CN109695315A - 一种装配式钢管束预应力混凝土组合梁及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式钢管束预应力混凝土组合梁及其施工方法。该组合梁由空心格构式钢管束和浇筑于空心格构式钢管束内部的混凝土组成；所述空心格构式钢管束由2‑4榀钢构件焊接而成，形成一字型结构，其中最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉，最上层钢构件的上端开口，最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板设置有贯穿的通孔；最下层一榀或焊接在一起的两榀钢构件施加预拉力后锚固，待混凝土浇筑凝结后释放预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组合梁。该组合梁兼具型钢混凝土结构和预应力混凝土结构的优点，提高了组合梁的抗裂性能和抗变形能力。该施工方法操作简单，建筑施工时间短，施工速度快，施工效率高，便于工业化装配式施工。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体是一种装配式钢管束预应力混凝土组 合梁及其施工方法。
背景技术
工业化建造方式通过采用预制构件减少施工现场湿作业量，通过采用预制 构件作为模板以减少施工现场模板工作量，从而极大提升了施工效率，缩短了 建造周期和资金流通周期。钢管束组合结构可采用工业化生产线生产，全程可 由机器人操作，是一种理想的装配式建筑结构形式。同时钢管束组合结构较好 的发挥钢材轻质高强、混凝土刚度大的优点，避免了钢构件稳定性差、混凝土 脆性及刚度退化快的缺点。采用钢管束组合结构可有效减轻结构自重，提高结 构抗震性能。但现有的钢管束混凝土组合结构目前主要应用于剪力墙结构体系， 这种结构还存在很多局限性。如：墙体上开洞不方便，门窗布置受限，会增加 结构自重和建造成本。因此采用纯钢管束组合剪力墙结构的优势不明显，不利 于钢管束组合结构在多层建筑中及低地震烈度区域的推广应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种装配式钢管 束预应力混凝土组合梁及其施工方法，用于新型钢管束混凝土组合结构中。
本发明解决所述组合梁技术问题的技术方案是，提供一种装配式钢管束预 应力混凝土组合梁，其特征在于该组合梁由空心格构式钢管束和浇筑于空心格 构式钢管束内部的混凝土组成；所述空心格构式钢管束由2-4榀钢构件焊接而 成，形成一字型结构，其中最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉，最上层钢构件的 上端开口，最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板设置有贯穿的通孔；最下层 一榀或焊接在一起的两榀钢构件施加预拉力后锚固，待混凝土浇筑凝结后释放 预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组合梁。
本发明解决所述施工方法技术问题的技术方案是，提供一种装配式钢管束 预应力混凝土组合梁的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：
步骤一、各钢构件的两侧和最上层钢构件的上端均预留安装孔或预埋锚固 件；
步骤二、最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板设置贯穿的通孔；
步骤三、最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉；
步骤四、当空心格构式钢管束由2-3榀钢构件构成时，对最下层钢构件施加 预拉力并锚固；当空心格构式钢管束由4榀钢构件构成时，对最下层钢构件或 焊接在一起的最下层钢构件及次最下层钢构件施加预拉力并锚固；
步骤五、将各层钢构件依次焊接为空心格构式钢管束；
步骤六、在空心格构式钢管束内部浇筑混凝土；
步骤七、待混凝土凝固后释放预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组 合梁。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)该组合梁兼具型钢混凝土结构和预应力混凝土结构的优点，提高了组 合梁的抗裂性能和抗变形能力。结构简单，受力合理，工业化程度高，与钢管 束混凝土竖向受力构件同宽，利于门窗开洞及可应用到大空间建筑设计中，适 用于大跨度、重载且对构件截面尺寸有严格要求和抗震要求高的工程领域。
(2)空心格构式钢管束既可承担受力构件又可直接作为模板，整个构件不 用钢筋，也不需要模板，混凝土可在工厂灌注或现场安装完空心格构式钢管束 后再浇筑，施工速度快，施工时间短。
(3)空心格构式钢管束的上端和两侧均预留安装孔或预埋锚固件，用于将 组合梁装配连接到梁上部结构或竖向承重构件上，例如装配式结构楼板、墙梁 节点和梁柱节点的安装固接。
(4)最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板设置有贯穿的通孔，便于后期 混凝土浇筑和充分振捣，以保证空心格构式钢管束与内部混凝土形成整体。
(5)在构件加载以前，通过带抗剪栓钉的钢构件实现钢构件对混凝土之间 的粘接，利用钢材的回缩力对下部混凝土施加预应力。安装抗剪栓钉后给受拉 区混凝土施加预拉力，当梁承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土 中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长， 延缓或不使裂缝出现，能够充分利用钢材高抗拉强度的特点，从而提高组合梁 的抗裂性能、刚度、承载力和抗变形能力，解决混凝土材料脆性大、抗拉强度 低、过早出现裂缝的问题，解决装配式建筑中构造复杂钢梁或预制混凝土梁连 接不可靠的问题。
(6)该施工方法操作简单，建筑施工时间短，施工速度快，施工效率高， 便于工业化装配式施工。
附图说明
图1为本发明一种实施例的整体结构纵向断面示意图。
图2为本发明一种实施例的整体结构横向断面示意图。
图3为本发明一种实施例的最上层钢构件示意图。
图4为本发明一种实施例的空心格构式钢管束示意图；
图中：1、空心格构式钢管束；2、混凝土；3、下钢板；4、通孔；5、抗剪 栓钉。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明， 不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种装配式钢管束预应力混凝土组合梁(简称组合梁，参见 图1-4)，其特征在于该组合梁由空心格构式钢管束1和浇筑于空心格构式钢管 束1内部的混凝土2组成；所述空心格构式钢管束1由2-4榀钢构件焊接而成， 形成一字型结构；空心格构式钢管束1的上端和两侧均预留安装孔或预埋锚固 件；空心格构式钢管束1最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉5，最上层钢构件的上 端开口，最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板3设置有贯穿的通孔4；最下层 一榀或焊接在一起的两榀钢构件施加预拉力后锚固，待混凝土2浇筑凝结后释 放预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组合梁。
所述空心格构式钢管束1的钢构件为矩形钢、C(U)型钢或工字(H)型 钢，采用普通钢材、轻钢钢材或高强钢材。
所述混凝土2为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
所述通孔4的数量和大小根据实际工况设计，能够保证混凝土浇筑密实， 保证梁的整体强度。
本发明同时提供了一种装配式钢管束预应力混凝土组合梁的施工方法(简 称施工方法)，其特征在于该施工方法包括以下步骤：
步骤一、各钢构件的两侧和最上层钢构件的上端均预留安装孔或预埋锚固 件，用于将组合梁装配连接到梁上部结构或竖向承重构件上，例如装配式结构 楼板、墙梁节点和梁柱节点的安装固接；
步骤二、最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板3设置贯穿的通孔4，便于 后期混凝土2浇筑和充分振捣，以保证空心格构式钢管束1与内部混凝土2形 成整体；
步骤三、最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉5，实现钢构件对混凝土2的粘接， 从而利用钢材的回缩力对下部混凝土施加预应力；
步骤四、当空心格构式钢管束1由2-3榀钢构件构成时，对最下层钢构件施 加预拉力并通过锚固件锚固；当空心格构式钢管束1由4榀钢构件构成时，对 最下层钢构件或对焊接在一起的最下层钢构件及次最下层钢构件施加预拉力并 通过锚固件锚固；
步骤五、将各层钢构件依次焊接为空心格构式钢管束1；
步骤六、在空心格构式钢管束1内部浇筑混凝土2；
步骤七、待混凝土2凝固后释放钢构件的预拉力，形成装配式钢管束预应 力混凝土组合梁。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (5)
1.一种装配式钢管束预应力混凝土组合梁，其特征在于该组合梁由空心格构式钢管束和浇筑于空心格构式钢管束内部的混凝土组成；所述空心格构式钢管束由2-4榀钢构件焊接而成，形成一字型结构，其中最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉，最上层钢构件的上端开口，最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板设置有贯穿的通孔；最下层一榀或焊接在一起的两榀钢构件施加预拉力后锚固，待混凝土浇筑凝结后释放预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组合梁。
2.根据权利要求1所述的装配式钢管束预应力混凝土组合梁，其特征在于所述空心格构式钢管束的钢构件为矩形钢、C型钢或工字型钢，采用普通钢材、轻钢钢材或高强钢材。
3.根据权利要求1所述的装配式钢管束预应力混凝土组合梁，其特征在于空心格构式钢管束的上端和两侧均预留安装孔或预埋锚固件。
4.根据权利要求1所述的装配式钢管束预应力混凝土组合梁，其特征在于所述混凝土为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
5.一种权利要求1-4任一所述的装配式钢管束预应力混凝土组合梁的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：
步骤一、各钢构件的两侧和最上层钢构件的上端均预留安装孔或预埋锚固件；
步骤二、最上层钢构件和中间层钢构件的下钢板设置有贯穿的通孔；
步骤三、最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉；
步骤四、当空心格构式钢管束由2-3榀钢构件构成时，对最下层钢构件施加预拉力并锚固；当空心格构式钢管束由4榀钢构件构成时，对最下层钢构件或焊接在一起的最下层钢构件及次最下层钢构件施加预拉力并锚固；
步骤五、将各层钢构件依次焊接为空心格构式钢管束；
步骤六、在空心格构式钢管束内部浇筑混凝土；
步骤七、待混凝土凝固后释放预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组合梁。
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