CN110241973B - 一种钢-木-混凝土组合梁及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢‑木‑混凝土组合梁及其施工方法，包括钢筋混凝土板和位于钢筋混凝土板下侧的H型钢梁，所述H型钢梁两侧的U形槽内安装有木梁。本发明钢‑木‑混凝土组合梁利用钢、木和混凝土形成组合梁，在荷载作用下，混凝土主要受压，木材和钢材主要受拉，能充分发挥混凝土抗压强度高，木材和钢材抗拉强度高的力学特点；能有效提高梁的截面刚度和承载力，降低挠度，降低发生局部屈曲和整体失稳的风险，同时还有利于提高钢梁的抗火能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢-木-混凝土组合梁及其施工方法。
背景技术
传统的钢筋混凝土建筑需要消耗大量的资源，对环境和生态造成严重的污染和破坏，因此在当前生态文明建设和可持续发展的背景下，国家陆续出台了一系列关于促进绿色建筑健康发展的方针政策，其中就明确指出要在有条件的地区倡导发展木结构建筑。木材作为唯一一种可再生的天然建筑材料，不仅在生长过程中能吸收大量的二氧化碳，起到“固碳”的作用，降低温室效应，而且木材在加工过程中只会产生少量的二氧化碳，对环境污染小，并且其保温隔热性能好，应用在建筑中能达到节能的效果。
然而木材具有明显的各向异性特征，其各个方向上的力学性能差距较大，抗压强度比抗拉强度低很多，并且木材的弹性模量低，其抗弯承载力也相对较低，因此当前对木结构建筑高度和层数有着严格的限制。为了突破木结构的应用限制，一般将木材与其它材料进行结合形成组合结构，如木-混凝土组合梁和钢-木组合梁。但木-混凝土组合梁的跨度较大时，为了保证正常使用极限状态下挠度不能过大，组合梁的截面都比较高，这样就降低了整体空间的利用率；钢-木组合梁中的钢材大多为薄壁形钢，厚度薄，易屈曲，对组合梁的承载力提高有限，并且现有钢-木组合梁都未考虑楼板的作用，这并不符合工程实际。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种钢-木-混凝土组合梁及其施工方法，可有效提高梁的截面刚度和承载力，降低发生局部屈曲和整体失稳的风险。
本发明采用以下方案实现：一种钢-木-混凝土组合梁，包括钢筋混凝土板和位于钢筋混凝土板下侧的H型钢梁，所述H型钢梁两侧的U形槽内安装有木梁。
进一步的，所述H型钢梁上侧固定连接有沿其长度方向排列并埋入钢筋混凝土板中的栓钉。
进一步的，所述H型钢梁的上翼缘和下翼缘均穿设有沿其长度方向排列并钻入木梁中的螺钉。
进一步的，还包括穿过H型钢梁的腹板和两侧木梁的双头螺杆，双头螺杆的两端旋接有螺母。
本发明另一技术方案：一种如上所述钢-木-混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤：（1）在工厂加工H型钢梁和木梁，在H型钢梁的上翼缘和下翼缘两侧按一定间距开螺钉孔，在腹板中部也按一定间距开螺栓孔，接着在H型钢梁的上翼缘中间按一定间距焊接栓钉；同时，在木梁上开设与H型钢梁腹板上螺栓孔相对应开螺栓孔；（2）将木梁嵌装入H型钢梁腹板两侧的U形槽中，木梁上的螺栓孔与H型钢梁腹板的螺栓孔对准；（3）将双头螺栓穿过木梁和H型钢梁腹板上的螺栓孔后两端采用螺母锁紧，然后将螺钉穿过H型钢梁1上翼缘和下翼缘上的螺钉孔钻入木梁中，使H型钢梁和木梁紧密连接形成钢-木组合梁；（4）将制作好的钢-木组合梁运到施工现场并安装，接着钢-木组合梁上铺设钢筋网并浇筑混凝土形成钢筋混凝土板，待钢筋混凝土板硬化后，通过栓钉与钢-木组合梁形成钢-木-混凝土组合梁。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明钢-木-混凝土组合梁利用钢、木和混凝土形成组合梁，在荷载作用下，混凝土主要受压，木材和钢材主要受拉，能充分发挥混凝土抗压强度高，木材和钢材抗拉强度高的力学特点；能够充分发挥三种材料的各自力学特点，有效提高梁的截面刚度和承载力，降低挠度，降低发生局部屈曲和整体失稳的风险，同时还有利于提高钢梁的抗火能力。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例截面剖视图；
图2是本发明实施例侧视图；
图3是本发明实施例中H型钢梁侧视图；
图4是本发明实施例中木梁侧视图；
图中标号说明：1-H型钢梁、11-螺栓孔、12-螺钉孔、2-木梁、3-钢筋混凝土板、31-钢筋网、32-混凝土、4-双头螺杆、5-垫片、6-螺钉、7-栓钉。
具体实施方式
如图1~4所示，一种钢-木-混凝土组合梁，包括钢筋混凝土板3和位于钢筋混凝土板3下侧的H型钢梁1，所述H型钢梁1两侧的U形槽内安装有木梁2，利用钢、木和混凝土形成组合梁，能够充分发挥三种材料的各自力学特点，有效提高梁的截面刚度、承载力，降低发生局部屈曲和整体失稳的风险，同时还有利于提高钢梁的抗火能力；在荷载作用下，混凝土主要受压，木材和钢材主要受拉，能充分发挥混凝土抗压强度高，木材和钢材抗拉强度高的力学特点；木梁能有效提高钢-混凝土组合梁的截面刚度，降低挠度；并且木材可以代替加劲肋提高H型钢梁的稳定性，降低发生局部屈曲和整体失稳的风险；此外木梁紧贴在H型钢梁的腹板两侧，可减少钢梁的直接受火面积，而且木材受火后能在表面形成炭化层，保护内部的钢梁腹板，有效提高组合梁的抗火能力。
在本实施例中，所述H型钢梁1上侧固定连接有沿其长度方向排列并埋入钢筋混凝土板中的栓钉7，栓钉7焊接于H型钢梁1的上翼缘上，栓钉7作为与钢筋混凝土板3连接的抗剪件。
在本实施例中，所述H型钢梁1的上翼缘和下翼缘均穿设有沿其长度方向排列并旋入木梁中的螺钉6，H型钢梁的上翼缘和下翼缘开设有用以穿设螺钉的螺钉孔。
在本实施例中，还包括穿过H型钢梁1的腹板和两侧木梁的双头螺杆4，双头螺杆4的两端旋接有螺母，木梁和H型钢梁的腹板上开设有用以穿设双头螺杆的螺栓孔。
通过双头螺杆、螺钉和栓钉三者作为抗剪连接件实现钢筋混凝土板、H型钢梁和木梁的组合作用，保证钢筋混凝土板、H型钢梁和木梁之间的组合效应，以期发挥三种材料各自的力学特点，优势互补，各取所需，使三者具有整体性，并且可以发挥三种材料各自力学特点，达到充分利用材料性能的效果；以上构件可在工厂预制，将制作好的钢-木组合梁运到施工现场并安装到相应位置后，铺设钢筋网、浇筑混凝土，待钢筋混凝土硬化后可通过栓钉实现钢筋混凝土板与钢-木组合梁的组合效应，进而形成一种钢-木-混凝土T形组合梁。
一种如上所述钢-木-混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤：（1）在工厂加工H型钢梁和木梁，在H型钢梁1的上翼缘和下翼缘两侧按一定间距开螺钉孔12，在腹板中部也按一定间距开螺栓孔11，接着在H型钢梁的上翼缘中间按一定间距焊接栓钉7；同时，在木梁2上开设与H型钢梁1腹板上螺栓孔相对应开螺栓孔11；（2）将木梁2嵌装入H型钢梁1腹板两侧的U形槽中，木梁2上的螺栓孔与H型钢梁1腹板的螺栓孔对准；（3）将双头螺栓4穿过木梁和H型钢梁腹板上的螺栓孔11后两端采用螺母锁紧，然后将螺钉6穿过H型钢梁1上翼缘和下翼缘上的螺钉孔钻入木梁2中，使H型钢梁1和木梁2紧密连接形成钢-木组合梁；（4）将制作好的钢-木组合梁运到施工现场并安装，接着钢-木组合梁上铺设钢筋网31并浇筑混凝土32形成钢筋混凝土板3，待钢筋混凝土板3硬化后，通过栓钉7可实现与钢-木组合梁的组合效应，与钢-木组合梁结合形成钢-木-混凝土组合梁。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (2)
1.一种钢-木-混凝土组合梁，其特征在于：包括钢筋混凝土板和连接于钢筋混凝土板下侧的H型钢梁，所述H型钢梁两侧的U形槽内安装有木梁；所述H型钢梁上侧固定连接有沿其长度方向排列并埋入钢筋混凝土板中的栓钉，栓钉焊接于H型钢梁的上翼缘上，栓钉作为与钢筋混凝土板连接的抗剪件，H型钢梁的上翼缘和下翼缘开设有用以穿设螺钉的螺钉孔；所述H型钢梁的上翼缘和下翼缘均穿设有沿其长度方向排列并钻入木梁中的螺钉；还包括穿过H型钢梁的腹板和两侧木梁的双头螺杆，双头螺杆的两端旋接有螺母。
2.一种如权利要求1所述钢-木-混凝土组合梁的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）在工厂加工H型钢梁和木梁，在H型钢梁的上翼缘和下翼缘两侧按一定间距开螺钉孔，在腹板中部也按一定间距开螺栓孔，接着在H型钢梁的上翼缘中间按一定间距焊接栓钉；同时，在木梁上开设与H型钢梁腹板上螺栓孔相对应开螺栓孔；（2）将木梁嵌装入H型钢梁腹板两侧的U形槽中，木梁上的螺栓孔与H型钢梁腹板的螺栓孔对准；（3）将双头螺栓穿过木梁和H型钢梁腹板上的螺栓孔后两端采用螺母锁紧，然后将螺钉穿过H型钢梁上翼缘和下翼缘上的螺钉孔钻入木梁中，使H型钢梁和木梁紧密连接形成钢-木组合梁；（4）将制作好的钢-木组合梁运到施工现场并安装，接着钢-木组合梁上铺设钢筋网并浇筑混凝土形成钢筋混凝土板，待钢筋混凝土板硬化后，通过栓钉与钢-木组合梁形成钢-木-混凝土组合梁。
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