組合梁的製作方法
2023-04-26 05:07:56
專利名稱：組合梁的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築業用的組合梁。
這裡「組合梁」一詞可以理解為一種最好由鋼製成的梁，通過抗剪切連接(shear connection)與一整塊或複合板連接在一起，從而作為單個結構件來發揮作用。
這裡「抗剪切連接」一詞可以理解為組合梁的梁與一整塊或複合板之間的相互連接，這種連接使這兩個部件一起形成單個結構件。
一般來說，在傳統的組合梁中抗剪切連接包括抗剪切連接件、混凝土板和橫向鋼筋。
這裡「抗剪切連接件」可以理解為固定在一鋼梁上翼緣上的機械裝置，它構成了抗剪切連接的一部分。
本發明尤其涉及這種組合梁，其包括(a)兩端被支撐的橫梁(一般是鋼質的)；(b)放置在鋼梁上面並由鋼梁支撐的複合板，它包括(I)成形金屬板(一般是鋼質的)；(II)澆築在鋼板上面的混凝土；以及(III)埋置於混凝土中的鋼筋。
(c)大量的、一般為撐帽式柱螺栓的抗剪切連接件，它們埋置於混凝土中，穿過鋼板，並焊接在鋼梁的上翼緣上，從而把複合板連接到鋼梁上。
本發明特別涉及加強上述的組合梁強度，從而使組合梁具有足夠的抗縱向剪切能力，這種縱向剪切力是由遍布組合梁寬度和深度的壓應力產生的，它們被傳遞到抗剪切連接件上，從而防止組合梁過早產生縱向剪切斷裂。
為防止上述的那種組合梁的縱向剪切斷裂，傳統的鋼筋是由呈水平埋入複合板混凝土中的螺紋鋼筋或焊接鋼絲網製成的。這種鋼筋相對於組合梁的縱軸橫向排列，從而跨躍可能的縱向剪切面。人們認為通過這種方法有助於提高複合板的抗縱向剪切能力。
然而，由本申請人對上述的那種組合梁所進行的研究中，發現所試驗的組合梁(包括傳統的橫向鋼筋)由於沿複合板中的抗剪切連接件出現水平開裂的原因，而過早產生縱向剪切斷裂。
對由平板部分與開口鋼質拱橋相間隔構成的成形鋼板製造的組合梁進行了研究，成形鋼板的位置使得鋼拱橋相對於鋼梁的縱軸橫向延伸。每個組合梁的複合板邊緣都平行於鋼梁的上翼緣，並恰好搭在鋼梁的周邊上。如上所述，組合梁也可以包括傳統的橫向鋼筋，這些鋼筋相對於每個鋼梁縱軸橫向布置。組合梁受所施加的向下的力的作用。
在緊靠著安裝有抗剪切連接件的平板部分的成形鋼板拱橋頂部之間的混凝土中發現有橫向開裂。不論抗剪切連接件在哪裡，在混凝土板中由組合梁的彎曲引起的擠壓力的一部分橫穿水平面而通過鋼質拱橋頂部，因此，這些鋼質拱橋位置就成為組合梁的薄弱源。然而，在平板部分沒有抗剪切連接件中，剪切力不再橫穿水平面而通過鋼質拱橋頂部，開裂也就不會形成了。
還發現，橫向開裂經過抗剪切連接件端頂可以局部地使抗剪切連接件失效。
還發現，混凝土板和鋼梁之間的縱向滑移僅1mm就會導致抗剪切連接的突然斷裂，而這是完全不能令人滿意的，因為這種斷裂是難於在設計上克服的，且這樣抗剪切連接件的抗剪切能力顯然不能被充分利用。
另外，發現過去被認為可以防止過早產生縱向剪切斷裂的傳統橫向鋼筋似乎促進了橫向開裂的發生，因此，從這一點來看也是完全不能令人滿意的。
本發明的目的就是要提供一種組合梁，這種組合梁有助於防止前面所述那種縱向剪切斷裂的產生。
本發明所提供的組合梁包括(a)橫梁；(b)放置在橫梁上的複合板，該複合板包括(I)成形板，它帶有許多的由拱橋隔開的平板部分，該成形板的放置使得拱橋相對於橫梁縱軸橫向延伸；(II)澆築在成形板上的混凝土；(c)大量的把複合板連接到橫梁上的抗剪切連接件；以及(d)埋置於混凝土板裡的加強部分，該加強部分帶有一加強件，它穿過一個假設的水平面，此水平面經過成形板的拱橋頂部，從而防止了組合梁的過早縱向剪切斷裂。
本申請人還發現，在上段中所述的加強部分顯著地改善了組合梁的複合板和橫梁之間的橫向力的傳遞。
因此，本發明可防止在低於抗剪切連接件所能承受的最大應力時結構組合梁過早產生縱向剪切斷裂。
另外，本發明也因此可比其它方法明顯地少用抗剪切連接件。
梁最好是鋼梁。
成形板最好是成形鋼板。
梁的兩端最好被支撐。
在一方案中，梁最好是內梁。
在另一方案中，梁最好是周邊梁。
進而，複合板最好帶有如埋置於複合板混凝土中的焊接鋼絲網一類的鋼筋。
抗剪切連接件最好是撐帽式柱螺栓。該抗剪切連接件可以是任意其它適宜的形狀，如螺栓式或槽形的。
在一種安排中，加強部分最好是由帶有許多波浪形、且波峰跨躍拱橋、波谷和平板部分相接觸的焊接鋼絲網製成的。
對於這種布置，加強件包括焊接鋼絲網的縱向鋼絲或交叉線部分，且焊接鋼絲網在波峰和波谷之間延伸。
在另一可選擇的安排中，加強部分最好是骨架結構。在平板部分，該骨架結構至少部分包圍一個或一組抗剪切連接件。
對於這種布置，加強件是骨架結構的垂直部分。
在一方案中，骨架結構最好是由螺紋鋼筋製成。
在另一方案中，骨架結構最好是由焊接鋼絲網製成的。
下面通過參照附圖結合實例對本發明做進一步的說明，其中
圖1是一個簡化形式的透視圖，它表示了本發明組合梁的一個優選實施例；圖2是圖1所示的組合梁沿箭頭A方向的正視圖；圖3是根據圖1和圖2所示的本發明的組合梁的優選實施例的加強部分的透視圖；圖4是根據本發明組合梁的另一優選實施例的加強部分的透視圖；圖5是本發明組合梁的另一優選實施例的加強部分的透視圖6是一個簡化形式的透視圖，它表示了本發明組合梁的另一優選實施例；圖7是圖6所示的本發明組合梁優選實施例加強部分的透視圖；圖1到圖3所示的本發明組合梁3的優選實施例以簡化的形式較為清晰地闡明了組合梁3。
參照附圖，組合梁3的構成是(a)水平延伸的熱軋或裝配式鋼梁5，它的兩端被支撐；(b)複合板，包括(I)與鋼梁5的上翼緣9相接的成形鋼板7，而鋼板7又包括許多平行的拱橋11，它們之間由平板部分13隔開，且拱橋11相對於鋼梁5的縱軸橫向放置；(II)澆築在鋼板7上的混凝土(沒有示出)；(c)大量的撐帽式柱螺栓形式的抗剪切連接件15，它們穿過鋼板7並焊接在鋼梁5的上翼緣9上；以及(d)在混凝土板中的用於防止組合梁3過早產生縱向剪切斷裂的加強部分19。
鋼梁5和複合板可以是任意適宜的尺寸和結構。通常，複合板的厚度至少為120mm。另外，雖然圖1、圖2中所示的鋼板7具有燕尾槽斷面，但鋼板7也可以是梯形一類的其它任何適宜的形狀。
如圖2所示，由焊接鋼絲網的縱向絲41彎曲製成的加強部分19形成了一系列的波浪。
在圖1到圖3所示的優選實施例中，加強部分19的設置使得縱向絲41相對於拱橋11橫向延伸，在波峰43處跨過拱橋11，且在波谷45處與鋼板7的平板部分13相接觸。對於這種布置，焊接鋼絲網的交叉線47平行於鋼板7的拱橋11延伸。
焊接鋼絲網可以是任意適宜的尺寸和結構。一般地，焊接鋼絲網是由直徑為6～8mm的螺紋鋼筋製成的，焊接鋼絲網的4個縱向鋼絲41之間的距離為150mm，這樣，加強部分19的公稱總寬度為450mm，且一般加強部分的公稱總長度為600～1800mm。
當圖1到圖3所示的那種基本類型的結構組合梁3被施加負荷時，會導致複合板和鋼梁5之間的縱向滑移，而這種縱向滑移被這些構件之間的抗剪切連接所阻止。
在傳統的結構組合梁(沒有加強部分19)中，抗剪切連接包括(a)抗剪切連接件15；(b)澆築在板上的混凝土；(c)靠近抗剪切連接件15的傳統橫向鋼筋。
假如鋼板通過某種方式(例如熔焊)固定到鋼梁5上，則抗剪切連接還包括鋼板7。
然而，根據本發明抗剪切連接還包括如圖1到圖3中所示的加強部分19。
加強部分19專門設計用於防止過早出現縱向剪切斷裂，且特別是防止由於跨躍拱橋11頂部的水平面的複合板開裂所引起的過早縱向剪切斷裂，以及其它原因所引起的縱向剪切斷裂。
概括起來說，加強部分19被設計用於改善複合板和鋼梁5之間的橫向力的傳遞。在本申請人所進行的研究中，發現在實現這一目的方面，圖1到圖3所示的加強部分19是有效的。
圖4和圖5表示了兩種加強部分19的結構，這些加強部分19的形式與圖1到圖3中所示的結構相類似。特別是，加強部分19都是通過對焊接鋼絲網的縱向鋼絲41進行彎曲而製成的。然而，與圖1到圖3中所示的加強部分19不同的是，圖4和圖5所示的實施例的交叉線47的間距不是均等的。另外，對圖5所示的加強部分19來說，波谷45是平直的而不是弧線型的。
參照圖6和圖7，加強部分19的另一優選實施包括一個由螺紋鋼筋形成的骨架結構，它被設計成包圍平板部分13內的一組抗剪切連接件19。
這個骨架結構包括兩個由螺紋鋼筋製成的環框51，它們被彎成U型形狀，並通過平行的螺紋鋼筋53互相連接在一起。環框51的下部被放置於拱橋11和平板部分13交界的區域內。
如圖1到圖3所示的布置，本申請人在研究中發現，採用如圖4和圖5所示的加強部分19，並與其它構成抗剪切連接的結構件一起，可以基本上防止組合梁的縱向剪切斷裂。
在沒有脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對本發明的組合梁的優選實施例進行許多改進。
例如，儘管就圖1和圖3所述的優選實施例包括由鋼製成的梁5和成形鋼板7，然而，也應意識到本發明並不僅限於此，也可以擴大至梁5和成形板的背面由任何適宜的材料來製成。
權利要求
1.一種組合梁，包括(a)橫梁；(b)放置在橫梁上的複合板，該複合板包括(I)成形板，它帶有許多的由拱橋隔開的平板部分，該成形板的放置使得拱橋相對於橫梁縱軸橫向延伸；(II)澆築在成形板上的混凝土；(c)大量的把複合板連接到橫梁上的抗剪切連接件；以及(d)埋置於混凝土板裡的加強部分，該加強部分帶有一加強件，它穿過一個假設的水平面，此水平面經過成形板的拱橋頂部，從而防止了組合梁的過早縱向剪切斷裂。
2.如權利要求1中所述的組合梁，其特徵在於，橫梁是鋼梁。
3.如權利要求1或2中所述的組合梁，其特徵在於，成形板是成形鋼板。
4.如上述任何一項權利要求中所述的組合梁，其特徵在於，橫梁的兩端被支撐。
5.如上述任何一項權利要求中所述的組合梁，其特徵在於，橫梁是內梁。
6.如權利要求1至4中任何一項所述的組合梁，其特徵在於，橫梁是周邊梁。
7.如上述任何一項權利要求中所述的組合梁，進一步包括埋置在複合板混凝土中的網形鋼筋。
8.如上述任何一項權利要求中所述的複合板，其特徵在於，抗剪切連接件是撐帽式柱螺栓。
9.如上述任何一項權利要求中所述的組合梁，其特徵在於，加強部分由帶有許多波浪形、且波峰跨躍拱橋，波谷和平板部分相接觸的焊接鋼絲網製成。
10.如權利要求9中所述的組合梁，其特徵在於，加強件包括焊接鋼絲網的縱向鋼絲和交叉線部分，且焊接鋼絲網在波峰和波谷之間延伸。
11.如權利要求1至9中任何一項所述的組合梁，其特徵在於，加強部分是骨架結構，該骨架結構至少部分包含平板部分中的一個或一組抗剪切連接件。
12.如權利要求11中所述的組合梁，其特徵在於，加強件是骨架結構的垂直部分。
13.如權利要求12中所述的組合梁，其特徵在於，骨架結構是由螺紋鋼筋製成的。
14.如權利要求12中所述的組合梁，其特徵在於，骨架結構是由焊接鋼絲網製成的。
全文摘要
本發明公開了建築業用的組合梁(3)。組合梁(3)包括橫向延伸梁(5)；由成型板(7)和澆築在板(7)上的混凝土構成的複合板；許多的抗剪切連接件(15)，它們穿過成型板(7)，並焊接到橫梁(5)的上翼緣(9)上；以及混凝土板中的加強部分(19)，以防止組合梁(3)過早縱向剪切斷裂。
文檔編號E04C5/06GK1161070SQ95195718
公開日1997年10月1日 申請日期1995年9月1日 優先權日1994年9月1日
發明者馬克·派屈克, 佩德魯·H·達亞萬薩 申請人:Bhp鋼鐵有限公司