CN113137005A - 一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁及其制作方法 - Google Patents

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CN113137005A CN202110464363.0A CN202110464363A CN113137005A CN 113137005 A CN113137005 A CN 113137005A CN 202110464363 A CN202110464363 A CN 202110464363A CN 113137005 A CN113137005 A CN 113137005A
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Abstract

一种部分包覆蜂窝钢‑混凝土组合梁，包括蜂窝钢，所述蜂窝钢为腹板带有六边形孔洞的H型钢，蜂窝钢的两翼缘之间布置有设定间距的由钢筋制成的C形连杆，纵筋和腰筋穿过所述C形连杆并绑扎在所述C形连杆上，钢腹板朝上的蜂窝钢侧放后在两翼缘之间填充混凝土。以及提供一种部分包覆蜂窝钢‑混凝土组合梁的制作方法。本发明提供了一种部分包覆蜂窝钢‑混凝土组合梁及其制作方法，具有节约用钢、抗弯承载力和刚度大、可预制化程度高、减少制作周期、混凝土与钢的结合良好、防火防腐性能好等优点。

Description

一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁及其制作方法
技术领域
本发明属于土木工程和装配式建筑结构构件领域，具体涉及一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁及其制作方法。
背景技术
在建筑工业化背景下，钢-混凝土组合结构具有很多优点：比钢结构更好的抗火反腐蚀性能、比装配式混凝土结构更好的抗震性能等。尽管仅在H型钢(或工字钢)的两翼缘之间包覆(填充)混凝土的特点，使得部分包覆钢-混凝土组合构件(简称PEC构件)具有几乎无模板、大量节省防火防腐涂料等优点。但传统PEC构件的腹板为整块钢板，预制时需要在腹板两侧分别浇筑混凝土，不仅增加了预制周期，而且两侧混凝土与钢之间结合不好，要需预设栓钉；此外，传统PEC构件截面高度同H型钢高度，承担大部分弯矩的翼缘的间距偏小而不能充分发挥梁截面的效率。
发明内容
为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁及其制作方法，具有节约用钢、抗弯承载力和刚度大、可预制化程度高、减少制作周期、混凝土与钢的结合良好、防火防腐性能好等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁，包括蜂窝钢，所述蜂窝钢为腹板带有六边形孔洞的H型钢，蜂窝钢的两翼缘之间布置有设定间距的由钢筋制成的C形连杆，纵筋设置在蜂窝钢受拉翼缘附近，腰筋和外侧纵筋穿过所述C形连杆并绑扎在所述C形连杆上，所述的孔洞和蜂窝钢腹板两侧填充混凝土。
一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1，根据钢结构和组合结构基本理论，初步确定部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的截面尺寸，即初步确定蜂窝钢的截面高度和宽度；根据蜂窝钢构件与原型型钢构件的截面高度比为1.4～1.6，确定H型钢截面高度ha1，H型钢截面宽度bf1同蜂窝钢截面宽度bf；再根据《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719有关H型钢翼缘宽厚比和腹板高厚比的要求确定H型钢的翼缘厚度tf和腹板厚度tw；
步骤S2，根据初选的H型钢截面设计蜂窝钢，孔洞形状为正六边形，长ha1/1.73，孔洞的上、下边缘与H型钢轴线平行且距离H型钢翼缘ha1/4，孔洞的倾斜边与H型钢轴线成60°或120°夹角，相邻孔洞的中心间距为1.73ha1，并且不在距离梁端1.5ha1的范围内设置孔洞；
步骤S3，根据初选的组合梁进行整体结构分析计算，根据计算得到的内力包络图验算组合梁的抗弯承载力Mub和抗剪承载力力Vub是否满足要求，如抗弯承载力不满足则调整初选截面直至满足要求，如因有较大集中力作用而导致蜂窝钢最大削弱截面的抗剪承载力不能满足要求，则增设附加加劲肋；
步骤S4，根据截面和配置的型钢计算组合梁的抗弯刚度B，再根据B验算梁的挠度是否满足要求，如不满足则调整截面尺寸直至满足要求；
步骤S5，根据步骤2的设计将截面高度为ha1的H型钢沿腹板按连续锯齿形图形切割分为上、下两段，锯齿形图形的上下水平段和倾斜段的长度均为ha1/1.73、且上下水平段距离H型钢翼缘ha1/4，倾斜段与H型钢轴线成60°或120°夹角；再将下段做水平翻转使得上段和下段腹板的凸出部分完全对齐，然后进行对接焊接并在端部补焊一块腹板，如此制作成截面高度ha＝1.5ha1、腹板有六边形孔洞的蜂窝钢；
步骤S6，根据蜂窝钢的腹板高度ha-2tf制作横向C型连杆并将其两端与蜂窝钢翼缘焊接，纵筋穿过连杆并绑扎在连杆上，将腹板朝上的蜂窝钢侧放并在两端设置挡板，浇筑混凝土并养护，待强度达到要求后脱去挡板，即得部分包覆混凝土-蜂窝钢组合梁。
进一步，所述步骤S1中，部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的截面高度和宽度即为蜂窝钢的截面高度ha和翼缘宽度bf，进而确定蜂窝钢原型H型钢的截面高度ha1＝ha/1.6～ha/1.4和宽度bf1＝bf；再根据《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719有关宽厚比和高厚比的要求确定H型钢的翼缘厚度tf和腹板厚度tw。
所述步骤S2中，蜂窝钢的孔洞为边长ha1/1.73的正六边形孔洞，孔洞的上、下边缘与H型钢轴线平行，孔洞边缘与H型钢翼缘的净距离为ha1/4，H型钢截面高度的四分之一，相邻孔洞的中心间距为1.73ha1，且距离梁端1.5ha1的范围内不设置孔洞。
所述步骤S3中，按不考虑混凝土抗拉作用的全塑性设计方法计算部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的抗弯承载力Mub和抗剪承载力力Vub，以无混凝土翼板的矩形截面组合梁为例，如下：
蜂窝钢截面未削弱处的承载力Mub、Vub：
Mub＝0.5α1fcw(bf-tw)x2+faSat+fa'Sac+fyAs(ha-x-2tf-as) (1)
α1fcw(bf-tw)x+fa'Aac-fa(Aa-Aac)-fyAs＝0 (2)
Vub＝hwtwfav＝(ha-2tf)twfav (3)
蜂窝钢截面最大削弱处的承载力Mub、Vub：
Mub＝0.5α1fcw(bf-tw)x2+faSat1+fa'Sac1+fyAs(ha-x-2tf-as) (4)
α1fcw[bfx-(d1-tf)tw]+fa'Aac1-fyAs-faAat1＝0 (5)
Vub＝2d1twfav (6)
式(1)～(6)中的混凝土受压区高度x满足以下条件：
Figure BDA0003043082170000041
以上各式中，Mub为截面受弯承载力设计值，Vub为蜂窝钢腹板的抗剪强度设计值；fcw为梁蜂窝钢两翼缘之间填充的混凝土轴心抗压强度设计值，x为组合梁截面中和轴至混凝土受压边缘的距离，h0为混凝土截面有效高度，即混凝土截面受压区的外边缘至梁主钢件受拉翼缘与受拉钢筋合力点的距离；α1为受压区混凝土压应力影响系数，混凝土强度等级不超过C50时取1.0，混凝土强度等级为C80时取0.94，其间按线性内插值确定；fy、As为受拉钢筋的抗拉强度设计值和截面面积，as为受拉钢筋合力点至混凝土受拉边缘的距离；bf、ha、tw、tf为蜂窝钢的翼缘宽度、截面高度、腹板厚度、翼缘厚度，fa、fa'、fav为蜂窝钢的抗拉、抗压、抗剪强度设计值；Aa、Aac为蜂窝钢未削弱处的全截面、受压区的截面面积(Aac＝twx+bftf)，Sat、Sac为蜂窝钢未削弱处的受拉区截面、受压区截面对组合截面塑性中和轴的面积矩；Aat1、Aac1为蜂窝钢最大削弱处的受拉区、受压区的截面面积，Sat1、Sac1为蜂窝钢最大削弱处的受拉区截面、受压区截面对组合截面塑性中和轴的面积矩，d1为蜂窝钢最大削弱处的上、下部分高度，通过调整受拉钢筋fyAs可实现x≥d1，从而得Aac1＝Aat1＝tw(d1-tf)+bftf。
所述步骤S4中，部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的挠度根据梁的抗弯刚度B按结构力学方法计算，挠度的限值和B的计算方法按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719的要求，但计算B时偏保守地仅考虑蜂窝钢的上下T型钢的作用、而不考虑相邻孔洞之间的腹板作用。
所述步骤S5中，制作蜂窝钢时先将截面尺寸为ha1×bf×tw×tf的H型钢沿腹板按连续锯齿形图形切割为上、下两段，锯齿形图形的开始水平段和结束水平段的长度不少于1.5ha1，中间水平段和倾斜段(与H型钢轴线成60°或120°夹角)的长度均为ha1/1.73，水平段距离H型钢翼缘ha1/4；再将切割后的下段做水平翻转，使得上段和下段腹板的凸出部分完全对齐后进行对接焊接，并在蜂窝钢的另一端补焊一块板，如此将H型钢扩大成截面尺寸为1.5ha1×bf×tw×tf、两端无孔但中间腹板带有正六边形孔洞的蜂窝钢。
所述步骤S6中，横向C型连杆一般采用直径8～10mm的钢筋制作而成，C形连杆竖直段的长度等于ha-2tf(即蜂窝钢腹板高度)，上、下两水平段的长度均不小于15mm，连杆通过水平段与蜂窝钢翼缘牢固焊接，连杆的间距应满足《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719的要求；纵筋和腰筋穿过连杆并绑扎在连杆上；将带有连杆、纵筋和腰筋的蜂窝钢侧放(腹板朝上)并在两端设置挡板，浇筑混凝土并养护，待强度达到要求后脱去挡板，即得部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁。
所述的蜂窝钢的钢材符合《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定，优选Q235或Q345；所述的纵筋、腰筋、连杆的钢筋符合《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定，纵筋优选HRB400，腰筋优选HRB400或HRB335，连杆的钢筋优选HPB300；所述的混凝土采用普通混凝土和轻骨料混凝土，普通混凝土符合《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定，强度等级宜选C30～C70，轻骨料混凝土应符合《轻骨料混凝土技术规程》JGJ 12的规定，强度等级不宜低于LC25。
本发明的有益效果主要表现在：
(1)本发明提出一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁，所述的蜂窝钢是由H型钢在腹板按一定折线切割后变换位置再重新焊接而成的截面高度扩大、截面宽度不变、腹板带有六边形孔洞的主钢件，不仅具有一般的主钢件腹板开孔的PEC梁的节省钢材、钢腹板两侧混凝土连成一体(整体性好)、混凝土与型钢结合良好(节省栓钉)等优点，而且还具有扩大主钢件截面高度(从H型钢到蜂窝钢)进而提高组合梁抗弯承载力、充分发挥截面效率等优点；此外，本发明的组合梁也有传统PEC梁(主钢件腹板不开孔)的所有优点，如混凝土起到保护型钢、阻止主钢件的受压翼缘和腹板受压屈曲的作用，节省了防火防腐成本，节约用钢量(主钢件的板件可以更薄柔)等。
(2)加工制作方面，H型钢在腹板按折线切割剖分可以采用数控多头自动切割机进行切割，具有切割精度高、加工效率高等优点；因钢腹板存在孔洞，预制时将蜂窝钢侧放两端用挡板封堵后浇筑混凝土，可以一次浇筑成型，孔洞还可以用来预埋电线等管道。
(3)本发明的组合梁具有结构简单、节省用钢成本低、实用性强等优点，易于规模化生产。
附图说明
图1是本发明所述的蜂窝钢(组合梁中的主钢件)的构造和制作图，其中：(a)是本发明所述蜂窝钢的原型H型钢(含切割线位置)；(b)是本发明的H型钢切割后分成的上、下两部分；(c)是将本发明的H型钢切割后的下半部分翻转后在与上半部分对齐；(d)是将变换位置后的上、下两部分重新焊接组合成蜂窝钢。
图2是本发明的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的构造图。
图3是图2的截面图，其中，(a)是d-d截面图，(b)是e-e截面图，(c)是f-f截面图。
附图标记如下：H型钢1，H型钢腹板上的连续锯齿形切割线2，H型钢切割剖分后的下半部分3，H型钢切割剖分后的上半部分4，焊缝5，蜂窝钢端部补焊的板6，蜂窝钢(组合梁中的主钢件)7，蜂窝钢的下翼缘8，蜂窝钢的上翼缘9，横向C形连杆10，腰筋11，纵筋(纵向受拉钢筋)12，混凝土13，蜂窝钢横向加劲肋(仅集中力较大导致蜂窝钢的削弱截面受剪承载力不足时设置)14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁，包括蜂窝钢，所述蜂窝钢为腹板带有六边形孔洞的H型钢，蜂窝钢的两翼缘之间布置有设定间距的由钢筋制成的C形连杆，纵筋设置在蜂窝钢受拉翼缘附近，腰筋和外侧纵筋穿过所述C形连杆并绑扎在所述C形连杆上，所述的孔洞和蜂窝钢腹板两侧填充混凝土。
本发明的H型钢1用数控切割机按照连续锯齿形切割线2剖分成两部分：下半部分3和上半部分4，将下半部分3水平翻转使得其腹板凸出部分与上半部分4的腹部凸出部分完全对齐，将变换位置后的这两部分通过焊缝5焊接起来，并在另一端补焊一块板6，如此形成截面高度变大、截面宽度不变、腹板带有六边形孔洞的蜂窝钢7；然后将横向C形连杆10通过水平段牢固焊接在蜂窝钢的下翼缘8和上翼缘9，并将腰筋11和纵筋12穿过连杆10并绑扎在连杆10上，若梁上有较大集中力作用在蜂窝钢截面削弱处，则在相应位置设置横向加劲肋14；最后将蜂窝钢侧放(带孔的腹板朝上)，两端设置挡板，浇筑混凝土，养护达到强度要求，即得本发明的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁。运用钢结构和组合结构基本理论，提出了此类组合梁的设计和制作方法。
本发明的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁可用于装配式多高层建筑结构、土木工程桥梁等，具有节省用钢、主钢件截面利用效率高、钢腹板两侧混凝土形成一体、钢与混凝土结合好、蜂窝钢制作过程自动化程度高、混凝土一次性浇筑成型、施工周期短便捷等优点。
本发明的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁，混凝土13和C形连杆10一起有效地抑制了受压翼缘向内或向外屈曲，混凝土13还有效地抑制腹部屈曲、保护了钢，因此比钢梁具有更好的防火防腐性能以及节省用钢量；H型钢1切割后重新组成的蜂窝钢7的特点，使得本发明的组合梁比一般PEC梁具有混凝土一次性浇筑成型、钢腹板两侧混凝土一体、主钢件截面利用效率高、截面抗弯承载力高等优点。
一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，包括以下步骤：
1)步骤S1，根据钢结构和组合结构基本理论，初步确定部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的截面尺寸(即初步确定蜂窝钢的截面高度和宽度)；根据蜂窝钢构件与原型型钢构件的截面高度比宜为1.4～1.6(通常取1.5)确定H型钢截面高度ha1，H型钢截面宽度bf1同蜂窝钢截面宽度bf；再根据《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719有关H型钢翼缘宽厚比和腹板高厚比的要求确定H型钢的翼缘厚度tf和腹板厚度tw。
2)步骤S2，根据初选的H型钢截面设计蜂窝钢，孔洞形状为正六边形(边长ha1/√3)，孔洞的上、下边缘与H型钢轴线平行且距离H型钢翼缘ha1/4，孔洞的倾斜边与H型钢轴线成60°或120°夹角，相邻孔洞的中心间距为√3ha1，并且不在距离梁端(支座处)1.5ha1的范围内设置孔洞。
3)步骤S3，根据初选的组合梁进行整体结构分析计算，根据计算得到的内力包络图验算组合梁的抗弯承载力Mub和抗剪承载力力Vub是否满足要求，如抗弯承载力不满足则调整初选截面直至满足要求，如因有较大集中力作用而导致蜂窝钢最大削弱截面的抗剪承载力不能满足要求，则增设附加加劲肋。
4)步骤S4，根据截面和配置的型钢计算组合梁的抗弯刚度B，再根据B验算梁的挠度是否满足要求，如不满足则调整截面尺寸直至满足要求。
5)步骤S5，根据步骤2的设计将截面高度为ha1的H型钢沿腹板按连续锯齿形图形切割分为上、下两段，锯齿形图形的上下水平段和倾斜段(与H型钢轴线成60°或120°夹角)的长度均为ha1/√3、且上下水平段距离H型钢翼缘ha1/4；再将下段做水平翻转使得上段和下段腹板的凸出部分完全对齐，然后进行对接焊接并在端部补焊一块腹板，如此制作成截面高度ha＝1.5ha1、腹板有六边形孔洞的蜂窝钢。
6)步骤S6，根据蜂窝钢的腹板高度ha-2tf制作横向C型连杆并将其两端与蜂窝钢翼缘焊接，纵筋穿过连杆并绑扎在连杆上，将蜂窝钢侧放(腹板朝上)并在两端设置挡板，浇筑混凝土并养护，待强度达到要求后脱去挡板，即得部分包覆混凝土-蜂窝钢组合梁。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁，其特征在于，包括蜂窝钢，所述蜂窝钢为腹板带有六边形孔洞的H型钢，蜂窝钢的两翼缘之间布置有设定间距的由钢筋制成的C形连杆，纵筋设置在蜂窝钢受拉翼缘附近，腰筋和外侧纵筋穿过所述C形连杆并绑扎在所述C形连杆上，所述的孔洞和蜂窝钢腹板两侧填充混凝土。
2.一种如权利要求1所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，根据钢结构和组合结构基本理论，初步确定部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的截面尺寸，即初步确定蜂窝钢的截面高度和宽度；根据蜂窝钢构件与原型型钢构件的截面高度比为1.4～1.6，确定H型钢截面高度ha1，H型钢截面宽度bf1同蜂窝钢截面宽度bf；再根据《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719有关H型钢翼缘宽厚比和腹板高厚比的要求确定H型钢的翼缘厚度tf和腹板厚度tw；
步骤S2，根据初选的H型钢截面设计蜂窝钢，孔洞形状为正六边形，长ha1/1.73孔洞的上、下边缘与H型钢轴线平行且距离H型钢翼缘ha1/4，孔洞的倾斜边与H型钢轴线成60°或120°夹角，相邻孔洞的中心间距为1.73ha1，并且不在距离梁端1.5ha1的范围内设置孔洞；
步骤S3，根据初选的组合梁进行整体结构分析计算，根据计算得到的内力包络图验算组合梁的抗弯承载力Mub和抗剪承载力力Vub是否满足要求，如抗弯承载力不满足则调整初选截面直至满足要求，如因有较大集中力作用而导致蜂窝钢最大削弱截面的抗剪承载力不能满足要求，则增设附加加劲肋；
步骤S4，根据截面和配置的型钢计算组合梁的抗弯刚度B，再根据B验算梁的挠度是否满足要求，如不满足则调整截面尺寸直至满足要求；
步骤S5，根据步骤2的设计将截面高度为ha1的H型钢沿腹板按连续锯齿形图形切割分为上、下两段，锯齿形图形的上下水平段和倾斜段的长度均为ha1/1.73、且上下水平段距离H型钢翼缘ha1/4，倾斜段与H型钢轴线成60°或120°夹角；再将下段做水平翻转使得上段和下段腹板的凸出部分完全对齐，然后进行对接焊接并在端部补焊一块腹板，如此制作成截面高度ha＝1.5ha1、腹板有六边形孔洞的蜂窝钢；
步骤S6，根据蜂窝钢的腹板高度ha-2tf制作横向C型连杆并将其两端与蜂窝钢翼缘焊接，纵筋穿过连杆并绑扎在连杆上，将腹板朝上的蜂窝钢侧放并在两端设置挡板，浇筑混凝土并养护，待强度达到要求后脱去挡板，即得部分包覆混凝土-蜂窝钢组合梁。
3.如权利要求2所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中，部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的截面高度和宽度即为蜂窝钢的截面高度ha和翼缘宽度bf，进而确定蜂窝钢原型H型钢的截面高度ha1＝ha/1.6～ha/1.4和宽度bf1＝bf；再根据《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719有关宽厚比和高厚比的要求确定H型钢的翼缘厚度tf和腹板厚度tw。
4.如权利要求2或3所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中，蜂窝钢的孔洞为边长ha1/1.73的正六边形孔洞，孔洞的上、下边缘与H型钢轴线平行，孔洞边缘与H型钢翼缘的距离为ha1/4，H型钢截面高度的四分之一，相邻孔洞的中心间距为1.73ha1，且距离梁端1.5ha1的范围内不设置孔洞。
5.如权利要求2或3所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，按不考虑混凝土抗拉作用的全塑性设计方法计算部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的抗弯承载力Mub和抗剪承载力力Vub，以无混凝土翼板的矩形截面组合梁为例，如下：
蜂窝钢截面未削弱处的承载力Mub、Vub：
Mub＝0.5α1fcw(bf-tw)x2+faSat+f′aSac+fyAs(ha-x-2tf-as) (1)
α1fcw(bf-tw)x+f′aAac-fa(Aa-Aac)-fyAs＝0 (2)
Vub＝hwtwfav＝(ha-2tf)twfav (3)
蜂窝钢截面最大削弱处的承载力Mub、Vub：
Mub＝0.5α1fcw(bf-tw)x2+faSat1+f′aSac1+fyAs(ha-x-2tf-as) (4)
α1fcw[bfx-(d1-tf)tw]+f′aAac1-fyAs-faAat1＝0 (5)
Vub＝2d1twfav (6)
式(1)～(6)中的混凝土受压区高度x满足以下条件：
Figure FDA0003043082160000021
以上各式中，Mub为截面受弯承载力设计值，Vub为蜂窝钢腹板的抗剪强度设计值；fcw为梁蜂窝钢两翼缘之间填充的混凝土轴心抗压强度设计值，x为组合梁截面中和轴至混凝土受压边缘的距离，h0为混凝土截面有效高度，即混凝土截面受压区的外边缘至梁主钢件受拉翼缘与受拉钢筋合力点的距离；α1为受压区混凝土压应力影响系数，混凝土强度等级不超过C50时取1.0，混凝土强度等级为C80时取0.94，其间按线性内插值确定；fy、As为受拉钢筋的抗拉强度设计值和截面面积，as为受拉钢筋合力点至混凝土受拉边缘的距离；bf、ha、tw、tf为蜂窝钢的翼缘宽度、截面高度、腹板厚度、翼缘厚度，fa、fa'、fav为蜂窝钢的抗拉、抗压、抗剪强度设计值；Aa、Aac为蜂窝钢未削弱处的全截面、受压区的截面面积(Aac＝twx+bftf)，Sat、Sac为蜂窝钢未削弱处的受拉区截面、受压区截面对组合截面塑性中和轴的面积矩；Aat1、Aac1为蜂窝钢最大削弱处的受拉区、受压区的截面面积，Sat1、Sac1为蜂窝钢最大削弱处的受拉区截面、受压区截面对组合截面塑性中和轴的面积矩，d1为蜂窝钢最大削弱处的上、下部分高度，通过调整受拉钢筋fyAs可实现x≥d1，从而得Aac1＝Aat1＝tw(d1-tf)+bftf。
6.如权利要求2或3所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中，部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的挠度根据梁的抗弯刚度B按结构力学方法计算，挠度的限值和B的计算方法按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719的要求，但计算B时偏保守地仅考虑蜂窝钢的上下T型钢的作用、而不考虑相邻孔洞之间的腹板作用。
7.如权利要求2或3所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述步骤S5中，制作蜂窝钢时先将截面尺寸为ha1×bf×tw×tf的H型钢沿腹板按连续锯齿形图形切割为上、下两段，锯齿形图形的开始水平段和结束水平段的长度不少于1.5ha1，中间水平段和倾斜段的长度均为ha1/1.73，水平段距离H型钢翼缘ha1/4；再将切割后的下段做水平翻转，使得上段和下段腹板的凸出部分完全对齐后进行对接焊接，并在蜂窝钢的另一端补焊一块板，如此将H型钢扩大成截面尺寸为1.5ha1×bf×tw×tf、两端无孔但中间腹板带有正六边形孔洞的蜂窝钢。
8.如权利要求2或3所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述步骤S6中，C型连杆一般采用直径8～10mm的钢筋制作而成，C形连杆竖直段的长度等于ha-2tf(即蜂窝钢腹板高度)，上、下两水平段的长度均不小于15mm，连杆通过水平段与蜂窝钢翼缘牢固焊接，连杆的间距应满足《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》T/CECS 719的要求；纵筋和腰筋穿过连杆并绑扎在连杆上；将带有C型连杆、纵筋和腰筋的蜂窝钢侧放并在两端设置挡板，浇筑混凝土并养护，待强度达到要求后脱去挡板，即得部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁。
9.如权利要求2或3所述的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合梁的制作方法，其特征在于，所述的蜂窝钢的钢材符合《钢结构设计标准》GB 50017的有关规定；所述的纵筋、腰筋、连杆的钢筋符合《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定；所述的混凝土采用普通混凝土和轻骨料混凝土，普通混凝土符合《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定，强度等级宜选C30～C70，轻骨料混凝土符合《轻骨料混凝土技术规程》JGJ 12的规定，强度等级不宜低于LC25。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113684969A (zh) * 2021-09-30 2021-11-23 西安建筑科技大学 基于干式连接的预制预应力高性能混凝土组合梁及施工方法
CN113700219A (zh) * 2021-09-30 2021-11-26 西安建筑科技大学 一种带现浇锥形连接件型钢预制预应力混凝土组合梁及施工方法
CN114892885A (zh) * 2022-07-14 2022-08-12 沈阳建筑大学 一种双层蜂窝组合梁

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