CN108468411A - 竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种竖向肋波纹腹板钢‑混凝土组合连梁，至少包括若干钢翼缘、钢波纹腹板、高阻尼混凝土、对接焊缝、加劲板，其在工厂组装钢翼缘与波纹钢腹板成连梁钢箱后，到现场作为模板浇筑高阻尼混凝土；其波纹钢腹板有较大的面外刚度，能有效抑制组合连梁外包钢板的面外变形；其钢翼缘与钢波纹腹板通过对接焊缝连接，保证了连接强度；其使用高阻尼混凝土，在承载力、耗能能力和刚度上具有明显的优势；其竖向肋波纹腹板的构造，保证了梁、墙连接节点的完整性。本发明适用于高层混合结构体系中钢‑混组合剪力墙的连接，较钢筋混凝土连梁更能满足整体结构对连梁变形和耗能的需求，且具有良好的施工便利性，在加快施工进度的同时又节约了工程造价。

Description

竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁
技术领域
本发明涉及超高层混合结构技术领域，属于钢-混组合结构范畴，具体涉及一种钢-混组合连梁，其可在刚度、承载力和变形能力上与外包钢板-混凝土组合墙相匹配，提高联肢剪力墙的受力性能，减轻主体结构构件在地震下的损坏。
背景技术
高层混合结构体系中，剪力墙或剪力墙组成的筒体是主要的抗侧力构件。随着社会经济的发展，建筑功能不断提升，建筑高度不断增加，高层结构剪力墙性能被提出更高的要求。于是钢-混凝土组合墙应运而生。钢-混凝土组合墙充分结合了钢筋混凝土结构抗侧刚度大和钢结构延性好的优势，具有承载力高，耗能能力强，抗侧刚度大，延性好，施工方便等优点，是一种理想的抗侧力构件。
实际超高层建筑核心筒中，剪力墙上需开设电梯入口、门窗等孔洞，此需求限制了双钢板组合墙在核心筒上的布置，而墙肢之间通过连梁连接的联肢剪力墙结构则很好的满足了这种需求，并能形成多道地震防线。
联肢剪力墙的受力性能不仅与剪力墙肢有关，还与连接墙肢的连梁有关。现有的连梁形式中，钢筋混凝土连梁的承载力和变形能力较低，难以实现与墙肢的匹配；内置钢板-混凝土连梁在结构形式上与组合墙肢存在较大的差异，在与墙肢的连接上较难实现；钢连梁的造价又偏高。
发明内容
本发明目的在于，为实现连梁和墙肢两者在刚度、承载力和变形能力上的匹配，提出一种适用于双钢板-混凝土组合墙结构的新型连梁：竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁。
本发明提供的竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁，在工厂组装钢翼缘与波纹钢腹板成连梁钢箱后，到现场以其作为模板浇筑高阻尼混凝土；其波纹钢腹板有较大的面外刚度，能有效抑制组合连梁外包钢板的面外变形；其钢翼缘与钢波纹腹板通过对接焊缝连接，保证了连接强度；其使用高阻尼混凝土，在承载力、耗能能力和刚度上具有明显的优势；其竖向肋波纹腹板的构造，保证了梁、墙连接节点的完整性。
该种连梁采用与墙肢相似结构形式，连接简单方便；采用波纹腹板，其较大的面外刚度能有效抑制连梁钢腹板的面外变形，加强外包钢板与内填混凝土的协同工作能力，提高连梁的承载、变形和耗能能力；采用高阻尼混凝土，能改善普通混凝土的脆性，提高混凝土的延性、开裂强度和变形能力，进而改善连梁的抗震性能，且能增大连梁阻尼，提高连梁在动力荷载作用下的工作性能。
本发明适用于高层混合结构体系中钢-混组合剪力墙的连接，较钢筋混凝土连梁更能满足整体结构对连梁变形和耗能的需求，且具有良好的施工便利性，在加快施工进度的同时又节约了工程造价，具有很好的推广应用前景。
为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁，至少包括钢翼缘、钢波纹腹板、高阻尼混凝土、对接焊缝、加劲板。
本发明还包括如下技术特征：
[1]钢波纹腹板按竖向肋布置，即钢波纹腹板的板肋垂直于梁跨方向；
[2]钢翼缘与钢波纹腹板间通过对接焊缝连接，形成钢箱；
[3]在[2]所述钢箱梁端与剪力墙焊接；
[4]若剪力墙预留连接口，则[2]所述连梁钢箱与剪力墙整浇高阻尼混凝土，若剪力墙未预留连接口，则在剪力墙与本发明所述竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁连接处的平面内焊接栓钉，而后在钢箱内浇筑高阻尼混凝土；
[5]本发明所述竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁端部设置加劲板，加劲板与钢翼缘垂直，加劲板一边与钢翼缘焊接，加劲板另一边与剪力墙焊接。
本发明的有益效果在于：本发明采用与双钢板-混凝土组合墙相似结构形式，连接简单方便，能实现连梁和墙肢两者在刚度、承载力和变形能力上的匹配，使得组合墙能够发挥其高效的抗侧力性能以及优越的抗震耗能能力。本发明采用波纹腹板，其较大的面外刚度能有效抑制连梁钢腹板的面外变形，加强外包钢板与内填混凝土的协同工作能力，提高连梁的承载、变形和耗能能力。本发明采用高阻尼混凝土，能改善普通混凝土的脆性，提高混凝土的延性、开裂强度和变形能力，进而改善连梁的抗震性能，且高阻尼混凝土能增大连梁阻尼，提高连梁在动力荷载作用下的工作性能。本发明竖向肋波纹腹板的构造使得连梁的破坏形式为梁端钢翼缘的薄弱截面钢板的撕裂，有效地保护了梁、墙连接节点的完整性。本发明较普通钢或混凝土连梁，其滞回性能更优，具有稳定的耗能能力。本发明适用于高层混合结构体系中钢-混组合剪力墙的连接，较钢筋混凝土连梁更能满足整体结构对连梁变形和耗能的需求，且具有良好的施工便利性，在加快施工进度的同时又节约了工程造价，具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为本发明俯视图。
图3为本发明A-A剖面图。
图4为本发明实施例在建筑结构中的布置方式示意图。
图5为本发明实施例提供的竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁的滞回曲线。
具体实施方式
参照图1至图4，可知本发明的结构以及构造要求。
如图1至图4所示，本发明提出了一种适用于双钢板-混凝土组合墙结构的新型连梁：竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁，至少包括若干的钢翼缘1、钢波纹腹板2、高阻尼混凝土、对接焊缝4、加劲板5。
其中，钢波纹腹板2按竖向肋布置，即其板肋垂直于梁跨方向；钢翼缘1与钢波纹腹板2间通过对接焊缝4连接，形成钢箱；钢箱梁端与剪力墙焊接；若剪力墙预留连接口，则连梁钢箱与剪力墙整浇高阻尼混凝土3，若剪力墙未预留连接口，则在剪力墙与连梁连接处的平面内焊接栓钉，而后在钢箱内浇筑高阻尼混凝土3；进一步，钢翼缘1端部设置加劲板5，加劲板5与钢翼缘垂直，加劲板5一边与翼缘焊接，其另一边与剪力墙焊接。
该种连梁采用与墙肢相似结构形式，连接简单方便；采用波纹腹板，其较大的面外刚度能有效抑制连梁钢腹板的面外变形，加强外包钢板与内填混凝土的协同工作能力，提高连梁的承载、变形和耗能能力；采用高阻尼混凝土，能改善普通混凝土的脆性，提高混凝土的延性、开裂强度和变形能力，进而改善连梁的抗震性能，且能增大连梁阻尼，提高连梁在动力荷载作用下的工作性能。
本发明适用于高层混合结构体系中钢-混组合剪力墙的连接，较钢筋混凝土连梁更能满足整体结构对连梁变形和耗能的需求，且具有良好的施工便利性，在加快施工进度的同时又节约了工程造价，具有很好的推广应用前景。
具体的，本发明按以下步骤实施：
(1)确定连梁的安装位置与数量；
(2)根据结构分析设计，确定该连梁的屈服承载力、刚度与节点连接力等参数；
(3)根据相关参数，结合该连梁的具体构造措施进行本发明的设计与加工；
(4)根据设计结果，将翼缘板和波纹腹板焊接成连梁钢箱，并在连梁沿梁跨约三分之一点的腹板处预留浇筑孔；
(5)将连梁钢箱运至施工现场，将钢箱置于指定部位，钢箱与墙肢焊接连接；
(6)若剪力墙预留连接口，则连梁与剪力墙整浇高阻尼混凝土，若剪力墙未预留连接口，，则在剪力墙与连梁连接处的平面内焊接栓钉以加强连接强度，而后浇筑连梁高阻尼混凝土；
(7)当混凝土浇筑完成后，填补浇筑孔；
(8)在试件端部焊接加劲板，用于加强梁、墙连接节点的抗弯承载力。
图5为本发明实施例提供的竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁的滞回曲线。从图5中可以看出，本发明较普通钢或混凝土连梁，其滞回性能更优，具有稳定的耗能能力。
在本发明中，以波纹钢腹板和钢翼缘焊接形成的钢箱作为模板现场浇筑高阻尼混凝土，施工便利，且根据剪力墙是否预留连接口，可选择整浇高阻尼混凝土或在剪力墙连接平面内焊接栓钉，再在钢箱内浇筑高阻尼混凝土，形成的钢-混凝土组合连梁具有良好的减震耗能性能。
本发明适用于剪力墙墙肢间的连接，主要侧重于剪切耗能，采用波纹钢腹板主要作用除了提供部分抗剪承载力外，更主要的还有形成钢箱作为现场浇筑高阻尼混凝土的模板，且浇筑后模板无需拆除，共同作为连梁的一部分。同时，选择波纹腹板而非平腹板是因为其平面外刚度较大，能够加强外包钢板与内填混凝土的协同工作能力，效果更佳。为了加强连接节点，本发明还设置了加劲肋连接钢翼缘和剪力墙。
本发明所用高阻尼混凝土是指在普通混凝土中通过添加一定比例的纤维和聚合物掺料而获得的一种高性能混凝土，该种混凝土具有耗能能力强、抗冲击韧性好等特点。将高阻尼混凝土应用到结构工程中，则可在不附加阻尼装置的前提下达到同样的减振效果。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (2)

1.一种竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁，其特征在于：至少包括钢翼缘(1)、钢波纹腹板(2)、高阻尼混凝土(3)；
所述钢波纹腹板(2)按竖向肋布置，即钢波纹腹板(2)的板肋垂直于梁跨方向；
所述钢翼缘(1)与钢波纹腹板(2)间通过对接焊缝(4)连接，形成钢箱，其中所述钢翼缘(1)位于钢箱的上下两侧，所述钢波纹腹板(2)位于钢箱的前后两侧；
所述钢箱梁端与剪力墙焊接；
若剪力墙预留连接口，则连梁钢箱与剪力墙整浇高阻尼混凝土(3)；若剪力墙未预留连接口，则在剪力墙与竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁连接处的平面内焊接栓钉，而后在钢箱内浇筑高阻尼混凝土(3)。
2.如权利要求1所述的竖向肋波纹腹板钢-混凝土组合连梁，其特征在于：在所述钢翼缘(1)端部设置加劲板(5)；
所述加劲板(5)与钢翼缘(1)垂直，且加劲板(5)通过其一边与钢翼缘(1)焊接，加劲板(5)通过其另一边与剪力墙焊接。
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