CN103835435B - 一种u形钢-混凝土组合梁 - Google Patents
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Abstract
一种U形钢-混凝土组合梁，它涉及一种组合梁，以解决现有工字形钢-混凝土组合梁抗火性能差和整体稳定性差，以及外包钢-混凝土叠合板组合梁抗剪承载力较低，不易保证钢梁和混凝土完全协同工作的问题，它包括混凝土板，它还包括U形钢、多个角钢、多根纵向受力钢筋、多根架立钢筋和混凝土；U形钢的每个腹板上固接有水平设置的翼缘板，U形钢与翼缘板一体制成，U形钢内沿其长度方向固接有多个角钢，每个角钢的侧面焊接有一根架立钢筋，纵向受力钢筋沿U形钢的长度方向固接在架立钢筋上，U形钢顶部设置混凝土板，混凝土板内的钢筋弯折后伸入U形钢内，混凝土浇注在U形钢内。本发明用于土木工程建筑中。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合梁，具体涉及一种无需防火涂料的U形钢－混凝土组合梁，属于建筑结构技术领域。
背景技术
钢－混凝土组合梁具有刚度大、承载力高等优点，在实际工程中得到广泛的应用，目前工程中常用的是工字形钢－混凝土组合梁，工字形钢－混凝土组合梁由于钢梁直接裸露，实际工程中需要在工字钢上涂设防火涂料以提高组合梁的抗火性能，由此造成工字形钢-混凝土组合梁的造价提高；同时，工字形钢－混凝土组合梁在梁柱节点负弯矩区，钢梁下翼缘受压，为防止工字形钢产生出平面失稳，需在梁端设置隅撑。
经文献检索，申请号为201210597480.5的中国发明专利申请提出外包钢-混凝土叠合板组合梁，该组合梁采用槽钢内翻的形式，此类组合梁容易导致槽钢上部阴角处的混凝土浇筑不密实，施工质量不易保证，此外由于该发明专利申请采用冷弯薄壁型钢，U形梁的上翼缘的切片作为抗剪连接键，其抗剪承载力较低，不易保证钢梁和混凝土完全协同工作。
发明内容
本发明是为解决现有工字形钢-混凝土组合梁抗火性能差和整体稳定性差，以及外包钢-混凝土叠合板组合梁抗剪承载力较低，不易保证钢梁和混凝土完全协同工作的问题，进而提供一种U形钢-混凝土组合梁。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种U形钢-混凝土组合梁包括混凝土板，它还包括U形钢、多个角钢、多根纵向受力钢筋、多根架立钢筋和混凝土；
U形钢的每个腹板上端固接有水平设置的翼缘板，U形钢与翼缘板一体制成，U形钢内沿其长度方向固接有多个角钢，角钢的长度方向与U形钢的长度方向垂直，多根纵向受力钢筋沿U形钢的长度方向间隔布置，每个角钢的侧面焊接有一根架立钢筋，纵向受力钢筋沿U形钢的长度方向固接在架立钢筋上，U形钢的顶部设置混凝土板，混凝土板内的钢筋弯折后伸入U形钢内，混凝土浇注在U形钢内。
本发明的有益效果是：一、本发明U形钢内混凝土和纵向钢筋的存在，无需涂设防火涂料就可满足抗火要求，显著提高了组合梁的抗火性能。二、本发明相对传统工字形钢-混凝土组合梁具有更高的抗弯刚度和承载力，本发明的高度相对于传统工字形钢-混凝土组合梁高度有所降低，从而能降低结构层高度。三、传统的工字形钢-混凝土组合梁在梁柱节点负弯矩区，工字形钢下翼缘受压，因此，在普通的钢结构梁柱节点区需设置隅撑来阻止钢梁的平面外失稳，而本发明组合梁中的基本钢构件U形钢为U形截面，同时内部填充混凝土，其具有很高平面外刚度，U形钢不会产生平面外失稳，在结构体系中可以省去隅撑的布置，从而节省钢材并简化施工过程，整体制造成本降低了30%-40%。四、本发明的组合梁中U形钢内部混凝土的存在提高了组合梁的抗弯承载力和抗弯刚度，进一步提高了组合梁的受力性能。在传统工字形钢-混凝土组合梁中，抗剪连接件采用栓钉，由于单个栓钉的抗剪承载力较低，使得组合梁中需要较多的抗剪连接件，造成施工复杂，而本发明组合梁，采用角钢作为抗剪连接件，其具有比栓钉更高的抗剪承载力，同时角钢可以作为拉接件连接U形钢两腹板，保证U形钢的整体结构的稳定性。此外角钢还能起到抗拔作用，防止U形钢和混凝土板纵向分离。五、本发明采用翼缘板外翻的组合梁形式，能有效保证混凝土的浇筑质量；同时采用抗剪能力较强的角钢作为抗剪连接键，同时角钢还能起到抗拔和拉接作用，能同时替代现有外包钢-混凝土叠合板组合梁中的连接钢筋和切片抗剪连接件，保证了钢梁和混凝土完全协同工作。
附图说明
图1是本发明的U形钢-混凝土组合梁的整体结构剖面图，图2是本发明的U形钢、角钢、架立钢筋和纵向受力钢筋连接的整体结构立体图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图2说明，本实施方式的一种U形钢-混凝土组合梁包括混凝土板7，它还包括U形钢1、多个角钢2、多根纵向受力钢筋4、多根架立钢筋3和混凝土8；
U形钢1的每个腹板上端固接有水平设置的翼缘板1-1，U形钢1与翼缘板1-1一体制成，U形钢1内沿其长度方向固接有多个角钢2，角钢2的长度方向与U形钢1的长度方向垂直，多根纵向受力钢筋4沿U形钢1的长度方向间隔布置，每个角钢2的侧面焊接有一根架立钢筋3，纵向受力钢筋4沿U形钢1的长度方向固接在架立钢筋3上，U形钢1的顶部设置混凝土板7，混凝土板7内的钢筋6弯折后伸入U形钢1内，混凝土8浇注在U形钢1内。
本实施方式的U形钢可以由钢板轧制或焊接而成，角钢连接件可以由钢板轧制或焊接而成。
具体实施方式二：结合图2说明，本实施方式的架立钢筋3采用U形钢筋或带有弯钩的架立钢筋，纵向受力钢筋4沿U形钢1的长度方向固接在架立钢筋3的U形槽或弯钩内。如此设置，结构形式多样，连接稳定可靠。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2说明，本实施方式的U形钢1与角钢2采用焊缝连接。如此设置，角钢可设置在U形钢内部也可放置在U形钢顶面上，构造简单，传力直接简捷。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2说明，本实施方式的角钢2与架立钢筋3焊缝连接。如此设置，构造简单，传力直接简捷。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图2说明，本实施方式所述混凝土板7为预制混凝土板或现浇混凝土板。如此设置，使用方便，满足实际需要。其它与具体实施方式一、二或四相同
具体实施方式六：结合图2说明，本实施方式的U形钢1及翼缘板1-1均由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。如此设置，屈服强度大，满足实际需要。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图2说明，本实施方式的角钢2由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。如此设置，屈服强度大，满足实际需要。其它与具体实施方式一、二、四或六相同。
具体实施方式八：结合图2说明，本实施方式的架立钢筋3由HRB235钢筋、HRB335钢筋、HRB400钢筋或RRB400钢筋制成。如此设置，屈服强度大，满足实际需要。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图2说明，本实施方式的纵向受力钢筋4由HRB235钢筋、HRB335钢筋、HRB400钢筋或RRB400钢筋制成。如此设置，屈服强度大，满足实际需要。其它与具体实施方式一、二、四、六或八相同。
具体实施方式十：结合图1说明，本实施方式的混凝土8为C30-C80普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土；混凝土板7中的钢筋6由HRB235钢筋、HRB335钢筋、HRB400钢筋或RRB400钢筋制成。如此设置，满足实际需要，C30-C80为强度等级。其它与具体实施方式九相同。
实施例
结合图1-图2说明，首先在U形钢1上焊接角钢2，角钢2沿U形钢1的长度方向布置；然后将架立钢筋3焊接在角钢2上。在施工现场，U形钢1安装定位后在架立钢筋3上设置纵向受力钢筋4，同时，制作混凝土板7（混凝土板可以预制也可以现浇），（绑扎板内受力钢筋5和钢筋6），钢筋6弯折并深入U形钢1内，使混凝土板和U形钢更好的协同工作，最后混凝土8浇筑在U形钢1内，待混凝土完全硬化后，U形钢和混凝土板通过钢筋6连接为整体，形成U形钢-混凝土组合梁，共同工作受力。U形钢可以由钢板轧制或焊接而成，角钢连接件可以由钢板轧制或焊接而成。
足尺试件（跨度为7.2m-8.4m）的制备实验结果表明，本发明组合梁具有较高的承载力和良好的延性，试验中组合梁的跨中挠度达到了跨度的1/24-1/22（使用阶段规范要求仅为1/400），抗剪角钢设置较稀疏（间距为220mm-300mm）时能保证钢梁和混凝土板之间无相对滑移，两者能很好的协同工作。
Claims (10)
1.一种U形钢-混凝土组合梁，它包括混凝土板7，其特征在于：它还包括U形钢(1)、多个角钢(2)、多根纵向受力钢筋(4)、多根架立钢筋(3)和混凝土(8)；
U形钢(1)的每个腹板上端固接有水平设置的翼缘板(1-1)，U形钢(1)与翼缘板(1-1)一体制成，U形钢(1)内沿其长度方向固接有多个角钢(2)，角钢(2)的长度方向与U形钢(1)的长度方向垂直，多根纵向受力钢筋(4)沿U形钢(1)的长度方向间隔布置，每个角钢(2)的侧面焊接有一根架立钢筋(3)，纵向受力钢筋(4)沿U形钢(1)的长度方向固接在架立钢筋(3)上，U形钢(1)的顶部设置混凝土板(7)，混凝土板(7)内的钢筋(6)弯折后伸入U形钢(1)内，混凝土(8)浇注在U形钢(1)内；
板内受力钢筋(5)沿U形钢(1)的长度方向设置在混凝土板(7)内，板内受力钢筋(5)与钢筋(6)绑扎在一起，相邻角钢(2)间距为220-300mm。
2.根据权利要求1所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：架立钢筋(3)采用U形钢筋或带有弯钩的架立钢筋，纵向受力钢筋(4)沿U形钢(1)的长度方向固接在架立钢筋(3)的U形槽或弯钩内。
3.根据权利要求1或2所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：U形钢(1)与角钢(2)采用焊缝连接。
4.根据权利要求3所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：角钢(2)与架立钢筋(3)采用焊缝连接。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述混凝土板(7)为预制混凝土板或现浇混凝土板。
6.根据权利要求5所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：U形钢(1)及翼缘板(1-1)均由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：角钢(2)由Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。
8.根据权利要求7所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：架立钢筋(3)由HRB235钢筋、HRB335钢筋、HRB400钢筋或RRB400钢筋制成。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：纵向受力钢筋(4)由HRB235钢筋、HRB335钢筋、HRB400钢筋或RRB400钢筋制成。
10.根据权利要求9所述的一种U形钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述混凝土(8)为C30-C80普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土；混凝土板(7)中的钢筋(6)由HRB235钢筋、HRB335钢筋、HRB400钢筋或RRB400钢筋制成。
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