铝合金和混凝土矩形截面组合梁技术领域
本发明属于新型材料与新结构体系在土木工程应用领域，具体地说，涉
及一种铝合金和混凝土矩形截面组合梁。
背景技术
在土木工程领域中梁是一种最基本的结构形式，常用的结构形式有钢筋
混凝土梁和型钢梁。随着建筑技术的发展，为了充分发挥混凝土材料抗压强
度和型钢材料抗拉强度的优势，又发展形成了钢-混凝土组合梁，这几种结构
形式梁在建筑工程领域的发展过程中发挥了巨大作用。然而这几种结构形式
也存在一些不足，主要体现在：钢筋混凝土梁自重较大，制作过程需要模板，
混凝土容易开裂，在不良环境下，钢筋容易腐蚀，影响结构的耐久性；钢结
构耐久性较差，需要进行防锈处理和定期维护，需要较高的维护费用，施工
过程需要进行较多的焊接和螺栓连接，施工质量受现场环境影响较大，施工
人员劳动强度高，结构常会产生残余应力和残余变形，自重较大等；钢-混凝
土组合结构能较好发挥两种材料的优势，但钢结构部分仍存在焊接工艺较
多，钢材防锈处理，特别是为了使钢结构与混凝土良好的结合，需要加焊大
量栓钉等问题。因此，研究和开发具有优良性能的新材料和新结构体系，是
建筑工程领域的重要研究和发展方向。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是现有土木工程领域中梁结构自
重大、结构耐久性差、施工成本高等的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种铝合金和混凝土矩形截面组
合梁，包括：铝合金梁、连接件和混凝土，所述铝合金梁截面为矩形；所述
连接件为T形和倒L形，所述连接件为所述铝合金梁的一部分，所述混凝土
浇筑于所述铝合金梁上部，与所述连接件机械咬合。
进一步的，所述铝合金梁内中空。
进一步的，所述铝合金梁为6系或7系铝合金材料。
进一步的，所述混凝土的强度取值范围为C25至C40。
进一步的，所述混凝土利用所述铝合金矩形截面梁作为支撑现场浇筑。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
本发明可作为楼面板模板支撑，节约施工成本，施工速度快，结构自重
轻、铝合金不需要防腐处理及后期维护，结构美观，不需要额外装修。
当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技
术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部
分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的
不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的铝合金和混凝土矩形截面组合梁截面示意图；
图2是本发明实施例的铝合金梁截面示意图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明
如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解
并据以实施。
本发明公开了一种铝合金和混凝土矩形截面组合梁，如图1所示，包括：
铝合金梁1、连接件2和混凝土3，所述铝合金梁1截面为矩形；所述连接
件2为T形和倒L形，所述连接件2为所述铝合金梁1的一部分，所述混凝
土3浇筑于所述铝合金梁1上部，与所述连接件2机械咬合。
本实施例中，所述铝合金梁1内中空；所述铝合金梁为6系或7系铝合
金材料，具有以下优点：
1)重量轻，合金铝密度为2.7g/cm3，约为钢材密度的1/3。这一优点可
减少结构自重，降低结构荷载，降低施工安装劳动强度。截面为空心截面，
在拉区没有混凝土，结构受力更合理，结构重量更轻。
2)强度高，6000系和7000系的铝合金的强度分别为2000MPa-2600MPa
和400MPa-500MPa,6000系强度与Q235相当，7000系是Q235钢材的两倍，
是Q345钢材的1.5倍左右。
3)可以挤压成型。这是铝合金在加工方面相对于钢材的最主要的优点。
挤压成型可以生产出热轧和焊接所不能得到的复杂截面的型材，可以使得构
件截面的形式更加合理，不需要焊接。
4)耐腐蚀性能好。铝合金在大气的影响下其表面能自然地形成一层氧
化层。这层氧化层在很大程度上防止了铝合金的腐蚀，因而铝合金可免维护，
在较强腐蚀环境中相对混凝土结构、钢结构及钢与混凝土组合结构更具有优
势。
5)铝合金具有特殊的光泽与质感，不需要专门装修即可获得良好装饰
效果。
6)铝合金型材的价格约为钢型材价格的6倍左右，考虑到铝的密度只
有钢材的1/3，强度为钢材的1.5-2倍，因此综合考虑结构自重减轻、施工便
捷，不需要支撑、减少焊接工序及栓钉，免维护费用和装饰材料等，铝合金
与混凝土组合结构在价格方面综合存在优势。
本实施例中，所述混凝土3的强度取值范围为C25至C40；所述混凝土
3利用所述铝合金梁1作为支撑现场浇筑。通过本发明设计的与铝合金矩形
梁自成一体的连接件与混凝土有机结合形成整体，共同受力，不需要像钢与
混凝土组合梁那样附加焊接栓钉。通过合金铝与混凝土的机械咬合，克服了
单一采用铝合金梁刚度低的不足，充分发挥两种材料的优势，并与混凝土楼
板结构有机结合。合金铝梁设计成矩形截面可提高梁的抗扭能力，而钢梁要
形成矩形截面需要增加较多的焊接工序。空心矩形截面内部可以作为各种
强、弱电管线的通道。
应用实例：
采用本发明建造民用建筑楼盖梁，梁跨度4米，梁间距3.6米，梁支撑
于砌体结构上。铝合金采用6系高强铝合金，材料条件屈服强度240MPa，
弹性模量70GPa，混凝土采用C25强度等级，楼板采用现浇混凝土板，板厚
100mm。
1)根据梁跨度初定所述铝合金梁的截面参数，如图1和图2所示；
b＝150mm、h＝250mm、h1＝200mm、a＝6mm、s＝15mm、c＝200mm、
h2＝50mm、h3＝100mm
2)按相关荷载设计规范取值，计算结构设计荷载；
3)计算所述铝合金梁底厚度d＝120mm；
4)验算组合梁抗剪强度和跨中挠度；
5)根据所述截面参数选用所述铝合金矩形截面梁；
6)验算施工阶段铝合金梁的抗弯、抗剪强度和跨中挠度；
7)按梁跨度及支撑长度确定铝合金梁长度，将铝合金梁运到现场并安
装就位在梁的支撑结构上；
8)用所述铝合金梁作为楼面模板支撑，模板横梁支于铝合金梁上，搭
设楼面板模板；
9)浇筑所述混凝土和楼板混凝土。
从上述应用实例可以看出，采用本发明技术，铝合金梁在工厂生产(或
采用本发明的系列定型产品)，铝合金梁可以挤压成型，方便形成受力合理
截面，挤压成型可以生产出热轧和焊接所不能得到的复杂截面的型材，可以
使得构件截面的形式更加合理，这也是钢梁结构难以实现的。由于结构自重
轻，方便现场架设，可节省劳动强度。铝合金梁可作为楼面板模板支撑，节
约施工成本，施工速度快，影响交通小，铝合金不需要防腐处理及后期维护，
结构美观，不需要额外装修。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非
排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系
统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的
要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理
解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，
而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，
通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改
动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护
范围内。