一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體適用于多高層裝配式鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)梁-板樓蓋結(jié)構(gòu)體系和橋梁結(jié)構(gòu)體系中。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑業(yè)“十二五”規(guī)劃提出要積極推動建筑工業(yè)化，而裝配式建筑的發(fā)展正是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的一大途徑。目前國內(nèi)裝配式混凝土建筑由于其建造速度快、質(zhì)量水平高等優(yōu)勢被一些工程項目采用，但是由于其生產(chǎn)成本較高、施工難度較大和不可拆改等劣勢在許多建筑形式中無法滿足設(shè)計或施工要求，在很大程度上限制了裝配式混凝土建筑的發(fā)展。于此同時，我國是世界鋼鐵產(chǎn)量最大的國家。2014年，中國以8.2億噸的粗鋼產(chǎn)量位居世界第一，鋼產(chǎn)量過剩不僅僅影響了國家經(jīng)濟發(fā)展而且造成資源的浪費。如何將過剩的鋼材合理的利用，已經(jīng)成為國家重大發(fā)展戰(zhàn)略之一。發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑具有抗震性能好、建設(shè)速度快、鋼材可回收利用的特點，符合綠色建筑和建筑工業(yè)化的要求。自2000年以來，鋼結(jié)構(gòu)的住宅、橋梁結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)等建筑形式在全國陸續(xù)開展建設(shè)，但由于經(jīng)濟和技術(shù)上多種原因，尤其是試點工程多數(shù)沿用現(xiàn)澆或裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢沒有得到充分的發(fā)揮，進而影響了鋼結(jié)構(gòu)建筑體系特別是多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅、橋梁結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)等的推廣應(yīng)用。
[0003]當前，在多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅、橋梁結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)等中應(yīng)用預制裝配式構(gòu)造連接形式已經(jīng)成為國家推廣的項目，鋼結(jié)構(gòu)體系在這些建筑設(shè)計中應(yīng)用的多樣性和使鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠更好地成為便于拆改、節(jié)能環(huán)保的綠色建筑已經(jīng)成為當代結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師的主要探索方向，建立滿足可持續(xù)發(fā)展需要的新型工業(yè)化裝配式建筑體系。
[0004]梁-板組合連接是多高層鋼框架結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)等體系的重要組成部分之一。以多高層鋼框架結(jié)構(gòu)為例，梁-板組合連接在框架結(jié)構(gòu)中起到傳遞和分配內(nèi)力以及保證結(jié)構(gòu)整體性的作用，對于整個結(jié)構(gòu)的受力與安全具有重大的影響。相對于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土組合板，采用裝配式預制組合板可以減少混凝土濕作業(yè)工作量，縮短施工周期，大量的混凝土預制板的澆筑和加工都是在工廠預制完成，可省去施工現(xiàn)場的綁扎鋼筋、支模、拆模等復雜的工序，加速施工進度，實現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混組合結(jié)構(gòu)體系的工業(yè)化，在保證質(zhì)量的前提下還降低施工對環(huán)境的影響。
[0005]在大多數(shù)傳統(tǒng)多高層住宅建筑中，一般采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為了避免其鋼筋連接部位存在的應(yīng)力集中現(xiàn)象，需要設(shè)置更加復雜的構(gòu)造措施來保證其受力合理，導致材料用量大、構(gòu)造復雜、設(shè)計困難、施工難度大和結(jié)構(gòu)體型笨重，影響建筑美觀和使用。尋求一種抗震性能好、建設(shè)速度快、建筑材料可回收利用的新型鋼-混組合結(jié)構(gòu)體系，發(fā)揮裝配式鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合的優(yōu)勢，以滿足節(jié)能環(huán)保和建筑工業(yè)化的需求的問題越來越突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種構(gòu)造簡單、抗震性能優(yōu)良、安裝便捷高效、便于拆改、節(jié)能環(huán)保、美觀堅固的預制裝配式鋼-混凝土組合梁。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]—種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，主要包括鋼梁、預制鋼筋混凝土板和抗剪螺栓連接副，其特征在于所述Η型鋼梁的內(nèi)、外表面平行且上翼緣在關(guān)于腹板左右兩邊對稱的位置預留孔洞。為了保證螺栓的抗剪承載力能充分發(fā)揮作用，在沿著鋼梁軸線和垂直于梁軸線方向，預留孔洞的間距應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范和構(gòu)造要求。
[0009]所述抗剪螺栓連接副是由抗剪螺栓、螺帽和墊片組成。螺栓采用高強度摩擦型連接，通過施加預緊力以減少螺栓和鋼梁翼緣板之間的滑移。
[0010]所述預制鋼筋混凝土板預留與鋼梁所設(shè)置螺栓孔相對應(yīng)的用于放置抗剪螺栓連接副的通孔。
[0011]所述對預制鋼筋混凝土板預留通孔灌入無收縮自密實高強混凝土，其強度等級不低于預制鋼筋混凝土板的混凝土等級。
[0012]所述裝配式組合梁的梁、板構(gòu)件的可實現(xiàn)拆卸、分離和更換的功能。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢體現(xiàn)在:
[0015]1、本發(fā)明采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，所有構(gòu)件均在工廠加工完成，運輸至施工工地后，可在施工現(xiàn)場裝配連接，減少了現(xiàn)場焊接工作和模板工程，保證了現(xiàn)場施工質(zhì)量，提高了建筑工業(yè)化裝配效率。
[0016]2、本發(fā)明通過在鋼梁和預制混凝土板上預留經(jīng)過合理設(shè)計的構(gòu)造措施，采用抗剪螺栓連接副對鋼梁和預制混凝土板進行連接，然后對預留通孔灌漿。灌入的砂漿為無收縮自密實高強混凝土，與抗剪螺栓連接副形成一個整體后共同受力，使得梁-板連接處相對于剛性連接的抗剪承載力降低不多的情況下，獲得更大的延性和變形能力，且螺栓連接形式傳力合理，即使在罕遇地震后修復和更換代價小，使得整體結(jié)構(gòu)耗能能力和延性更加優(yōu)越。
[0017]3、本發(fā)明鋼梁和混凝土板的連接采用高強度摩擦型螺栓，通過施加預緊力以減少螺栓和混凝土預制板之間的滑移，有效的約束了混凝土預制板的側(cè)向位移。抗剪螺栓使用螺帽擰緊后錨固在鋼梁上，可實現(xiàn)混凝土預制板被替換和拆卸的功能。當建筑結(jié)構(gòu)遭受多遇地震或沖擊作用時，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件會發(fā)生一定程度的破壞如混凝土預制板開裂，但在主體結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)使用的情況下，此時可通過拆卸抗剪螺栓上的螺帽，使得混凝土預制板和鋼梁分離，進而實現(xiàn)混凝土預制板的拆卸分離、和更換。換下的受損混凝土預制板可回收、加固，循環(huán)再利用，體現(xiàn)了安裝便捷高效、便于拆改和環(huán)保節(jié)能的建筑理念和思想。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)三維示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的整體俯視示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的整體側(cè)視示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明的混凝土預制板剖切三維示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明的鋼梁三維示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明的抗剪螺栓連接組件平面示意圖。
[0024]圖中標號:1為Η型鋼梁，2為鋼梁預留孔洞，3為預制鋼筋混凝土板，4為抗剪螺栓，5為螺帽，6為墊片，7為灌漿混凝土，8為預制板預留通孔，9為抗剪螺栓連接副。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體安裝方法對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0026]本發(fā)明提供了一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，如圖1?3所示，結(jié)構(gòu)體系主要構(gòu)件包括Η型鋼梁1、預制鋼筋混凝土板3和抗剪螺栓連接副9。
[0027]如圖4所示，Η型鋼梁1和預制鋼筋混凝土板3之間通過可拆卸的抗剪螺栓連接副9進行裝配連接。如圖2和圖5所示，預制鋼筋混凝土板3和Η型鋼梁1均預留有孔洞，待抗剪螺栓連接副9安裝完成后，將預制鋼筋混凝土板3吊裝到Η型鋼梁1上，然后對預制鋼筋混凝土板3內(nèi)通孔部分進行灌漿，灌入的混凝土砂漿為無收縮自密實高強混凝土，其強度等級不低于預制鋼筋混凝土板的混凝土等級。
[0028]如圖6所示，抗剪螺栓連接副9包括抗剪螺栓4、螺帽5和墊片6?？辜袈菟?在鋼梁1上翼緣以上的部分利用螺帽5及墊片6進行安裝形成一個錨固作用，然后對鋼梁1上翼緣以下的部分利用螺帽5及墊片6與鋼梁進行連接緊固。當需要更換混凝土預制板3時，只需將抗剪螺栓4上的螺帽5依次擰下，即可將混凝土預制板3整體拆卸和更換。
[0029]至此，本發(fā)明技術(shù)方案具體為，提供一種可快速組裝且有可拆改能力的預制裝配式鋼-混凝土組合梁。
[0030]本發(fā)明結(jié)構(gòu)的安裝方法為:
[0031]1、除需要現(xiàn)場對預制板通孔灌漿外，所有組成構(gòu)件均在工廠預制完成，其中Η型鋼梁1上預留孔洞應(yīng)滿足規(guī)范和構(gòu)造要求。預制鋼筋混凝土板3上的預留孔洞的構(gòu)造應(yīng)與Η型鋼梁1上預留孔洞相對應(yīng)和配套(圖2和圖5所示)；
[0032]2、將抗剪螺栓連接副9，每個預留孔洞需準備包括1個抗剪栓釘4、2個螺帽5和2個墊片6，在鋼梁1上翼緣以上的部分利用螺帽5及墊片6進行安裝形成一個錨固作用，然后對鋼梁1上翼緣以下的部分利用螺帽5及墊片6與鋼梁進行連接緊固(圖4和圖6所示);
[0033]3、將預制鋼筋混凝土板3組裝到Η型鋼梁1上，使得兩者的預留孔洞能夠?qū)R且上下貫通。抗剪螺栓連接副9也起到定位的作用，可以幫助梁-板構(gòu)件的孔洞對齊(圖1和圖3所示)；
[0034]4、對預制鋼筋混凝土板3內(nèi)通孔進行灌漿，灌入的砂漿為無收縮自密實高強混凝土，最后形成預制裝配式鋼-混凝土組合梁(圖1所示)；
[0035]5、若需對預制鋼筋混凝土板3進行拆改，可通過拆卸抗剪螺栓4上的螺帽5，使得預制鋼筋混凝土板3和Η型鋼梁1整體分離。重復2?4安裝步驟，即可完成組合梁的再次拼裝(圖1?6所示)。
【主權(quán)項】
1.一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，主要包括鋼梁、預制鋼筋混凝土板和抗剪螺栓連接副，其特征在于所述Η型鋼梁的內(nèi)、外表面平行且上翼緣在關(guān)于腹板左右兩邊對稱的位置預留孔洞。為了保證螺栓的抗剪承載力能充分發(fā)揮作用，在沿著鋼梁軸線和垂直于梁軸線方向，預留孔洞的間距應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范和構(gòu)造要求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，其特征在于所述抗剪螺栓連接副是由抗剪螺栓、螺帽和墊片組成。螺栓采用高強度摩擦型連接，通過施加預緊力以減少螺栓和鋼梁翼緣板之間的滑移。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，其特征在于所述預制鋼筋混凝土板預留與鋼梁所設(shè)置螺栓孔相對應(yīng)的用于放置抗剪螺栓連接副的通孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，其特征在于所述對預制鋼筋混凝土板預留通孔灌入無收縮自密實高強混凝土，其強度等級不低于預制鋼筋混凝土板的混凝土等級。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，其特征在于所述裝配式組合梁的梁、板構(gòu)件的可實現(xiàn)拆卸、分離和更換的功能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，主要包括鋼梁、預制鋼筋混凝土板和抗剪螺栓連接副，其中通過在鋼梁和預制混凝土板上預留合理的構(gòu)造措施，采用抗剪螺栓連接副對鋼梁和預制混凝土板進行連接，使得梁-板連接處相對于剛性連接的抗剪承載力降低不多的情況下，獲得更大的延性和變形能力。當預制板需要更換時，可通過拆卸抗剪螺栓的螺帽，使得預制板和鋼梁分離，進而實現(xiàn)預制板的拆卸和更換。本發(fā)明使用的所有構(gòu)件均采用現(xiàn)場裝配連接，減少了現(xiàn)場焊接工作和模板工程，提高了建筑工業(yè)化裝配效率，實現(xiàn)了裝配式組合結(jié)構(gòu)的梁-板主體構(gòu)件的可拆卸、分離和更換的功能，體現(xiàn)了建筑構(gòu)件可拆改、節(jié)能環(huán)保的新型建筑理念。
【IPC分類】E01D2/00, E04C3/294
【公開號】CN105239720
【申請?zhí)枴緾N201510794512
【發(fā)明人】霍靜思, 王海濤, 鐘瓊
【申請人】湖南大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月18日