採用不對稱截面鋼梁的鋼混凝土組合梁的製作方法

2023-07-01 01:31:01 1

專利名稱：採用不對稱截面鋼梁的鋼混凝土組合梁的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種由鋼梁和混凝土組合而製得的組合梁，尤其涉及一種由一不對稱工字鋼梁和鋼筋混凝土組合而製得的鋼混凝土組合梁，其中不對稱工字鋼梁被設計成上翼緣窄於下翼緣的形式。
背景技術：
組合梁一般通過一鋼梁和一鋼筋混凝土板之間的剪力連接一體成形製得。這種組合梁的彎曲剛度大約比鋼梁的彎曲剛度大2～3倍。因此，組合梁因外加荷載而產生的變形較小，這對於承受振動荷載或衝擊荷載的梁來說特別有益。
另外，與鋼筋混凝土梁相比，組合梁的自重可減輕20～30％，因此也有利於建築的輕型化。由於具有這些優點，目前組合梁不僅被廣泛應用於橋梁等民用結構，還被廣泛應用於建築結構。
但是，與民用結構不同，建築結構被設計成如下斷面形式，即組合梁的中性軸一般臨近鋼梁和混凝土板之間的分界線處。這樣，鋼梁受壓側翼緣不會對彎曲強度產生太大影響。由於這一原因，鋼梁被製作成上翼緣寬度小於下翼緣寬度的形式，從而使得鋼梁截面的上下不對稱，這種鋼梁被稱為「不對稱截面鋼梁」。通過這一方式，當所制鋼梁截面不對稱時，可極為有效地減小鋼梁的截面大小，而不致對其彎曲強度產生很大的影響。由Peter Wright等人申請的專利PCT/GB97/00239(WO97/30240)公開了使用這種不對稱截面鋼梁構建樓板的方法。
在此期間，韓國專利申請序列號2001-4121公開了一種由不對稱截面鋼梁和混凝土板組合而製成的不對稱截面鋼組合梁。

圖1示出了這種不對稱截面鋼組合梁的剖面圖。
如圖1所示，慣用的不對稱截面鋼組合梁包括上翼緣寬度小於下翼緣寬度的不對稱工字鋼1，沿工字鋼縱向布置的主加強筋2，圍繞主加強筋設置的箍筋3，與工字鋼下翼緣結合成一體的下部預澆混凝土4，以及與工字鋼上翼緣結合成一體的上部混凝土板5。
不對稱截面鋼組合梁的施工步驟如下。圖2示出了上部混凝土板形成前的不對稱截面鋼組合梁的透視圖。首先，在工廠製作出由工字鋼1、主加強筋2、箍筋3和下部預澆混凝土4組成的梁；然後將該梁運至施工現場，並安裝於柱子或主梁之間。如圖2所示，為形成上部混凝土板5，將金屬蓋板6的一端安裝成橫跨架於下部預澆混凝土4的每一邊緣上。繼而在被支承的金屬蓋板6等結構上面現澆混凝土，即形成上部混凝土板5。至此就製作完成了不對稱截面鋼組合梁。作為備擇方案，金屬蓋板6可用典型的模板或半板(half slab)代替。
在這種慣用的不對稱截面鋼組合梁結構中，工字鋼1以一預定深度埋入上部混凝土板5內。因此，當板的橫向加強筋布置於上部混凝土板5的下部時，由於被埋入上部混凝土板5內的工字鋼1所隔斷，板的橫向加強筋不能連續布置。這就存在一個缺點，即板的橫向加強筋不能連續布置。此外，隨之還產生了另一個問題，那就是上部混凝土板5被工字鋼1局部分隔，因此慣用的不對稱截面鋼組合梁的結構一致性(structural uniformity)較差。
另外，在慣用的不對稱截面鋼組合梁結構中，為了使在工廠澆注的下部預澆混凝土4與在現場澆注的上部混凝土板5成為一體，下部預澆混凝土4需設置箍筋3作為剪力連接器。換言之，設置箍筋3的目的是為了把新老混凝土結合在一起。由於安裝這些箍筋3需要單獨的加強筋，從而延長了施工工期，同時也增加了施工費用，這些是其他需加以考慮的問題。
進一步，為了在下部預澆混凝土4和工字鋼1的下翼緣之間形成剪力連接，須在工字鋼1的下翼緣設置若干銷子7作為剪力連接器。

發明內容
為了解決現有技術中存在的上述問題，特提出本發明。本發明的目的是提供一種鋼混凝土組合梁，該鋼混凝土組合梁具有一不對稱工字鋼和一對C形截面鋼，從而具有優良的結構一致性，並且不僅不需要使用箍筋來聯結預澆混凝土和上部混凝土板，而且也不需要使用銷子一類的剪力連接器。
為實現此目的，本發明提供了一種鋼混凝土組合梁，包括一不對稱工字鋼，具有一個上翼緣、一個下翼緣和一個腹板，該腹板每隔一預定間距形成至少一開口，上翼緣寬度小於下翼緣寬度；一對C形截面鋼，一體連於不對稱工字鋼的下翼緣，形成填裝混凝土的第一空間，所填混凝土與下翼緣相結合；一支承於C形截面鋼之上的蓋板；板的至少一橫向加強筋，穿過開口垂直於不對稱工字鋼布置；以及一上部混凝土板，由混凝土澆注成形至一預定的厚度，該混凝土填充至由C形截面鋼和下翼緣限定的第二空間內，從而將不對稱工字鋼的上翼緣埋入。
附圖簡要說明下面結合附圖對本發明進行具體描述，以更加清楚地理解本發明的上述目的和其他目的、技術特徵以及所具有的優點，其中圖1為慣用的不對稱截面鋼組合梁的剖視圖；圖2為上部混凝土板形成之前的慣用不對稱截面鋼組合梁的透視示圖；圖3為用於本發明鋼混凝土組合梁的不對稱截面鋼梁的透視圖；圖4為上部混凝土板形成之前、設有一金屬蓋板的不對稱截面鋼梁的透視圖；圖5為本發明上部混凝土板完工後的不對稱截面鋼梁的局部剖開透視圖；圖6為沿圖5的A-A線的斷面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖來描述本發明的最佳實施例。
圖3為用於本發明鋼混凝土組合梁的不對稱截面鋼梁的透視圖。圖4為上部混凝土板形成之前、設有一金屬蓋板的不對稱截面鋼梁的透視圖。
如圖3所示，用於本發明鋼混凝土組合梁中的不對稱截面鋼梁100包括一不對稱工字鋼，具有一個上翼緣10、一個腹板25和一個下翼緣20；以及一對連於不對稱工字鋼下翼緣20上的C形截面鋼30。這裡所述的不對稱工字鋼是指一種截面不對稱的工字鋼，其上翼緣10的寬度小於下翼緣20的寬度。在腹板25上形成至少一個隔一預定間距的開口26。
在圖3所示的實施例中，不對稱截面鋼梁100所設置的開口26的形狀為梯形。但是必須注意，開口26並不限於此形狀。
C形截面鋼30面對面地連接於不對稱工字鋼下翼緣20的兩對邊上。其中每一C形截面鋼30由一塊鋼板彎折而成，在向不對稱工字鋼腹板25的側面澆注混凝土時，它可起到一模板的作用。另外，當安裝好金屬蓋板51以形成上部混凝土板50時，C形截面鋼30即起到支架的作用，金屬蓋板51橫跨架於其上。
將按這種方法製得的不對稱截面鋼梁100運至施工現場，然後安放於柱子之間，或柱子與主梁之間，或主梁之間。如圖4所示，金屬蓋板51的一邊支承於每一個C形截面鋼30的上表面上。板的一根或多根橫向加強筋27穿過腹板25的各開口26進行布筋。隨後，將混凝土澆注於金屬蓋板51之上。所澆注的混凝土進入上翼緣10和C形截面鋼30之間的空隙中，並填滿C形截面鋼30所限定的空間31。
圖5是本發明上部混凝土板完工後的不對稱截面鋼梁的局部剖開透視圖。圖5中，上部混凝土板50的部分被切掉，以示出板的一根橫向加強筋27。圖6是沿圖5的A-A線的斷面圖，圖中混凝土被填充至C形截面鋼30之間的第二空間。
如圖5和6所示，混凝土澆注在金屬蓋板51上，並填充腹板25和相對的C形截面鋼30之間的空隙。之後，C形截面鋼30所限定的空間就充滿了混凝土，並在金屬蓋板51上形成具有一預定厚度的上部混凝土板50。這樣便完成了本發明的鋼混凝土組合梁的製作。
與慣用的鋼混凝土組合梁不同，本發明的這種不對稱截面鋼混凝土組合梁具有優良的結構一致性，其原因在於，與工字鋼下翼緣相結合的混凝土同由上部混凝土板50構成的混凝土是一體成形的。
另外，根據本發明的技術方案，工字鋼兩側的混凝土彼此之間是通過腹板25上的開口26結合在一起的，同時板的橫向加強筋27穿過開口26布置，這樣便增加了工字鋼和上部混凝土板50之間的水平剪力強度。因此，為了將與工字鋼相結合的預澆混凝土同上部混凝土板連結在一起，也就是說，為了連結新老混凝土，慣用的組合梁需要設置箍筋，而本發明卻無需設置這種箍筋。
另外，在本發明的技術方案中，工字鋼兩側的混凝土彼此之間是通過腹板25上的開口26結合在一起的，同時板的橫向加強筋27穿過開口26布置，這樣在下翼緣20和形成於其上的混凝土之間便構成了強有力的連接。從而也就無需設置銷子一類的剪力連接器。
同時，為了形成上部混凝土板50，也可採用半板蓋板或典型的模板來代替金屬蓋板51。在本發明的技術方案中，金屬蓋板51的邊緣由C形截面鋼30支承，於是，當採用預製板施工體系時，金屬蓋板可毫不費力地支撐起外加荷載。從而在使用預製板施工體系時，可使用無支撐施工方法進行施工。
另外，在本發明的技術方案中，與下翼緣20結合的混凝土具有一受各C形截面鋼30保護的外側面，以防止混凝土表面遭到破壞。此外，由於混凝土封住了工字鋼的腹板，鋼梁的耐久性也得到提高。
如上所述，本發明的鋼混凝土組合梁具有優良的結構一致性，其原因在於，與工字鋼下翼緣相結合的混凝土同構成上部混凝土板50的混凝土是一體成形的。
另外，在本發明的技術方案中，工字鋼兩側的混凝土彼此之間是通過腹板25上的開口26一體成形的，同時板的橫向加強筋27穿過開口26布置，這樣便增加了工字鋼和上部混凝土板50之間的水平剪力強度。因此，也就無需使用箍筋來連結預澆混凝土和上部混凝土板了。同時，由於下翼緣20和在其上形成的混凝土連結牢固，也就無需設置銷子一類的剪力連接器。
儘管為了說明本發明的發明目的，上面已經描述了最佳實施例，但是本領域技術人員應能意識到，各種修改、增加和替換均是有可能的，這些都不超出所附權利要求書公開的發明範圍和實質。
權利要求
1.一種鋼混凝土組合梁，包括一不對稱工字鋼，具有一上翼緣、一下翼緣和一腹板，所述腹板每隔一預定間距設置至少一開口，所述上翼緣的寬度小於所述下翼緣的寬度；一對C形截面鋼，一體連於所述不對稱工字鋼的所述下翼緣，以構成一填充混凝土的空間，所述混凝土與所述下翼緣相結合；一蓋板，支承於所述C形截面鋼之上；板的至少一橫向加強筋，穿過所述開口垂直於所述不對稱工字鋼布置；以及一上部混凝土板，由混凝土成形至一預定的厚度，其中，所述不對稱工字鋼的上翼緣埋入所述上部混凝土板內。
全文摘要
本發明公開了一種鋼混凝土組合梁，包括一不對稱工字鋼，具有上翼緣、下翼緣和腹板，腹板每隔一預定間距設置至少一開口，上翼緣寬度小於下翼緣寬度；一對C形截面鋼，一體連於不對稱工字鋼的下翼緣，以構成填充混凝土的第一空間，該混凝土與下翼緣相結合；一蓋板，支承於C形截面鋼之上；板的至少一橫向加強筋，穿過開口垂直於不對稱工字鋼布置；以及一上部混凝土板，由混凝土澆注成形至一預定的厚度，該混凝土填充由C形截面鋼和下翼緣限定的第二空間，從而將不對稱工字鋼的上翼緣埋入。
文檔編號E04B1/30GK1553014SQ0313865
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月29日 優先權日2003年5月29日
發明者金大英, 朱英奎, 千聖哲, 金相大, 鄭光良, 李燦炯, 金道鉉, 文日燮 申請人:株式會社大宇建設, 株式會社東洋構造安全技術, 株式會社海星機工, 金相大