一种预制钢混凝土组合梁.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010213908.2

申请日:

2010.06.30

公开号:

CN101851984A

公开日:

2010.10.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E04C 3/293申请日:20100630|||公开

IPC分类号:

E04C3/293

主分类号:

E04C3/293

申请人:

哈尔滨工业大学

发明人:

王玉银; 刘昌永; 赵金涛; 郭兰慧; 张素梅

地址:

150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号

优先权:

专利代理机构:

哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109

代理人:

徐爱萍

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内容摘要

一种预制钢-混凝土组合梁,它涉及一种组合梁。本发明解决了现有的钢结构和钢-混凝土组合结构中存在的钢筋混凝土梁与柱连接节点构造复杂、施工困难的问题;普通组合梁存在的用钢量大、结构造价高的问题;公开号为CN101215855的组合梁存在的与钢筋混凝土墙柱连接,操作复杂,承载力低、刚度小、跨越能力弱和应用范围小的问题。本发明的两个工字形钢梁段的下翼缘与受拉区钢板制成一体,纵向钢板加劲肋通过抗火纵筋连接两个工字形钢梁段的上翼缘通过受压区纵筋连接,箍筋沿抗火纵筋的纵向均匀布置,工字形钢梁段、受拉区钢板、抗火纵筋、箍筋、受压区纵筋和钢板加劲肋构成劲性骨架,混凝土浇注在劲性骨架上。本发明应用于土木工程建设中。

权利要求书

1: 一种预制钢 - 混凝土组合梁, 它包括两个工字形钢梁段 (1) 、 受拉区钢板 (2) 、 多根抗 火纵筋 (3) 、 多个箍筋 (4) 、 多根受压区纵筋 (5) 、 四个纵向钢板加劲肋 (6-1) 、 四个横向短钢 板加劲肋 (6-2) 、 四个横向长钢板加劲肋 (6-3) 和混凝土 (7) , 其特征在于 : 每个工字形钢梁 段 (1) 的上翼缘 (1-1) 的纵向长度小于其下翼缘 (1-3) 的纵向长度, 每个工字形钢梁段 (1) 的腹板 (1-2) 均呈直角梯形结构, 所述两个工字形钢梁段 (1) 沿任意一个工字形钢梁段 (1) 的纵向设置, 且两个工字形钢梁段 (1) 的腹板 (1-2) 的斜腰相对设置, 所述两个工字形钢梁 段 (1) 的下翼缘 (1-3) 之间设有受拉区钢板 (2) , 且受拉区钢板 (2) 与两个工字形钢梁段 (1) 的下翼缘 (1-3) 制成一体, 每个工字形钢梁段 (1) 的腹板 (1-2) 的两侧各设置有一个横向长 钢板加劲肋 (6-3) 、 一个纵向钢板加劲肋 (6-1) 和一个横向短钢板加劲肋 (6-2) , 横向长钢 板加劲肋 (6-3) 的两端分别与上翼缘 (1-1) 和下翼缘 (1-3) 连接, 纵向钢板加劲肋 (6-1) 安 装在下翼缘 (1-3) 的上, 其左端与横向长钢板加劲肋 (6-3) 连接, 横向短钢板加劲肋 (6-2) 的上端与上翼缘 (1-1) 连接, 所述两个工字形钢梁段 (1) 的下翼缘 (1-3) 上纵向相对应的纵 向钢板加劲肋 (6-1) 之间通过多根并列设置的抗火纵筋 (3) 连接, 每根抗火纵筋 (3) 的端部 均焊接在纵向钢板加劲肋 (6-1) 的上端面上, 所述两个工字形钢梁段 (1) 的上翼缘 (1-1) 之 间通过多根并列设置的受压区纵筋 (5) 连接, 每根受压区纵筋 (5) 的端部均焊接在相应的 上翼缘 (1-1) 的上端面上, 所述多个箍筋 (4) 沿抗火纵筋 (3) 的纵向均匀布置, 每个箍筋 (4) 将多根抗火纵筋 (3) 和多根受压区纵筋 (5) 套装在一起, 且每个箍筋 (4) 的下缘均焊接在受 拉区钢板 (2) 上, 所述两个工字形钢梁段 (1) 、 受拉区钢板 (2) 、 多根抗火纵筋 (3) 、 多个箍筋 (4) 、 多根受压区纵筋 (5) 、 四个纵向钢板加劲肋 (6-1) 、 四个横向短钢板加劲肋 (6-2) 和四 个横向长钢板加劲肋 (6-3) 构成组合梁劲性骨架, 所述混凝土 (7) 浇注在梁劲性骨架上, 且 两个工字形钢梁段 (1) 的远离的两端预留在混凝土 (7) 的外侧。
2: 根据权利要求 1 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 工字形钢梁段 (1) 由 Q235 钢材、 Q345 钢材、 Q390 钢材或 Q420 钢材制成。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 受拉区钢板 (2) 由 Q235 钢材、 Q345 钢材、 Q390 钢材或 Q420 钢材制成。
4: 根据权利要求 3 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 纵向钢板加劲肋 (6-1) 、 横向短钢板加劲肋 (6-2) 和横向长钢板加劲肋 (6-3) 均由 Q235 钢材、 Q345 钢材、 Q390 钢材或 Q420 钢材制成。
5: 根据权利要求 1 或 4 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 抗火纵筋 (3) 由 直径为 6 ~ 30mm 的 HPB235 或 HRB335 钢筋冷弯加工制成。
6: 根据权利要求 5 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 受压区纵筋 (5) 由直 径为 6 ~ 30mm 的 HPB235 或 HRB335 钢筋冷弯加工制成。
7: 根据权利要求 6 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 箍筋 (4) 由直径为 6 ~ 16mm 的 HPB235 或 HRB335 钢筋冷弯加工制成。
8: 根据权利要求 1、 6 或 7 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 混凝土 (7) 为 C30 ~ C80 的普通混凝土、 轻骨料混凝土或高性能混凝土。
9: 根据权利要求 1、 4、 6 或 7 所述一种预制钢 - 混凝土组合梁, 其特征在于 : 预制钢 - 混 凝土组合梁还包括八个辅助钢板加劲肋 (6-4) , 每个工字形钢梁段 (1) 的上翼缘 (1-1) 的上 端面上均设置有四个辅助钢板加劲肋 (6-4) 。

说明书


一种预制钢 - 混凝土组合梁

    【技术领域】
     本发明涉及一种组合梁, 属于土木工程技术领域。背景技术 在多层、 高层和超高层建筑中广泛采用钢结构或钢 - 混凝土组合结构, 其中框架 柱常常采用钢柱或钢管混凝土柱或型钢混凝土柱, 框架梁则采用钢 - 混凝土组合梁或钢筋 混凝土梁。采用钢 - 混凝土组合梁具有施工方便、 施工速度快、 承载力高、 跨越能力强等优 点, 但也存在用钢量大、 需要采用适当的防火保护措施、 结构造价高等缺点。采用钢筋混凝 土梁具有抗火性能好、 结构造价低等优点, 但存在自重大、 跨越能力相对小等缺点, 特别是 需要支模、 现场浇注混凝土、 混凝土养护、 拆模等多工序, 不利于发挥钢结构和钢 - 混凝土 组合结构施工速度快的特点, 且钢筋混凝土梁与钢柱或钢 - 混凝土组合柱连接节点构造复 杂、 施工困难, 施工周期长。
     基于以上所述, 公开号为 CN101215855、 公开日为 2008 年 7 月 9 日的发明专利申请 提出了一种组合梁, 文中所述的组合梁是针对预制钢筋混凝土梁与钢筋混凝土墙柱连接不 方便的问题而提出的。所述的组合梁是通过在预制钢筋混凝土梁端设置型钢, 同时在墙柱 内预埋型钢接头, 然后利用预制梁梁端型钢和预埋的型钢接头将预制钢筋混凝土梁与钢筋 混凝土墙柱连接在一起 ; 另外所述的组合梁的预制钢筋混凝土梁端设置的型钢与预制梁分 体制造后连接。 综上, 所述的组合梁其实质还是预制钢筋混凝土梁, 仅是在连接节点上采用 了型钢连接, 其与钢筋混凝土墙柱连接还是存在操作复杂和施工不便的问题, 而且所述的 组合梁还存在承载力低、 刚度小、 跨越能力弱和受拉区混凝土裂缝宽度大的问题, 同时所述 的组合梁也无法应用于钢筋混凝土梁与钢柱、 钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱以及钢筋混凝 土梁与型钢混凝土柱的连接中, 应用范围小。
     发明内容 本发明的目的是为了解决现有的钢结构和钢 - 混凝土组合结构中存在的钢筋混 凝土梁与柱连接节点构造复杂、 施工困难的问题 ; 普通组合梁存在的用钢量大、 需要采用适 当的防火保护措施、 结构造价高的问题 ; 以及公开号为 CN101215855 的组合梁存在的与钢 筋混凝土墙柱连接, 操作复杂、 施工不便, 承载力低、 刚度小、 跨越能力弱、 受拉区混凝土裂 缝宽度大和应用范围小的问题, 进而提供一种预制钢 - 混凝土组合梁。
     本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是 : 本发明的一种预制钢 - 混凝土组 合梁包括两个工字形钢梁段、 受拉区钢板、 多根抗火纵筋、 多个箍筋、 多根受压区纵筋、 四个 纵向钢板加劲肋、 四个横向短钢板加劲肋、 四个横向长钢板加劲肋和混凝土, 每个工字形钢 梁段的上翼缘的纵向长度小于其下翼缘的纵向长度, 每个工字形钢梁段的腹板均呈直角梯 形结构, 所述两个工字形钢梁段沿任意一个工字形钢梁段的纵向设置, 且两个工字形钢梁 段的腹板的斜腰相对设置, 所述两个工字形钢梁段的下翼缘之间设有受拉区钢板, 且受拉 每个工字形钢梁段的腹板的两侧各设置有 区钢板与两个工字形钢梁段的下翼缘制成一体,
     一个横向长钢板加劲肋、 一个纵向钢板加劲肋和一个横向短钢板加劲肋, 横向长钢板加劲 肋的两端分别与上翼缘和下翼缘连接, 纵向钢板加劲肋安装在下翼缘的上, 其左端与横向 长钢板加劲肋连接, 横向短钢板加劲肋的上端与上翼缘连接, 所述两个工字形钢梁段的下 翼缘上纵向相对应的纵向钢板加劲肋之间通过多根并列设置的抗火纵筋连接, 每根抗火纵 筋的端部均焊接在纵向钢板加劲肋的上端面上, 所述两个工字形钢梁段的上翼缘之间通过 多根并列设置的受压区纵筋连接, 每根受压区纵筋的端部均焊接在相应的上翼缘的上端面 上, 所述多个箍筋沿抗火纵筋的纵向均匀布置, 每个箍筋将多根抗火纵筋和多根受压区纵 筋套装在一起, 且每个箍筋的下缘均焊接在受拉区钢板上, 所述两个工字形钢梁段、 受拉区 钢板、 多根抗火纵筋、 多个箍筋、 多根受压区纵筋、 四个纵向钢板加劲肋、 四个横向短钢板加 劲肋和四个横向长钢板加劲肋构成组合梁劲性骨架, 所述混凝土浇注在梁劲性骨架上, 且 两个工字形钢梁段的远离的两端预留在混凝土的外侧。
     本发明与现有技术相比具有以下效果 : 本发明的预制钢 - 混凝土组合梁在工厂内 预制完成后运至施工现场, 可直接吊装、 安装, 施工方法与普通钢 - 混凝土组合梁相同, 操 作简单, 施工速度快, 缩短了施工周期, 并可为楼板施工提供支撑和平台。本法发明的预制 钢 - 混凝土组合梁, 受拉区钢板与工字形钢梁段是一个整体, 同时受压区纵筋通过焊接与 工字形钢梁段翼缘连接在一起, 箍筋的下缘焊接在受拉区钢板上, 使得组合梁的整体性非 常好, 具有承载力高、 刚度大、 跨越能力强和受拉区混凝土裂缝宽度小的优点。工字形钢梁 段设计为上翼缘的纵向长度小于下翼缘的纵向长度, 腹板呈直角梯形结构, 使得本发明在 实施时便于工字形钢梁段混凝土浇注, 且钢腹板的高度逐渐变小与梁剪力分布相协调, 受 力更加合理。本发明的预制钢 - 混凝土组合梁应用于钢筋混凝土梁与钢柱、 钢筋混凝土梁 与钢管混凝土柱以及钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱的连接中, 连接简单。 另外, 本发明的组 合梁克服了钢筋混凝土梁与钢柱或钢 - 混凝土组合柱连接节点复杂、 施工速度慢等缺点 ; 克服了钢 - 混凝土组合梁用钢量大、 需要采取防火保护措施、 结构造价高等缺点。 附图说明 图 1 是本发明的整体结构立体局部剖视图, 图 2 是图 1 的 A-A 剖视图, 图 3 是图 1 的 B-B 剖视图, 图 4 是图 1 的 C-C 剖视图, 图 5 是图 1 的 D-D 剖视图, 图 6 是本发明与预制 混凝土楼板 8 的安装结构示意图, 图 7 是本发明与现场浇注的混凝土楼板 11 的安装结构示 意图, 图 8 是本发明与钢筋混凝土叠合板 12 的安装结构示意图, 图 9 是本发明与钢柱 17 连 接铺现浇板结构示意图, 图 10 是本发明与钢管混凝土柱 18 连接铺现浇板结构示意图, 图 11 是本发明与型钢混凝土柱 19 连接铺现浇板结构示意图。
     具体实施方式
     具体实施方式一 : 结合图 1- 图 5 说明本实施方式, 本实施方式的一种预制钢 - 混 凝土组合梁包括两个工字形钢梁段 1、 受拉区钢板 2、 多根抗火纵筋 3、 多个箍筋 4、 多根受 压区纵筋 5、 四个纵向钢板加劲肋 6-1、 四个横向短钢板加劲肋 6-2、 四个横向长钢板加劲肋 6-3 和混凝土 7, 每个工字形钢梁段 1 的上翼缘 1-1 的纵向长度小于其下翼缘 1-3 的纵向长 度, 每个工字形钢梁段 1 的腹板 1-2 均呈直角梯形结构, 所述两个工字形钢梁段 1 沿任意一 个工字形钢梁段 1 的纵向设置, 且两个工字形钢梁段 1 的腹板 1-2 的斜腰相对设置, 所述两个工字形钢梁段 1 的下翼缘 1-3 之间设有受拉区钢板 2, 且受拉区钢板 2 与两个工字形钢梁 段 1 的下翼缘 1-3 制成一体, 每个工字形钢梁段 1 的腹板 1-2 的两侧各设置有一个横向长 钢板加劲肋 6-3、 一个纵向钢板加劲肋 6-1 和一个横向短钢板加劲肋 6-2, 横向长钢板加劲 肋 6-3 的两端分别与上翼缘 1-1 和下翼缘 1-3 连接, 纵向钢板加劲肋 6-1 安装在下翼缘 1-3 的上, 其左端与横向长钢板加劲肋 6-3 连接, 横向短钢板加劲肋 6-2 的上端与上翼缘 1-1 连 接, 所述两个工字形钢梁段 1 的下翼缘 1-3 上纵向相对应的纵向钢板加劲肋 6-1 之间通过 多根并列设置的抗火纵筋 3 连接, 每根抗火纵筋 3 的端部均焊接在纵向钢板加劲肋 6-1 的 上端面上, 所述两个工字形钢梁段 1 的上翼缘 1-1 之间通过多根并列设置的受压区纵筋 5 连接, 每根受压区纵筋 5 的端部均焊接在相应的上翼缘 1-1 的上端面上, 所述多个箍筋 4 沿 抗火纵筋 3 的纵向均匀布置, 每个箍筋 4 将多根抗火纵筋 3 和多根受压区纵筋 5 套装在一 起, 且每个箍筋 4 的下缘均焊接在受拉区钢板 2 上, 所述两个工字形钢梁段 1、 受拉区钢板 2、 多根抗火纵筋 3、 多个箍筋 4、 多根受压区纵筋 5、 四个纵向钢板加劲肋 6-1、 四个横向短钢 板加劲肋 6-2 和四个横向长钢板加劲肋 6-3 构成组合梁劲性骨架, 所述混凝土 7 浇注在梁 劲性骨架上, 且两个工字形钢梁段 1 的远离的两端预留在混凝土 7 的外侧。
     具体实施方式二 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的工字形钢梁段 1 由 Q235 钢材、 Q345 钢材、 Q390 钢材或 Q420 钢材制成。其它组成和连接关系与具体实施方式 一相同。
     具体实施方式三 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的受拉区钢板 2 由 Q235 钢材、 Q345 钢材、 Q390 钢材或 Q420 钢材制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二 相同。
     具体实施方式四 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的钢板加劲肋 6 由 Q235 钢材、 Q345 钢材、 Q390 钢材或 Q420 钢材制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、 二 或三相同。
     具体实施方式五 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的抗火纵筋 3 由直径为 6~30mm 的 HPB235 或 HRB335 钢筋冷弯加工制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、 二、 三或四相同。
     具体实施方式六 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的受压区纵筋 5 由直径为 6~30mm 的 HPB235 或 HRB335 钢筋冷弯加工制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、 二、 三、 四或五相同。
     具体实施方式七 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的箍筋 4 由直径为 6~16mm 的 HPB235 或 HRB335 钢筋冷弯加工制成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、 二、 三、 四、 五或六相同。
     具体实施方式八 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的混凝土 7 为 C30~C80 的 普通混凝土、 轻骨料混凝土或高性能混凝土。其它组成和连接关系与具体实施方式一、 二、 三、 四、 五、 六或七相同。
     具体实施方式九 : 结合图 1 说明本实施方式, 本实施方式的预制钢 - 混凝土组合梁 还增加有八个辅助钢板加劲肋 6-4, 每个工字形钢梁段 1 的上翼缘 1-1 的上端面上均设置有 四个辅助钢板加劲肋 6-4。钢板加劲肋 6-4 可限定预制混凝土的范围, 并增强上翼缘的刚 度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、 二、 三、 四、 五、 六、 七或八相同。实施例 (参见图 6- 图 11) : 完成组合梁劲性骨架后, 在此基础上在工厂支模、 浇 注混凝土 7、 养护达到设计强度, 即完成了本发明的预制钢 - 混凝土梁 10 的制作。将预制 钢 - 混凝土组合梁 10 运抵施工现场, 吊装到位后, 与悬臂梁段 16 进行连接, 从而与钢柱 17 或钢管混凝土柱 18 或型钢混凝土柱 19 形成受力结构体系, 此后便可在预制钢 - 混凝土 梁 10 上安装钢筋混凝土楼板, 钢筋混凝土楼板可为预制钢筋混凝土楼板 8, 两块预制钢筋 混凝土楼板之间的间隙由水泥砂浆 9 填充, 钢筋混凝土楼板也可为现场浇注的钢筋混凝土 楼板 11, 现场浇注的钢筋混凝土楼板 11 中钢筋 15 的设置应符合 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 中的相关规定, 钢筋混凝土楼板还可以是钢筋混凝土叠合板 12, 钢筋混凝土 叠合板 12 的底板 13 和预应力钢筋 14 的设置应符合 06SG439-1 图集的相关规定。

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一种预制钢-混凝土组合梁,它涉及一种组合梁。本发明解决了现有的钢结构和钢-混凝土组合结构中存在的钢筋混凝土梁与柱连接节点构造复杂、施工困难的问题;普通组合梁存在的用钢量大、结构造价高的问题;公开号为CN101215855的组合梁存在的与钢筋混凝土墙柱连接,操作复杂,承载力低、刚度小、跨越能力弱和应用范围小的问题。本发明的两个工字形钢梁段的下翼缘与受拉区钢板制成一体,纵向钢板加劲肋通过抗火纵筋连接两。

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