CN107023114B - 一种钢和混凝土组合结构的连接件及其构成的组合梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢和混凝土组合结构的连接件，包括底板和钢筋定位机构，所述钢筋定位机构包括腹板、翼缘板及钢筋支承块，所述底板水平设置，所述腹板竖直设置且其下端固定于底板上端面，所述翼缘板设于底板上方且与底板平行；所述翼缘板一端固定连接于腹板侧壁上，翼缘板的底部构成有定位缺口，所述钢筋支承块嵌入定位缺口内且其一端与翼缘板固定连接，钢筋支承块另一端与定位缺口的侧壁之间形成有钢筋嵌入口；所述钢筋支承块与底板之间的区域为第一钢筋搁置区域，钢筋支承块上方的定位缺口内区域为第二钢筋搁置区域。本发明还公开了上述连接件构成的组合梁。本发明应用时便于搭接钢筋，能提升施工效率。

Description

一种钢和混凝土组合结构的连接件及其构成的组合梁

技术领域

本发明涉及钢-混凝土组合结构领域，具体是一种钢和混凝土组合结构的连接件及其构成的组合梁。

背景技术

钢和混凝土组合结构是基于钢结构和混凝土结构发展起来的一种性能优化的结构形式，通过合理的设计，这种结构形式能够充分发挥钢材抗拉和混凝土抗压的材料特性，以得到显著的经济效益，因此在工程中得到日益广泛的应用。

在钢和混凝土构件之间设置连接件是保证两者能够一起协同工作的关键，能够有效阻止钢梁和混凝土面板之间的相对滑移和分离。一直以来，研究人员为寻找一种使钢和混凝***同工作的可靠方式，对各种连接件进行了大量的试验和研究，其中包括弯筋连接件、型钢连接件、栓钉连接件等。由于栓钉连接件在设置时不需要考虑受力方向，再加上其施工规范化和可靠性高，目前已成为国内外钢和混凝土组合结构中较常用的连接件形式。开孔钢板连接件作为一种之后发展的连接件，主要依靠孔洞中的混凝土榫和钢筋来抵抗纵向剪力流，较栓钉而言，具有承载力高、刚度大、抗疲劳性能好和施工方便等优点，因此被逐渐应用于荷载较大和抗疲劳要求高的组合结构当中。

现有的开孔钢板连接件普遍类似于中国专利公开号CN 101736691 A公开的发明创造名称为“FRP加肋折形板材-混凝土组合桥面板”中所述的结构，其通过在肋板上钻设圆孔并贯穿加强钢筋以取得较高的承载性能。然而，现有的开孔钢板连接件的开孔为封闭的，在布置贯穿钢筋时往往会增加施工的难度和工作量，施工效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种钢和混凝土组合结构的连接件，其应用时便于搭接钢筋，能提升施工效率。本发明还公开了上述钢和混凝土组合结构的连接件构成的组合梁。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：一种钢和混凝土组合结构的连接件，包括底板和钢筋定位机构，所述钢筋定位机构包括腹板、翼缘板及钢筋支承块，所述底板水平设置，所述腹板竖直设置且其下端固定于底板上端面，所述翼缘板设于底板上方且与底板平行；所述翼缘板一端固定连接于腹板侧壁上，翼缘板的底部构成有定位缺口，所述钢筋支承块嵌入定位缺口内且其一端与翼缘板固定连接，钢筋支承块另一端与定位缺口的侧壁之间形成有钢筋嵌入口；所述钢筋支承块与底板之间的区域为第一钢筋搁置区域，钢筋支承块上方的定位缺口内区域为第二钢筋搁置区域。本发明的连接件应用时，将上层横向钢筋依次通过翼缘板与底板之间区域、钢筋支承块与底板之间区域、以及钢筋嵌入口后放置在钢筋支承块上，将下层横向钢筋通过翼缘板与底板之间区域后，放置在钢筋支承块与底板之间区域的底板上，以实现上下层横向钢筋的布设。

进一步的，所述钢筋定位机构的数量为多个，多个钢筋定位机构在横向上顺次排布。如此，本发明的连接件应用时能支承定位多根上层横向钢筋和多根下层横向钢筋，在组合梁的构造时更加便捷。

进一步的，所述钢筋定位机构包括两块翼缘板和两块钢筋支承块，两块翼缘板分别连接于腹板的两侧，每块翼缘板对应连接一块钢筋支承块。

为了提升本发明连接件的结构强度，进一步的，所述底板、腹板、翼缘板及钢筋支承块四者集成为一体。

进一步的，所述定位缺口为矩形缺口，且定位缺口两个拐角处构成圆弧倒角；所述底板与腹板之间的拐角为圆弧倒角。本发明通过在拐角处形成圆弧倒角，能进一步提升本发明的结构强度。

本发明基于上述一种钢和混凝土组合结构的连接件构成的第一种实施方式的组合梁，还包括工字钢梁、上层横向钢筋、下层横向钢筋及混凝土板，所述连接件固定在工字钢梁的上翼缘板上，所述上层横向钢筋穿过连接件的第二钢筋搁置区域且由钢筋支承块支承，所述下层横向钢筋穿过连接件的第一钢筋搁置区域且由底板支承；所述混凝土板包裹连接件、上层横向钢筋及下层横向钢筋。

进一步的，所述工字钢梁的数量为两个以上，每个工字钢梁的上翼缘板上均固定两个以上并排设置的连接件，所述上层横向钢筋穿过所有连接件的第二钢筋搁置区域，所述下层横向钢筋穿过所有连接件的第一钢筋搁置区域。

本发明基于上述的一种钢和混凝土组合结构的连接件构成的第二种实施方式的组合梁，还包括T字钢梁、上层横向钢筋、下层横向钢筋及混凝土板，所述连接件固定在T字钢梁的T字钢腹板上，所述上层横向钢筋穿过连接件的第二钢筋搁置区域且由钢筋支承块支承，所述下层横向钢筋穿过连接件的第一钢筋搁置区域且由底板支承；所述混凝土板包裹连接件、上层横向钢筋及下层横向钢筋。采用第二种实施方式的组合梁时，由于取消了工字形截面钢梁的上翼缘板，将连接件直接切割成型于钢梁的T字钢腹板上，可减少钢材的用量，从而降低工程造价。

进一步的，所述T字钢梁的数量为两个以上，每个T字钢梁的T字钢腹板上均固定有连接件，所述上层横向钢筋穿过所有连接件的第二钢筋搁置区域，所述下层横向钢筋穿过所有连接件的第一钢筋搁置区域。

综上所述，本发明具有以下有益效果：(1)本发明应用时，混凝土板中的受力钢筋可直接搁置于连接件的底部和钢筋支承块上，避免了在传统开孔钢板连接件封闭空洞中布置钢筋时，耗费过多的资源，以达到降低施工难度，节省操作时间，提高施工效率。

(2)本发明的连接件具有较高的抗剪、抗拔承载力和抗疲劳性能，将其应用到组合梁中，能保证混凝土板和钢梁的有效连接。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明所述连接件的一个具体实施例的结构示意图；

图2为图1中连接件固定于工字钢梁上的结构示意图；

图3为图1中连接件固定于T字钢梁上的结构示意图；

图4为图2所述结构放置上、下层横向钢筋的结构示意图；

图5为图3所述结构放置上、下层横向钢筋的结构示意图；

图6为本发明所述组合梁一个具体实施例的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1、连接件，101、底板，102、腹板，103、翼缘板，104、钢筋支承块，2、上层横向钢筋，3、下层横向钢筋，4、混凝土板，5、工字钢梁，6、T字钢梁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，一种钢和混凝土组合结构的连接件，包括底板101和钢筋定位机构，其中，钢筋定位机构包括腹板102、翼缘板103及钢筋支承块104，本实施例的底板101水平设置，腹板102竖直设置且其下端固定于底板101上端面，翼缘板103设于底板101上方且与底板101平行。本实施例的翼缘板103一端固定连接于腹板102侧壁上，翼缘板103的底部构成有定位缺口，钢筋支承块104嵌入定位缺口内且其一端与翼缘板103固定连接，钢筋支承块104另一端与定位缺口的侧壁之间形成有钢筋嵌入口。本实施例的钢筋支承块104与底板101之间的区域为第一钢筋搁置区域，钢筋支承块104上方的定位缺口内区域为第二钢筋搁置区域。本实施例在具体设置时，钢筋定位机构的数量为多个，多个钢筋定位机构在横向上顺次排布。本实施例中钢筋定位机构包括两块翼缘板103和两块钢筋支承块104，两块翼缘板103分别连接于腹板102的两侧，每块翼缘板103对应连接一块钢筋支承块104。

为了提升本实施例的结构强度，本实施例的底板101、腹板102、翼缘板103及钢筋支承块104四者集成为一体。本实施例的定位缺口为矩形缺口，且定位缺口两个拐角处构成圆弧倒角；本实施例的底板101与腹板102之间的拐角为圆弧倒角。本实施例在具体制造连接件1时，采用一块矩形钢板剔除异形部分加工制作而成。

本实施例的连接件1较常用的栓钉连接件具有更大的抗剪刚度，能提供更高的抗剪承载力和更优良的抗疲劳性能，可以在保证混凝土板和钢梁有效连接的同时，提高组合结构的耐久性能；由于其施工便捷，可以很大程度上节约人力和物力，降低造价，具有良好的社会效益。本实施例可以避免在并排布置的传统开孔钢板的封闭式孔洞中穿插钢筋，而是直接将钢筋放置于连接件的底板上和钢筋支承块104上，可以保证与设计图纸的一致性，减少钢筋位置错动，提高施工效率。

基于上述一种钢和混凝土组合结构的连接件构成的组合梁，还包括工字钢梁5、上层横向钢筋2、下层横向钢筋3及混凝土板4，其中，连接件1固定在工字钢梁5的上翼缘板上，上层横向钢筋2穿过连接件1的第二钢筋搁置区域且由钢筋支承块104支承，下层横向钢筋3穿过连接件1的第一钢筋搁置区域且由底板101支承。混凝土板4包裹连接件1、上层横向钢筋2及下层横向钢筋3，其中，混凝土板4可采用普通混凝土或高性能混凝土。本实施例组合梁的工字钢梁5为工字形截面，连接件1沿纵向直接焊接于工字钢梁5的上翼缘板上。

本实施例在具体设置时，将钢筋支承块104的长度设置为与上层横向钢筋2的直径相等，上层横向钢筋2可依靠翼缘板103内壁的支撑避免发生错位，以保证钢筋位置与设计图纸的一致性，同时其还可作为下层横向钢筋3布置位置参考。

本实施例在具体设置时，工字钢梁5的数量为两个以上，每个工字钢梁5的上翼缘板上均固定两个以上并排设置的连接件1，上层横向钢筋2穿过所有连接件1的第二钢筋搁置区域，所述下层横向钢筋3穿过所有连接件1的第一钢筋搁置区域。本实施例中混凝土板4中上层横向钢筋2和下层横向钢筋3原则上在竖直方向上横向对齐布置，横向钢筋的水平位置由连接件1的腹板102宽度和相邻连接件单元的间距控制，可以等间距或不等间距布置，上、下层横向钢筋的间距由翼缘板的高度确定。本实施例的组合梁中混凝土板4的保护层厚度由底板101的高度控制，底板101高度与混凝土板4的保护层厚度相同，在绑扎钢筋时可以省去混凝土保护层垫块，可以缩短施工时间，并且有效保证混凝土保护层厚度的均匀性。

本实施例的连接件1应用于组合梁，其施工步骤如下：

步骤一：根据混凝土板4中横向钢筋的水平间距确定相邻连接件的间距；根据上、下层横向钢筋的垂直间距确定翼缘板103的高度；根据上层横向钢筋的最大直径确定钢筋支承块104的长度，原则上两者在数值上相等；并根据钢筋的混凝土保护层厚度确定底板101的高度。

步骤二：在加工厂准备若干条状矩形钢板，将每块钢板按照连接件1几何轮廓进行切割，去除异形部分，得到所需的连接件1，最后将其焊接于工字钢梁5的上翼缘板上；连接件1的数量由工字钢梁5和混凝土板4之间的剪力大小来确定。

步骤三：钢梁运送至施工现场后，先将下层横向钢筋3布置于钢筋支承块104的下方，与钢筋支承块104在竖直方向上对齐，绑扎下层纵向钢筋，随后在钢筋支承块104上放置上层横向钢筋，绑扎上层纵向钢筋，最终形成上下两层钢筋网。

步骤四：钢筋位置检查无误后，方可浇筑混凝土板4，待混凝土达到龄期后形成混凝土板和钢梁之间的有效连接。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于本实施例提供了另一种组合梁，本实施例的组合梁的结构如下：本实施例还包括T字钢梁6、上层横向钢筋2、下层横向钢筋3及混凝土板4，其中，连接件1固定在T字钢梁6的T字钢腹板上，上层横向钢筋2穿过连接件1的第二钢筋搁置区域且由钢筋支承块104支承，下层横向钢筋3穿过连接件1的第一钢筋搁置区域且由底板101支承；混凝土板4包裹连接件1、上层横向钢筋2及下层横向钢筋3。本实施例在具体设置时，T字钢梁6的数量为两个以上，每个T字钢梁6的T字钢腹板上均固定有连接件1，上层横向钢筋2穿过所有连接件1的第二钢筋搁置区域，下层横向钢筋3穿过所有连接件1的第一钢筋搁置区域。本实施例组合梁的T字钢梁6为T字形截面，较对比文件1的工字钢梁5去掉了上翼缘板，在加工厂直接将连接件1切割成型于T字钢梁6的腹板上沿，这种钢梁可减少钢材的用量，降低成本。

本实施例在具体制造连接件1时，可直接在T字钢腹板上切割得到；本实施例的组合梁中混凝土板4的保护层厚度由设计方计算结果和组合结构的耐久性要求控制。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢和混凝土组合结构的连接件，包括底板(101)，其特征在于：还包括钢筋定位机构；所述底板(101)为钢筋定位机构下方水平设置的钢板；所述钢筋定位机构包括腹板(102)、翼缘板(103)及钢筋支承块(104)，所述腹板(102)竖直设置且其下端固定于底板(101)上端面，所述翼缘板(103)设于底板(101)上方且与底板(101)平行；所述翼缘板(103)一端固定连接于腹板(102)侧壁上，翼缘板(103)的底部构成有定位缺口，所述钢筋支承块(104)嵌入定位缺口内且其一端与翼缘板(103)固定连接，钢筋支承块(104)另一端与定位缺口的侧壁之间形成有钢筋嵌入口；所述钢筋支承块(104)与底板(101)之间的区域为第一钢筋搁置区域，钢筋支承块(104)上方的定位缺口内区域为第二钢筋搁置区域。

2.根据权利要求1所述的一种钢和混凝土组合结构的连接件，其特征在于，所述钢筋定位机构的数量为多个，多个钢筋定位机构在横向上顺次排布。

3.根据权利要求1所述的一种钢和混凝土组合结构的连接件，其特征在于，所述钢筋定位机构包括两块翼缘板(103)和两块钢筋支承块(104)，两块翼缘板(103)分别连接于腹板(102)的两侧，每块翼缘板(103)对应连接一块钢筋支承块(104)。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种钢和混凝土组合结构的连接件，其特征在于，所述底板(101)、腹板(102)、翼缘板(103)及钢筋支承块(104)四者集成为一体。

5.根据权利要求4所述的一种钢和混凝土组合结构的连接件，其特征在于，所述定位缺口为矩形缺口，且定位缺口两个拐角处构成圆弧倒角；所述底板(101)与腹板(102)之间的拐角为圆弧倒角。

6.基于权利要求1～5中任意一项所述的一种钢和混凝土组合结构的连接件构成的组合梁，其特征在于，还包括工字钢梁(5)、上层横向钢筋(2)、下层横向钢筋(3)及混凝土板(4)，所述连接件(1)固定在工字钢梁(5)的上翼缘板上，所述上层横向钢筋(2)穿过连接件(1)的第二钢筋搁置区域且由钢筋支承块(104)支承，所述下层横向钢筋(3)穿过连接件(1)的第一钢筋搁置区域且由底板(101)支承；所述底板(101)固定在工字钢梁(5)的上翼缘板上；所述混凝土板(4)包裹连接件(1)、上层横向钢筋(2)及下层横向钢筋(3)。

7.根据权利要求6所述的组合梁，其特征在于，所述工字钢梁(5)的数量为两个以上，每个工字钢梁(5)的上翼缘板上均固定两个以上并排设置的连接件(1)，所述上层横向钢筋(2)穿过所有连接件(1)的第二钢筋搁置区域，所述下层横向钢筋(3)穿过所有连接件(1)的第一钢筋搁置区域。

8.基于权利要求1～5中任意一项所述的一种钢和混凝土组合结构的连接件构成的组合梁，其特征在于，还包括T字钢梁(6)、上层横向钢筋(2)、下层横向钢筋(3)及混凝土板(4)，所述连接件(1)直接切割成型于T字钢梁(6)的腹板上沿，所述上层横向钢筋(2)穿过连接件(1)的第二钢筋搁置区域且由钢筋支承块(104)支承，所述下层横向钢筋(3)穿过连接件(1)的第一钢筋搁置区域且由底板(101)支承；所述底板(101)为T字钢梁(6)的腹板的一部分；所述混凝土板(4)包裹连接件(1)、上层横向钢筋(2)及下层横向钢筋(3)。

9.根据权利要求8所述的组合梁，其特征在于，所述T字钢梁(6)的数量为两个以上，每个T字钢梁(6)的T字钢腹板上均切割成型有连接件(1)，所述上层横向钢筋(2)穿过所有连接件(1)的第二钢筋搁置区域，所述下层横向钢筋(3)穿过所有连接件(1)的第一钢筋搁置区域。