組合扁梁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，具體涉及一種組合扁梁。其結(jié)構(gòu)為：包括鋼梁，由鋼梁下翼緣、鋼梁腹板構(gòu)成的倒T字形；所述鋼梁腹板上部帶有鋸齒形抗剪連接件；包括壓型鋼板，所述壓型鋼板擱置在鋼梁下翼緣；包括混凝土，混凝土澆筑在由鋼梁、壓型鋼板與封頭板組成的封閉空間內(nèi)；包括抗剪鋼筋，抗剪鋼筋布置在鋸齒形抗剪連接件之間，每個(gè)間隔可布置一根或多根抗剪鋼筋。組合扁梁高度大大低于傳統(tǒng)組合梁，結(jié)構(gòu)、圍護(hù)、設(shè)備及人工等方面的造價(jià)也隨之降低。鋼梁內(nèi)包于混凝土，大大提高了組合結(jié)構(gòu)的抗火性能。保證了鋼與混凝土之間剪力的有效傳遞，簡(jiǎn)化了施工工藝，具備極佳的經(jīng)濟(jì)性。
【專利說(shuō)明】組合扁梁

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，具體涉及一種組合扁梁。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，組合梁在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛，它充分利用了兩種材料(鋼材與混凝 土）的優(yōu)勢(shì)，使結(jié)構(gòu)獲得了較大的剛度及承載力。相比于鋼筋混凝土梁，組合梁的施工周期 縮短1/2~1/3,施工擾民程度減輕，擁有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 如圖1所示，在傳統(tǒng)組合梁中，鋼梁在下，主要承受拉應(yīng)力；混凝土在上，主要承受 壓應(yīng)力。鋼梁和混凝土兩者之間剪力的傳遞通過(guò)抗剪連接件--栓釘11來(lái)實(shí)現(xiàn)，確保了兩 種材料在受彎狀態(tài)下協(xié)同工作，發(fā)揮出極佳的力學(xué)性能與經(jīng)濟(jì)性能。然而由于在傳統(tǒng)組合 梁中鋼材(主要是指工字型鋼梁10構(gòu)件）與混凝土 1上下分層布置，組合梁的高度一般較 大，這也導(dǎo)致建筑物高度增大及凈層高減小。這一因素對(duì)中高層建筑是致命的，首先，建筑 高度的增加增加了結(jié)構(gòu)、圍護(hù)及設(shè)備的材料成本，隨之產(chǎn)生的人工及工期成本也十分巨大； 其次，在建筑面積一定的情況下層高的加大往往會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)高度超限。
[0004] 同時(shí)，由于鋼梁外露，組合梁的抗火性能相比于鋼筋混凝土梁遜色不少。為了防止 這一隱患，規(guī)范規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)部分必須使用防火涂料。
[0005] 針對(duì)組合梁的這些弊端，歐洲學(xué)者在上世紀(jì)末提出了組合扁梁的概念，組合扁梁 的新形式（slimfor、slimdek等）也層出不窮，然而，這些組合扁梁除了在高度方面未到達(dá) 最優(yōu)效果外，鋼與混凝土之間剪力傳遞的有效性與可靠性也不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種新型的組合扁梁，使組合結(jié) 構(gòu)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性與施工便捷性得到質(zhì)的改善。
[0007] 保證組合扁梁高度盡可能小的前提下，開(kāi)發(fā)出可靠性及經(jīng)濟(jì)性能更好、施工更為 便捷的組合扁梁，本發(fā)明的主要思路是結(jié)合一般組合梁的受力特點(diǎn)節(jié)省一部分鋼材，同時(shí) 利用更為可靠的鋸齒形抗剪連接件保證鋼與混凝土的協(xié)同作用。
[0008] 在一般組合梁與組合扁梁中鋼梁上翼緣受壓，本發(fā)明設(shè)想將所述的上翼緣這一部 分鋼材由混凝土代替；另外，本發(fā)明采用了鋸齒形抗剪連接件，在鋼梁腹板上延展出鋸齒形 抗剪連接結(jié)構(gòu)，該鋸齒形抗剪連接件的使用也最大限度地利用了鋼與混凝土之間的化學(xué)膠 著力與機(jī)械咬合力，如此來(lái)保證兩種材料件剪力的可靠與有效傳遞。
[0009] 基于上述設(shè)計(jì)思想，本發(fā)明需要保護(hù)的技術(shù)方案表征為： 一種組合扁梁，其特征在于， 包括鋼梁，所述鋼梁包括鋼梁下翼緣2和鋼梁腹板3,為由鋼梁下翼緣2、鋼梁腹板3構(gòu) 成的倒T字形(或倒π形)，水平方向的鋼梁下翼緣2與堅(jiān)直方向的鋼梁腹板3兩者之間由 焊縫8連接；所述鋼梁腹板3上部帶有鋸齒形抗剪連接件4,所述鋸齒形抗剪連接4為組合 扁梁唯一的剪力傳遞裝置。
[0010] 包括壓型鋼板5,壓制呈凹凸波浪形，所述壓型鋼板5的凹部直接擱置在鋼梁下翼 緣2。
[0011] 包括若干封頭板9,用于堵住澆筑水泥混凝土?xí)r從凸起入口處流失，因此在靠近鋼 梁腹板3的兩側(cè)，將每個(gè)封頭板9放置在壓型鋼板5凸起口徑處并與水平放置的鋼梁下翼 緣2形成封閉的封頭。
[0012] 包括混凝土 1，混凝土 1澆筑在由鋼梁、壓型鋼板5與封頭板9組成的封閉空間內(nèi)。
[0013] 包括抗剪鋼筋6,抗剪鋼筋6布置在鋸齒形抗剪連接件之間，每個(gè)間隔可布置一根 或多根抗剪鋼筋。
[0014] 包括分布鋼筋7,所述抗剪鋼筋7分布于鋸齒形抗剪連接件4之中，其最小長(zhǎng)度應(yīng) 不小于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的最小值。所述抗剪鋼筋通過(guò)澆筑的混凝土與鋼梁連 城一個(gè)整體。
[0015] 所述鋼梁形狀為倒T型或倒π形，一塊下翼緣鋼板上可焊接1~2塊帶鋸齒形抗剪 連接件的腹板。
[0016] 所述壓型鋼板高度超過(guò)2/3倍的梁高。
[0017] 所述倒η形鋼梁中兩塊腹板的間距不應(yīng)小于1/3倍的腹板高度。
[0018] 所述鋸齒形抗剪連接件上層混凝土板厚度不宜超過(guò)鋼梁高度的1/3。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 1)組合扁梁高度大大低于傳統(tǒng)組合梁，結(jié)構(gòu)、圍護(hù)、設(shè)備及人工等方面的造價(jià)也隨之降 低。
[0020] 2)將工字形改為倒Τ字形，即首次在組合梁結(jié)構(gòu)中取消了鋼梁上翼緣，同時(shí)采用 了鋸齒形抗剪連接，如此大大提高了組合扁梁的經(jīng)濟(jì)性。
[0021] 3)鋼梁內(nèi)包于混凝土，大大提高了組合結(jié)構(gòu)的抗火性能。
[0022] 4)保證了鋼與混凝土之間剪力的有效傳遞，簡(jiǎn)化了施工工藝，具備極佳的經(jīng)濟(jì)性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是傳統(tǒng)組合梁的三維效果圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明中組合扁梁三維效果圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明鋼與混凝土之間的縱向剪力傳遞示意圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明在使用狀態(tài)下新型組合扁梁的受力狀態(tài)示意圖。
[0027] 數(shù)字標(biāo)注：1混凝土、2鋼梁下翼緣、3鋼梁腹板、4鋸齒形抗剪連接件、5壓型鋼板、 6抗剪鋼筋，7分布鋼筋、8焊縫、9封頭板、10工字型鋼梁、11抗剪連接件(即栓釘)。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0029] 如圖2所述的新型組合扁梁，其結(jié)構(gòu)為： 包括鋼梁，所述鋼梁包括鋼梁下翼緣2和鋼梁腹板3,為由鋼梁下翼緣2、鋼梁腹板3構(gòu) 成的倒Τ字形(或倒π形)，鋼梁下翼緣2、鋼梁腹板3兩者之間由焊縫8連接；所述鋼梁腹 板3上部帶有鋸齒形抗剪連接件4,所述鋸齒形抗剪連接4為組合扁梁唯一的剪力傳遞裝 置，如圖3所示。
[0030] 包括壓型鋼板5,壓制呈凹凸波浪形，所述壓型鋼板5的凹部直接擱置在鋼梁下翼 緣2 (也可通過(guò)點(diǎn)焊的方式焊接在鋼梁下翼緣2上)。
[0031] 包括若干封頭板9,用于堵住澆筑水泥混凝土?xí)r從凸起入口處流失，因此在靠近鋼 梁腹板3的兩側(cè)，將每個(gè)封頭板9放置在壓型鋼板5凸起口徑處并與水平放置的鋼梁下翼 緣2形成封閉的封頭，圖2中鋼梁腹板3兩側(cè)恰都未能示出。
[0032] 包括混凝土 1，混凝土 1澆筑在由鋼梁、壓型鋼板5與封頭板9組成的封閉空間內(nèi)。
[0033] 包括抗剪鋼筋6,抗剪鋼筋6布置在鋸齒形抗剪連接件之間，每個(gè)間隔可布置一根 或多根抗剪鋼筋。
[0034] 包括分布鋼筋7,抗剪鋼筋7分布于鋸齒形抗剪連接件4之中，其最小長(zhǎng)度應(yīng)不小 于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的最小值。所述抗剪鋼筋通過(guò)澆筑的混凝土與鋼梁連城一 個(gè)整體。
[0035] 所述鋼梁形狀為倒T型或倒π形，一塊下翼緣鋼板上可焊接1~2塊帶鋸齒形抗剪 連接件的腹板。
[0036] 所述壓型鋼板高度超過(guò)2/3倍的梁高。
[0037] 所述倒π形鋼梁中兩塊腹板的間距不應(yīng)小于1/3倍的腹板高度。
[0038] 所述鋸齒形抗剪連接件上層混凝土板厚度不宜超過(guò)鋼梁高度的1/3。
[0039] 受力分析： 如圖3所示，鋼與混凝土之間的縱向剪力由鋸齒形抗剪連接件4傳遞，且鋸齒形抗剪連 接件4為唯一的剪力傳遞裝置；在使用狀態(tài)下新型組合扁梁的受力狀態(tài)如圖4所示，組合截 面形心軸位于鋸齒形抗剪連接件之下，下部鋼梁承受拉應(yīng)力，上部混凝土 1承受壓應(yīng)力，具 備極佳的力學(xué)性能。
[0040] 本發(fā)明的施工方式為： 1、 在工廠中加工并焊接上新型組合扁梁所需鋼梁； 2、 施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝鋼梁就位； 3、 在鋼梁下翼緣上擱置壓型鋼板并安裝封頭板； 4、 綁扎抗剪鋼筋及分布鋼筋； 5、 燒筑混凝土。
【權(quán)利要求】
1. 一種組合扁梁，其特征在于， 包括鋼梁，所述鋼梁包括鋼梁下翼緣（2)和鋼梁腹板（3)，為由鋼梁下翼緣（2)、鋼梁腹 板（3)構(gòu)成的倒T字形，鋼梁下翼緣（2)、鋼梁腹板（3)兩者之間由焊縫（8)連接；所述鋼梁 腹板（3)上部帶有鋸齒形抗剪連接件（4); 包括壓型鋼板（5)，壓制呈凹凸波浪形，所述壓型鋼板（5)的凹部直接擱置在鋼梁下翼 緣⑵； 包括若干封頭板（9)，用于堵住澆筑水泥混凝土?xí)r從凸起入口處流失，在靠近鋼梁腹板 (3)的兩側(cè)，將每個(gè)封頭板（9)放置在壓型鋼板（5)凸起口徑處并與水平放置的鋼梁下翼緣 (2)形成封閉的封頭； 包括混凝土（ 1 )，混凝土（ 1)澆筑在由鋼梁、壓型鋼板（5 )與封頭板（9 )組成的封閉空間 內(nèi)； 包括抗剪鋼筋（6)，抗剪鋼筋（6)布置在鋸齒形抗剪連接件（4)之間，每個(gè)間隔可布置 一根或多根抗剪鋼筋； 包括分布鋼筋（7)，抗剪鋼筋（7)分布于鋸齒形抗剪連接件（4)之中；所述抗剪鋼筋通 過(guò)澆筑的混凝土與鋼梁連城一個(gè)整體。
2. 如權(quán)利要求1所述的組合扁梁，其特征在于，一塊下翼緣鋼板上可焊接1~2塊帶鋸齒 形抗剪連接件的腹板。
3. 如權(quán)利要求1所述的組合扁梁，其特征在于，所述壓型鋼板高度超過(guò)2/3倍的梁高。
4. 如權(quán)利要求1所述的組合扁梁，其特征在于，所述倒π形鋼梁中兩塊腹板的間距不 小于1/3倍的腹板高度。
5. 如權(quán)利要求1所述的組合扁梁，其特征在于，所述鋸齒形抗剪連接件上層混凝土板 厚度不超過(guò)鋼梁高度的1/3。
【文檔編號(hào)】E04B1/94GK104100037SQ201410292088
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】陳世鳴, 譚劍耀, 托伊 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)