一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其组合结构建筑制造技术

本实用新型专利技术提供了一种部分包覆钢‑混凝土组合构件及其组合结构建筑，组合构件包括第一侧钢板、第二侧钢板、栓钉、补焊钢板、加劲钢板、钢筋骨架和混凝土；两个所述加劲钢板与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板在所述预制区域围合出一个预制腹腔；所述预制腹腔内浇筑有混凝土；所述混凝土内埋设有所述钢筋骨架。本实用新型专利技术发挥了钢结构连接方便、抗震性能好的优势，同时综合了混凝土结构刚度大、防腐防火性能好、成本低的优势，利用钢‑混凝土组合作用，克服了钢构件防腐防火性能差、刚度弱、成本高的不足，实现了构件的标准化生产、装配化施工、长效耐久、经济适用等诸多优势，极大增强了钢结构的竞争优势，在装配式建筑中应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其组合结构建筑
本技术涉及建筑结构
，尤其是涉及一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其组合结构建筑。
技术介绍
现浇混凝土剪力墙住宅结构是我国当前住宅建筑的主流，但是现浇结构存在现场湿作业多、生产效率低、资源浪费、环境污染、不能实现四节一环保等不足，难以适应建筑产业现代化的发展需求。与混凝土结构相比，钢结构具有“轻、快、好、省”的优势，同时是绿色建材，可以回收再利用，相对于目前普遍使用的其他建筑材料，其最有利于节能、节材、节水和节地。然而，钢结构也存在着一些不足，诸如耐火性能及耐腐蚀性能较差的问题，虽然可以通过防腐和防火涂装满足使用要求，但防腐防火涂装有效期与结构使用年限不匹配，防腐和防火涂装有效期较短，在使用期内需要进行多次维护，防腐防火涂装有效期到期后如何处理仍缺乏有效解决办法。此外，钢结构成本较高，降低了开发商应用钢结构住宅的积极性，制约了钢结构在住宅建筑中的应用。因此，开发新型钢-混凝土组合构件提升钢结构的防腐防火性能、力学性能、经济性、耐久性是钢结构在住宅建筑中大范围应用必须解决的关键技术问题之一。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法，其目的是通过混凝土包覆解决钢梁防腐防火费用高的问题，提升耐久性能；通过栓钉实现两侧钢板与混凝土梁的共同工作，同时两侧钢板离试件中和轴较远，抗弯刚度较大，可大幅提升结构强度和刚度并降低成本；通过钢板和栓钉实现构件制作的标准化，减少加工量，降低加工成本。为解决上述技术问题，本技术提供的一种部分包覆钢-混凝土组合构件，包括：第一侧钢板、第二侧钢板、栓钉、补焊钢板、加劲钢板、钢筋骨架和混凝土；所述第一侧钢板和所述第二侧钢板平行间隔设置；两个所述加劲钢板间隔设置在所述第一侧钢板和所述第二侧钢板之间，加劲钢板的两端分别与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板固定连接；两个所述加劲钢板将所述部分包覆钢-混凝土组合构件分割为两个所述加劲钢板外侧的连接区域，两个所述加劲钢板之间的预制区域；两个所述加劲钢板与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板在所述预制区域围合出一个预制腹腔；所述预制腹腔内浇筑有混凝土；所述混凝土内埋设有所述钢筋骨架；所述钢筋骨架包括受力主筋，所述受力主筋的两端分别与所述加劲钢板固定连接；在所述预制区域内，所述第一侧钢板靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第一栓钉；所述第二侧钢板靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第二栓钉；所述补焊钢板设置在所述连接区域，所述补焊钢板两端分别与第一侧钢板和所述第二侧钢板焊接固定；所述补焊钢板上设置有若干个连接孔。其中，栓钉规格和栓钉间距由设计计算确定，满足完全剪切连接传力需要，使得极限状态时第一侧钢板和第二侧钢板可以达到屈服。部分包覆钢-混凝土组合构件的连接区域长度为在地震作用下的塑性铰区长度，由设计指定，可以实现地震作用下由连接区域纯钢部件来抗震耗能，充分发挥纯钢部件延性好，抗震性能优越的优势；所述栓钉在连接区域外中断；所述部分包覆钢-混凝土组合构件在连接区域侧设置加劲肋，所述加劲肋分隔连接区域和预制区域。进一步地，所述加劲钢板上设置有钢筋孔，所述受力主筋的两端设置有螺纹段，所述螺纹段穿过所述钢筋孔后，利用螺母与所述加劲钢板固定连接。螺母与受力主筋端部螺纹连接，通过紧固螺母固定受力主筋，并将受力主筋承受的力传递给加劲钢板以及第一侧钢板和第二侧钢板，实现传力连续。进一步地，所述钢筋骨架还包括多个箍筋。进一步地，所述部分包覆钢-混凝土组合构件为横梁或者柱体。进一步地，所述部分包覆钢-混凝土组合构件中靠近室外一侧第一侧钢板或第二侧钢板为外侧钢板，外侧钢板的外侧端面涂覆有外防腐层。进一步地，所述外侧钢板的防腐层外侧敷设有若干层玻璃棉板，用于阻断所述部分包覆钢-混凝土组合构件作为热桥在墙体的室内外两侧之间传递热流。在有效消除部分包覆钢-混凝土组合构件处的热桥效应，提高建筑物整体保温性能的同时，若干层玻璃棉板可有效减弱外部温度变化对外防腐层的影响；提高防腐层的有效防腐期限。进一步地，在所述部分包覆钢-混凝土组合构件中靠近室内一侧第一侧钢板或第二侧钢板为内侧钢板，内侧钢板的外侧端面涂覆有内防腐层；以及内侧钢板的内防腐层外侧不敷设保温材料。由于室内的温湿度变化不大，较为稳定，由此有利于内防腐层长期保持有效，利用部分包覆钢-混凝土组合构件自身的热桥效应，且结合外侧钢板外的玻璃棉板对热桥的阻断，从而大大减弱外侧钢板外防腐层处的温度变化波动，从而更有效地延长外防腐层的有效寿命，从而在整体上提高了部分包覆钢-混凝土组合构件的防腐性能。另外，本技术还公开了上述部分包覆钢-混凝土组合构件的加工方法，其包括如下步骤：1)将栓钉分别焊接在第一侧钢板和第二侧钢板上，形成带栓钉的第一侧钢板部件和第二侧钢板部件；2)将制作好的钢筋骨架放置于模台上并临时固定，钢筋骨架下垫保护层垫块；将带栓钉的第一侧钢板部件从一侧穿入钢筋骨架，将带栓钉的第二侧钢板部件从另外一侧穿入钢筋骨架，并固定钢筋骨架与第一侧钢板部件以及第二侧钢板部件的相对位置；3)将补焊钢板与第一侧钢板和第二侧钢板定位并焊接；4)将加劲钢板开孔穿过钢筋骨架中受力钢筋，并与第一侧钢板、第二侧钢板和补焊钢板定位焊接；5)利用紧固螺母将受力钢筋固定在加劲钢板上；6)浇筑混凝土并振捣密实；7)蒸汽养护或自然养护至混凝土设计强度。本技术提出的部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法具有以下优势：(1)防腐防火性能好，腹板采用钢筋混凝土构件解决了钢梁的防腐防火费用高的问题，大幅提升了钢梁的耐久性能；(2)制作标准化、自动化程度高，采用普通钢板和栓钉加工，材料来源广泛，工艺成熟，加工量量小，成本低；(3)受力性能好，整体性强，利用栓钉实现第一侧钢板、第二侧钢板与钢筋混凝土共同工作，结构整体性好、刚度大、强度高，成本低；(4)抗震性能好，构件端部设置连接区域，连接区域长度为地震作用下的塑性铰区长度，连接区域为抗震耗能区域，采用纯钢部件延性好、抗震性能强。(5)连接方便，可全螺栓连接；通过连接区域与钢柱可实现全螺栓连接，连接方便。综上，本技术提出的部分包覆钢-混凝土组合构件及其加工方法能够发挥钢结构连接方便、抗震性能好的优势，同时综合了混凝土结构刚度大、防腐防火性能好、成本低的优势，利用钢-混凝土组合作用，克服了钢构件防腐防火性能差、刚度弱、成本高的不足，实现了构件的标准化生产、装配化施工、长效耐久、经济适用等诸多优势，极大增强了钢结构的竞争优势，在装配式建筑中应用前景广阔。第三方面，本技术还公开了一种带有上述部分包覆钢-混凝土组合构件的组合结构建筑，包括：横梁、柱体、剪力墙以及楼盖；所述柱体由所述部分包覆钢-混凝土组合构件构成；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，包括：第一侧钢板、第二侧钢板、栓钉、补焊钢板、加劲钢板、钢筋骨架和混凝土；/n所述第一侧钢板和所述第二侧钢板平行间隔设置；/n两个所述加劲钢板间隔设置在所述第一侧钢板和所述第二侧钢板之间，加劲钢板的两端分别与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板固定连接；/n两个所述加劲钢板将所述部分包覆钢-混凝土组合构件分割为两个所述加劲钢板外侧的连接区域，两个所述加劲钢板之间的预制区域；/n两个所述加劲钢板与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板在所述预制区域围合出一个预制腹腔；/n所述预制腹腔内浇筑有混凝土；所述混凝土内埋设有所述钢筋骨架；所述钢筋骨架包括受力主筋，所述受力主筋的两端分别与所述加劲钢板固定连接；/n在所述预制区域内，所述第一侧钢板的靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第一栓钉；所述第二侧钢板的靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第二栓钉；/n所述补焊钢板设置在所述连接区域，所述补焊钢板两端分别与第一侧钢板和所述第二侧钢板焊接固定；所述补焊钢板上设置有若干个连接孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，包括：第一侧钢板、第二侧钢板、栓钉、补焊钢板、加劲钢板、钢筋骨架和混凝土；
所述第一侧钢板和所述第二侧钢板平行间隔设置；
两个所述加劲钢板间隔设置在所述第一侧钢板和所述第二侧钢板之间，加劲钢板的两端分别与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板固定连接；
两个所述加劲钢板将所述部分包覆钢-混凝土组合构件分割为两个所述加劲钢板外侧的连接区域，两个所述加劲钢板之间的预制区域；
两个所述加劲钢板与所述第一侧钢板和所述第二侧钢板在所述预制区域围合出一个预制腹腔；
所述预制腹腔内浇筑有混凝土；所述混凝土内埋设有所述钢筋骨架；所述钢筋骨架包括受力主筋，所述受力主筋的两端分别与所述加劲钢板固定连接；
在所述预制区域内，所述第一侧钢板的靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第一栓钉；所述第二侧钢板的靠近所述混凝土一侧的端面上焊接有多个伸入所述混凝土内的第二栓钉；
所述补焊钢板设置在所述连接区域，所述补焊钢板两端分别与第一侧钢板和所述第二侧钢板焊接固定；所述补焊钢板上设置有若干个连接孔。


2.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述加劲钢板上设置有钢筋孔，所述受力主筋的两端设置有螺纹段，所述螺纹段穿过所述钢筋孔后，利用螺母与所述加劲钢板固定连接。


3.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述钢筋骨架还包括多个箍筋。


4.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述部分包覆钢-混凝土组合构件为横梁或者柱体。


5.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述第一侧钢板和第二侧钢板的外侧端面涂覆有防腐层。


6.根据权利要求1所述的部分包覆钢-混凝土组合构件，其特征在于，所述部分包覆钢-混凝土组合构件作为柱体使用时，靠近墙外的钢板外侧敷设有玻璃棉板，用于阻断所述部分包覆钢-混凝土组合构件作为热桥在墙体的室内外两侧之间传递热流。


7.一种带有权利要求1-6任一项所述部分包覆钢-混凝土组合构...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚超，曾滨，王建中，李伟男，王志文，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院深圳有限公司，中冶建筑研究总院有限公司，中国京冶工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44