专利名称：钢拱混凝土简支梁的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑结构领域，具体是一种可以直接应用于高层建筑结构中转换层大梁的钢拱混凝土简支梁。
背景技术：
目前，高层建筑结构中由于转换层大梁的荷载及其受力形式十分复杂，若采用普通钢筋混凝土梁，一般要求较高的钢筋配筋率，往往导致钢筋布置困难，同时还可能存在超筋梁脆性破坏的隐患。
当上述方式无法满足承载力或刚度要求时，工程中往往采用钢骨混凝土梁以达到提高承载力、减少脆性破坏发生的目的。然而，钢骨混凝土梁的用钢量较大，同时中和轴附近的钢骨尚未充分发挥其材料的力学性能，导致较大的材料浪费。
从力学机理上讲，竖向荷载作用下拉杆拱(或拉索拱)的上弦杆主要承受压力，同时拱产生的水平推力则由拉杆(或拉索)承担。由于这种水平推力的存在，拱结构任意截面处的弯矩一般均小于相应水平梁中相同截面位置处的弯矩，因而拱结构一般可以实现较大的跨度和更高的承载力，具有更明显的经济效益。
发明内容
为了解决上述工程实际问题，本发明的目的在于提供一种钢拱混凝土简支梁。采用钢拱混凝土简支梁，可在同样用钢量的条件下提高梁的承载力，或在同样的承载力要求下减少钢材和混凝土用量，达到降低工程造价的目的。
本发明的钢拱混凝土简支梁由钢骨或钢管混凝土、高强钢筋或高强钢丝束、纵向钢筋、混凝土、箍筋构成；其内部的钢骨或钢管混凝土的两端与高强钢筋或高强钢丝束相连接，组成钢拱混凝土简支梁的核心受力部分；其外围分别配置纵向钢筋和箍筋，并浇筑混凝土。
所述钢骨或钢管混凝土的两端与高强钢筋或高强钢丝束的连接方式可以是通用的焊接、螺栓连接或铆钉连接等。
本发明在外围混凝土配置钢筋(包括纵筋和箍筋等)的同时，钢拱混凝土简支梁采用高强钢筋(或高强钢丝束)作为构件的主要抗拉部件，利用钢骨(或钢管混凝土)作为构件的主要受压部件，二者组合形成明确的拱式受力机制，共同抵抗构件所承受的大部分竖向荷载。同时，二者之间可以采用焊接、螺栓连接、铆接等成熟有效的连接方式。另外，由于外围混凝土的保护，整个构件的抗火性能和抗腐蚀性能等也能得到较好的满足。由于充分发挥了高强钢筋(或高强钢丝束)和钢骨(或钢管混凝土)各自的长处，在同样的承载力要求下，其钢材用量较钢骨混凝土简支梁要小。
与现有技术相比，本发明具有如下优点在力学机理上，利用明确的拱式受力机制，钢拱混凝土简支梁可以同时充分发挥受拉高强钢筋(或高强钢丝束)的抗拉强度和受压钢骨(或钢管混凝土)的抗压强度。有限元非线性分析结果表明，在相同的钢材用量条件下，相对于钢骨混凝土简支梁，钢拱混凝土简支梁的承载力一般可以提高20～30％左右。因此，在用钢量相同的前提下，采用本发明可以提高梁的承载力；或者在同样的承载力要求下，可以减少钢材和混凝土用量，降低工程造价。从而既满足工程要求又能实现较高的经济效益，同时施工也较为方便，其它诸如抗火性能、耐久性能等也能够得到保证。
图1是钢拱混凝土简支梁的结构示意图；图2是图1的A-A剖视图。
具体实施例方式
如图1、2所示，固定支座7和滑动支座8支撑的钢拱混凝土简支梁主要由钢骨(或钢管混凝土)1、高强钢筋(或高强钢丝束)2、纵向钢筋4、混凝土5、箍筋6构成。其内部的钢骨(或钢管混凝土)1两端通过连接件3与高强钢筋(或高强钢丝束)2连接；其外围分别配置纵向钢筋4和箍筋6，并浇筑混凝土5。
钢拱混凝土简支梁的主体部分，即高强钢筋(或高强钢丝束)—钢骨(或钢管混凝土)组成的拉杆拱(或拉索拱)，可以根据建筑上的高度和跨度要求以及结构分析得到的荷载进行有限元分析，并依据分析结果进行相应的细部设计；然后，直接在构件预制厂进行预制。在预制过程中，应该能够保证钢管混凝土的浇筑质量，以及钢骨(或钢管混凝土)与高强钢筋(或高强钢丝束)之间的有效连接。拉杆拱(或拉索拱)预制完成后，首先在建筑物施工现场将拉杆拱(或拉索拱)就位，然后按照与常规混凝土梁类似的制作方法，在拉杆拱(或拉索拱)的外围放置纵向钢筋和箍筋，并浇筑混凝土同时保证浇筑质量。
某梁的尺寸为梁高4m、梁长10m，在体积用钢量同为5％的情况下，我们采用大型通用非线性有限元软件ABAQUS分别对钢骨混凝土简支梁(注钢骨的截面形式为工字型)和钢拱混凝土简支梁进行了计算。计算结果表明，后者可提高梁的极限承载力约36％。
权利要求
1.一种钢拱混凝土简支梁，其特征在于由钢骨或钢管混凝土、高强钢筋或高强钢丝束、纵向钢筋、混凝土、箍筋构成；其内部的钢骨或钢管混凝土的两端与高强钢筋或高强钢丝束相连接；其外围分别配置纵向钢筋和箍筋，并浇筑混凝土。
全文摘要
本发明涉及一种钢拱混凝土简支梁，由钢骨或钢管混凝土、高强钢筋或高强钢丝束、纵向钢筋、混凝土、箍筋构成；其内部的钢骨或钢管混凝土的两端与高强钢筋或高强钢丝束相连接，组成钢拱混凝土简支梁的核心受力部分；其外围分别配置纵向钢筋和箍筋，并浇筑混凝土；本发明涉及的钢拱混凝土简支梁可在同样用钢量的条件下提高梁的承载力，或在同样的承载力要求下减少钢材和混凝土用量，达到降低工程造价的目的。
文档编号E04C5/01GK1587573SQ200410051328
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月6日 优先权日2004年9月6日
发明者吴波, 吴建营 申请人:华南理工大学