CN109057030A - H型钢混凝土结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种H型钢混凝土结构，其包括：H型钢和覆盖在所述H型钢外的混凝土；所述H型钢包括：腹板、上翼缘和下翼缘；所述腹板位于所述上翼缘和所述下翼缘之间；所述上翼缘和所述下翼缘的表面均包括内侧面和与所述内侧面相对的外侧面，所述上翼缘和所述下翼缘的内侧面均与所述腹板连接；所述上翼缘和/或所述下翼缘的外侧面上设置有凸起；所述腹板的外侧面上设置有凹槽，所述腹板的外侧面为所述腹板的沿所述上翼缘的长度方向延伸的表面。本发明通过上述技术方案提高了H型钢与混凝土之间的结合力。

Description

H型钢混凝土结构

本案为申请日2015年01月16日，申请号201510024016.0，名称“H型钢混凝土结构”的分案申请。

技术领域

本发明涉及混凝土结构技术领域，具体涉及一种H型钢混凝土结构。

背景技术

随着国内基础建设的蓬勃发展，众多地铁、高速公路、高速铁路等基础建筑开工量不断增加，对承重件的需求量很大。

目前，起承重结果的承重件主要采用混凝土和钢筋制造。该类结构由于采用钢筋制造使得制造周期较长，且构件自身体积和自身重量均较大，运输成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种H型钢混凝土结构，其包括：H型钢和覆盖在所述H型钢外的混凝土；所述H型钢包括：腹板、上翼缘和下翼缘；所述腹板位于所述上翼缘和所述下翼缘之间；所述上翼缘和所述下翼缘的表面均包括内侧面和与所述内侧面相对的外侧面，所述上翼缘和所述下翼缘的内侧面均与所述腹板连接；所述上翼缘和/或所述下翼缘的外侧面上设置有凸起；所述腹板的外侧面上设置有凹槽，所述腹板的外侧面为所述腹板的沿所述上翼缘的长度方向延伸的表面。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述H型钢的数量为多组。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述凸起的数量为多个，多个所述凸起以阵列排列的方式设置。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述凸起的侧面与所述上翼缘的外侧面或所述下翼缘的外侧面的连接处为平滑曲线过渡。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽以阵列排列的方式设置。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述凹槽的侧面与所述腹板的外侧面的连接处为平滑曲线过渡。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述腹板、所述上翼缘、所述下翼缘、所述凸起和所述凹槽通过热轧一体形成。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述上翼缘和所述下翼缘的横截面呈矩形；所述上翼缘和所述下翼缘的厚度与所述腹板的厚度比值均为1:1～1.5:1；所述上翼缘和所述下翼缘的长度与所述腹板的长度比值均为1:1～1:1.5。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述上翼缘和所述下翼缘相互平行，且均与所述腹板垂直。

在如上所述的H型钢混凝土结构中，优选，所述上翼缘和所述下翼缘分别与所述腹板连接形成的连接处呈平滑过渡。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明所用H型钢各项尺寸参数极其稳定，可缩短钢构制造企业在制造钢-混构件的生产周期，生产成本大幅降低。

2、本发明的构件即H型钢混凝土结构重量轻，可降低运输成本，减少二氧化碳的排放量。

3、本发明制造的构件的强度高，可去除或减少板梁的使用量。

4、本发明采用热轧一体成型的H型钢，可实现批量生产和供货，生产效率及金属利用率明显提高。

5、本发明制造的构件便于安装，可缩短导制造企业在制造结构板的生产周期，生产成本大幅降低。

6、本发明制造的构件的隔音和缓冲冲击载荷效果良好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种H型钢混凝土结构的三维示意图；

图2为本发明实施例提供的一种H型钢与混凝土结合的三维示意图；

图3为本发明实施例提供的一种H型钢的三维示意图；

图4为本发明实施例提供的一种H型钢的截面图；

图5为图4中A处的的局部放大示意图；

图6为图4中B处的的局部放大示意图；

其中，图中符号说明如下：

1-腹板、2-上翼缘、3-下翼缘、21-上翼缘的内侧面、22-上翼缘的外侧面、

23-上翼缘的上侧面、24-上翼缘的右侧面、31-下翼缘的内侧面、

32-下翼缘的外侧面、33-下翼缘的上侧面、34下翼缘的右侧面、

11、12-腹板的外侧面、4-凸起、41-凸起的上顶面、42-凸起的侧面、

5-凹槽、51-凹槽的底面、52-凹槽的侧面、6-混凝土、7-H型钢。

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方式作进一步地详细描述。

参见图1-6，本发明实施例提供了一种H型钢混凝土结构，其包括：H型钢7和H型钢外覆盖的混凝土6，该H型钢混凝土结构主要用于制造承重用梁和柱。上述两者混合后的结构还可以称为钢-混结构。为了提高H型钢混凝土结构的承载能力，置于混凝土中的H型钢数量为多组。

具体而言，H型钢包括：腹板1、上翼缘2(或第一翼板)和下翼缘3(或第二翼板)，腹板1的两端分别与上翼缘2和下翼缘3连接，为了提到H型钢的受力强度，上翼缘2和下翼缘3平行设置，腹板1以分别垂直于上翼缘2和下翼缘3的中部的方式设置。腹板1的断面(或横截面)优选呈矩形。由于该H型钢用于与混凝土结合形成混凝土结构，因此该H型钢可称为混凝土结构用H型钢。

上翼缘2的表面中与腹板1连接的面称之为内侧面21，上翼缘2的表面中与内侧面21相对的面称之为外侧面22；下翼缘3的表面中与腹板1连接的面称之为内侧面31，下翼缘3的表面中与内侧面22相对的面称之为外侧面32。为了提高与混凝土之间的结合力，在H型钢的上翼缘2和/或下翼缘3的外侧面上设置有凸起4，在腹板1的外侧面上设置有凹槽5，腹板1的外侧面与腹板1的长度方向L平行，即沿上翼缘或下翼缘的长度方向延伸的外侧面上设置有凹槽。优选，上翼缘2和下翼缘3的外侧面上均设置有凸起4；在腹板1的两个外侧面11、12上均设置有凹槽5。

由于H型钢表面设置有凸起和凹槽，在应用于钢-混结构件(或混凝土结构)中，可以提高与混凝土之间的结合力，并可降低由于温度变化和受力不均而在钢-混凝土之间产生缝隙的危害，减少在受力状态下钢-混凝土之间的相对位移，提高构件整体的安全性能。还可广泛应用于地铁、栈桥、立体停车库、陡坡车道、房通道等设施建设用于替代原有钢筋混凝土梁和柱，可有效减少施工时间，提高工作效率和安全性能。

为了进一步提高与混凝土之间的结合力，凸起4的数量为多个，多个凸起4以阵列排列的方式设置，优选，多个凸起形成的阵列排列中的每行的行方向与上翼缘或下翼缘的长度方向一致，多个凸起形成的阵列排列中的每列的列方向与上翼缘或下翼缘的宽度方向一致。沿上翼缘或下翼缘的宽度方向B的每一列中的多个凸起以等间隔设置，沿上翼缘或下翼缘的长度方向L的每一行中的多个凸起以等间隔设置，间隔距离均为10～60mm，优选20～50mm，例如20mm、40mm、45mm、50mm。如图3所示，在宽度方向B上设置有4个凸起，在长度方向上设置有8个凸起，在外侧面上形成有4×8的阵列。

为了更进一步提高与混凝土之间的结合力，凹槽5的数量为多个，多个凹槽5以阵列排列的方式设置，优选，多个凹槽形成的阵列排列中的每行的行方向与上翼缘或下翼缘的长度方向一致，多个凹槽形成的阵列排列中的每列的列方向与腹板的高度方向一致。沿腹板1的高度方向H的每一列中的多个凹槽5以等间隔设置，沿腹板的长度方向(即上翼缘或下翼缘的长度方向L)的每一行中的多个凹槽5以等间隔设置，间隔距离均为10～60mm，优选20～50mm，例如20mm、30mm、40mm、45mm、50mm。如图3所示，在高度方向H上每一列中设置有3个凹槽5，在长度方向L上每一行中设置有8个凹槽5，在外侧面上形成有3×8的阵列。

凸起4的侧面与上翼缘2或下翼缘3的外侧面连接形成的连接处呈平滑曲线过渡，具体地，参见图5，凸起4包括上顶面41和侧面42，上翼缘外侧面上的凸起的侧面42与上翼缘的外侧面22或下翼缘外侧面上的凸起的侧面与下翼缘的外侧面32的连接处为平滑曲线过渡，例如圆弧过渡。凸起的上顶面和侧面之间的连接处为平滑曲线过渡，例如圆弧过渡。优选，凸起的高度为1～5mm，长度为20～70mm，宽度为10～50mm，进一步优选，凸起的高度为1～3mm，长度为30～60mm，宽度为20～40mm。凸起的厚度与设置有凸起的相应的上翼缘或下翼缘的厚度之间的比值为1:11～1:3，优选为1:10～1:4，例如1:10、1:7、1:4。在上翼缘的外表面上设置有凸起，多个凸起中任一凸起与上翼缘的上侧面23和下侧面24(即与上侧面相对的侧面)之间的距离均大于等于5mm，与上翼缘的右侧面24和左侧面(即与右侧面相对的侧面)之间的距离均大于等于10mm。优选，多个凸起中与上侧面23之间距离最短的凸起与上侧面23之间的距离范围为5～50mm，多个凸起中与下侧面之间距离最短的凸起与下侧面之间的距离范围为5～50mm，多个凸起中与右侧面24之间距离最短的凸起与右侧面24之间的距离范围为10～50mm，多个凸起中与左侧面之间距离最短的凸起与左侧面之间的距离范围为10～50mm。在下翼缘的外表面上设置有凸起，凸起与下翼缘的上侧面33、下翼缘的右侧面34、下翼缘的下侧面、下翼缘的左侧面之间的距离和前述上翼缘外表面上的凸起与上翼缘的上侧面23、上翼缘的右侧面24、上翼缘的下侧面、上翼缘的左侧面之间的距离对应一样。

凹槽5的侧面与腹板的外侧面连接形成的连接处呈平滑曲线过渡，具体地，参见图6，凹槽5包括底面51(或称为槽底)和侧面52(或称为槽壁)，腹板外侧面上的凹槽的侧面52与腹板的外侧面11、12(即图4中腹板的上表面和下表面)的连接处均为平滑曲线过渡，例如圆弧过渡。凹槽的底面与侧面之间的连接处为平滑曲线过渡，例如圆弧过渡。优选，凹槽的深度为1～5mm，长度为20～70mm，宽度为10～50mm，进一步优选，凹槽的深度为1～3mm，长度为30～60mm，宽度为20～40mm。凹槽的厚度与腹板的厚度之间的比值为1:12～1:2，优选为1:11～1:3，例如1:11、1:7、1:3。多个凹槽中任一凹槽与上翼缘/下翼缘的内侧面之间的距离大于等于10mm，多个凹槽中任一凹槽与呈平滑曲线过渡的连接处之间的距离大于等于5mm。优选，多个凹槽中与内侧面之间距离最短的凹槽与内侧面之间的距离范围为10～50mm，多个凹槽中与呈平滑曲线过渡的连接处之间距离最短的凹槽与该连接处之间的距离范围为5～45mm。

凸起4的横截面呈多边形，优选呈四边形，可以呈矩形，例如：矩形凸起的高度为1mm、宽度为20mm、长度为30mm；矩形凸起的高度为3mm、宽度为40mm、长度为60mm。优选，呈矩形的凸起的长度方向与上翼缘的长度方向相同，呈矩形的凸起的宽度方向与翼缘的宽度方向与相同。凸起4的横截面还可以呈菱形，例如：菱形凸起的高度为1mm、边长为20mm。菱形凸起的高度为3mm、边长为60mm。在其他的实施例中，凸起的横截面也可以呈正方形，本实施例不对此进行限定。优选，呈菱形的凸起的一条边的边长方向与上翼缘的长度方向或宽度方向相同。凹槽的尺寸优选与凸起的尺寸一致，凹槽的横截面优选与凸起的横截面一致。

腹板1、上翼缘2、下翼缘3和凸起4通过热轧一体形成，即腹板1、上翼缘2、下翼缘3和凸起4为一体热轧结构。上翼缘2和下翼缘3的形状和尺寸优选均相同以提高型钢的强度，使型钢更加稳固。

上翼缘2和下翼缘3的横截面优选呈矩形；上翼缘2和下翼缘3的厚度与腹板1的厚度比值均为1:1～1.7:1，优选为(1:1)～(1.5:1)，也就是说上翼缘2(下翼缘3)的厚度为腹板1厚度的1～1.5倍，例如1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1；上翼缘2和下翼缘3的长度与腹板1的长度比值均为1:1～1:1.7，优选为1:1～1:1.5，例如1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5，如此使得本实施例的上翼缘或下翼缘与腹板的厚度比以及长度比是根据构件的应用环境、承载能力等因素而特定选择的，克服了翼板易磨损造成的型钢使用寿命短的缺陷。需要说明的是此段描述中上翼缘/下翼缘的长度指的是上翼缘/下翼缘在宽度方向B的长度，腹板的长度指的是腹板在高度方向H的长度。

上翼缘2和下翼缘3分别与腹板1的连接处优选为平滑过渡，例如弧形过渡，如此使H型钢受力更均匀，整体弯曲应力和局部应力数值更趋于平衡，安全系数提高。

综上所述，本发明实施例的有益效果如下：

1、本发明所用H型钢各项尺寸参数极其稳定，可缩短钢构制造企业在制造钢-混构件的生产周期，生产成本大幅降低。

2、本发明的构件即H型钢混凝土结构重量轻，可降低运输成本，减少二氧化碳的排放量。

3、本发明制造的构件的强度高，可去除或减少板梁的使用量。

4、本发明采用热轧一体成型的H型钢，可实现批量生产和供货，生产效率及金属利用率明显提高。

5、本发明制造的构件便于安装，可缩短导制造企业在制造结构板的生产周期，生产成本大幅降低。

6、本发明制造的构件的隔音和缓冲冲击载荷效果良好。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种H型钢混凝土结构，其特征在于，所述H型钢混凝土结构包括：H型钢和覆盖在所述H型钢外的混凝土；

所述H型钢包括：腹板、上翼缘和下翼缘；所述腹板位于所述上翼缘和所述下翼缘之间；

所述上翼缘和所述下翼缘的表面均包括内侧面和与所述内侧面相对的外侧面，所述上翼缘和所述下翼缘的内侧面均与所述腹板连接；所述上翼缘和/或所述下翼缘的外侧面上设置有凸起；

所述腹板的外侧面上设置有凹槽，所述腹板的外侧面为所述腹板的沿所述上翼缘的长度方向延伸的表面。

2.根据权利要求1所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述H型钢的数量为多组。

3.根据权利要求1所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述凸起的数量为多个，多个所述凸起以阵列排列的方式设置。

4.根据权利要求3所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述凸起的侧面与设置所述凸起的所述上翼缘的外侧面或设置所述凸起的所述下翼缘的外侧面的连接处为平滑曲线过渡。

5.根据权利要求1所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽以阵列排列的方式设置。

6.根据权利要求5所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述凹槽的侧面与所述腹板的外侧面的连接处为平滑曲线过渡。

7.根据权利要求1所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述腹板、所述上翼缘、所述下翼缘、所述凸起和所述凹槽通过热轧一体形成。

8.根据权利要求1所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述上翼缘和所述下翼缘的横截面呈矩形；

所述上翼缘和所述下翼缘的厚度与所述腹板的厚度比值均为1:1～1.5:1；

所述上翼缘和所述下翼缘的长度与所述腹板的长度比值均为1:1～1:1.5。

9.根据权利要求1所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述上翼缘和所述下翼缘相互平行，且均与所述腹板垂直。

10.根据权利要求1所述的H型钢混凝土结构，其特征在于，所述上翼缘和所述下翼缘分别与所述腹板连接形成的连接处呈平滑过渡。