CN110924552A - 一种预制双钢板混凝土组合耗能连梁 - Google Patents

一种预制双钢板混凝土组合耗能连梁 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其包括跨中双钢板混凝土组合梁段和墙肢中的预埋工字钢，所述跨中双钢板混凝土组合梁段和预埋工字钢通过消能连接件进行连接；所述跨中双钢板混凝土组合梁段包括第一钢板、第二钢板、混凝土、第一圆柱头栓钉、拉结钢筋和预埋连接板。所述预埋工字钢包括上翼缘钢板、下翼缘钢板和腹板钢板。所述消能连接件包括翼缘外侧连接板、翼缘内侧连接板、腹板连接板和高强螺栓。本发明改善钢筋混凝土连梁尤其是深连梁存在的延性和耗能能力不足的问题。并能够有效解决整浇连梁震后修复难度大、成本高的问题。同时，本发明还具有构造简单，施工方便，便于推广等优点。

Description

一种预制双钢板混凝土组合耗能连梁
技术领域
本发明涉及装配式组合结构技术领域，尤其涉及一种预制双钢板混凝土组合耗能连梁。
背景技术
高层建筑中联肢剪力墙的应用非常普遍，是有效的抗侧力构件，在联肢剪力墙体系中，连梁的设计至关重要，不仅约束两端墙肢，影响剪力墙的整体刚度，还是联肢剪力墙中关键的抗震耗能构件。
在整浇的钢筋混凝土联肢剪力墙中，小跨高比的连梁在地震作用下，易发生脆性剪切破坏，变形能力和耗能能力都较差，难以满足预期要求，在连梁发生脆性破坏退出工作后，往往伴随着墙肢的脚部压碎，损伤修复工作量大。因此亟需一种具有良好延性性能、明确耗能机制、震损部位可控且震后易进行更换的连梁构造。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种能够形成稳定高效的耗能机制，有效控制剪力墙的破坏部位，提升连梁的变形性能和耗能能力，同时便于维修更换的预制双钢板混凝土组合耗能连梁。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明提供的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其包括跨中双钢板混凝土组合梁段和墙肢中的预埋工字钢，所述跨中双钢板混凝土组合梁段和预埋工字钢通过消能连接件进行连接；
所述跨中双钢板混凝土组合梁段包括第一钢板、第二钢板、混凝土、第一圆柱头栓钉、拉结钢筋和预埋连接板，所述第一钢板、第二钢板分别设置在所述混凝土的上下两侧，所述预埋连接板竖直连接在所述第一钢板、第二钢板之间；所述第一圆柱头栓钉和拉结钢筋纵横交错地设置在所述第一钢板、第二钢板和所述混凝土之间；
所述预埋工字钢包括上翼缘钢板、下翼缘钢板和腹板钢板，所述上翼缘钢板、下翼缘钢板分别设置在所述腹板钢板的上下两侧；其中，所述预埋工字钢的一端埋入墙肢内，所述预埋工字钢另一端自由伸出；
所述消能连接件包括翼缘外侧连接板、翼缘内侧连接板、腹板连接板和高强螺栓，所述预埋工字钢的自由端与所述跨中双钢板混凝土组合梁段的一侧对接后的上下外表面经翼缘外侧连接板和高强螺栓相连接，所述预埋工字钢的自由端与所述跨中双钢板混凝土组合梁段的一侧对接后的内侧表面通过翼缘内侧连接板、腹板连接板和高强螺栓相连接。
进一步地，所述墙肢的一侧开设有凹槽，所述预埋工字钢的自由端位于所述凹槽内。
进一步地，埋入墙肢内的所述预埋工字钢内设有多个第二圆柱头栓钉，多个所述第二圆柱头栓钉分别穿过上翼缘钢板、下翼缘钢板和腹板钢板。
进一步地，所述预埋工字钢的自由端与所述跨中双钢板混凝土组合梁段的一侧均开设有与高强螺栓相配合的螺纹孔。
进一步地，所述预埋连接板竖直焊接在所述第一钢板、第二钢板之间。
进一步地，所述消能连接件还包括加劲肋，所述加劲肋位于所述翼缘外侧连接板的外侧。
进一步地，所述高强螺栓为摩擦型高强螺栓。
本发明的有益效果在于：
1)、利用钢板与混凝土形成的组合效应以及钢板的薄膜效应，其能够提升连梁的延性，同时在塑性消能连接区段形成明确稳定的耗能机制，在连梁和连接区段集中变形耗散能量，改善钢筋混凝土连梁尤其是深连梁存在的延性和耗能能力不足的问题。
2)、塑性损伤集中在消能连接件处的可更换区段，震后可进行快速更换，实现功能的快速恢复，能够有效解决整浇连梁震后修复难度大、成本高的问题。
3)本发明提供的连梁与墙肢能够实现工厂预制，现场采用高强螺栓连接，从而实现装配化施工。
4)、构造简单，施工方便，便于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁的结构示意图；
图2是本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁的跨中双钢板混凝土组合梁段的结构示意图；
图3是本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁的跨中双钢板混凝土组合梁段的去掉混凝土后的结构示意图；
图4是本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁的预埋工字钢的安装位置图；
图5是本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁的预埋工字钢的安装位置侧视图；
图6是本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁的消能连接件的结构示意图；
图7是本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁的消能连接件的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1-7所示，本发明的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其包括跨中双钢板混凝土组合梁段1和墙肢中的预埋工字钢2，跨中双钢板混凝土组合梁段1和预埋工字钢2通过消能连接件3进行连接；
跨中双钢板混凝土组合梁段1包括第一钢板11、第二钢板12、混凝土13、第一圆柱头栓钉14、拉结钢筋15和预埋连接板16，第一钢板11、第二钢板12分别设置在混凝土13的上下两侧，预埋连接板16竖直连接在第一钢板11、第二钢板12之间；第一圆柱头栓钉14和拉结钢筋15纵横交错地设置在第一钢板11、第二钢板12和混凝土13之间；
预埋工字钢2包括上翼缘钢板21、下翼缘钢板22和腹板钢板23，上翼缘钢板21、下翼缘钢板22分别设置在腹板钢板23的上下两侧；其中，预埋工字钢2的一端埋入墙肢10内，预埋工字钢2另一端自由伸出；
消能连接件3包括翼缘外侧连接板31、翼缘内侧连接板32、腹板连接板33和高强螺栓34，预埋工字钢2的自由端与跨中双钢板混凝土组合梁段1的一侧对接后的上下外表面经翼缘外侧连接板31和高强螺栓34相连接，预埋工字钢2的自由端与跨中双钢板混凝土组合梁段1的一侧对接后的内侧表面通过翼缘内侧连接板32、腹板连接板33和高强螺栓34相连接。本发明实施例中，高强螺栓34为摩擦型高强螺栓。
优选地，预埋工字钢2的自由端与跨中双钢板混凝土组合梁段1的一侧均开设有与高强螺栓34相配合的螺纹孔。
本发明中，跨中双钢板混凝土组合梁段1的梁截面宽度与墙肢10厚度一致为260mm，跨中双钢板混凝土组合梁段1的梁截面高160mm，跨中双钢板混凝土组合梁段1的梁跨度即两片墙肢10边缘混凝土之间距离800mm。优选地，第一钢板11和第二钢板12采用8mm厚的Q345B等级钢板制作，内填混凝土13的截面高384mm，混凝土强度等级与墙肢10混凝土保持一致为C50普通混凝土。
本发明实施例中，第一钢板11、第二钢板12与混凝土13之间采用M8、长80mm的第一圆柱头栓钉14和直径8mm的HRB400拉结钢筋15拉结形成整体。第一圆柱头栓钉14沿跨中双钢板混凝土组合梁段1的长度方向间距60mm，沿跨中双钢板混凝土组合梁段1的截面宽度方向布置三排，间距50mm，通过栓钉枪焊接在第一钢板11和第二钢板12上；拉结钢筋15沿跨中双钢板混凝土组合梁段1的长度方向间距120mm，沿跨中双钢板混凝土组合梁段1的截面宽度方向布置两排，间距100mm，拉结钢筋15与第一圆柱头栓钉14间隔布置。
本发明中，预埋连接板16与第一钢板11和第二钢板12通过角焊缝焊接，预埋连接板16的埋入混凝土区段设置6个M8、长80mm的第一圆柱头栓钉14以加强在梁中的锚固，第一圆柱头栓钉14水平间距60mm，竖向间距90mm。预埋连接板16从混凝土13中伸出的区段上开四个直径16mm螺栓孔，用于与预埋工字钢2进行螺栓连接。
优选地，墙肢10的一侧开设有凹槽101，预埋工字钢2的自由端位于凹槽101内，凹槽101深度100mm。优选地，埋入墙肢10内的预埋工字钢2内设有多个第二圆柱头栓钉24，多个第二圆柱头栓钉24分别穿过上翼缘钢板21、下翼缘钢板22和腹板钢板23。本实施例中，第二圆柱头栓钉24为M8、长80mm的圆柱头栓钉，以加强在墙肢10中的锚固。预埋工字钢2的自由端上开直径16mm的螺栓孔，用于与跨中双钢板混凝土组合梁段1进行连接。本发明中，预埋工字钢2的上翼缘钢板21、下翼缘钢板22和腹板钢板23均采用8mm厚的Q345B等级钢板制作，埋入墙肢10内的长325mm，从墙肢10中伸出段长100mm。
本发明中，消能连接件3还包括加劲肋35，加劲肋35位于翼缘外侧连接板31的外侧。加劲肋35也用8mm厚的Q345B钢板制作，与翼缘外侧连接板31在安装前先焊接成整体，再用高强螺栓安装到被连接钢板上。
本发明在施工时，墙肢10和连梁分别制作，墙肢10浇筑前将预埋工字钢2固定到墙肢10上的既定位置，现场安装时，先将下侧翼缘外侧连接板31安装到下翼缘钢板22上，再将跨中双钢板混凝土组合梁段1整体放置在翼缘外侧连接板31上，最后完成其他部位的螺栓连接。
试验结果表明，本发明中的连梁，相比相同截面尺寸、配筋率的整浇钢筋混凝土连梁，在低周反复荷载作用下，承载力接近，但滞回曲线比较饱满，延性和耗能能力得到明显提升。
综上所述，本发明的优点在于：
1)、利用钢板与混凝土形成的组合效应以及钢板的薄膜效应，其能够提升连梁的延性，同时在塑性消能连接区段形成明确稳定的耗能机制，在连梁和连接区段集中变形耗散能量，改善钢筋混凝土连梁尤其是深连梁存在的延性和耗能能力不足的问题。
2)、塑性损伤集中在消能连接件处的可更换区段，震后可进行快速更换，实现功能的快速恢复，能够有效解决整浇连梁震后修复难度大、成本高的问题。
3)本发明提供的连梁与墙肢能够实现工厂预制，现场采用高强螺栓连接，从而实现装配化施工。
4)、构造简单，施工方便，便于推广。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其特征在于，包括跨中双钢板混凝土组合梁段(1)和墙肢中的预埋工字钢(2)，所述跨中双钢板混凝土组合梁段(1)和预埋工字钢(2)通过消能连接件(3)进行连接；
所述跨中双钢板混凝土组合梁段(1)包括第一钢板(11)、第二钢板(12)、混凝土(13)、第一圆柱头栓钉(14)、拉结钢筋(15)和预埋连接板(16)，所述第一钢板(11)、第二钢板(12)分别设置在所述混凝土(13)的上下两侧，所述预埋连接板(16)竖直连接在所述第一钢板(11)、第二钢板(12)之间；所述第一圆柱头栓钉(14)和拉结钢筋(15)纵横交错地设置在所述第一钢板(11)、第二钢板(12)和所述混凝土(13)之间；
所述预埋工字钢(2)包括上翼缘钢板(21)、下翼缘钢板(22)和腹板钢板(23)，所述上翼缘钢板(21)、下翼缘钢板(22)分别设置在所述腹板钢板(23)的上下两侧；其中，所述预埋工字钢(2)的一端埋入墙肢(10)内，所述预埋工字钢(2)另一端自由伸出；
所述消能连接件(3)包括翼缘外侧连接板(31)、翼缘内侧连接板(32)、腹板连接板(33)和高强螺栓(34)，所述预埋工字钢(2)的自由端与所述跨中双钢板混凝土组合梁段(1)的一侧对接后的上下外表面经翼缘外侧连接板(31)和高强螺栓(34)相连接，所述预埋工字钢(2)的自由端与所述跨中双钢板混凝土组合梁段(1)的一侧对接后的内侧表面通过翼缘内侧连接板(32)、腹板连接板(33)和高强螺栓(34)相连接。
2.如权利要求1所述的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其特征在于，所述墙肢(10)的一侧开设有凹槽(101)，所述预埋工字钢(2)的自由端位于所述凹槽(101)内。
3.如权利要求2所述的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其特征在于，埋入墙肢(10)内的所述预埋工字钢(2)内设有多个第二圆柱头栓钉(24)，多个所述第二圆柱头栓钉(24)分别穿过上翼缘钢板(21)、下翼缘钢板(22)和腹板钢板(23)。
4.如权利要求3所述的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其特征在于，所述预埋工字钢(2)的自由端与所述跨中双钢板混凝土组合梁段(1)的一侧均开设有与高强螺栓(34)相配合的螺纹孔。
5.如权利要求1所述的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其特征在于，所述预埋连接板(16)竖直焊接在所述第一钢板(11)、第二钢板(12)之间。
6.如权利要求1所述的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其特征在于，所述消能连接件(3)还包括加劲肋(35)，所述加劲肋(35)位于所述翼缘外侧连接板(31)的外侧。
7.如权利要求1所述的预制双钢板混凝土组合耗能连梁，其特征在于，所述高强螺栓(34)为摩擦型高强螺栓。
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