CN1313683C - 采用不对称截面钢梁的钢－混凝土组合梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢-混凝土组合梁，包括：一不对称工字钢，具有上翼缘、下翼缘和腹板，腹板每隔一预定间距设置至少一开口，上翼缘宽度小于下翼缘宽度；一对C形截面钢，一体连于不对称工字钢的下翼缘，以构成填充混凝土的第一空间，该混凝土与下翼缘相结合；一盖板，支承于C形截面钢之上；板的至少一横向加强筋，穿过开口垂直于不对称工字钢布置；以及一上部混凝土板，由混凝土浇注成形至一预定的厚度，该混凝土填充由C形截面钢和下翼缘限定的第二空间，从而将不对称工字钢的上翼缘埋入。

Description

采用不对称截面钢梁的钢-混凝土组合梁

发明领域

本发明涉及一种由钢梁和混凝土组合而制得的组合梁，尤其涉及一种由一不对称工字钢梁和钢筋混凝土组合而制得的钢-混凝土组合梁，其中不对称工字钢梁被设计成上翼缘窄于下翼缘的形式。

背景技术

组合梁一般通过一钢梁和一钢筋混凝土板之间的剪力连接一体成形制得。这种组合梁的弯曲刚度大约比钢梁的弯曲刚度大2～3倍。因此，组合梁因外加荷载而产生的变形较小，这对于承受振动荷载或冲击荷载的梁来说特别有益。

另外，与钢筋混凝土梁相比，组合梁的自重可减轻20～30％，因此也有利于建筑的轻型化。由于具有这些优点，目前组合梁不仅被广泛应用于桥梁等民用结构，还被广泛应用于建筑结构。

但是，与民用结构不同，建筑结构被设计成如下断面形式，即组合梁的中性轴一般临近钢梁和混凝土板之间的分界线处。这样，钢梁受压侧翼缘不会对弯曲强度产生太大影响。由于这一原因，钢梁被制作成上翼缘宽度小于下翼缘宽度的形式，从而使得钢梁截面的上下不对称，这种钢梁被称为“不对称截面钢梁”。通过这一方式，当所制钢梁截面不对称时，可极为有效地减小钢梁的截面大小，而不致对其弯曲强度产生很大的影响。由Peter Wright等人申请的专利PCT/GB97/00239(WO97/30240)公开了使用这种不对称截面钢梁构建楼板的方法。

在此期间，韩国专利申请序列号2001-4121公开了一种由不对称截面钢梁和混凝土板组合而制成的不对称截面钢组合梁。图1示出了这种不对称截面钢组合梁的剖面图。

如图1所示，惯用的不对称截面钢组合梁包括：上翼缘宽度小于下翼缘宽度的不对称工字钢1，沿工字钢纵向布置的主加强筋2，围绕主加强筋设置的箍筋3，与工字钢下翼缘结合成一体的下部预浇混凝土4，以及与工字钢上翼缘结合成一体的上部混凝土板5。

不对称截面钢组合梁的施工步骤如下。图2示出了上部混凝土板形成前的不对称截面钢组合梁的透视图。首先，在工厂制作出由工字钢1、主加强筋2、箍筋3和下部预浇混凝土4组成的梁；然后将该梁运至施工现场，并安装于柱子或主梁之间。如图2所示，为形成上部混凝土板5，将金属盖板6的一端安装成横跨架于下部预浇混凝土4的每一边缘上。继而在被支承的金属盖板6等结构上面现浇混凝土，即形成上部混凝土板5。至此就制作完成了不对称截面钢组合梁。作为备择方案，金属盖板6可用典型的模板或半板(half slab)代替。

在这种惯用的不对称截面钢组合梁结构中，工字钢1以一预定深度埋入上部混凝土板5内。因此，当板的横向加强筋布置于上部混凝土板5的下部时，由于被埋入上部混凝土板5内的工字钢1所隔断，板的横向加强筋不能连续布置。这就存在一个缺点，即板的横向加强筋不能连续布置。此外，随之还产生了另一个问题，那就是上部混凝土板5被工字钢1局部分隔，因此惯用的不对称截面钢组合梁的结构一致性(structural uniformity)较差。

另外，在惯用的不对称截面钢组合梁结构中，为了使在工厂浇注的下部预浇混凝土4与在现场浇注的上部混凝土板5成为一体，下部预浇混凝土4需设置箍筋3作为剪力连接器。换言之，设置箍筋3的目的是为了把新老混凝土结合在一起。由于安装这些箍筋3需要单独的加强筋，从而延长了施工工期，同时也增加了施工费用，这些是其他需加以考虑的问题。

进一步，为了在下部预浇混凝土4和工字钢1的下翼缘之间形成剪力连接，须在工字钢1的下翼缘设置若干销子7作为剪力连接器。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，特提出本发明。本发明的目的是提供一种钢-混凝土组合梁，该钢-混凝土组合梁具有一不对称工字钢和一对C形截面钢，从而具有优良的结构一致性，并且不仅不需要使用箍筋来联结预浇混凝土和上部混凝土板，而且也不需要使用销子一类的剪力连接器。

为实现此目的，本发明提供了一种钢-混凝土组合梁，包括：一不对称工字钢，具有一个上翼缘、一个下翼缘和一个腹板，该腹板每隔一预定间距形成至少一开口，上翼缘宽度小于下翼缘宽度；一对C形截面钢，一体连于不对称工字钢的下翼缘，形成填装混凝土的第一空间，所填混凝土与下翼缘相结合；一支承于C形截面钢之上的盖板；板的至少一横向加强筋，穿过开口垂直于不对称工字钢布置；以及一上部混凝土板，由混凝土浇注成形至一预定的厚度，该混凝土填充至由C形截面钢和下翼缘限定的第二空间内，从而将不对称工字钢的上翼缘埋入。

附图简要说明

下面结合附图对本发明进行具体描述，以更加清楚地理解本发明的上述目的和其他目的、技术特征以及所具有的优点，其中：

图1为惯用的不对称截面钢组合梁的剖视图；

图2为上部混凝土板形成之前的惯用不对称截面钢组合梁的透视示图；

图3为用于本发明钢-混凝土组合梁的不对称截面钢梁的透视图；

图4为上部混凝土板形成之前、设有一金属盖板的不对称截面钢梁的透视图；

图5为本发明上部混凝土板完工后的不对称截面钢梁的局部剖开透视图；

图6为沿图5的A-A线的断面图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本发明的最佳实施例。

图3为用于本发明钢-混凝土组合梁的不对称截面钢梁的透视图。图4为上部混凝土板形成之前、设有一金属盖板的不对称截面钢梁的透视图。

如图3所示，用于本发明钢-混凝土组合梁中的不对称截面钢梁100包括：一不对称工字钢，具有一个上翼缘10、一个腹板25和一个下翼缘20；以及一对连于不对称工字钢下翼缘20上的C形截面钢30。这里所述的不对称工字钢是指一种截面不对称的工字钢，其上翼缘10的宽度小于下翼缘20的宽度。在腹板25上形成至少一个隔一预定间距的开口26。

在图3所示的实施例中，不对称截面钢梁100所设置的开口26的形状为梯形。但是必须注意，开口26并不限于此形状。

C形截面钢30面对面地连接于不对称工字钢下翼缘20的两对边上。其中每一C形截面钢30由一块钢板弯折而成，在向不对称工字钢腹板25的侧面浇注混凝土时，它可起到一模板的作用。另外，当安装好金属盖板51以形成上部混凝土板50时，C形截面钢30即起到支架的作用，金属盖板51横跨架于其上。

将按这种方法制得的不对称截面钢梁100运至施工现场，然后安放于柱子之间，或柱子与主梁之间，或主梁之间。如图4所示，金属盖板51的一边支承于每一个C形截面钢30的上表面上。板的一根或多根横向加强筋27穿过腹板25的各开口26进行布筋。随后，将混凝土浇注于金属盖板51之上。所浇注的混凝土进入上翼缘10和C形截面钢30之间的空隙中，并填满C形截面钢30所限定的空间31。

图5是本发明上部混凝土板完工后的不对称截面钢梁的局部剖开透视图。图5中，上部混凝土板50的部分被切掉，以示出板的一根横向加强筋27。图6是沿图5的A-A线的断面图，图中混凝土被填充至C形截面钢30之间的第二空间。

如图5和6所示，混凝土浇注在金属盖板51上，并填充腹板25和相对的C形截面钢30之间的空隙。之后，C形截面钢30所限定的空间就充满了混凝土，并在金属盖板51上形成具有一预定厚度的上部混凝土板50。这样便完成了本发明的钢-混凝土组合梁的制作。

与惯用的钢-混凝土组合梁不同，本发明的这种不对称截面钢-混凝土组合梁具有优良的结构一致性，其原因在于，与工字钢下翼缘相结合的混凝土同由上部混凝土板50构成的混凝土是一体成形的。

另外，根据本发明的技术方案，工字钢两侧的混凝土彼此之间是通过腹板25上的开口26结合在一起的，同时板的横向加强筋27穿过开口26布置，这样便增加了工字钢和上部混凝土板50之间的水平剪力强度。因此，为了将与工字钢相结合的预浇混凝土同上部混凝土板连结在一起，也就是说，为了连结新老混凝土，惯用的组合梁需要设置箍筋，而本发明却无需设置这种箍筋。

另外，在本发明的技术方案中，工字钢两侧的混凝土彼此之间是通过腹板25上的开口26结合在一起的，同时板的横向加强筋27穿过开口26布置，这样在下翼缘20和形成于其上的混凝土之间便构成了强有力的连接。从而也就无需设置销子一类的剪力连接器。

同时，为了形成上部混凝土板50，也可采用半板盖板或典型的模板来代替金属盖板51。在本发明的技术方案中，金属盖板51的边缘由C形截面钢30支承，于是，当采用预制板施工体系时，金属盖板可毫不费力地支撑起外加荷载。从而在使用预制板施工体系时，可使用无支撑施工方法进行施工。

另外，在本发明的技术方案中，与下翼缘20结合的混凝土具有一受各C形截面钢30保护的外侧面，以防止混凝土表面遭到破坏。此外，由于混凝土封住了工字钢的腹板，钢梁的耐久性也得到提高。

如上所述，本发明的钢-混凝土组合梁具有优良的结构一致性，其原因在于，与工字钢下翼缘相结合的混凝土同构成上部混凝土板50的混凝土是一体成形的。

另外，在本发明的技术方案中，工字钢两侧的混凝土彼此之间是通过腹板25上的开口26一体成形的，同时板的横向加强筋27穿过开口26布置，这样便增加了工字钢和上部混凝土板50之间的水平剪力强度。因此，也就无需使用箍筋来连结预浇混凝土和上部混凝土板了。同时，由于下翼缘20和在其上形成的混凝土连结牢固，也就无需设置销子一类的剪力连接器。

尽管为了说明本发明的发明目的，上面已经描述了最佳实施例，但是本领域技术人员应能意识到，各种修改、增加和替换均是有可能的，这些都不超出所附权利要求书公开的发明范围和实质。

Claims (1)

1.一种钢-混凝土组合梁，包括：

一不对称工字钢，具有一上翼缘、一下翼缘和一腹板，所述腹板每隔一预定间距设置至少一开口，所述上翼缘的宽度小于所述下翼缘的宽度；

一对C形截面钢，一体连于所述不对称工字钢的所述下翼缘，以构成一填充混凝土的空间，所述混凝土与所述下翼缘相结合；

一盖板，支承于所述C形截面钢之上；

板的至少一横向加强筋，穿过所述开口垂直于所述不对称工字钢布置；以及

一上部混凝土板，由混凝土成形至一预定的厚度，其中，所述不对称工字钢的上翼缘埋入所述上部混凝土板内。

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