專利名稱：有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種民用建筑用混凝土構(gòu)件如樓面板和屋面板等板及其制作方法，具體 講是一種有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件及其制作方法。
技術(shù)背景在土木工程領(lǐng)域混凝土結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、實(shí)用以及取材容易等優(yōu)點(diǎn)，迄今仍廣 泛應(yīng)用。其中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是利用高強(qiáng)度鋼筋或鋼絲或纖維材料作為受拉主筋并為結(jié)構(gòu) 提供預(yù)加應(yīng)力，有效提高結(jié)構(gòu)的剛度與抗裂性能等結(jié)構(gòu)性能，在大跨度、高層、重荷載 結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，例如核反應(yīng)堆安全保護(hù)罩等方面的應(yīng)用都具有明顯的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，也成了工程建設(shè)高新技術(shù)的象征。而其中的三向應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)其典 型應(yīng)用就是各種鋼管混凝土，鋼管中混凝土在結(jié)構(gòu)受荷后處于三向應(yīng)力的約束狀態(tài)，提 高其力學(xué)性能，并獲得優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性能，適用于重荷載下的軸心或小偏心受壓構(gòu)件如柱 類，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和社會(huì)效益。然而，我國(guó)目前的基本建設(shè)的主體仍是民用建筑，尤其是住宅建設(shè)的規(guī)模每年約以2 億1112速度發(fā)展，這類建筑的跨度不大如一般小于4m，荷載也相對(duì)較輕如一般在3認(rèn)/itf左 右。若采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或三向應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，顯然是不經(jīng)濟(jì)與不合理的。因此， 目前這類結(jié)構(gòu)中的樓面板或屋面板等絕大多數(shù)仍是釆用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。但傳統(tǒng)的 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的樓面板或屋面板的裂縫問(wèn)題已成為建筑業(yè)一大難題。究其原因主要是 這種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)均采用光圓鋼筋與帶肋鋼筋，前者與混凝土之間的粘接強(qiáng)度和剛度 均很低；后者與混凝土之間有很高的粘接強(qiáng)度，但其粘接剛度卻較低。與上述光圓鋼筋與帶肋鋼筋相比，近幾年來(lái)出現(xiàn)的冷軋扭鋼筋與混凝土之間具有較 高的粘結(jié)強(qiáng)度與粘結(jié)剛度。但現(xiàn)有技術(shù)的冷軋扭鋼筋混凝土在實(shí)際應(yīng)用中，仍存在以下不足由于在樓面板或 屋面板等板的單位面積內(nèi)，其冷軋扭鋼筋呈均勻分布，其冷軋扭鋼筋相互之間的距離相 等，而且所有冷軋扭鋼筋的截面旋轉(zhuǎn)方向均相同，其缺點(diǎn)是，每根冷軋扭鋼筋與混凝土 形成的楔子柱相互之間沒(méi)有很強(qiáng)的吸引力，混凝土楔子柱相互之間不具備相互約束作用，
沒(méi)有形成自約束混凝土，所以，現(xiàn)有技術(shù)的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的粘接強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度 仍然不夠，其最大裂縫寬度難以控制在國(guó)家允許的范圍內(nèi)，其樓面板或屋面板等板的裂 縫問(wèn)題仍然沒(méi)有得到很好地解決。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能形成自約束混凝土、其粘接強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛 度均高、最大裂縫寬度小于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是，提供一種有限自約束鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的制作 方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu) 件，包括混凝土和設(shè)于其內(nèi)的若干根其截面為螺旋狀的受力冷軋扭鋼筋，以及若干根與 受力冷軋扭鋼筋相互垂直搭接布置的分布鋼筋，所述受力冷軋扭鋼筋成對(duì)布置，每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大小相同，其旋轉(zhuǎn)方向相反。所述每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋軸線間的距離不小于25mm，且不大于該對(duì)受力 冷軋扭鋼筋螺旋旋轉(zhuǎn)角在一個(gè)節(jié)距的投影長(zhǎng)度的2倍。所述若干對(duì)受力冷軋扭鋼筋中每對(duì)相互之間的距離均相等，所述若干對(duì)受力冷軋扭 鋼筋中的每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋之間的距離也均相等。在單向板中，所述分布鋼筋采用冷軋扭鋼筋，即為分布冷軋扭鋼筋；所述分布冷軋 扭鋼筋成對(duì)布置，每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大小相同，其螺旋旋轉(zhuǎn) 方向相反；或，所述分布冷軋扭鋼筋均勻分布；或，所述分布鋼筋采用光圓鋼筋或帶肋 鋼筋，即為分布光圓鋼筋或分布帶肋鋼筋，所述分布光圓鋼筋或分布帶肋鋼筋均勻分布。在雙向板中，所述分布鋼筋為另一個(gè)方向的受力冷軋扭鋼筋。所述混凝土優(yōu)選采用強(qiáng)度等級(jí)在C20 C40的普通混凝土。。本發(fā)明的另一技術(shù)方案是，提供一種有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件的制作方 法，包括制作受力冷軋扭鋼筋和制作分布鋼筋、制作安裝模板、安裝綁扎受力冷軋扭鋼 筋和分布鋼筋、澆筑混凝土、對(duì)澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、拆模。在制作受力冷軋扭鋼筋的工序中，根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)格尺寸，將冷軋扭鋼筋的螺旋旋轉(zhuǎn) 角按順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较蚋骷庸ひ话耄凰鼋壾埵芰滠埮や摻詈头植间摻?，在單向板中，指按設(shè)計(jì)的每對(duì)中的兩根受力 冷軋扭鋼筋軸線間的距離和該對(duì)受力冷軋扭鋼筋與相鄰的另一對(duì)受力冷軋扭鋼筋之間的
距離固定，通過(guò)與被綁軋的受力冷軋扭鋼筋相互垂直的分布鋼筋交叉點(diǎn)疊接綁扎固定其 相應(yīng)距離；或，在雙向板中，相互垂直的兩個(gè)方向的受力冷軋扭鋼筋均按設(shè)計(jì)的每對(duì)中的兩根受力 冷軋扭鋼筋軸線間的距離和該對(duì)受力冷軋扭鋼筋與相鄰的另一對(duì)受力冷軋扭鋼筋之間的 距離固定，通過(guò)相互垂直的受力冷軋扭鋼筋的疊接綁扎固定其相應(yīng)距離。所述制作分布鋼筋包括制作分布冷軋扭鋼筋和制作分布光圓鋼筋或制作分布帶肋鋼筋。采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件及其制作方法與現(xiàn)有 技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果由于本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件凝土板類受彎構(gòu)件布筋方式，由原 來(lái)均勻分布改變?yōu)橄鄬?duì)集中成對(duì)布筋，即以一對(duì)受力冷軋扭鋼筋為單元，成對(duì)按一定間 距布置鋼筋，每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋的螺旋旋轉(zhuǎn)方向相反，每對(duì)中的兩根受力冷 軋扭鋼筋的螺旋螺旋角度的大小一致，使得該成對(duì)受力冷軋扭鋼筋之間的混凝土相互形 成的楔子也相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使混凝土楔子柱之間形成了相互的約束作用，即自約束混凝土形 成。這樣，自然就達(dá)到提高結(jié)構(gòu)剛度和減少最大裂縫寬度的目的。綜上所述，本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件已形成自約束混凝土，其結(jié) 構(gòu)剛度大，最大裂縫寬度可較好地得到控制，使困擾建筑行業(yè)的普通鋼筋混凝土的樓面 板或屋面板等板的裂縫問(wèn)題得到有效解決；對(duì)民用建筑所需的跨度不大和荷載不大的鋼 筋混凝土板類受彎構(gòu)件而言，提供了一種質(zhì)量?jī)?yōu)良且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的鋼筋混凝土板類受彎構(gòu) 件。同時(shí)，由于本發(fā)明的混凝土約束是來(lái)自冷軋扭鋼筋與混凝土間的特殊粘結(jié)錨固性能 與特殊的工藝，不像預(yù)應(yīng)力混凝土那樣需要外部的預(yù)加應(yīng)力的工藝設(shè)備、錨夾具等一系 列工藝過(guò)程和材料；也不像三向應(yīng)力混凝土需要鋼管的約束和工藝過(guò)程，而是與普通鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)的工藝基本相同的條件下完成自約束的目標(biāo)，所以其制作方法十分簡(jiǎn)便， 勞動(dòng)效率高，制作成本相對(duì)低。


圖1是本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件采用的冷軋扭鋼筋的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件中兩受力冷軋扭鋼筋之間的距離 原理示意圖。圖3是本發(fā)明的有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件橫截面剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)冷軋扭鋼筋混凝土的受力冷軋扭鋼筋及分布鋼筋均勻分布的(俯視) 結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件雙向板的受力冷軋扭鋼筋和分布鋼筋即另一方向的受力冷軋扭鋼筋均成對(duì)布置的(俯視)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件單向板的受力冷軋扭鋼筋和分布 鋼筋均成對(duì)布置的(俯視)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件的受力冷軋扭鋼筋成對(duì)布置而分 布鋼筋均勻分布的(俯視)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明采用的其截面為螺旋狀的冷軋扭鋼筋是通過(guò)對(duì)光圓鋼筋原料經(jīng) 連續(xù)的冷軋與冷扭所形成的一種截面如近似矩形、方形、圓形等沿鋼筋軸線作周期螺旋 變化的異型鋼筋，其截面一周期變化的距離稱為節(jié)距L，其螺旋旋角一般在35° 40° 之間。如圖3、圖5、圖6、圖7所示。本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，包括混凝土 1和設(shè)于其內(nèi)的若干根其 截面為螺旋狀的受力冷軋扭鋼筋2 (即受力鋼筋采用冷軋扭鋼筋)，以及若千根與受力冷 軋扭鋼筋2相互垂直搭接布置的分布鋼筋3。不難理解，所述垂直搭接，是指在水平方向 呈縱向與橫向垂直搭接。所述分布鋼筋3'又稱構(gòu)造鋼筋，在雙向受力板即行業(yè)通稱的雙 向板中，分布鋼筋3采用冷軋扭鋼筋，即分布鋼筋就是另一個(gè)方向的受力冷軋扭鋼筋2。 在單向受力板即行業(yè)通稱的單向板中，分布鋼筋3可采用冷軋扭鋼筋，即稱為分布冷軋 扭鋼筋3.1，也可采用光圓鋼筋或帶肋鋼筋，如采用熱軋HPB235級(jí)、HRB400級(jí)或冷軋 CRB550級(jí)等的普通鋼筋，稱為分布光圓鋼筋3. 2或分布帶肋鋼筋3. 2。本發(fā)明的特點(diǎn)在于所述受力冷軋扭鋼筋2成對(duì)布置，每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼 筋2的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大小相同，其旋轉(zhuǎn)方向相反。也就是將如圖4所示原來(lái)的均勻布筋， 即受力鋼筋與分布鋼筋均按各自間距均勻布置，改變?yōu)槭芰︿摻顬橄鄬?duì)集中成對(duì)布置。 當(dāng)然，根據(jù)常識(shí)所知，改變后的配筋仍應(yīng)等于或大于原配筋設(shè)計(jì)。例如圖4所示原設(shè)計(jì) 受力鋼筋直徑8mm，間距125mm，即板的單位寬度lm均勻配筋計(jì)8根，現(xiàn)改為如圖5、 圖6、圖7所示的相對(duì)集中布筋，鋼筋直徑仍為8mm，以兩根一對(duì)，對(duì)與對(duì)之間的軸線 間距為250mm，則板的單位寬度lm內(nèi)布置的鋼筋總數(shù)仍為8根，在板lm寬度即單位 寬度范圍的配筋數(shù)量是相同的，則承載力相等，即為等強(qiáng)度代換原則。所述每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋2軸線間的距離不小于25mm，且不大于該對(duì)受力 冷軋扭鋼筋2螺旋旋轉(zhuǎn)角e在一個(gè)節(jié)距L的投影長(zhǎng)度b的2倍，即不大于2Ltg9 (參見(jiàn) 圖2)。采用這個(gè)距離，楔子混凝土螺旋狀柱體的相互約束作用效果就更加明顯。所述若 干對(duì)受力冷軋扭鋼筋2中的每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋2之間的距離均相等。所述若 干對(duì)受力冷軋扭鋼筋2中每對(duì)相互之間的距離也均相等，使操作更簡(jiǎn)便。當(dāng)然，根據(jù)常 識(shí)所知，所述若干對(duì)受力冷軋扭鋼筋2中每對(duì)相互之間的距離要根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)確定。如圖5所示，在雙向板中，所述分布鋼筋為另一個(gè)方向的受力冷軋扭鋼筋2。展開講 就是所述分布冷軋扭鋼筋成對(duì)布置，每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大 小相同，其旋轉(zhuǎn)方向相反。所述每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋軸線間的距離不小于25mm， 且不大于該對(duì)分布冷軋扭鋼筋螺旋旋轉(zhuǎn)角9在一個(gè)節(jié)距L的投影長(zhǎng)度b的2倍。所述相 互垂直的冷軋扭鋼筋互成受力鋼筋或分布鋼筋。換句話說(shuō)，在雙向板中，每對(duì)冷軋扭鋼 筋既是受力鋼筋，又是分布鋼筋，如縱向鋼筋承受橫向力時(shí)是受力鋼筋，而承受縱向力 時(shí)即為分布鋼筋，即相互垂直的兩個(gè)方向的冷軋扭鋼筋均是按受力冷軋扭鋼筋2的要求 來(lái)布置，所以，相互垂直的兩個(gè)方向的若干對(duì)受力冷軋扭鋼筋2中的每對(duì)中的兩根受力 冷軋扭鋼筋2之間的距離也均相等，所述若干對(duì)受力冷軋扭鋼筋2中每對(duì)相互之間的距 離也均相等。如圖6所示，在單向板中，所述分布鋼筋3可采用冷軋扭鋼筋，即為分布冷軋扭鋼 筋3. 1。所述分布冷軋扭鋼筋3. 1仍可成對(duì)布置，即與上述雙向板中的分布冷軋扭鋼筋的 布置完全相同每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋3.1的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大小相同，其旋轉(zhuǎn)方向 相反。所述每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋3.1軸線間的距離也可不小于25mm，且不大于 該對(duì)分布冷軋扭鋼筋3.1螺旋旋轉(zhuǎn)角e在一個(gè)節(jié)距L的投影長(zhǎng)度b的2倍。當(dāng)然，在單 向板中，由于只有一個(gè)方向的冷軋扭鋼筋受力，所以，每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋3.1 軸線間的距離也可不按本段所述的嚴(yán)格要求，每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋3.1的旋轉(zhuǎn)方 向也可不要求相反。如圖7所示，在單向板中，所述分布冷軋扭鋼筋也可采用光圓鋼筋或帶肋鋼筋，即 稱為分布光圓鋼筋3. 2或分布帶肋鋼筋3. 2，且采用現(xiàn)有技術(shù)的均勻分布。 所述混凝土本實(shí)施例優(yōu)選采用強(qiáng)度等級(jí)在C20 C40的普通混凝土。 本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件的制作方法，包括制作受力冷軋扭鋼筋2 和制作分布鋼筋3、制作安裝模板、安裝綁扎受力冷軋扭鋼筋2和分布鋼筋3、澆筑混凝
土、對(duì)澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、拆模。所述制作分布鋼筋包括制作分布冷軋扭 鋼筋3.1和制作分布光圓鋼筋3. 2或分布帶肋鋼筋3. 2。以上為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)操作方法， 故不詳述。本發(fā)明有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件制作方法的特點(diǎn)是在制作受力冷軋扭鋼筋2的工序中，根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)格尺寸，將冷軋扭鋼筋2的螺旋 旋轉(zhuǎn)角0按順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蚋骷庸ひ话?；所述綁軋受力冷軋扭鋼?和分布鋼筋3，在單向板中，指按設(shè)計(jì)的每對(duì)中的兩根受 力冷軋扭鋼筋2軸線間的距離和該對(duì)受力冷軋扭鋼筋2與相鄰的另一對(duì)受力冷軋扭鋼筋2 之間的距離固定，通過(guò)與被綁軋的受力冷軋扭鋼筋2相互垂直的分布鋼筋3交叉點(diǎn)疊接 綁扎固定其相應(yīng)距離；或，在雙向板中，相互垂直的兩個(gè)方向的受力冷軋扭鋼筋2 (互為受力鋼筋或分布鋼筋) 均按設(shè)計(jì)的每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋2軸線間的距離和該對(duì)受力^^軋扭鋼筋2與相 鄰的另一對(duì)受力冷軋扭鋼筋2之間的距離固定，通過(guò)相互垂直的受力冷軋扭鋼筋2的疊 接綁扎固定其相應(yīng)距離。本發(fā)明不僅局限于以上實(shí)施例，凡在本發(fā)明產(chǎn)品獨(dú)立權(quán)利要求和方法獨(dú)立權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)所作的各種變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，如所述每對(duì)中的兩根受力冷軋 扭鋼筋2之間的距離允許有變化；所述若干對(duì)受力冷軋扭鋼筋2中每對(duì)相互之間的距離 也可不完全相等；所述若干對(duì)受力冷軋扭鋼筋2中的每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋2之 間的距離也可不完全相等；所述混凝土，也可采用其他種類的普通混凝土；所述綁軋受 力冷軋扭鋼筋2和分布鋼筋3，也可采用短鋼筋綁扎的方式先固定每對(duì)中兩根受力冷軋扭 鋼筋2間的距離，再由分布鋼筋3以綁扎方式固定每對(duì)受力冷軋扭鋼筋2與相鄰的另一 對(duì)受力冷軋扭鋼筋2之間的距離；等等。以上這些變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是，本發(fā)明之所以稱為"有限自約束"鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件， 它是介于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件與普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件之間的一種結(jié)構(gòu)形式。眾所 周知，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件是利用鋼筋抗拉強(qiáng)度高，混凝土抗壓強(qiáng)度較高的特點(diǎn)形成截 面以中和軸分為受拉區(qū)和受壓區(qū)域，鋼筋布置在受拉區(qū)下部，承擔(dān)拉力，其正截面承載力極限狀態(tài)的拉力值為4/;(么/炒)，^為預(yù)應(yīng)力筋截面之和；/外預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。式中4為受拉鋼筋截面面積之和，y;為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。為了保證極限狀 態(tài)時(shí)構(gòu)件為延性破壞，以最小和最大配筋率作為限制。配筋率p-A，式中6為構(gòu)件截面寬度(對(duì)板來(lái)講為寬度， 一般取l米為單位)，^是截面的有效高度，由截面總高度減去混凝土保護(hù)層厚度(由規(guī)范規(guī)定，對(duì)板類構(gòu)件一般取15mm)和鋼筋的半徑。對(duì)板類受 彎構(gòu)件，規(guī)范規(guī)定最小配筋率;W^-0.2o/?；?5^中的大值，式中,為所采用混凝土強(qiáng)度等級(jí)的混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，/為所采用鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)然，還有混凝土 受壓高度的限制。所以對(duì)普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件來(lái)講，鋼筋配量的多少(即4多少) 和鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大小是綜合反映承載力大小，即4/,是反映承載力大小。此時(shí)，鋼筋與混凝土之間是由粘結(jié)力進(jìn)行協(xié)同工作，對(duì)普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件來(lái)講，鋼筋的應(yīng)力不能太大，規(guī)范限制在入-360y 2，否則，裂縫的寬度超過(guò)正常使用極限狀態(tài)的y /附附限制。例如一般受彎構(gòu)件，最大裂縫寬度限制在0.21! 11以內(nèi)。因此，當(dāng)荷載很大或跨度 很大時(shí)，若采用普通鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，則要很多鋼筋(4很大)，于是構(gòu)件截面就要很大，才能滿足鋼筋布置，這時(shí)就造成不經(jīng)濟(jì)或不可能。鑒于預(yù)應(yīng)力筋一般抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn) 高于力=360^ 2，根據(jù)等強(qiáng)度原則，則鋼筋用量可大幅度減少，同時(shí)預(yù)加應(yīng)力的作用/附附正好與使用時(shí)荷載作用相反。所以當(dāng)構(gòu)件投入使用后，這種預(yù)加應(yīng)力可起到平衡荷載的 作用，從而提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度和抗裂性能，這就是預(yù)應(yīng)力的特點(diǎn)。但是預(yù)應(yīng)力混凝 土在中小跨度、荷載不大的板類受彎構(gòu)件中使用，由于其預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度高，以及最小 的配筋率的限制，也使其不經(jīng)濟(jì)或不可能。而本發(fā)明是在非預(yù)應(yīng)力混凝土板類受彎構(gòu)件基礎(chǔ)上，利用混凝土楔子柱作用，改善 和提高了構(gòu)件的剛度和對(duì)裂縫的控制，所以仍是普通鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，具有施 工工藝簡(jiǎn)便，實(shí)用的特點(diǎn)，又具備預(yù)應(yīng)力混凝土的約束(預(yù)壓)作用，達(dá)到提高構(gòu)件剛 度和控制裂縫的目的。但又不是傳統(tǒng)意義上的預(yù)加應(yīng)力技術(shù)，需要對(duì)預(yù)應(yīng)力筋施加的張 拉控制應(yīng)力必須不低于其預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.4倍，即 。
2 0.4，式中 。 為預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力，/-為預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給定)。下面以例子說(shuō)明設(shè)板的厚度為120mm， A。=105mm，根據(jù)正截面承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，配置<8@160，即配冷軋扭鋼筋-'8，間距160mm，每一米板寬配^8鋼筋6.25根，
每根一8鋼筋截面積為45.3m附2，則板的配筋率/y-A-6.25x45.y 1fV;、 = 0.27%，賊 /(歸0xl05)滿足規(guī)范規(guī)定不小于0.2%。這是按鋼筋均勻布置設(shè)計(jì)。所以當(dāng)改為本發(fā)明的布置時(shí)，鋼 筋不變，結(jié)構(gòu)性能提高已由上述論證證明。但是若改為預(yù)應(yīng)力筋，以1X7鋼鉸線為配筋， 一根鋼鉸線的截面積為140ww2， /M=1860^ 2， 4=1320^ 2，當(dāng)配筋率相同時(shí)， 一米板寬配2根鋼鉸線，戸 "少 /附附〃 = 2x140=0.27%。很明顯，即使張拉控制應(yīng)力 。 =0.4/-，也要達(dá)到744^^1000x105 c。"辯 /附附與冷軋扭鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值360^/ 2相比，大一倍以上，所以要滿足原配筋率，鋼鉸/ w附線的強(qiáng)度就很低了，是不經(jīng)濟(jì)的；若改為1根鋼鉸線(從等強(qiáng)度原則仍滿足，預(yù)應(yīng)力筋 4>_4=140X1320=184.8KN，冷軋扭鋼筋4力=45.3x6.22x360 = IOIABV)，但是1根鋼鉸線時(shí)的配筋率A = = 0.14%不滿足最小配筋率的要求。1000x105可見(jiàn)采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在中小跨度、小荷載的條件下是不經(jīng)濟(jì)或不可能的。 因此，這種楔子混凝土所形成的約束相對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土而言是有限的。但對(duì)普通 鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件而言，由于板跨度不大，荷載也不大，這種約束冷扎扭鋼筋混 凝土板類受彎構(gòu)件與傳統(tǒng)的均勻分布鋼筋的混凝土板類受彎構(gòu)件相比，已由上述論證證 明可提高構(gòu)件剛度，減少裂縫寬度等改善結(jié)構(gòu)性能的作用。同時(shí)這種約束是鋼筋混凝土 板類受彎構(gòu)件工作過(guò)程自行產(chǎn)生的，因而稱之為有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件。
權(quán)利要求
1、 一種有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，包括混凝土 (1)和設(shè)于其內(nèi)的若干 根其截面為螺旋狀的受力冷軋扭鋼筋(2)，以及若干根與受力冷軋扭鋼筋(2)相互垂直 搭接布置的分布鋼筋(3)，其特征在于所述受力冷軋扭鋼筋(2)成對(duì)布置，每對(duì)中的 兩根受力冷軋扭鋼筋(2)的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大小相同，其螺旋旋轉(zhuǎn)方向相反。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，其特征在于所述' 每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋(2)軸線間的距離不小于25mm，且不大于該對(duì)受力冷軋 扭鋼筋(2)螺旋旋轉(zhuǎn)角(6 )在一個(gè)節(jié)距(L)的投影長(zhǎng)度(b)的2倍。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，其特征在于 所述若干對(duì)受力冷軋扭鋼筋(2)中每對(duì)相互之間的距離均相等，所述若干對(duì)受力冷軋扭 鋼筋(2)中的每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋(2)之間的距離也均相等。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，其特征在于在單 向板中，所述分布鋼筋(3)采用冷軋扭鋼筋，即為分布冷軋扭鋼筋(3.1);所述分布冷 軋扭鋼筋(3.1)成對(duì)布置，每對(duì)中的兩根分布冷軋扭鋼筋(3.1)的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大小相 同，其螺旋旋轉(zhuǎn)方向相反；或，所述分布冷軋扭鋼筋(3.1)均勻分布；或，所述分布鋼 筋(3)采用光圓鋼筋或帶肋鋼筋，即為分布光圓鋼筋(3.2)或分布帶肋鋼筋(3.2)， 所述分布光圓鋼筋(3.2)或分布帶肋鋼筋(3.2)均勻分布。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，其特征在于在雙向 板中，所述分布鋼筋為另一個(gè)方向的受力冷軋扭鋼筋(2)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，其特征在于所述 混凝土指強(qiáng)度等級(jí)在C20-C40的普通混凝土。
7、 一種有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件的制作方法，包括制作受力冷軋扭鋼筋(2) 和制作分布鋼筋(3)、制作安裝模板、安裝綁扎受力冷軋扭鋼筋(2)和分布鋼筋(3) 、澆筑混凝土、對(duì)澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、拆模，其特征在于 在制作受力冷軋扭鋼筋(2)的工序中，根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)格尺寸，將受力冷軋扭鋼筋(2)的螺旋旋轉(zhuǎn)角(0)按順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较蚋骷庸ひ话?；所述綁軋受力冷軋扭鋼?2)和分布鋼筋(3)，在單向板中，指按設(shè)計(jì)的每對(duì)中的 兩根受力冷軋扭鋼筋(2)軸線間的距離和該對(duì)受力冷軋扭鋼筋(2)與相鄰的另一對(duì)受 力冷軋扭鋼筋(2)之間的距離固定，通過(guò)與被綁軋的受力冷軋扭鋼筋(2)相互垂直的 分布鋼筋(3)交叉點(diǎn)疊接綁扎固定其相應(yīng)距離；或，在雙向板中，相互垂直的兩個(gè)方向的受力冷軋扭鋼筋(2)均按設(shè)計(jì)的每對(duì)中的兩根 受力冷軋扭鋼筋(2)軸線間的距離和該對(duì)受力冷軋扭鋼筋(2)與相鄰的另一對(duì)受力冷 軋扭鋼筋(2)之間的距離固定，通過(guò)相互垂直的受力冷軋扭鋼筋(2)的疊接綁扎固定其相 應(yīng)距離。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于所述制作分布鋼筋(3)包括制 作分布冷軋扭鋼筋(3.1)和制作分布光圓鋼筋(3.2)或制作分布帶肋鋼筋(3.2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有限自約束鋼筋混凝土板類受彎構(gòu)件，包括混凝土(1)和設(shè)于其內(nèi)的若干根其截面為螺旋狀的受力冷軋扭鋼筋(2)，以及若干根與受力冷軋扭鋼筋(2)相互垂直搭接布置的分布鋼筋(3)，所述受力冷軋扭鋼筋(2)成對(duì)布置，每對(duì)中的兩根受力冷軋扭鋼筋(2)的螺旋旋轉(zhuǎn)角度大小相同，其螺旋旋轉(zhuǎn)方向相反。其制作方法包括制作受力冷軋扭鋼筋(2)和分布鋼筋(3)、制作安裝模板、安裝綁扎受力冷軋扭鋼筋(2)和分布鋼筋(3)，澆筑混凝土、對(duì)澆筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、拆模。本構(gòu)件能形成自約束混凝土，使其結(jié)構(gòu)剛度提高、裂縫寬度得到控制，且制作工藝簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)E04B5/00GK101122152SQ20071006991
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者吳佳雄 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院