一種配筋輕骨料混凝土扁梁結構的製作方法
2023-08-13 13:25:06
專利名稱：一種配筋輕骨料混凝土扁梁結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築領域的一種建築領域的建築結構，更具體而言是指一種配筋輕骨料混凝土扁梁結構。
背景技術：
隨著我國高層建築的發展，現在越來越多的建築物受到城市規劃限高的限制，層高較低，而柱網較大，既要保證建築室內淨高的要求，又要保證結構有合適的剛度以及延性。在這種情況下，採用常規的梁板結構已不能滿足要求，採用扁梁結構是解決此類問題的有效方法之一。多年來，國內外專家學者對扁梁結構體系進行了多方面的研究，例如扁梁在荷載作用下的受彎和受剪性能、樓板對梁柱節點的有利影響、扁梁與柱節點內外核心區的受力機理，以及扁梁和柱的受力性能和抗震特性等。因為扁梁結構的一些受力特性和優點，在結構設計中較容易實現「強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱構件」的抗震設計理念，加上目前國家對建築物高度的限制，因此近年來扁梁作為一種新的結構體系在建築結構中獲得廣泛的應用。國內外已有輕骨料混凝土的許多理論研究成果和豐富的工程應用經驗，並取得了顯著的環保效益、經濟效益和社會效益。輕骨料混凝土具有許多優點和特殊的功能，如輕骨料混凝土的質輕、環保、節能等，雖然單價較高，但其減輕了建築自重，減少梁、柱、基礎的配筋，提高建築的抗震性能，在合理設計情況下，能獲得較好的綜合經濟效益。輕骨料中陶粒的生產又能夠利用自然界的廢棄物，促進資源的循環利用，如生產陶粒的原料可以是頁巖、 工業廢料、燃料廢渣以及河流湖泊中的淤泥等，來源十分廣泛，有效減緩人類對自然資源的過度開採和利用。目前有關扁梁的專利中，CN 201292607Y劉秋生等人提供的一種應用在建築中的寬扁梁結構實用新型專利，該專利介紹了寬扁梁結構的構造形式及配筋，包括相交的縱向及橫向寬扁梁，配筋包括了縱筋、箍筋以及腰筋，但該扁梁結構不是用輕骨料混凝土製成的；CN 101100881A陳星等人發明了一種局部型鋼混凝土密肋扁梁樓蓋，該專利中的樓蓋包括樓板、框架梁和密肋梁，其中框架梁與密肋梁均為寬扁梁，且在至少一個框架梁內沿軸向設置至少一根局部型鋼，但該扁梁樓蓋也不是用輕骨料混凝土製成；其餘專利都有自己的優點，但都沒有將輕骨料混凝土與扁梁結合應用於建築中。目前關於輕骨料混凝土的專利中，CN 10107^83A李幗昌介紹了一種抗腐蝕、耐疲勞的輕骨料混凝土梁，該梁由纖維增強塑料筋、鋼筋和將纖維增強塑料筋包裹起來的輕骨料混凝土層構成，雖然組成中包含輕骨料混凝土，但不是扁梁結構；CN 201050127Y萬國良等人提出了一種現澆輕骨料鋼筋砼複合樓板，該樓板包括由輕骨料鋼筋砼預製模殼構件、 鋼絲網片和現澆輕骨料砼所組成的樓板本體，但其梁並非扁梁；與上述兩個專利類似地，其餘採用輕骨料混凝土樓板的專利均沒有採用扁梁結構。本發明專利與現有的涉及輕骨料混凝土或扁梁結構的專利相比，其顯著特點是將輕骨料混凝土與扁梁結構結合應用於建築中，充分發揮輕骨料混凝土與扁梁結構兩者的優點和功能，可大幅度地降低建築層高或總高，減少建築自重，提高建築的抗震能力，其經濟效益、社會效益和環保效益十分顯著。
發明內容
本發明目的在於提供一種配筋輕骨料混凝土扁梁結構，該配筋輕骨料混凝土扁梁結構結合了輕骨料混凝土與扁梁的優點和受力特性，在保證承載力的同時大大降低整個建築結構的自重，既滿足了建築室內淨高的要求，還提高了結構的抗震性能，具有顯著的經濟和社會效益。本發明的配筋輕骨料混凝土扁梁結構，包括柱、梁和板，其特徵在於所述梁為採用鋼筋和輕骨料混凝土製成的扁梁，所述扁梁的梁寬度大於或等於梁高度；所述柱為配筋輕骨料混凝土柱。所述的輕骨料混凝土幹表觀密度低於1950kg/m3 ；所述的輕骨料混凝土每立方米材料各組分用量為水泥砂輕骨料粉煤灰矽灰水高效減水劑=400 500kg 600 800kg 400 800kg 0 200kg 0 60kg :100 200kg 0 15kg ；所述的輕骨料包括陶粒、火山渣(浮石)、煤矸石等，其中陶粒可採用頁巖陶粒、粉煤灰陶粒及粘土陶粒中的一種或幾種。本發明的配筋輕骨料混凝土扁梁結構是介於無梁結構和框架梁結構之間的一種結構體系，具有一些獨特的力學性能和使用性能
1.扁梁高跨比不宜小於1/20，能有效地減少樓蓋結構層高和建築總高，減小風荷載和地震作用對結構內力產生的不利影響，同時還能減少結構豎向構件的材料成本，節約造價。2.扁梁在結構上多為雙向布置，能夠有效地提高扁梁一柱節點的抗衝切能力，還能有效解決節點區鋼筋過密的問題。寬度較大的扁梁還可以減少內平板淨跨，這樣就減小內平板的受力，板厚和配筋量可以下調。3.扁梁結構能夠給建築空間帶來良好的效果，相對於普通鋼筋混凝土梁，扁梁由於梁高較低，有利於室內空間的安排和布置，使得建築空間寬敞舒適、美觀大方。本發明的配筋輕骨料鋼筋混凝土扁梁結構，相對於普通鋼筋混凝土扁梁結構具有如下優點
1.輕質輕骨料混凝土的幹表觀密度比普通混凝土要輕20% 40%，而強度可達到普通混凝土常用的強度等級。2.抗震性能好輕骨料混凝土由於密度小、質量輕、彈性模量低，可降低建築的總重量，地震荷載是與建築的總重量成正比的，所以在地震荷載作用下配筋輕骨料鋼筋混凝土扁梁結構所承受的地震力小，抗震效果明顯。3.節能環保輕骨料中陶粒的生產原料既可來自頁巖、工業生產中的固體廢棄物和建築垃圾，也可採用河流、渠塘的淤泥，此外火力發電廠的幹排或溼排粉煤灰也可成為陶粒的原材料。所以用來生產陶粒的原材料來源十分廣泛，可減少了對自然資源的過度開採和利用；此外陶粒混凝土的導熱係數大大低於普通混凝土的，可以有效降低建築能耗，因此具有明顯的社會和環保效益。4.雖然輕骨料混凝土的價格比同等級的普通混凝土的價格高，但輕骨料混凝土能大幅減少建築物的結構自重，使傳遞給梁、柱、基礎的荷載也相應減少，因此梁、柱、基礎截面尺寸及配筋量可減少；結構自重的減少使得豎向受力構件截面減小，這使使用面積增加，可以降低5 10%的工程造價，具有十分顯著的綜合經濟效益。
圖1是為本發明配筋輕骨料混凝土扁梁結構的平面示意圖。圖2是a-a截面放大示意圖(扁梁寬度小於柱寬度)。圖3是b_b截面放大示意圖(扁梁寬度等於柱寬度)。圖4是c-c截面放大示意圖(扁梁寬度大於柱寬度)。圖中1柱子，2扁梁，3扁梁，4扁梁。
具體實施例方式為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖，作詳細說明。本發明的配筋輕骨料混凝土扁梁結構，包括柱子、梁和板，其特徵在於所述梁為採用鋼筋和輕骨料混凝土製成的扁梁，所述扁梁的梁寬度大於或等於梁高度；所述柱為配筋輕骨料混凝土柱。在本實施例中，所述的輕骨料混凝土幹表觀密度低於1950kg/m3 ；所述的輕骨料混凝土每立方米材料各組分用量為水泥砂輕骨料粉煤灰矽灰水高效減水劑 =425kg :650kg :550kg :80kg 35kg 160kg :7kgo輕骨料為頁巖陶粒，其主要作用是減輕扁梁結構的自重，且具有顯著的環保效益。輕骨料的強度低於石子，因此加入矽灰可以提高輕骨料混凝土的強度，這是由於矽灰粒徑為100 200nm，二氧化矽含量98%以上，活性強，很容易與水泥水化產物氫氧化鈣反應，生成C-S-H凝膠，填充混凝土內部的孔隙，從而提高了輕骨料混凝土的耐久性和強度。這種配筋輕骨料混凝土扁梁結構如圖1所示，圖中實體1表示柱子，實體2、實體3 和實體4表示扁梁，梁寬度與柱寬度關係有三種情況，分別見圖1、圖2和圖3。圖1中梁寬度小於柱寬度；圖2中梁寬度等於柱寬度；圖3中梁度寬大於柱寬度。圖1中外圍一圈的扁梁梁寬不宜大於支承扁梁寬度方向柱的截面尺寸，以免邊扁梁寬度中超過柱截面範圍的縱筋在水平荷載作用下對另一方向的扁梁產生較大的扭矩。雖然扁梁高度減小導致其承載力降低，但採用輕骨料混凝土後，其結構自重降低，抗震性能變好，故也降低了分配到扁梁上的力。本發明具體施工時，其工序與普通框架施工無異。當扁梁寬度大於柱寬時，縱橫扁梁會在柱上交匯形成一個擴大的節點區，扁梁、柱相交部位為內核芯區，扁梁、扁梁相交部位為外核芯區，此時支座節點區受力複雜。節點區的扁梁鋼筋錨固和搭接不僅要按照《混凝土結構設計規範》GB 50010-2010中有關框架梁的規定進行，還要注意在扁梁寬度超過柱寬度的部位縱筋和箍筋的布置。施工時要特別注意避免節點區鋼筋過於密集、混凝土難以灌注和振搗等問題。本發明不局限上述最佳實施方式，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種配筋輕骨料混凝土扁梁結構，包括柱、梁和板，其特徵在於所述梁為採用鋼筋和輕骨料混凝土製成的扁梁，所述扁梁的梁寬度大於或等於梁高度；所述柱為配筋輕骨料混凝土柱。
2.根據權利要求1所述的配筋輕骨料混凝土扁梁結構，其特徵在於所述輕骨料混凝土的幹表觀密度低於1950kg/m3，每立方米輕骨料混凝土中各組分用量為水泥砂輕骨料粉煤灰矽灰水高效減水劑=400 500kg 600 800kg :400 800kg 0 200kg 0 60kg 100 200kg 0 15kg。
3.根據權利要求2所述的配筋輕骨料混凝土扁梁結構，其特徵在於所述的輕骨料主要包括陶粒、火山渣和煤矸石，其中陶粒採用頁巖陶粒、粉煤灰陶粒及粘土陶粒中的一種或幾種。
全文摘要
本發明涉及一種配筋輕骨料混凝土扁梁結構，包括柱、梁和板，所述梁為採用鋼筋和輕骨料混凝土製成的扁梁，所述扁梁的梁寬度大於或等於梁高度；所述柱為配筋輕骨料混凝土柱。本發明的配筋輕骨料混凝土扁梁結構在具備扁梁結構可降低層高、避免管道穿梁等優點的情況下，還具有輕骨料混凝土的輕質、節能環保、耐久性好等優良性能，在保證承載力的同時大大降低整個建築結構的自重，提高結構的抗震性能，具有顯著的經濟和社會效益。
文檔編號E04B1/19GK102425231SQ20111043828
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月24日 優先權日2011年12月24日
發明者季韜, 張永霞 申請人:福州大學