直设置第一短板，所述锚固板宽度不超过厚度的10倍，所述锚固板高度不超过厚度的10倍。

本发明还公开了一种抗剪连接件的制作方法，包括以下步骤：

(1)将所述的锚固板、第一短板、第一斜板、第二斜板、第三斜板、第二短板、第一长板、第二长板一体铸造而成；

(2)在所述的第一长板、第二长板开设圆孔，所述的抗剪连接件制作完成。

本发明还公开了一种型钢混凝土柱，包括上述的抗剪连接件、在所述的抗剪连接件的圆孔内设置的贯穿钢筋、焊接抗剪连接件的型钢、若干个纵向钢筋及绑扎在纵向钢筋上的箍筋、外围混凝土，所述的抗剪连接件、贯穿钢筋、型钢、纵向钢筋及箍筋均包裹于外围混凝土内。

本发明还公开了一种型钢混凝土柱的浇注方法，包括以下步骤：

(A)先安装型钢；

(B)安装型钢完成后，在所述的型钢上焊接上述的抗剪连接件；

(C)焊接完成后，在型钢周围安装并绑扎混凝土柱的纵向钢筋和箍筋；

(D)纵向钢筋和箍筋绑扎完成后，在上述的抗剪连接件的圆孔内安装贯穿钢筋；

(E)安装贯穿钢筋完成后，安装型钢混凝土柱的模板；

(F)最后向型钢混凝土柱的模板内浇注外围混凝土，既得型钢混凝土柱。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明是在开孔波折板的基础上进行优化改进，形成的一种连接性能更优越的抗剪连接件。

(2)它既保留了翼缘型和嵌入型开孔板剪力件两者的优势，充分利用两者抵抗外荷载的作用机理，在型钢翼缘板上沿钢腹板的方向焊接单块或2块及以上的抗剪连接件，钢筋穿过抗剪连接件上的孔，抗剪连接件孔中的混凝土和钢筋一起形成钢筋混凝土抗剪销，水平剪力由抗剪连接件的斜折板以及钢筋混凝土销共同抵抗，钢筋混凝土销还起抵抗拉拔力的作用；又通过锚固板增加该抗剪连接件的锚固能力，起到阻碍纵向剪力的作用，抗剪连接件的抗剪承载力特征值比普通开孔波折板剪力键要高，设置在开孔波折板端部的锚固块对抗剪能力的贡献大于其余因素的影响。

(3)将锚固板、第一短板、第一斜板、第二斜板、第三斜板、第二短板、第一长板、第二长板一体铸造而成，解决了抗剪连接件在荷载作用下开孔波折板在转角处容易发生应力集中，由于抗剪连接件的各构成部件不是采用焊接而成，因而不存在抗剪连接件产生焊缝疲劳的问题。

(4)该抗剪连接件属于一种偏刚性的抗剪连接件，施工工艺与普通的PBL抗剪连接件相似，直接焊接于型钢上，从焊接工艺上，相对其他形式连接件简单，不需要专门的焊接设备，

(5)该抗剪连接件在锚固板纵向有分量，在一定程度上起到了横向加劲板的作用，能够有效的减少抗剪连接件孔隙间混凝土销的剪应力，该抗剪连接件与混凝土接触面积大，在荷载的作用下滑移较小、整体性能较高。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明型钢混凝土柱的一个实例图；

图3是实施例八中抗剪连接件没有锚固板的尺寸示意图；

图4是实施例八中抗剪连接件有锚固板的尺寸示意图；

其中：1.锚固板；2.第一短板；3.第一斜板；4.第一长板；5.第二斜板；6.第二长板；7.第三斜板；8.第二短板；9.第一圆孔；10.第二圆孔；11型钢；12.贯穿钢筋；13.外围混凝土。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明结构作进一步描述。

实施例一

如图1所示，一种抗剪连接件，包括锚固板1、第一短板2、第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7、第二短板8、第一长板4、第二长板6，沿着所述的锚固板1的中心线设置第一短板2，所述的第一短板2另一端和第一斜板3的一端连接；所述的第一斜板3的另一端和第一长板4的一端连接，所述的第一长板4的另一端和第二斜板5的一端连接，所述的第二斜板5的另一端和第二长板6的一端连接，所述的第二长板6的另一端和第三斜板7的一端连接，所述的第三斜板7的另一端和第二短板8的一端连接，所述的第一长板4开设第一圆孔9，所述的第二长板6开设有第二圆孔10。

锚固板1增加该抗剪连接件的锚固能力，起到阻碍纵向剪力的作用。抗剪连接件的抗剪承载力特征值比普通的开孔波折板剪力键要高，锚固块对抗剪能力的贡献大于其余因素的影响。

对于该抗剪连接件，采用专门设计的模具进行制作，制作完毕后，在在相应的位置进行开孔，其孔为圆孔，圆孔内可根据需要合理布置贯穿钢筋12。具体地，该抗剪连接件的制作方法，包括以下步骤：

(1)将所述的锚固板1、第一短板2、第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7、第二短板8、第一长板4、第二长板6一体铸造而成；

(2)在所述的第一长板4、第二长板6开设圆孔，所述的抗剪连接件制作完成。

将锚固板1、第一短板2、第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7、第二短板8、第一长板4、第二长板6一体铸造而成，解决了抗剪连接件在荷载作用下开孔波折板在转角处容易发生应力集中，由于抗剪连接件的各构成部件不是采用焊接而成，因而不存在抗剪连接件产生焊缝疲劳的问题。

另外，给出该抗剪连接件应用于型钢11混凝土柱的一个实施例，一种型钢11混凝土柱，包括上述的抗剪连接件、在所述的抗剪连接件的圆孔内设置的贯穿钢筋12、焊接抗剪连接件的型钢11、若干个纵向钢筋及绑扎在纵向钢筋上的箍筋、外围混凝土13，所述的抗剪连接件、贯穿钢筋12、型钢11、纵向钢筋及箍筋均包裹于外围混凝土13内。

如图2所示，在本实施例中，型钢11混凝土柱采用工字型钢11，需要说明的是，型钢11也可以采用槽钢、角钢、圆钢等；采用两个如图1所示的抗剪连接件，它们在工字型钢11两侧翼缘板上对称放置，通过电焊机将抗剪连接件焊接在工字型型钢11相应位置上，需要说明的是，在工字型钢11两侧翼缘板上也可以对称放置2块及以上该抗剪连接件或者该抗剪连接件和其它连接件如开孔波折板。在钢筋安装过程中，先安装并绑扎混凝土柱的纵向钢筋和箍筋，在钢筋和箍筋安装到位后，安装贯穿钢筋12，然后安装混凝土的模板后即可浇注。

具体地，该型钢11混凝土柱的浇注方法，包括以下步骤：

(A)先安装型钢11；

(B)安装型钢11完成后，在所述的型钢11上焊接抗剪连接件；

(C)焊接完成后，在型钢11周围安装并绑扎混凝土柱的纵向钢筋和箍筋；

(D)纵向钢筋和箍筋绑扎完成后，在抗剪连接件的圆孔内安装贯穿钢筋12；

(E)安装贯穿钢筋12完成后，安装型钢11混凝土柱的模板；

(F)最后向型钢11混凝土柱的模板内浇注外围混凝土13，既得型钢11混凝土柱。

本实施例是在开孔波折板的基础上进行优化改进，形成的一种连接性能优越的抗剪连接件。它是一种新型连接件，综合了翼缘型和嵌入型开孔板剪力件两者的优势，充分利用两者抵抗外荷载的作用机理，在型钢11翼缘板上沿钢腹板的方向焊接单块或2块及以上的抗剪连接件，钢筋穿过抗剪连接件上的孔，抗剪连接件孔中的混凝土和钢筋一起形成钢筋混凝土抗剪销，水平剪力由抗剪连接件的斜折板以及钢筋混凝土销共同抵抗，钢筋混凝土销还起抵抗拉拔力的作用。

实施例二

在实施例一的基础上，第一圆孔9直径是所述的第一长板4的长向距离的

具体地，第一圆孔9直径是所述的第一长板4的长向距离的

实施例三

在实施例一的基础上，第二圆孔10直径是所述的第二长板6的长向距离的具体地，第一圆孔9直径是所述的第一长板4的长向距离的

实施例四

在实施例一的基础上，第一长板4和第二长板6大小相等，所述的第一圆孔9直径和第二圆孔10直径相等。

实施例五

在实施例一的基础上，第一短板2和第二短板8大小相等，所述的第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7大小相等。

实施例六

在实施例一的基础上，第一短板2和第一斜板3形成的夹角、所述的第一斜板3和第一长板4形成的夹角、所述的第一长板4和第二斜板5形成的夹角、所述的第二斜板5和第二长板6形成的夹角、所述的第二长板6和第三斜板7形成的夹角及所述的第三斜板7和第二短板8形成的夹角均在120°～150°，且所述的第一长板4和第二长板6平行。具体地，夹角取值可以是120°、130°、140°、150°。

实施例七

在实施例一至实施例六的基础上，锚固板1的中心线垂直设置第一短板2，所述锚固板宽度不超过厚度的10倍，所述锚固板高度不超过厚度的10倍。

该抗剪连接件在锚固板1纵向有分量，在一定程度上起到了横向加劲板的作用，够有效的减少开孔板孔隙间混凝土销的剪应力，开孔波折板与混凝土接触面积大，在荷载的作用下滑移较小、整体性能较高。

实施例八

为单独评价锚固板对该抗剪连接件的抗剪承载力的影响，如图3、4所示，抗剪连接件没有锚固板的尺寸设计如下：第一长板4、第二长板6长度均为2a,第一短板2、第二短板8长度均为a；第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7的垂直高度均为h₁,水平长度均为b；第一圆孔9、第二圆孔10直径为D；第一长板4、第二长板6、第一短板2、第二短板8、第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7的宽度均为h，其厚度均为t；

其中L＝第一长板4长度+第二长板6长度+第一短板2长度+第二短板8长度+第一斜板3水平长度+第二斜板5水平长度+第三斜板7水平长度。

抗剪连接件有锚固板1的尺寸设计如下：第一长板4、第二长板6长度均为2a,第一短板2、第二短板8长度均为a；第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7的垂直高度均为h₁,水平长度均为b；第一圆孔9、第二圆孔10直径为D；第一长板4、第二长板6、第一短板2、第二短板8、第一斜板3、第二斜板5、第三斜板7的宽度均为h_sc，其厚度均为t；锚固板1高度为l_sc，其宽度为h_sc，其厚度为t_sc；

其中L＝第一长板4长度+第二长板6长度+第一短板2长度+第二短板8长度+第一斜板3水平长度+第二斜板5水平长度+第三斜板7水平长度+锚固板1厚度。

具体尺寸数值和抗剪承载力如表1所示，尺寸单位均为mm：

表1锚固板对抗剪连接件的抗剪承载力影响

由以上数值可知，抗剪连接件有锚固板相比无锚固板承载力提高11％，锚固板1单独增加该抗剪连接件的锚固能力，起到阻碍纵向剪力的作用，不同构件尺寸承载力提高程度不同。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗剪连接件，其特征在于：包括锚固板、第一短板、第一斜板、第二斜板、第三斜板、第二短板、第一长板、第二长板，沿着所述的锚固板的中心线设置第一短板，所述的第一短板另一端和第一斜板的一端连接；所述的第一斜板的另一端和第一长板的一端连接，所述的第一长板的另一端和第二斜板的一端连接，所述的第二斜板的另一端和第二长板的一端连接，所述的第二长板的另一端和第三斜板的一端连接，所述的第三斜板的另一端和第二短板的一端连接，所述的第一长板开设第一圆孔，所述的第二长板开设有第二圆孔。

2.如权利要求1所述的抗剪连接件，其特征在于：所述的第一圆孔直径是所述的第一长板的长向距离的

3.如权利要求1所述的抗剪连接件，其特征在于：所述的第二圆孔直径是所述的第二长板的长向距离的

4.如权利要求1所述的抗剪连接件，其特征在于：所述的第一长板和第二长板大小相等，所述的第一圆孔直径和第二圆孔直径相等。

5.如权利要求1所述的抗剪连接件，其特征在于：所述的第一短板和第二短板大小相等，所述的第一斜板、第二斜板、第三斜板大小相等。

6.如权利要求1所述的抗剪连接件，其特征在于：所述的第一短板和第一斜板形成的夹角、所述的第一斜板和第一长板形成的夹角、所述的第一长板和第二斜板形成的夹角、所述的第二斜板和第二长板形成的夹角、所述的第二长板和第三斜板形成的夹角及所述的第三斜板和第二短板形成的夹角均在120°～150°，且所述的第一长板和第二长板平行。

7.如权利要求1至6任一所述的抗剪连接件，其特征在于：所述锚固板的中心线垂直设置第一短板，所述锚固板宽度不超过厚度的10倍，所述锚固板高度不超过厚度的10倍。

8.如权利要求7所述的一种抗剪连接件的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将所述的锚固板、第一短板、第一斜板、第二斜板、第三斜板、第二短板、第一长板、第二长板一体铸造而成；

(2)在所述的第一长板、第二长板开设圆孔，所述的抗剪连接件制作完成。

9.一种型钢混凝土柱，其特征在于：包括权利要求7所述的抗剪连接件、在所述的抗剪连接件的圆孔内设置的贯穿钢筋、焊接抗剪连接件的型钢、若干个纵向钢筋及绑扎在纵向钢筋上的箍筋、外围混凝土，所述的抗剪连接件、贯穿钢筋、型钢、纵向钢筋及箍筋均包裹于外围混凝土内。

10.一种型钢混凝土柱的浇注方法，其特征在于：包括以下步骤：

(A)先安装型钢；

(B)安装型钢完成后，在所述的型钢上焊接如权利要求7所述的抗剪连接件；

(C)焊接完成后，在型钢周围安装并绑扎混凝土柱的纵向钢筋和箍筋；

(D)纵向钢筋和箍筋绑扎完成后，在如权利要求7所述的抗剪连接件的圆孔内安装贯穿钢筋；

(E)安装贯穿钢筋完成后，安装型钢混凝土柱的模板；

(F)最后向型钢混凝土柱的模板内浇注外围混凝土，既得型钢混凝土柱。