[發明專利]一種鋼-混組合梁連接構造及設計計算方法

有效

• 申請號: 202110765606.4
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113216484B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 劉曉剛;王皓;鄭明召;岳清瑞;王晟;劉潔
• 申請（專利權）人: 中冶建筑研究總院有限公司;北京科技大學
• 主分類號: E04B5/02
• 分類號: E04B5/02;E04B5/10;G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 北京中知星原知識產權代理事務所(普通合伙) 11868
• 代理人: 艾變開

1.一種鋼-混組合梁連接構造，其特征在于包括預制混凝土樓板（1）、H型鋼梁（2）、后置鋼筋架（3）、后置貫穿縱筋（4）以及后澆混凝土（5），其中：

所述預制混凝土樓板（1）在連接側的側面開有縱向貫通槽（11）和多個豎向貫通槽（12），縱向貫通槽（11）縱向貫通樓板的長度，豎向貫通槽（12）開設在縱向貫通槽（11）上并豎向貫通樓板的厚度；在所述豎向貫通槽（12）內伸出有連接鋼筋（13），所述連接鋼筋（13）端部形成有彎鉤；

兩側的所述預制混凝土樓板（1）拼接在H型鋼梁（2）上翼緣上，所述H型鋼梁（2）上翼緣上焊接有栓釘連接件（21），拼接狀態下所述栓釘連接件（21）位于所述豎向貫通槽（12）內；

所述后置鋼筋架（3）居中設置在兩側樓板對接形成的豎向貫通槽（12）內；

所述后置貫穿縱筋（4）從所述后置鋼筋架（3）和所述連接鋼筋（13）端部的彎鉤中穿過，并分別布置在兩側樓板的縱向貫通槽（11）內；

所述后澆混凝土（5）為超高性能混凝土UHPC，澆筑在縱向貫通槽（11）和多個豎向貫通槽（12）中，與所述后置鋼筋架（3）、后置貫穿縱筋（4）錨固形成通長的連接塊（6）。

2.根據權利要求1所述的連接構造，其特征在于，

所述縱向貫通槽（11）在連接側將預制混凝土樓板（1）分隔成上部區域和下部區域，所述預制混凝土樓板（1）內的橫向鋼筋（14）伸入所述上部區域和下部區域內但不外漏。

3.根據權利要求1所述的連接構造，其特征在于，

所述縱向貫通槽（11）橫截面為內寬外窄的梯形縮口結構。

4.根據權利要求3所述的連接構造，其特征在于，

所述豎向貫通槽（12）在板面方向為內寬外窄的梯形縮口結構，在板厚方向由上至下呈連續的梯形縮口結構。

5.根據權利要求4所述的連接構造，其特征在于，

所述豎向貫通槽（12）沿所述縱向貫通槽（11）均勻間隔排布，豎向貫通槽（12）與縱向貫通槽（11）深度相同，且均不超出H型鋼梁（2）上翼緣。

6.根據權利要求1所述的連接構造，其特征在于，

所述H型鋼梁（2）上翼緣對應腹板位置焊接有定位鋼板（22），所述后置鋼筋架（3）擱置在所述定位鋼板（22）上，所述栓釘連接件（21）縱向設置兩排并對稱焊接在所述定位鋼板（22）兩側。

7.根據權利要求1所述的連接構造，其特征在于，

所述后置鋼筋架（3）為直角彎曲四邊形環形鋼筋架，鋼筋直徑同預制混凝土樓板（1）內橫向鋼筋直徑。

8.根據權利要求7所述的連接構造，其特征在于，

所述后置鋼筋架（3）在所述豎向貫通槽（12）內布置一個，后置鋼筋架（3）位于所述栓釘連接件（21）的一側，所述連接鋼筋（13）位于所述栓釘連接件（21）的另一側；

或者，所述后置鋼筋架（3）在所述豎向貫通槽（12）內布置兩個，兩個后置鋼筋架（3）對稱布置在所述栓釘連接件（21）的兩側，所述連接鋼筋（13）正對所述栓釘連接件（21）。

9.一種根據權利要求1-8任一項所述鋼-混組合梁連接構造的設計計算方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，確定預制混凝土樓板（1）、H型鋼梁（2）尺寸，以及預制混凝土樓板（1）配筋：

預制混凝土樓板尺寸包括板厚h，樓板配筋包括橫向鋼筋間距a；

步驟2，確定縱向貫通槽（11）與豎向貫通槽（12）槽孔的尺寸：

縱向貫通槽（11）槽孔尺寸包括深度s、內寬w1、外寬w2、深度方向傾角；

豎向貫通槽（12）被縱向貫通槽（11）分割成上部區域和下部區域，包括深度s，槽孔寬度分為內寬和外寬以及水平方向傾角、豎直方向傾角，內寬沿板厚方向從上往下分別為w11、w12、w13、w14，外寬沿板厚方向從上往下分別為：w21、w22、w23、w24；上部區域和下部區域槽孔厚度相同，包括內部厚度t1、外部厚度t2；

各尺寸存在如下關系：

確定槽孔基本尺寸w₁、w11、、、、s，即可通過上述關系確定其他尺寸；

步驟3，槽孔尺寸驗算，預先給定一個w₁、w11、、、、s的尺寸，按照如下原則對槽孔進行驗算：

豎向貫通槽（12）澆筑UHPC后形成的抗剪槽不會使相鄰的預制混凝土樓板區域發生剪切破壞；

豎向貫通槽（12）澆筑UHPC后形成的抗剪槽不會使相鄰的預制混凝土樓板區域發生局壓破壞；

其中，為豎向貫通槽（12）內UHPC澆筑完成之后的抗剪承載力，為預制混凝土樓板混凝土的抗剪承載力，為預制混凝土樓板混凝土的局壓承載力，、、分別為UHPC抗剪強度設計值、預制混凝土樓板混凝土抗剪強度設計值和抗壓強度設計值，為預制混凝土樓板鋼筋強度折減系數，通過試驗確定；

根據以上公式驗證槽孔的基本參數是否滿足式1和式2的要求，如果滿足進行下一步，如果不滿足，改變槽孔尺寸及角度繼續進行式1和式2的驗算，直到滿足，然后進行下一步；

步驟4，組合梁抗剪承載力計算：

抗剪承載力計算：分為截面1和截面2，截面1為預制混凝土樓板硬接觸面，截面2為縱向貫通槽（11）內寬對應的預制混凝土樓板的縱向斷面；

截面1的抗剪承載力包括：后置鋼筋架提供的剪力、UHPC提供的剪力、以及預制混凝土樓板之間摩擦產生的剪力；

其中，為后置鋼筋架抗剪強度折減系數，為后置鋼筋架抗拉強度設計值，為后置鋼筋架斷面面積，為預制混凝土樓板之間的界面摩擦系數，為預制混凝土樓板之間的軸力；

截面2的抗剪承載力包括：連接鋼筋（13）提供的剪力、縱向貫通槽（11）澆筑完成后形成的UHPC剪力、槽孔與預制混凝土樓板接觸面摩擦提供的抗剪承載力：

其中為連接鋼筋的抗拉強度設計值，為連接鋼筋抗拉強度折減系數，為連接鋼筋截面面積，為后澆UHPC與預制混凝土截面摩擦系數，為后澆UHPC與預制混凝土之間的壓力；

組合梁連接構造設計完畢，將剪力、與依據實際工況荷載計算所得的組合梁節點位置的剪力進行對比，大于該剪力即可。