專利名稱：采用不對稱截面鋼梁的鋼混凝土組合梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由鋼梁和混凝土組合而制得的組合梁，尤其涉及一種由一不對稱工字鋼梁和鋼筋混凝土組合而制得的鋼混凝土組合梁，其中不對稱工字鋼梁被設(shè)計(jì)成上翼緣窄于下翼緣的形式。
背景技術(shù)：
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制得。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(chǎn)生的變形較小，這對于承受振動(dòng)荷載或沖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％，因此也有利于建筑的輕型化。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，目前組合梁不僅被廣泛應(yīng)用于橋梁等民用結(jié)構(gòu)，還被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)。
但是，與民用結(jié)構(gòu)不同，建筑結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)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(cè)翼緣不會對彎曲強(qiáng)度產(chǎn)生太大影響。由于這一原因，鋼梁被制作成上翼緣寬度小于下翼緣寬度的形式，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(dāng)所制鋼梁截面不對稱時(shí)，可極為有效地減小鋼梁的截面大小，而不致對其彎曲強(qiáng)度產(chǎn)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(gòu)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制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于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(qiáng)筋2，圍繞主加強(qiáng)筋設(shè)置的箍筋3，與工字鋼下翼緣結(jié)合成一體的下部預(yù)澆混凝土4，以及與工字鋼上翼緣結(jié)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，在工廠制作出由工字鋼1、主加強(qiáng)筋2、箍筋3和下部預(yù)澆混凝土4組成的梁；然后將該梁運(yùn)至施工現(xiàn)場，并安裝于柱子或主梁之間。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于下部預(yù)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(jié)構(gòu)上面現(xiàn)澆混凝土，即形成上部混凝土板5。至此就制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(jié)構(gòu)中，工字鋼1以一預(yù)定深度埋入上部混凝土板5內(nèi)。因此，當(dāng)板的橫向加強(qiáng)筋布置于上部混凝土板5的下部時(shí)，由于被埋入上部混凝土板5內(nèi)的工字鋼1所隔斷，板的橫向加強(qiáng)筋不能連續(xù)布置。這就存在一個(gè)缺點(diǎn)，即板的橫向加強(qiáng)筋不能連續(xù)布置。此外，隨之還產(chǎn)生了另一個(gè)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(jié)構(gòu)一致性(structural uniformity)較差。
另外，在慣用的不對稱截面鋼組合梁結(jié)構(gòu)中，為了使在工廠澆注的下部預(yù)澆混凝土4與在現(xiàn)場澆注的上部混凝土板5成為一體，下部預(yù)澆混凝土4需設(shè)置箍筋3作為剪力連接器。換言之，設(shè)置箍筋3的目的是為了把新老混凝土結(jié)合在一起。由于安裝這些箍筋3需要單獨(dú)的加強(qiáng)筋，從而延長了施工工期，同時(shí)也增加了施工費(fèi)用，這些是其他需加以考慮的問題。
進(jìn)一步，為了在下部預(yù)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(shè)置若干銷子7作為剪力連接器。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，特提出本發(fā)明。本發(fā)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(yōu)良的結(jié)構(gòu)一致性，并且不僅不需要使用箍筋來聯(lián)結(jié)預(yù)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(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)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(gè)上翼緣、一個(gè)下翼緣和一個(gè)腹板，該腹板每隔一預(yù)定間距形成至少一開口，上翼緣寬度小于下翼緣寬度；一對C形截面鋼，一體連于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(jié)合；一支承于C形截面鋼之上的蓋板；板的至少一橫向加強(qiáng)筋，穿過開口垂直于不對稱工字鋼布置；以及一上部混凝土板，由混凝土澆注成形至一預(yù)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(nèi)，從而將不對稱工字鋼的上翼緣埋入。
附圖簡要說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，以更加清楚地理解本發(fā)明的上述目的和其他目的、技術(shù)特征以及所具有的優(yōu)點(diǎn)，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為用于本發(fā)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(shè)有一金屬蓋板的不對稱截面鋼梁的透視圖；圖5為本發(fā)明上部混凝土板完工后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(shí)施例方式
下面將參照附圖來描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
圖3為用于本發(fā)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(shè)有一金屬蓋板的不對稱截面鋼梁的透視圖。
如圖3所示，用于本發(fā)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(gè)上翼緣10、一個(gè)腹板25和一個(gè)下翼緣20；以及一對連于不對稱工字鋼下翼緣20上的C形截面鋼30。這里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的寬度小于下翼緣20的寬度。在腹板25上形成至少一個(gè)隔一預(yù)定間距的開口26。
在圖3所示的實(shí)施例中，不對稱截面鋼梁100所設(shè)置的開口26的形狀為梯形。但是必須注意，開口26并不限于此形狀。
C形截面鋼30面對面地連接于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(cè)面澆注混凝土?xí)r，它可起到一模板的作用。另外，當(dāng)安裝好金屬蓋板51以形成上部混凝土板50時(shí)，C形截面鋼30即起到支架的作用，金屬蓋板51橫跨架于其上。
將按這種方法制得的不對稱截面鋼梁100運(yùn)至施工現(xiàn)場，然后安放于柱子之間，或柱子與主梁之間，或主梁之間。如圖4所示，金屬蓋板51的一邊支承于每一個(gè)C形截面鋼30的上表面上。板的一根或多根橫向加強(qiáng)筋27穿過腹板25的各開口26進(jìn)行布筋。隨后，將混凝土澆注于金屬蓋板51之上。所澆注的混凝土進(jìn)入上翼緣10和C形截面鋼30之間的空隙中，并填滿C形截面鋼30所限定的空間31。
圖5是本發(fā)明上部混凝土板完工后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(qiáng)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，并填充腹板25和相對的C形截面鋼30之間的空隙。之后，C形截面鋼30所限定的空間就充滿了混凝土，并在金屬蓋板51上形成具有一預(yù)定厚度的上部混凝土板50。這樣便完成了本發(fā)明的鋼混凝土組合梁的制作。
與慣用的鋼混凝土組合梁不同，本發(fā)明的這種不對稱截面鋼混凝土組合梁具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)一致性，其原因在于，與工字鋼下翼緣相結(jié)合的混凝土同由上部混凝土板50構(gòu)成的混凝土是一體成形的。
另外，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，工字鋼兩側(cè)的混凝土彼此之間是通過腹板25上的開口26結(jié)合在一起的，同時(shí)板的橫向加強(qiáng)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(qiáng)度。因此，為了將與工字鋼相結(jié)合的預(yù)澆混凝土同上部混凝土板連結(jié)在一起，也就是說，為了連結(jié)新老混凝土，慣用的組合梁需要設(shè)置箍筋，而本發(fā)明卻無需設(shè)置這種箍筋。
另外，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，工字鋼兩側(cè)的混凝土彼此之間是通過腹板25上的開口26結(jié)合在一起的，同時(shí)板的橫向加強(qiáng)筋27穿過開口26布置，這樣在下翼緣20和形成于其上的混凝土之間便構(gòu)成了強(qiáng)有力的連接。從而也就無需設(shè)置銷子一類的剪力連接器。
同時(shí)，為了形成上部混凝土板50，也可采用半板蓋板或典型的模板來代替金屬蓋板51。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，金屬蓋板51的邊緣由C形截面鋼30支承，于是，當(dāng)采用預(yù)制板施工體系時(shí)，金屬蓋板可毫不費(fèi)力地支撐起外加荷載。從而在使用預(yù)制板施工體系時(shí)，可使用無支撐施工方法進(jìn)行施工。
另外，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，與下翼緣20結(jié)合的混凝土具有一受各C形截面鋼30保護(hù)的外側(cè)面，以防止混凝土表面遭到破壞。此外，由于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(fā)明的鋼混凝土組合梁具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)一致性，其原因在于，與工字鋼下翼緣相結(jié)合的混凝土同構(gòu)成上部混凝土板50的混凝土是一體成形的。
另外，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，工字鋼兩側(cè)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(shí)板的橫向加強(qiáng)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(qiáng)度。因此，也就無需使用箍筋來連結(jié)預(yù)澆混凝土和上部混凝土板了。同時(shí)，由于下翼緣20和在其上形成的混凝土連結(jié)牢固，也就無需設(shè)置銷子一類的剪力連接器。
盡管為了說明本發(fā)明的發(fā)明目的，上面已經(jīng)描述了最佳實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)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(quán)利要求書公開的發(fā)明范圍和實(shí)質(zhì)。
權(quán)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(yù)定間距設(shè)置至少一開口，所述上翼緣的寬度小于所述下翼緣的寬度；一對C形截面鋼，一體連于所述不對稱工字鋼的所述下翼緣，以構(gòu)成一填充混凝土的空間，所述混凝土與所述下翼緣相結(jié)合；一蓋板，支承于所述C形截面鋼之上；板的至少一橫向加強(qiáng)筋，穿過所述開口垂直于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(yù)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(nèi)。
全文摘要
本發(fā)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(yù)定間距設(shè)置至少一開口，上翼緣寬度小于下翼緣寬度；一對C形截面鋼，一體連于不對稱工字鋼的下翼緣，以構(gòu)成填充混凝土的第一空間，該混凝土與下翼緣相結(jié)合；一蓋板，支承于C形截面鋼之上；板的至少一橫向加強(qiáng)筋，穿過開口垂直于不對稱工字鋼布置；以及一上部混凝土板，由混凝土澆注成形至一預(yù)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(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者金大英, 朱英奎, 千圣哲, 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(shè), 株式會社東洋構(gòu)造安全技術(shù), 株式會社海星機(jī)工, 金相大