[發明專利]一種開孔雙鋼板-混凝土組合連梁

有效

• 申請號: 201310034126.6
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103061453A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 史慶軒;田建勃;王秋維;門進杰
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: E04C3/293
• 分類號: E04C3/293;E04B1/98
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及鋼與混凝土組合結構及混合結構的組合連梁，特別涉及一種鋼-混凝土組合連梁，即開孔雙鋼板-混凝土組合連梁。

背景技術

連梁是高層建筑剪力墻或核心筒結構體系中的關鍵構件，一直是國內外土木工程學者研究的重點構件，目前以鋼筋混凝土連梁為主要對象進行了大量的研究工作。通過改進連梁配筋形式和材料組成，提高構件抗剪承載力，改善連梁的延性，成為連梁研究的主要方向之一。近年來，我國絕大多數結構仍采用鋼筋混凝土連梁，但研究表明，鋼筋混凝土連梁在各種新型配筋方案下，雖然綜合抗震性能有所提高，但仍存在抗剪能力不足，剪切破壞嚴重，且滯回曲線具有明顯的捏縮效應等問題，僅通過提高箍筋量和配筋形式對提高連梁延性和抗剪能力是有限的。針對鋼筋混凝土連梁存在的問題，以提高受力性能和抗震性能為目的，研究人員提出使用鋼-混凝土組合連梁來替代鋼筋鋼筋混凝土連梁，鋼-混凝土組合連梁具有較好的延性和耗能能力，適用于強震設防的地震區。但是鋼-混凝土組合連梁目前的組合形式還比較單一，存在著構造復雜、施工困難、經濟性差等缺點，以及鋼與混凝土之間滑移降低了連梁承載力和耗能能力等缺點，因此，探索抗震性能更加優良及施工更加方便的新型連梁組合形式，使其充分發揮鋼和混凝土各自性能，就成為高層建筑以及高地震烈度區應用鋼-混凝土組合連梁時亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種新型截面形式鋼-混凝土組合連梁，即開孔雙鋼板-混凝土組合連梁，克服傳統鋼筋混凝土連梁延性和耗能能力差的缺點，從而大大改善連梁的抗震性能。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種開孔雙鋼板-混凝土組合連梁，包括混凝土梁、及設置于混凝土梁中由縱向鋼筋、腰筋、沿縱向鋼筋和腰筋水平圍繞的箍筋形成的鋼筋框架，由混凝土梁與鋼筋框架構成鋼筋混凝土連梁，所述鋼筋混凝土連梁中設置包括開孔雙鋼板的型鋼框架，由鋼筋混凝土連梁與型鋼框架構成組合連梁；所述型鋼框架由對稱分布的一對開孔鋼板、連接所述一對開孔鋼板的約束拉桿以及一對開孔鋼板表面垂直均勻布置的抗剪栓釘構成，所述一對開孔鋼板上分別開有開孔洞口。

進一步地，所述置于鋼筋混凝土連梁內的開孔鋼板的開孔洞口沿開孔鋼板上下對稱分布，且開孔洞口為雙列圓形或雙列矩形。

進一步地，所述沿縱向鋼筋水平圍繞的箍筋與雙列對稱分布的開孔洞口對應相接。

進一步地，所述開孔鋼板表面垂直均勻布置的抗剪栓釘沿開孔鋼板表面分布。

進一步地，所述連接開孔鋼板的約束拉桿沿開孔鋼板上分布的開孔洞口周邊均布。

進一步地，所述約束拉桿為螺紋式結構或綴板式結構。

進一步地，所述一對開孔鋼板的中心距離為組合連梁截面寬度的1/6～2/3。

進一步地，所述開孔鋼板的高度不小于連梁截面高度的70%，開孔鋼板的高厚比不大于100。

進一步地，所述組合連梁的截面配鋼率不低于2.0%。

進一步地，所述開孔鋼板上開孔洞口的開孔率為5%～20%。

本發明的有益效果是：

開孔雙鋼板-混凝土組合連梁由鋼筋混凝土與開孔鋼板共同抵抗彎矩，利用鋼板良好的承載能力與塑性變形能力進行抗剪，鋼板上開有不同形式的孔洞，以實現能量耗散機制，同時增強鋼與混凝土的粘結，形成混凝土栓釘和抗剪栓釘結合形式來保證鋼板和混凝土的共同作用，防止連梁發生脆性破壞，可以顯著提高連梁的抗剪承載力和延性耗能能力，從而大大改善普通鋼筋混凝土連梁的抗震性能。開孔雙鋼板-混凝土組合連梁與交叉配筋連梁相比構造簡單，消除了交叉配筋所帶來的構造困難和施工復雜等缺點；與鋼連梁、型鋼混凝土連梁或外包鋼混凝土連梁相比，因為鋼板是平面元件，消除了其他鋼梁與墻肢連接發生的構造困難問題，如與墻肢連接時，不影響墻肢邊緣構件中縱向鋼筋的連續性，無需在型鋼上穿孔，大大方便了施工。

在大震作用下，混凝土對內置鋼板的約束作用大大減弱了單層鋼板在反復荷載作用下更容易發生屈曲和失穩及高強混凝土使用受限等問題，在鋼筋混凝土連梁中內置雙鋼板，通過約束拉桿將兩片鋼板形成一個整體，增加了鋼板對核心混凝土的約束能力，并利用抗剪栓釘來降低鋼板和混凝土之間的滑移，提高了鋼板和周圍混凝土協同工作能力，從而顯著改善了連梁的抗震性能。當所述的約束拉桿采用螺紋式約束拉桿連接，抗剪栓釘與鋼板焊接時，螺栓連接與焊接兩者相結合，能夠減輕焊接殘余應力的影響，同時顯著減小鋼板厚度、省去或大量減少焊接工藝、降低工程造價。