CN104120794A - 锯齿形钢-混凝土抗剪连接件 - Google Patents

Abstract

一种钢-混凝土抗剪连接件，本发明属于土木工程结构工程领域。包括钢腹板，钢腹板的顶端由数控机床切割出流线状的锯齿形抗剪连接件；包括锯齿形抗剪连接件，锯齿形抗剪连接件位于钢腹板之上，其基本形状为流线形；包括抗剪钢筋，抗剪钢筋布置在相邻锯齿形抗剪连接件之间，每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋，竖向位于切割线的拐点处；包括混凝土，混凝土浇筑在由模板与钢腹板组成的封闭空间中，抗剪钢筋与锯齿形抗剪连接件应浇筑于混凝土之内。本发明创造性地将其直接设置在钢腹板上，省去了传统抗剪连接件的加工制作及施工过程，施工便捷，钢与混凝土之间的连接传递可靠有效。

Description

锯齿形钢-混凝土抗剪连接件

技术领域

本发明属于土木工程结构工程领域，具体涉及一种抗剪连接件。 

背景技术

组合结构在建筑结构中应用十分广泛，它充分利用了钢与混凝土两种材料的优势——钢材承受拉应力，混凝土承受压应力，从而使结构获得了较大的刚度及承载力。为了使两种材料协同工作，钢与混凝土需要抗剪连接件传递两种材料之间的剪力。 

目前，抗剪连接件的形式很多，按照变形能力可分为刚性连接件和柔性性连接件。刚性连接件包括方钢、T型钢、马蹄型钢等；柔性抗剪连接件包括栓钉、弯筋及PBL抗剪连接件等。相对而言，刚性连接件刚度大、变形小，破坏时呈现脆性破坏；而柔性连接变形较大，不会在周围的混凝土内引起较高的应力集中，是一种比较理想的抗剪连接件。 

虽然长期以人们对柔性连接件的青睐促使人们不断开发出新的抗剪连接件，然而人们对柔性抗剪连接件的概念都是独立于钢材与混凝土的第三种材料，譬如栓钉、PBL抗剪连接件。这一概念的根深蒂固直接导致了组合结构的施工工艺复杂化。譬如目前使用最为广泛的栓钉，在施工现场栓钉需要特殊的设备将其焊接在钢梁上，考虑到单个栓钉的抗剪承载力较小，栓钉数目庞大，焊接栓钉这道工序花费的时间成本也不菲。从经济性上考虑，每吨栓钉的价格比等质量的钢材高，加上施工中产生的人工费，传统抗剪连接件的经济性不高。钢-混凝土组合结构造价偏高的部分原因也是因为这一因素。 

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种抗剪连接，使组合结构的经济性与施工便捷性得到质的改善。 

在保证抗剪连接件抗剪承载力与延性的前提下，开发出经济性能更好、施工更为便捷的锯齿形抗剪连接，本发明的主要思路是在不增加额外材料的前提下利用混凝土与钢梁之间化学胶着力与机械咬合力形成抗剪连接。

组合结构中一般的抗剪连接件均为除混凝土板与钢材之外的额外材料，本发明设想将抗剪连接件与组合结构的钢材部分合二为一，通过对钢材进行流线状的切割尽量增大钢材与混凝土的接触面积，从而使两种材料之间的化学胶着力与机械咬合力发挥到极致。同时为了防止脆性破坏，在锯齿型抗剪连接之间布置横向钢筋以传递混凝土中的拉应力。

基于上述设计思想，本发明需要保护的技术方案表征为： 

一种钢-混凝土抗剪连接件，其特征在于，

包括钢腹板1，钢腹板的顶端由数控机床切割出流线状的锯齿形抗剪连接件2，钢腹板的切割工作可在工厂完成，简单便捷。

包括锯齿形抗剪连接件2，锯齿形抗剪连接件2位于钢腹板1之上，其基本形状为流线形，其形状也可沿长度方向拉伸。同时，锯齿形抗剪连接件2的基本形状为中心对称图形，即一次切割可以得到两块一样的带锯齿形抗剪连接件2的钢腹板1。 

包括抗剪钢筋3，抗剪钢筋3布置在锯齿形抗剪连接件2之间，每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋。抗剪钢筋3的数量与尺寸需通过计算确定，确保抗剪连接***呈延性破坏。 

包括混凝土4，混凝土4浇筑在由模板与钢腹板1组成的封闭空间中，抗剪钢筋3与锯齿形抗剪连接件2应浇筑于混凝土4之内。 

所述的锯齿形抗剪连接件位于钢梁腹板顶部，由数控机床对钢板切割得到，所述抗剪钢筋布置于相邻锯齿形抗剪连接件中间，竖向位于切割线的拐点处。 

所述的数控机床对钢板的切割轨迹为中心对称图形，对钢板进行一次切割后即可得两块相同的带锯齿形抗剪连接件的钢梁腹板。 

所述的抗剪连接件高度不大于钢梁腹板高度的1/3。 

所述的抗剪连接件形状可变，抗剪连接件平面形状可沿钢梁长度方向拉伸。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

1)        改变了传统抗剪连接件的定义，创造性地将其直接设置在钢腹板上，省去了传统抗剪连接件的加工制作及施工过程。

2)        施工便捷，由于没有使用除钢腹板与混凝土之外的额外材料，施工时在将钢构件吊装完毕后直接浇筑混凝土即可。 

3)        钢与混凝土之间的连接传递可靠有效。 

附图说明

图1是本发明一个三维效果图。 

图2是本发明平面图。 

图3为本发明钢与混凝土之间的纵向剪力传递示意图。 

图4为本发明在使用状态下抗剪钢筋受力示意图。 

数字标注：1钢梁腹板、 2锯齿形抗剪连接件、3抗剪钢筋、4混凝土。 

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。 

图1所示： 

包括钢腹板1，钢腹板的顶端由数控机床切割出流线状的锯齿形抗剪连接件2，钢腹板的切割工作可在工厂完成，简单便捷。

包括锯齿形抗剪连接件2，锯齿形抗剪连接件2位于钢腹板1之上，其基本形状为图2所示的流线形，其形状也可沿长度方向拉伸。同时，锯齿形抗剪连接件2的基本形状为中心对称图形，即一次切割可以得到两块一样的带锯齿形抗剪连接件2的钢腹板1。 

包括抗剪钢筋3，抗剪钢筋3布置在锯齿形抗剪连接件2之间，每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋。抗剪钢筋3的数量与尺寸需通过计算确定，确保抗剪连接***呈延性破坏。 

包括混凝土4，混凝土4浇筑在由模板与钢腹板1组成的封闭空间中，抗剪钢筋3与锯齿形抗剪连接件2应浇筑于混凝土4之内。 

所述的锯齿形抗剪连接件位于钢梁腹板顶部，由数控机床对钢板切割得到，所述抗剪钢筋布置于相邻锯齿形抗剪连接件中间，竖向位于切割线的拐点处。 

所述的数控机床对钢板的切割轨迹为中心对称图形，对钢板进行一次切割后即可得两块相同的带锯齿形抗剪连接件的钢梁腹板。 

所述的抗剪连接件高度不大于钢梁腹板高度的1/3。 

所述的抗剪连接件形状可变，抗剪连接件平面形状可沿钢梁长度方向拉伸。 

    受力分析： 

    如图3所示，钢与混凝土之间的剪力传递通过两种材料之间的相互挤压实现；由于流线状的切割线条极大地增加了钢与混凝土的接触面积，锯齿形抗剪连接件的承载力大大提升。使用状态下抗剪钢筋的受力示意图如图4所示，由于相互挤压，在两种材料接触面不远处的混凝土会产生拉应力，而抗剪钢筋的作用在于传导使用状态下混凝土中的拉应力，防止锯齿形抗剪连接件发生脆性破坏。

本发明的施工方式为： 

1. 在工厂中加工出带有流线状的钢腹板。

2. 根据需要配置抗剪钢筋。 

3.  现场支模、钢筋绑扎。 

4. 浇筑混凝土。 

Claims (3)

1.一种钢-混凝土抗剪连接件，其特征在于，

包括钢腹板（1），钢腹板的顶端由数控机床切割出流线状的锯齿形抗剪连接件（2），

包括锯齿形抗剪连接件（2），锯齿形抗剪连接件（2）位于钢腹板（1）之上，其基本形状为流线形，

包括抗剪钢筋（3），抗剪钢筋（3）布置在相邻锯齿形抗剪连接件（2）之间，每个间隔可布置一根或多根抗剪钢筋，竖向位于切割线的拐点处；

包括混凝土（4），混凝土（4）浇筑在由模板与钢腹板（1）组成的封闭空间中，抗剪钢筋（3）与锯齿形抗剪连接件（2）应浇筑于混凝土（4）之内。

2.如权利要求1所述的钢-混凝土抗剪连接件，其特征在于，所述的抗剪连接件高度不大于钢梁腹板高度的1/3。

3.如权利要求1所述的钢-混凝土抗剪连接件，其特征在于，所述的抗剪连接件形状可变，抗剪连接件平面形状可沿钢梁长度方向拉伸。