CN108894431A - 摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩擦抗剪型钢‑预制混凝土组合梁的制备及其施工方法，涉及工程结构领域。所述摩擦抗剪型钢‑预制混凝土组合梁的制备及其施工方法，在预制混凝土板中预埋钢板，使得装配后预埋钢板与钢梁直接接触，采用螺栓作为抗剪连接件并施加预拉力，使得预埋钢板与钢梁间产生较大的摩擦力；所述摩擦抗剪型钢‑预制混凝土组合梁针对螺栓群体布置形式，预埋钢板设置在螺栓的布置位置，依靠螺栓提供的压紧力产生较大的摩擦力。本发明所述的摩擦抗剪型钢‑预制混凝土组合梁的制备及其施工方法有利于推动钢‑混凝土组合梁的预制产业化生产。

Description

摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备及其施工方法
技术领域
本发明属于工程结构技术领域，尤其涉及一种摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备及其施工方法。
背景技术
钢-混凝土组合梁由钢梁、混凝土板和抗剪连接件组成，钢梁和混凝土板之间通过抗剪连接件连接在一起共同受力。抗剪连接件是钢-混凝土板组合梁中的重要组件，主要传递钢梁与混凝土板间的纵向剪力。在钢-混凝土组合梁的应用过程中，钢梁较早实现了预制化生产和装配化施工，而混凝土板仍主要采用现场浇筑的方法。目前，我国正在大力发展装配式建筑，当混凝土板的加工工艺由现场浇筑变为产业化预制加工时，便形成了钢-预制混凝土板组合梁。本发明基于上述思想，提出了一种摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备及其施工方法。
发明内容
本发明提供了一种增强抗剪连接件抗剪性能并满足施工便利的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁，采用的技术方案如下：
一种摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，在预制混凝土板中预埋钢板，使得装配后预埋钢板与钢梁直接接触，采用螺栓作为抗剪连接件并施加预拉力，使得预埋钢板与钢梁间产生较大的摩擦力；所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁针对螺栓群体布置形式，预埋钢板设置在螺栓的布置位置，依靠螺栓提供的压紧力产生较大的摩擦力。
优选地，预埋钢板下表面和钢梁上翼缘表面作为接触面都需进行特殊处理，即使用喷砂(丸)或喷砂(丸)后涂无机富锌漆或喷砂(丸)后生赤锈及钢丝刷消除接触面的浮锈，或对接触面的干净轧制表面不作处理，且需保证接触面的表面干燥。
优选地，预埋钢板的宽度与钢梁上翼缘等宽；针对群钉布置形式，螺栓纵向均匀布置且螺栓间的纵向距离小于8d0和12t的较小值(d0为螺栓孔径，t为预埋钢板厚度)，预埋钢板长度需大于螺栓群分布长度，且两端分别超出边缘螺栓3d0。
优选地，螺栓布置需满足孔距大于3d0，端距大于2d0。
优选地，预埋钢板与混凝土间同样布置连接件加强连接，具体为在预埋钢板上加上焊钉，焊钉位置与预留螺栓孔错列布置，且沿纵向布置于螺栓孔外部和中部。
优选地，螺栓安装时使用定扭矩扳手。
优选地，所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的后浇区纵向钢筋从两侧的预制混凝土板内伸出并采用灌浆套筒连接，相邻钢梁之间通过盖板焊接连接或螺栓连接。
优选地，所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁混凝土后浇区在浇筑混凝土的过程中采用无支撑模板体系，具体采用一个预制钢装置，包括一带孔钢板和焊接在带孔钢板两侧的薄壁钢板，带孔钢板的宽度等于混凝土板宽度，薄壁钢板高度等于混凝土板高度，用螺栓将带孔钢板与钢梁连接，并将螺栓留出一定长度充当带孔钢板与钢梁间的抗剪连接件，之后即可直接在带孔钢板与薄壁钢板形成的空间内浇筑混凝土；预制钢装置与预制混凝土板间的焊缝采用聚氨酯泡沫填充剂进行填充，防止漏浆。
优选地，所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的混凝土后浇区位于支座负弯矩区，此时采用的预制钢装置可帮助截面抵抗负弯矩，以保证负弯矩区抗弯能力。
一种摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤：
(1)在钢板上预留螺栓孔后，预留螺栓孔间和边缘按设计要求定位并焊上栓钉，形成预埋钢板；
(2)将预埋钢板放置于预制混凝土板底模内进行定位，放置板内钢筋，安装抗剪连接件预留孔成孔模具并最终定位，随后浇筑混凝土，待混凝土凝结硬化后形成预制混凝土板；
(3)将预制混凝土板运至现场后，预制混凝土板与预留螺栓孔的钢梁通过螺栓连接；
(4)施工至负弯矩后浇区时，伸出的钢梁通过盖板进行焊接或螺栓连接，在后浇区放入与预制混凝土板等宽的预制钢装置作为此区域后浇混凝土的模板，用螺栓将预制钢装置与钢梁连接，两侧预制混凝土板伸出的纵向钢筋在后浇区用灌浆套筒方式连接，随后浇筑混凝土。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备及其施工方法使钢-混凝土组合梁的预制装配化生产成为可能，可以增强组合梁抗剪连接件的抗剪性能，同时满足施工便利的要求。摩擦抗剪型钢-预制混凝土板组合梁满足工业化设计和施工的要求，通过在预制混凝土板中预埋钢板，使得装配后钢板与钢梁直接接触，采用螺栓作为抗剪连接件并施加预拉力，使得预埋钢板与钢梁间产生较大的摩擦力，以此使钢梁和预制混凝土板协调工作。
附图说明
图1为本发明实施方式提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的侧视图；
图2为本发明实施方式提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁中的预制混凝土板剖视图；
图3为本发明实施方式提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁中的预制混凝土板与钢梁安装剖面图；
图4为本发明实施方式提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁中的预埋钢板上的栓钉和螺栓孔布置示意图；
图5为本发明实施方式提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的混凝土后浇区相邻纵向钢筋和钢梁连接示意图；
图6为本发明实施方式提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的负弯矩后浇区混凝土板剖面图；
图7为本发明实施方式提供的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的负弯矩后浇区混凝土板采用的预制钢装置示意图。
附图中，1-预留螺栓孔，2-板内钢筋，3-栓钉，4-预埋钢板，5-预制混凝土板，6-螺栓，7-钢梁，8-盖板，9-套筒，10-后浇混凝土板，11-薄壁钢板，12-带孔钢板，13-焊缝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1～图7，本发明实施方式提供一种摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，在预制混凝土板5中预埋钢板，使得装配后预埋钢板4与钢梁7直接接触，采用螺栓6作为抗剪连接件并施加预拉力，使得预埋钢板4与钢梁7间产生较大的摩擦力，以增强这一结构的抗剪能力，减缓滑移的出现。请同时参见图1和图3，所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁针对螺栓群体布置形式，预埋钢板4设置在螺栓6的布置位置，依靠螺栓6提供的压紧力产生较大的摩擦力，以此增强构件抗剪能力。
在本实施方式中，预埋钢板4下表面和钢梁7上翼缘表面作为接触面都需进行特殊处理，即使用喷砂(丸)或喷砂(丸)后涂无机富锌漆或喷砂(丸)后生赤锈及钢丝刷消除接触面的浮锈，或对接触面的干净扎制表面不作处理，且需保证接触面的表面干燥。
请同时参见图1～4，预埋钢板4的宽度与钢梁7上翼缘等宽；针对群钉布置形式，螺栓6纵向均匀布置且螺栓6间的纵向距离小于8d0和12t的较小值(d0为螺栓6的孔径，t为预埋钢板4的厚度)，螺栓6安装时使用定扭矩扳手，预拉力应满足《钢结构设计标准》GB50017-2017。
请参见图4，螺栓6布置需满足孔矩大于3d0，端距大于2d0，同时满足《钢结构设计标准》GB50017-2017避免螺栓6周围应力集中互相影响，防止预埋钢板4截面削弱过多降低其承载能力，并防止端部被螺栓6冲剪撕裂。预埋钢板4长度需大于螺栓群分布长度，即预埋钢板4需覆盖螺栓群，且两端分别超出边缘螺栓6有3d0的距离。预埋钢板4与混凝土间同样布置连接件加强连接，具体为在预埋钢板4上加上焊钉，焊钉位置与预留螺栓孔1错列布置，且沿纵向布置于螺栓孔外部和中部。
请同时参见图5～7，所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的混凝土后浇区纵向钢筋伸出预制混凝土板5，并采用灌浆套筒9连接，钢梁7采用盖板8通过焊接连接或螺栓连接。所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的后浇区混凝土使用无支撑体系现浇，具体采用一个预制钢装置，包括一带孔钢板12和焊接在带孔钢板12两侧的薄壁钢板11，带孔钢板12的宽度等于后浇混凝土板10的宽度，薄壁钢板11高度等于后浇混凝土板10的高度，用螺栓6将带孔钢板12与钢梁7连接，并将螺栓6留出一定长度充当带孔钢板12与钢梁7间的抗剪连接件，之后即可直接在带孔钢板12与薄壁钢板11形成的空间内浇筑混凝土；预制钢装置与预制混凝土板5间的焊缝13采用聚氨酯泡沫填充剂进行填充，防止漏浆。所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的混凝土后浇区位置位于支座负弯矩区，即支座附近，此时采用的预制钢装置可帮助截面抵抗负弯矩，以保证负弯矩区抗弯能力。
一种摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤：
(1)请参见图4，在钢板上定位预留螺栓孔1后，预留螺栓孔1间和边缘定位焊上栓钉3，形成预埋钢板4；
(2)请参见图2，将预埋钢板4放置于预制混凝土板5底模中间相应位置，放置板内钢筋2，定位预留螺栓孔1，浇筑混凝土；
(3)请同时参见图1和图3，将预制混凝土板5运至现场后，将预制混凝土板5与预留螺栓孔1的钢梁7用螺栓6连接；
(4)请同时参见图5～7，施工至负弯矩后浇区时，伸出的钢梁7通过盖板8采用焊接或螺栓方式连接，在后浇区放入与预制混凝土板5等宽的预制钢装置作为浇筑混凝土的模板，用螺栓6将预制钢装置与钢梁7连接，放入板内钢筋2，将后浇区两侧预制混凝土板5伸出的纵向钢筋用灌浆套筒9方式连接，浇筑混凝土。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：在预制混凝土板中预埋钢板，使得装配后预埋钢板与钢梁直接接触，采用螺栓作为抗剪连接件并施加预拉力，使得预埋钢板与钢梁间产生较大的摩擦力；所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁针对螺栓群体布置形式，预埋钢板设置在螺栓的布置位置，依靠螺栓提供的压紧力产生较大的摩擦力。
2.如权利要求1所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：预埋钢板下表面和钢梁上翼缘表面作为接触面都需进行特殊处理，即使用喷砂(丸)或喷砂(丸)后涂无机富锌漆或喷砂(丸)后生赤锈及钢丝刷消除接触面的浮锈，或对接触面的干净轧制表面不作处理，且需保证接触面的表面干燥。
3.如权利要求1所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：预埋钢板的宽度与钢梁上翼缘等宽；针对群钉布置形式，螺栓纵向均匀布置且螺栓间的纵向距离小于8d0和12t的较小值(d0为螺栓孔径，t为预埋钢板厚度)；预埋钢板长度需大于螺栓群分布长度，且两端分别超出边缘螺栓3d0。
4.如权利要求3所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：螺栓布置需满足孔距大于3d0，端距大于2d0。
5.如权利要求1所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：预埋钢板与混凝土间同样布置连接件加强连接，具体为在预埋钢板上加上焊钉，焊钉位置与预留螺栓孔错列布置，且沿纵向布置于螺栓孔外部和中部。
6.如权利要求1所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：螺栓安装时使用定扭矩扳手。
7.如权利要求1所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的混凝土后浇区纵向钢筋从两侧的预制混凝土板内伸出并采用灌浆套筒连接，相邻钢梁之间通过盖板焊接连接或螺栓连接。
8.如权利要求1所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁混凝土后浇区在混凝土浇筑过程中采用无支撑模板体系，具体采用一个预制钢装置，包括一块带孔钢板和焊接在带孔钢板两侧的薄壁钢板，带孔钢板的宽度等于混凝土板宽度，薄壁钢板的高度等于混凝土板高度，用螺栓将带孔钢板与钢梁连接，并将螺栓留出一定长度充当带孔钢板与钢梁间的抗剪连接件，之后即可直接在带孔钢板与薄壁钢板形成的空间内浇筑混凝土；预制钢装置与预制混凝土板间的焊缝采用聚氨酯泡沫填充剂进行填充，防止漏浆。
9.如权利要求1所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的制备方法，其特征在于：所述摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的混凝土后浇区位置位于支座负弯矩区，此时采用的预制钢装置可帮助截面抵抗负弯矩。
10.如权利要求1～9任一项所述的摩擦抗剪型钢-预制混凝土组合梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在钢板上定位预留螺栓孔后，在预留螺栓孔间和边缘定位焊上栓钉，形成预埋钢板；
(2)将预埋钢板放置于预制混凝土板底模的相应位置，放置板内钢筋，安装预留螺栓孔成孔模具，浇筑混凝土；
(3)将预制混凝土板与预留了螺栓孔的钢梁用螺栓连接；
(4)施工至混凝土后浇区时，伸出的钢梁通过盖板焊接或螺栓连接，在后浇区安装与预制混凝土板等宽的预制钢装置作为浇筑混凝土的模板，用螺栓将预制钢装置与钢梁连接，后浇区两侧预制混凝土板内伸出的纵向钢筋用灌浆套筒方式连接，浇筑混凝土形成预制混凝土板。
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