CN204491995U

CN204491995U - 一种波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁

Info

Publication number: CN204491995U
Application number: CN201520173691.5U
Authority: CN
Inventors: 吴丽丽; 王云浩
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2025-03-26

Abstract

本实用新型的实施例公开一种波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁。包括预制钢筋混凝土板、波形腹板钢梁、后浇钢筋混凝土板、抗剪连接件及钢筋，波形腹板钢梁包括上翼缘、下翼缘及波形腹板，上翼缘焊接在波形腹板顶端，波形腹板底端焊接在下翼缘上；在波形腹板钢梁的上翼缘上熔焊有抗剪连接件，预制钢筋混凝土板搭接在相邻波形腹板钢梁之间的下翼缘上，并容置在上翼缘与下翼缘之间，钢筋布设在波形腹板钢梁及预制钢筋混凝土板上部，在预制钢筋混凝土板上部浇筑混凝土并覆盖抗剪连接件，且浇筑的混凝土延伸至上翼缘边缘并覆盖所述钢筋网，与预制混凝土板共同形成钢筋混凝土叠合板。应用本实用新型，可以降低占用的建筑层高、提升组合扁梁的抗剪承载力。

Description

一种波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁

技术领域

本实用新型涉及建筑结构技术，尤其涉及一种波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁。

背景技术

目前通过混凝土浇筑而成的混凝土梁，在跨度为6～9m时，为保证安全性，构件梁高一般需达到400～500mm；而当跨度为9～12m时，构件梁高需达到500～700mm，使得梁高占用建筑层高较多，且由于混凝土自身重量较大，也在一定程度上增加了混凝土梁的自重，导致混凝土梁的抗剪承载力较弱。为了有效降低占用的建筑层高以及混凝土梁的自重，改进的方法是采用钢筋混凝土梁结构构件，一般采用平腹板钢梁(平腹板工字钢梁)结构形成平腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其中，平腹板钢梁是由上下平钢板翼缘和平钢腹板通过焊接或热轧形成的钢梁，在跨度为6～9m时，相应的平腹板钢梁梁高是200～250mm，而当跨度为9～12m时，相应平腹板钢梁梁高为250～350mm。这样，由于加入平腹板钢梁，可以有效降低整体的平腹板钢梁-混凝土组合扁梁占用的建筑层高以及提升其抗剪强度和剪切屈曲强度。但该平腹板钢梁-混凝土组合扁梁，用钢量较大，造成预算成本的增加。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，降低占用的建筑层高、降低用钢量，提升波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的抗剪承载力。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一方面，本实用新型实施例提供一种波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，包括：预制钢筋混凝土板、波形腹板钢梁、后浇钢筋混凝土板、抗剪连接件以及钢筋，其中，

波形腹板钢梁包括：上翼缘、下翼缘以及波形腹板，上翼缘沿波形腹板的波形伸展方向焊接在波形腹板顶端，波形腹板底端沿波形伸展方向焊接在下翼缘上；

在波形腹板钢梁的上翼缘上，熔焊有抗剪连接件，预制钢筋混凝土板搭接在相邻波形腹板钢梁之间的下翼缘上，并容置在上翼缘与下翼缘之间，钢筋布设在波形腹板钢梁及预制钢筋混凝土板上部形成钢筋网，在预制钢筋混凝土板上部浇筑混凝土并覆盖抗剪连接件，且浇筑的混凝土延伸至上翼缘边缘并覆盖所述钢筋网形成后浇钢筋混凝土板。

本实用新型实施例提供的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，利用波形腹板钢梁代替普通组合扁梁中的平腹板钢梁，通过抗剪连接件将波形腹板钢梁和后浇钢筋混凝土板连成整体共同受力，且波形腹板钢梁的波形腹板波折后，与混凝土的咬合作用增强，使得波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的抗剪能力和弯曲刚度更高，可以在承载力相同的情况下，能够大幅度降低波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的用钢量，从而降低建筑的造价。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁结构示意图；

图2为本实用新型实施例波形腹板钢梁结构示意图；

图3为本实用新型实施例波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁部分剖视结构示意图；

图4为波形钢腹板工字钢与11号矿用平腹板工字钢结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁结构示意图。

图2为本实用新型实施例波形腹板钢梁结构示意图。

图3为本实用新型实施例波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁部分剖视结构示意图。

参见图1至图3，该波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁包括：预制钢筋混凝土板1、波形腹板钢梁2、后浇钢筋混凝土板3、抗剪连接件4以及钢筋5，其中，

波形腹板钢梁2包括：上翼缘6、下翼缘7以及波形腹板8，上翼缘6沿波形腹板8的波形伸展方向焊接在波形腹板8顶端，波形腹板8底端沿波形伸展方向焊接在下翼缘7上；

在波形腹板钢梁2的上翼缘6上，熔焊有抗剪连接件4，预制钢筋混凝土板1搭接在相邻波形腹板钢梁2之间的下翼缘7上，并容置在上翼缘6与下翼缘7之间，钢筋5布设在波形腹板钢梁2及预制钢筋混凝土板1上部形成钢筋网，在预制钢筋混凝土板1上部浇筑混凝土并覆盖抗剪连接件4，且浇筑的混凝土延伸至上翼缘6边缘并覆盖所述钢筋网形成后浇钢筋混凝土板3。

本实用新型实施例中，通过在波形腹板钢梁2的上翼缘6上熔焊抗剪连接件4，使得抗剪连接件4立置在上翼缘6上，并在相邻两个波形腹板钢梁2之间的下翼缘7上，放置预制钢筋混凝土板1(预制钢筋混凝土板搭在相邻的波形腹板钢梁的下翼缘上)，搭接的预制钢筋混凝土板1与波形腹板8之间留有预定的空隙，以便于后续通过浇筑混凝土以相互固接，以及，在波形腹板钢梁2及预制钢筋混凝土板1的上部布置预定数量的钢筋5形成钢筋网，在预制钢筋混凝土板1上部(包含其与波形腹板钢梁2之间)浇筑混凝土形成后浇钢筋混凝土板3，从而得到波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁。即后浇钢筋混凝土板3是由熔焊了的抗剪连接件4、由钢筋5组成的钢筋网以及后浇筑混凝土组成。

本实用新型实施例中，后浇钢筋混凝土板3通过抗剪连接件4与波形腹板钢梁2相连接。

波形腹板钢梁2通过上翼缘6与波形腹板8以及下翼缘7与波形腹板8两两正交焊接而成。较佳地，波形腹板和上翼缘以及下翼缘与波形腹板的焊接可通过高频连续焊接形成。这样，焊接生产工艺易于流程化、机械化，加工制作简单。

作为一可选实施例，通过在波形腹板钢梁2的上翼缘熔焊栓钉或螺钉等形成抗剪连接件。

作为另一可选实施例，波形腹板8位于上翼缘6和下翼缘7的中心。当然，实际应用中，波形腹板8也可以位于上翼缘6和下翼缘7的其他位置。

较佳地，为了降低本实用新型实施例的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁结构高度，预制钢筋混凝土板需要放置在下翼缘上，下翼缘就需要突出比上翼缘宽；进一步地，为了方便后浇混凝土，需要设置上翼缘相对下翼缘窄。

较佳地，波形腹板的波浪的中轴线与上翼缘和下翼缘的中心位置重合。上翼缘宽度200～300mm，厚度12～20mm，下翼缘宽度400～500mm，厚度16～20mm，波形腹板高度200～400mm，厚度1.5～6mm。

当然，实际应用中，也可以根据每一建筑工程的实际需要设计相应波形腹板尺寸。

较佳地，抗剪连接件采用的栓钉，预制钢筋混凝土板厚度100～300mm，后浇钢筋混凝土板厚度70～100mm，钢筋

本实用新型实施例中，钢筋网由在空间上下方向纵向排列以及横向排列的钢筋组成。波形腹板钢梁的上翼缘通过抗剪连接件和钢筋网与后浇钢筋混凝土组合为一体共同受力。

本实用新型实施例中，钢筋网的设置为可选，在后浇钢筋混凝土板中加配由钢筋形成的钢筋网，可以更好地保障混凝土在扁梁达到强度极限状态之前不发生混凝土板纵向剪切破坏。

作为再一可选实施例，波形腹板包括：正弦形波形腹板、梯形波形腹板以及三角形波形腹板等。

图2中，波形腹板为正弦形波形腹板，该正弦形波形腹板钢梁的波幅f的取值范围为10～45mm，波形腹板厚度t_w取值范围为1.5～6mm。在正弦形波形腹板厚度一定的情况下，正弦形波形腹板钢梁的剪切屈曲强度随着波幅的增大而减小，而在正弦形波形腹板钢梁波幅一定的情况下，其剪切屈曲强度随着腹板厚度的增大而增大。

与目前的平腹板钢梁相比，正弦形波形腹板钢梁的抗剪屈曲能力可提高一倍，此外，还可通过改变波形来改善其剪切屈曲强度。例如，可以根据实际建筑施工要求，通过改变波形腹板钢梁的波长和/或波幅来满足不同建筑对剪切屈曲强度的要求。

本实用新型实施例中，通过将本实用新型实施例的波形腹板钢梁与11号矿用平腹板工字钢的承载力和用钢量进行对比以说明其有益效果。

图4为波形腹板钢梁与11号矿用平腹板工字钢结构示意图。参见图4，左侧为本实用新型实施例中所采用的的波形腹板钢梁结构，右侧为11号矿用平腹板工字钢结构，其中，两者的用钢量相等；

11号矿用平腹板工字钢参数如下：腹板高110mm，翼缘宽90mm，腹板厚9mm，翼缘平均厚度14.1mm，单位长度用钢量为26.05kg/m。

波形腹板钢梁，参数如下：上翼缘和下翼缘宽(b_f)115mm，翼缘厚度(t_f)13mm，波形腹板工字钢高度(h_w)200mm，波形腹板厚度(t_w)2mm，波形腹板距上翼缘(f)20mm，记为A结构的波形腹板工字钢。

较佳地，波形腹板由1.5～6mm厚的薄板冷轧而成。

表1为11号矿用平腹板工字钢(简称矿用工字钢)与本实用新型实施例的两种结构的波形腹板工字钢的承载力等参数对比。

表1

表1中，在相同用钢量下，实验表明，波形腹板工字钢(A结构)的轴心受压稳定承载力比11号矿用平腹板工字钢提高10.12％，表明波形钢腹板构件的轴压稳定承载性能优于矿用工字钢支架结构。原因如下：由于波形腹板工字钢高度(200mm)高于11号矿用平腹板工字钢高度(110mm)，因而，在具有相同整体高度的情况下，波形腹板工字钢可以加固建筑，从而使得波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的剪切屈曲强度更高。也就是说，在要求相同剪切屈曲强度的情况下，本实用新型实施例的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁整体高度小于由平腹板工字钢组成的扁梁的整体高度，从而有效降低占用的建筑层高。

为对比相同承载力情况下，波形腹板工字钢与11号矿用平腹板工字钢的用钢量情况，将波形腹板工字钢翼缘厚度调整为12mm，波形腹板工字钢高度调整为160mm，可以与上述11号矿用平腹板工字钢具有相同的承载力。经测定，波形腹板工字钢的轴压承载力为N_cr＝531.69kN，单位长度用钢量为24.56kg/m相对于11号矿用平腹板工字钢，可以节省5.8％用钢量。因而，本实用新型实施例的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁结构，通过设置波形腹板，在具有相同的承载力的情况下，可以有效降低波形腹板厚度，因而，可以有效降低波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁自重。

本实用新型实施例中，波形腹板工字钢进行波形波折后，与混凝土结合时，由于波形的凹凸，可以使得两者的结合作用加强，而平腹板工字钢与混凝土结合时，仅仅是化学粘结作用。因而，波形腹板工字钢和混凝土的咬合作用强，可以有效提升建筑的安全性。

本实用新型实施例的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁施工工序如下：

波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的施工工序包括：波形腹板钢梁拼接工序、预制钢筋混凝土板装配工序以及后浇钢筋混凝土浇筑工序，其中，

波形腹板钢梁拼接工序包括：在工厂将上翼缘和波形腹板、下翼缘和波形腹板分别进行焊接，形成波形腹板钢梁。

预制钢筋混凝土板装配工序包括：将拼接形成的波形腹板钢梁运至施工现场后，进行预制钢筋混凝土板的装配，即将预制钢筋混凝土板搭在波形腹板钢梁的下翼缘上，将波形腹板钢梁的上翼缘通过抗剪连接件焊接在一起，使得后续中波形腹板钢梁的上翼缘通过抗剪连接件与后浇钢筋混凝土形成整体共同受力，并使得预制钢筋混凝土板与波形腹板钢梁在搭设时留有一定的空隙，这样，在浇筑混凝土后，有利于预制、现浇及波形腹板钢梁之间的相互结合。

后浇钢筋混凝土板浇筑工序包括：在波形腹板钢梁的上部布置一定数量的钢筋形成钢筋网，在预制钢筋混凝土板与波形腹板钢梁之间浇筑混凝土，形成如图3所示的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁。

本实用新型实施例中，通过采用波形腹板钢梁-混凝土组合的扁梁，即波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，利用轻型波形腹板钢梁(腹板厚度很薄，通常1.5～6mm)代替普通组合扁梁中的平腹板钢梁，可以在承载力相同的情况下，能够大幅度降低波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的用钢量，从而降低建筑的造价；进一步地，波形腹板钢梁的波形腹板和翼缘(上翼缘和下翼缘)通过高频连续焊接形成，生产工艺易于流程化、机械化，加工制作简单；而且，通过采用波形腹板钢梁，使得波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的抗剪能力和弯曲刚度更高。具体来说，具有以下有益效果：

(1)用轻型波形腹板钢梁代替原有构件中的混凝土肋或平腹板钢梁，大大减小结构自重，很大程度上节约成本。

(2)通过抗剪连接件将波形腹板钢梁和后浇钢筋混凝土板连成整体共同受力，使得波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁截面整体受弯，其弯曲刚度相对于平腹板钢梁的弯曲刚度，可以提高1倍以上，抗弯承载力也显著提高。

(3)波形腹板钢梁的波形腹板波折后，与混凝土的咬合作用增强，能有效提高构件的纵向抗剪性能。

(4)波形腹板和翼缘通过高频连续焊接形成，生产工艺易于流程化、机械化，加工制作简单。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，包括：预制钢筋混凝土板、波形腹板钢梁、后浇钢筋混凝土板、抗剪连接件以及钢筋，其中，

在波形腹板钢梁的上翼缘上，熔焊有抗剪连接件，预制钢筋混凝土板搭接在相邻波形腹板钢梁之间的下翼缘上，并容置在上翼缘与下翼缘之间，钢筋布设在波形腹板钢梁及预制钢筋混凝土板上部形成钢筋网，在预制钢筋混凝土板上部浇筑混凝土并覆盖抗剪连接件，且浇筑的混凝土延伸至上翼缘边缘并覆盖所述钢筋网形成后浇钢筋混凝土板，它与预制混凝土板共同形成钢筋混凝土叠合板。

2.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述波形腹板位于上翼缘和下翼缘的中心。

3.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述下翼缘的宽度大于所述上翼缘的宽度。

4.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述搭接的预制钢筋混凝土板与所述波形腹板之间留有预定的空隙。

5.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述波形腹板和上翼缘以及下翼缘与波形腹板的焊接为高频连续焊接。

6.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述上翼缘宽度200～300mm，厚度12～20mm，下翼缘宽度400～500mm，厚度16～20mm，波形腹板高度200～400mm，厚度1.5～6mm。

7.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述抗剪连接件采用的栓钉，所述预制钢筋混凝土板厚度100～300mm，后浇钢筋混凝土板厚度70～100mm，所述钢筋

8.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述波形腹板包括：正弦形波形腹板、梯形波形腹板以及三角形波形腹板。

9.根据权利要求8所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述正弦形波形腹板的波幅为10～45mm，厚度为1.5～6mm。

10.根据权利要求1所述的波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁，其特征在于，所述波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁的施工工序包括：波形腹板钢梁拼接工序、预制钢筋混凝土板装配工序以及后浇钢筋混凝土板浇筑工序，其中，

波形腹板钢梁拼接工序包括：在工厂将上翼缘和波形腹板、下翼缘和波形腹板分别进行焊接，形成波形腹板钢梁；

预制钢筋混凝土板装配工序包括：将拼接形成的波形腹板钢梁运至施工现场后，将预制钢筋混凝土板搭在波形腹板钢梁的下翼缘上，所述预制钢筋混凝土板与波形腹板钢梁在搭设时留有一定的空隙，将波形腹板钢梁的上翼缘与抗剪连接件焊接在一起，使得后续波形腹板钢梁的上翼缘通过抗剪连接件与后浇钢筋混凝土板形成钢筋混凝土叠合板整体共同受力；

后浇钢筋混凝土板浇筑工序包括：在波形腹板钢梁及预制钢筋混凝土板的上部布置一定数量的钢筋形成钢筋网，在预制钢筋混凝土板与波形腹板钢梁之间浇筑混凝土，形成所述波形腹板钢梁-混凝土组合扁梁。