一种起波型钢-混凝土组合梁制造技术

本发明专利技术公开了一种起波型钢‑混凝土组合梁，属于建筑技术领域以及结构工程技术领域。本发明专利技术的起波钢‑混凝土组合梁在大震作用下，起波处梁段将产生明显的塑性铰，先于跨中截面产生裂缝，随后起波处被拉直，其截面抗弯承载力得到加强，之后梁的屈服截面向跨中转移，梁的承载力还会继续上升，当跨中截面屈服，梁的变形继续增大，承载力不再增长，直至破坏，该设计使本发明专利技术的起波钢‑混凝土组合梁在地震作用下先于柱破坏，真正实现“强柱弱梁”；当本发明专利技术起波钢‑混凝土组合梁的跨度为5m、截面尺寸为250mm×450mm时，其极限抗弯承载能力可达212kN·m、极限挠度可达59mm。

A Wave-starting Steel-concrete Composite Beam

The invention discloses a corrugated steel concrete composite beam, which belongs to the field of construction technology and structural engineering technology. The wave-starting steel-concrete composite beam of the present invention will produce obvious plastic hinges in the beam section at the wave-starting point under the action of large earthquake, and cracks will occur at the mid-span section first, then the wave-starting point will be stretched out, the bending capacity of the section will be strengthened, then the yield section of the beam will transfer to the mid-span, and the bearing capacity of the beam will continue to rise. When the mid-span section yields, the deformation of the beam will continue to increase, and the bearing capacity will not. When the span of the composite beam is 5 m and the section size is 250 mm x 450 mm, the ultimate flexural bearing capacity and the ultimate deflection of the composite beam can reach 212 kN. m and 59 mm respectively.

【技术实现步骤摘要】
一种起波型钢-混凝土组合梁
本专利技术涉及一种起波型钢-混凝土组合梁，属于建筑
以及结构工程

技术介绍
钢-混凝土组合梁属于钢-混凝土组合结构的一种，是指由工字钢或H型钢及填充在两侧翼缘的混凝土构成的型钢-混凝土组合梁，这种组合方式能够充分发挥钢与混凝土的材料性能，有效提高组合梁的承载力、延性和抗震性能，具体体现为：组合梁两侧翼缘内的混凝土受翼缘和腹板的包裹处于三向受力状态，具有一定的约束效应，组合梁的型钢由于翼缘内填充混凝土，可有效抑制其局部屈曲或整体失稳的发生。因此，钢-混凝土组合梁被广泛应用于大跨度结构、高层以及超高层建筑中。但是，现有的钢-混凝土组合梁仍旧存在以下几个很大的问题：第一，在地震环境中，由于存在横向剪力，钢-混凝土组合梁的H型钢与混凝土之间容易发生分离，尤其是H型钢的翼缘板部分，除了横向剪力外，还承担整个钢-混凝土组合梁在重力环境下的纵向剪力，更易与混凝土之间发生分离；第二，在强震中，传统的钢混梁受到地震作用，变形很大，甚至局部会出现拉断的情形；第三，针对H型钢-混凝土梁，翼缘和腹板承担受力形式不同，通长焊接在一起，会彼此影响各自的受力，导致应力集中。上述问题均大大降低了钢-混凝土组合梁的整体性，对钢-混凝土组合梁的稳定性和抗震性能造成了破坏。因此，急需设计出一种受力性能更好、抗震性能更佳的钢-混凝土组合梁。
技术实现思路
[技术问题]本专利技术要解决的技术问题是提供一种受力性能、抗震性能佳的钢-混凝土组合梁。[技术方案]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种起波型钢-混凝土组合梁，所述组合梁包含混凝土1以及内置于混凝土1内部的H型钢2；所述H型钢2包含上翼缘板3，下翼缘板4，腹板5，以及分别设置在上翼缘板3、下翼缘板4、腹板5上的第一螺栓6、第二螺栓7、第三螺栓8；所述上翼缘板3和下翼缘板4上设置有“U”型波9；所述“U”型波9的起波方向朝向梁的中和轴所在的水平面；所述“U”型波9内部填充有轻质填充材料10；所述“U”型波9不与腹板5相连；所述“U”型波9不与轻质填充材料10相接触的另一面通过不粘薄膜11与混凝土1相隔开；所述“U”型波9含有底面12以及两个侧面13。在本专利技术的一种实施方式中，所述“U”型波9的两个侧面(13)等长。在本专利技术的一种实施方式中，所述“U”型波9的波高H＝6～10cm、波长L＝12～22cm。在本专利技术的一种实施方式中，所述上翼缘板3和下翼缘板4上的“U”型波9均为两个；所述上翼缘板3上的两个“U”型波9的起波中心与距其更近的梁端之间的距离为五分之一梁长加二分之一“U”型波9波长；所述下翼缘板4上的两个“U”型波9的起波中心与距其更近的梁端之间的距离为五分之一梁长减二分之一“U”型波9波长。在本专利技术的一种实施方式中，所述第一螺栓6垂直于上翼缘板3，第二螺栓7垂直于下翼缘板4，第三螺栓8垂直于腹板5。在本专利技术的一种实施方式中，所述上翼缘板3上的第一螺栓6有两列，沿梁长方向分布；两列第一螺栓6轴对称。在本专利技术的一种实施方式中，两列第一螺栓6中，一列第一螺栓6与腹板5所在的平面之间的距离等于另一列第一螺栓6与腹板5所在的平面之间的距离；两列第一螺栓6之间的间距为组合梁垂直于梁长方向长度的二分之一；位于同一列的第一螺栓6之间的间距为12～20cm。在本专利技术的一种实施方式中，所述下翼缘板4上的第二螺栓7与上翼缘板3上的第一螺栓6轴对称。在本专利技术的一种实施方式中，所述腹板5上的第三螺栓8有四列，沿梁长方向分布；其中两列第三螺栓8位于腹板5一侧，另外两列第三螺栓8位于腹板5另一侧；分别位于腹板5两侧的第三螺栓8轴对称。在本专利技术的一种实施方式中，四列第三螺栓8中，靠近上翼缘板3的两列第三螺栓8与上翼缘板3之间的距离等于靠近下翼缘板4的两列第三螺栓8与下翼缘板4之间的距离；位于腹板5同一侧的两列第三螺栓8之间的间距为组合梁垂直于梁长方向长度的二分之一；位于同一列的第三螺栓8之间的间距为12～20cm。在本专利技术的一种实施方式中，所述腹板5所在的平面可将整个组合柱等分为完全相同的两份。在本专利技术的一种实施方式中，所述不粘薄膜11可为尼龙薄膜、塑料薄膜、聚酯薄膜或复合薄膜。在本专利技术的一种实施方式中，所述轻质填充材料10可为聚氨酯泡沫材料、酚醛泡沫材料或硬质海绵材料。本专利技术还提供了上述一种起波型钢-混凝土组合梁在建筑方面的应用。[有益效果](1)本专利技术起波钢-混凝土组合梁的翼缘板在靠近梁柱节点的反弯点处弯折起波，形成“U”型波状突起，此“U”型波状突起可在受荷拉直的过程中可发生大变形，极大地增加了本专利技术起波钢-混凝土组合梁在地震作用下的变形能力，进而大大增强了本专利技术起波钢-混凝土组合梁在大震下的抗倒塌能力；(2)本专利技术起波钢-混凝土组合梁在起波处覆有不粘薄膜，使其与混凝土在局部无粘结，不影响“U”型波状突起发生变形，并且，本专利技术起波钢-混凝土组合梁的“U”型波状突起处填充有轻质填充材料，使得其在被拉直过程中不会对混凝土产生挤压作用，进一步增加了本专利技术起波钢-混凝土组合梁在地震作用下的变形能力，进而大大增强了本专利技术起波钢-混凝土组合梁在大震下的抗倒塌能力；(3)当本专利技术起波钢-混凝土组合梁的跨度为5m、截面尺寸为250mm×450mm时，其极限抗弯承载能力可达212kN·m、极限挠度可达59mm；(4)本专利技术的起波钢-混凝土组合梁能充分发挥钢和混凝土两种材料的性能，其混凝土被部分包裹在型钢中，处于多向受力状态，具有一定的约束效应，可有效抑制其局部屈曲或整体失稳的发生，因此，本专利技术的起波钢-混凝土组合梁承载能力和延性均较好，且高度较低，能够增大室内净高；(5)针对梁混凝土与梁H型钢之间的粘结问题，本专利技术的起波钢-混凝土组合梁采取了在上下翼缘板以及腹板上加设螺栓的形式以增加两个界面的粘结，保证钢板与混凝土共同工作，确保组合梁的正常使用和承载能力，此措施也一定程度的加强了本专利技术起波钢-混凝土组合梁在大震下的抗倒塌能力；(6)本专利技术的起波钢-混凝土组合梁在大震作用下，起波处梁段将产生明显的塑性铰，先于跨中截面产生裂缝，随后起波处被拉直，其截面抗弯承载力得到加强，之后梁的屈服截面向跨中转移，梁的承载力还会继续上升，当跨中截面屈服，梁的变形继续增大，承载力不再增长，直至破坏，该设计使本专利技术的起波钢-混凝土组合梁在地震作用下先于柱破坏，真正实现“强柱弱梁”。附图说明图1为一种起波型钢-混凝土组合梁的立体结构示意图。图2为一种起波型钢-混凝土组合梁的内部结构示意图。图3为一种起波型钢-混凝土组合梁的“U”型波结构示意图。图1-2中，1为混凝土、2为H型钢、3为上翼缘板、4为下翼缘板、5为腹板、6为第一螺栓、7为第二螺栓、8为第三螺栓、9为“U”型波、10为轻质填充材料、11为不粘薄膜、12为底面以及13为侧面。具体实施方式为了对本专利技术的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图以及实施例对本专利技术进行进一步的阐述：下述实施例中涉及的检测方法如下：抗弯承载能力检测方法：对起波钢-混凝土组合梁进行抗弯承载力试验研究，采用两点对称加载方式，采用50t级别油压千斤顶进行加载，并通过分配梁将荷载传递至试件的两个加载点处，在千斤顶处安装力传感器，其量程为100t，用来测量梁受到的荷载值。试验采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种起波型钢‑混凝土组合梁，其特征在于，所述组合梁包含混凝土(1)以及内置于混凝土(1)内部的H型钢(2)；所述H型钢(2)包含上翼缘板(3)，下翼缘板(4)，腹板(5)，以及分别设置在上翼缘板(3)、下翼缘板(4)、腹板(5)上的第一螺栓(6)、第二螺栓(7)、第三螺栓(8)；所述上翼缘板(3)和下翼缘板(4)上设置有“U”型波(9)；所述“U”型波(9)的起波方向朝向梁的中和轴所在的水平面；所述“U”型波(9)内部填充有轻质填充材料(10)；所述“U”型波(9)不与腹板(5)相连；所述“U”型波(9)不与轻质填充材料(10)相接触的另一面通过不粘薄膜(11)与混凝土(1)相隔开；所述“U”型波(9)含有底面(12)以及两个侧面(13)。

【技术特征摘要】
1.一种起波型钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述组合梁包含混凝土(1)以及内置于混凝土(1)内部的H型钢(2)；所述H型钢(2)包含上翼缘板(3)，下翼缘板(4)，腹板(5)，以及分别设置在上翼缘板(3)、下翼缘板(4)、腹板(5)上的第一螺栓(6)、第二螺栓(7)、第三螺栓(8)；所述上翼缘板(3)和下翼缘板(4)上设置有“U”型波(9)；所述“U”型波(9)的起波方向朝向梁的中和轴所在的水平面；所述“U”型波(9)内部填充有轻质填充材料(10)；所述“U”型波(9)不与腹板(5)相连；所述“U”型波(9)不与轻质填充材料(10)相接触的另一面通过不粘薄膜(11)与混凝土(1)相隔开；所述“U”型波(9)含有底面(12)以及两个侧面(13)。2.如权利要求1所述的一种起波型钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述“U”型波(9)的两个侧面(13)等长。3.如权利要求1或2所述的一种起波型钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述“U”型波(9)的波高为6～10cm、波长为12～22cm。4.如权利要求1-3任一所述的一种起波型钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述上翼缘板(3)和下翼缘板(4)上的“U”型波(9)均为两个；所述上翼缘板(3)上的两个“U”型波(9)的起波中心与距其更近的梁端之间的距离为五分之一梁长加二分之一“U”型波(9)波长；所述下翼缘板(4)上的两个“U”型波(9)的起波中心与距...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹昀，周渊，丁杰，谢梦洁，周虹，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32