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
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于工程結構技術領域，具體適用于多高層裝配式鋼-混凝土組合結構梁-板樓蓋結構體系和橋梁結構體系中。
【背景技術】
[0002]建筑業“十二五”規劃提出要積極推動建筑工業化，而裝配式建筑的發展正是實現建筑工業化的一大途徑。目前國內裝配式混凝土建筑由于其建造速度快、質量水平高等優勢被一些工程項目采用，但是由于其生產成本較高、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展。于此同時，我國是世界鋼鐵產量最大的國家。2014年，中國以8.2億噸的粗鋼產量位居世界第一，鋼產量過剩不僅僅影響了國家經濟發展而且造成資源的浪費。如何將過剩的鋼材合理的利用，已經成為國家重大發展戰略之一。發展鋼結構建筑具有抗震性能好、建設速度快、鋼材可回收利用的特點，符合綠色建筑和建筑工業化的要求。自2000年以來，鋼結構的住宅、橋梁結構和特種結構等建筑形式在全國陸續開展建設，但由于經濟和技術上多種原因，尤其是試點工程多數沿用現澆或裝配式鋼筋混凝土結構進行設計，鋼結構的優勢沒有得到充分的發揮，進而影響了鋼結構建筑體系特別是多高層鋼結構住宅、橋梁結構和特種結構等的推廣應用。
[0003]當前，在多高層鋼結構住宅、橋梁結構和特種結構等中應用預制裝配式構造連接形式已經成為國家推廣的項目，鋼結構體系在這些建筑設計中應用的多樣性和使鋼結構建筑能夠更好地成為便于拆改、節能環保的綠色建筑已經成為當代結構設計工程師的主要探索方向，建立滿足可持續發展需要的新型工業化裝配式建筑體系。
[0004]梁-板組合連接是多高層鋼框架結構、橋梁結構和特種結構等體系的重要組成部分之一。以多高層鋼框架結構為例，梁-板組合連接在框架結構中起到傳遞和分配內力以及保證結構整體性的作用，對于整個結構的受力與安全具有重大的影響。相對于傳統的現澆混凝土組合板，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，可省去施工現場的綁扎鋼筋、支模、拆模等復雜的工序，加速施工進度，實現了鋼結構和鋼-混組合結構體系的工業化，在保證質量的前提下還降低施工對環境的影響。
[0005]在大多數傳統多高層住宅建筑中，一般采用現澆鋼筋混凝土結構，為了避免其鋼筋連接部位存在的應力集中現象，需要設置更加復雜的構造措施來保證其受力合理，導致材料用量大、構造復雜、設計困難、施工難度大和結構體型笨重，影響建筑美觀和使用。尋求一種抗震性能好、建設速度快、建筑材料可回收利用的新型鋼-混組合結構體系，發揮裝配式鋼結構和混凝土結構相結合的優勢，以滿足節能環保和建筑工業化的需求的問題越來越突出。
【實用新型內容】
[0006]針對以上現有技術中存在的不足，本實用新型提供了一種構造簡單、抗震性能優良、安裝便捷高效、便于拆改、節能環保、美觀堅固的預制裝配式鋼-混凝土組合梁。
[0007]本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0008]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H型鋼梁的內、外表面平行且上翼緣在關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，預留孔洞的間距應滿足相關規范和構造要求。
[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置螺栓孔相對應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、板構件的可實現拆卸、分離和更換的功能。
[0013]本實用新型的有益效果為:
[0014]與現有技術相比，本實用新型的優勢體現在:
[0015]1、本實用新型采用高強螺栓連接的預制裝配式鋼-混凝土組合梁，所有構件均在工廠加工完成，運輸至施工工地后，可在施工現場裝配連接，減少了現場焊接工作和模板工程，保證了現場施工質量，提高了建筑工業化裝配效率。
[0016]2、本實用新型通過在鋼梁和預制混凝土板上預留經過合理設計的構造措施，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，使得整體結構耗能能力和延性更加優越。
[0017]3、本實用新型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向位移?？辜袈菟ㄊ褂寐菝睌Q緊后錨固在鋼梁上，可實現混凝土預制板被替換和拆卸的功能。當建筑結構遭受多遇地震或沖擊作用時，建筑結構構件會發生一定程度的破壞如混凝土預制板開裂，但在主體結構可以繼續使用的情況下，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，循環再利用，體現了安裝便捷高效、便于拆改和環保節能的建筑理念和思想。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的整體結構三維示意圖；
[0019]圖2為本實用新型的整體俯視示意圖；
[0020]圖3為本實用新型的整體側視示意圖；
[0021 ]圖4為本實用新型的混凝土預制板剖切三維示意圖；
[0022]圖5為本實用新型的鋼梁三維示意圖；
[0023]圖6為本實用新型的抗剪螺栓連接組件平面示意圖。
[0024]圖中標號:I為H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]以下結合附圖和具體安裝方法對本實用新型做進一步詳細說明。
[0026]本實用新型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，結構體系主要構件包括H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，H型鋼梁I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H型鋼梁I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H型鋼梁I上，然后對預制鋼筋混凝土板3內通孔部分進行灌漿，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I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I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，本實用新型技術方案具體為，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]本實用新型結構的安裝方法為:
[0031]1、除需要現場對預制板通孔灌漿外，所有組成構件均在工廠預制完成，其中H型鋼梁I上預留孔洞應滿足規范和構造要求。預制鋼筋混凝土板3上的預留孔洞的構造應與H型鋼梁I上預留孔洞相對應和配套(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I個抗剪栓釘4、2個螺帽5和2個墊片6，在鋼梁I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I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H型鋼梁I上，使得兩者的預留孔洞能夠對齊且上下貫通。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H型鋼梁I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H型鋼梁、預制鋼筋混凝土板和抗剪螺栓連接副，其特征在于所述H型鋼梁的內、外表面平行且上翼緣在關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，預留孔洞的間距應滿足相關規范和構造要求。2.根據權利要求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.根據權利要求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置螺栓孔相對應的用于放置抗剪螺栓連接副的通孔。4.根據權利要求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。
【專利摘要】本實用新型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，進而實現預制板的拆卸和更換。本實用新型使用的所有構件均采用現場裝配連接，減少了現場焊接工作和模板工程，提高了建筑工業化裝配效率，實現了裝配式組合結構的梁-板主體構件的可拆卸、分離和更換的功能，體現了建筑構件可拆改、節能環保的新型建筑理念。
【IPC分類】E04C3/294, E01D2/00
【公開號】CN205242848
【申請號】CN201520920008
【發明人】霍靜思, 王海濤, 鐘瓊
【申請人】湖南大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年11月18日