一種端板連接整體式組合框架梁及其組合方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種端板連接整體式組合框架梁及其組合方法，包括橫向設置的鋼梁，鋼梁的兩端分別將一豎向的端板與一豎向設置的鋼柱固定連接，鋼梁的端部與端板焊接，端板經若干個沿豎向間隔設置的螺栓與鋼柱連接；端板上端焊接有一個以上的U形鋼筋連接件；鋼梁上方鋪設有若干根橫向的鋼筋，兩相鄰鋼筋的兩端各自焊接成一π形鋼筋組件，π形鋼筋組件分別經U形鋼筋連接件與端板搭接；鋼梁兩端的π形鋼筋組件在鋼梁中部通過鋼筋套筒進行對接；鋼梁上還鋪設有一混凝土板，鋼筋均埋入所述混凝土板內。本發(fā)明的有益效果在于：改變了鋼筋的端部構造，使鋼筋與端板間建立有效的連接；可以充分利用了鋼和混凝土的組合效應、節(jié)約材料。
【專利說明】
一種端板連接整體式組合框架梁及其組合方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及土木建筑技術領域，尤其是一種端板連接整體式組合框架梁及其組合方法。
【背景技術】
[0002]鋼-混凝土組合梁通過在鋼梁和混凝土板之間設置剪力連接件(栓釘、槽鋼、彎筋等)，抵抗兩者在交界面處的掀起及相對滑移，使之成為一個整體而共同工作，從而充分發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)勢，形成強度高、剛度大、延性好的結構形式。然而，在依照我國《建筑抗震設計規(guī)范》、《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》、《鋼結構設計規(guī)范》等設計規(guī)范對組合框架進行設計的過程中，設計人員一般只對非框架(即次梁)按照組合梁進行設計;而對于框架梁(即主梁)，在彈塑性階段則是按照純鋼梁進行設計。這是由于框架梁兩端存在負彎矩區(qū)，而負彎矩區(qū)在柱寬范圍內的板中鋼筋無法保證傳力的連續(xù)性(板中鋼筋無法貫通，且不能焊接在鋼柱翼緣板上)，因此在彈性設計中可考慮組合作用，但在進入塑性后則只考慮純鋼梁部分，忽略混凝土板的組合效應。從框架梁的受力特點來看，框架梁正彎矩區(qū)由于鋼梁和樓板混凝土的組合作用，截面的抗彎剛度及抗彎能力均較大;而在框架梁負彎矩區(qū)，由于不考慮樓板的組合作用，其截面抗彎能力和剛度明顯小于跨中正彎矩區(qū)截面。因此，在進行梁截面設計時，往往由梁端負彎矩起控制作用，這種情況下，設計人員將不得不選用較大截面尺寸的鋼梁以滿足框架梁在負彎矩區(qū)的抗彎承載力要求。顯然，增大截面的做法將導致材料的嚴重浪費，與此同時，鋼材用量的增加會增大結構的層間質量，從而使地震響應增大。此外，按純鋼梁進行設計，樓板及板內鋼筋對框架梁剛度和承載力的貢獻被忽略，極易形成強梁弱柱結構體系，對結構抗震非常不利。
[0003]綜上所述，在組合框架中將框架梁簡化成純鋼梁進行設計是由目前傳統的梁、板、柱連接方式所決定的，該設計方法存在材料浪費、不安全等弊端。為了使框架梁能充分發(fā)揮組合作用，實現計算模型與實際模型的一致性，本發(fā)明提出了一種端板連接整體式組合框架梁及其相應的梁柱連接節(jié)點。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決框架梁不能作為組合梁進行設計的問題，本發(fā)明提供了一種端板連接整體式組合框架梁及其組合方法，改變了鋼筋的端部構造，使鋼筋與端板間建立有效的連接。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種端板連接整體式組合框架梁，包括一橫向設置的鋼梁，所述鋼梁的兩端分別將一豎向的端板與一豎向設置的鋼柱固定連接，所述鋼梁的端部與所述端板焊接，所述端板經若干個沿豎向間隔設置的摩擦型高強度螺栓與鋼柱連接;所述端板上端焊接有一個以上的U形鋼筋連接件;所述鋼梁上方鋪設有若干根橫向的鋼筋，兩相鄰鋼筋的兩端各自焊接成一η形鋼筋組件，所述η形鋼筋組件分別經U形鋼筋連接件與所述端板搭接;鋼梁兩端的形鋼筋組件在鋼梁中部通過鋼筋套筒進行對接;所述鋼梁上還鋪設有一混凝土板，所述鋼筋均埋入所述混凝土板內。
[0006]進一步的，所述U形鋼筋連接件為非對稱U形，由一相對設置的長邊板、短邊板以及連接長邊板和短邊板的連接板組成，所述長邊板與短邊板的長度差值大于所述鋼筋的直徑。
[0007]進一步的，每個U形鋼筋連接件短邊板和長邊板上下設置于所述端板上，并且所述長邊板與所述端板焊接。
[0008]進一步的，所述鋼梁上翼緣板表面沿橫向間隔焊有若干栓釘，所述栓釘均埋入所述混凝土板內。
[0009]進一步的，所述端板與所述鋼梁的端部采用坡口全熔透焊縫焊接。
[0010]進一步的，所述鋼柱內對應所述鋼梁的上翼緣板和下翼緣板端部還分別設有一水平加勁肋，所述水平加勁肋的厚度分別與鋼梁上翼緣板和下翼緣板的厚度相等，并且所述水平加勁肋的中心線分別與鋼梁上翼緣板和下翼緣板的中心線重合。
[0011]進一步的，所述水平加勁肋與鋼柱的翼緣板和腹板之間采用坡口全熔透焊縫焊接。
[0012]進一步的，所述鋼梁為工字形鋼或者H形鋼。
[0013]本發(fā)明還提供一種如上述所述的端板連接整體式組合框架梁的組合方法，包括以下步驟:
步驟S1:首先在鋼柱上確定鋼梁上翼緣板和下翼緣板的連接位置，并在鋼柱內對應位置處設置水平加勁肋；
步驟S2:所述水平加勁肋與鋼柱的翼緣板和腹板之間采用坡口全熔透焊縫焊接，水平加勁肋的中心線分別與鋼梁上翼緣板和下翼緣板的中心線對準；
步驟S3:將若干個U形鋼筋連接件焊接至端板上端；
步驟S4:采用坡口全熔透焊縫將鋼梁和端板進行焊接，并在鋼梁上翼緣板表面焊接栓釘；
步驟S5:通過摩擦型高強度螺栓將端板與鋼柱進行可拆卸連接；
步驟S6:將兩相鄰鋼筋的端部分別通過焊接成形，使其形成若干組形鋼筋組件；
步驟S7:將若干組31形鋼筋組件分別通過U形鋼筋連接件與端板搭接，鋼梁兩端的31形鋼筋組件在鋼梁中部通過鋼筋套筒進行對接；
步驟S8:在鋼梁上澆筑混凝土，在鋼梁上方形成混凝土板，將鋼筋和栓釘均埋入所述混凝土板中。
[0014]與現有技術相比較，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的組合框架梁改變了鋼筋的端部構造，使鋼筋與端板間建立有效的連接，從而可以將框架梁在受力全過程(包括梁進入塑性階段)都作為組合梁進行設計。因此，該組合框架梁可以充分利用鋼和混凝土的組合效應、節(jié)約材料，而且使框架梁的設計模式與實際工作模式相一致，更加安全可靠。同時由于鋼筋和端板間通過鋼筋連接件進行連接，避免鋼筋與鋼柱直接焊接對鋼柱翼緣產生的系列不良影響，如導致翼緣局部屈曲、高焊接殘余應力等。此外，該組合框架梁還具有施工便利，方便修復等優(yōu)點。
[0015]從方便施工和保證施工質量的角度考慮，該組合框架梁的鋼梁、端板、栓釘、U形鋼筋連接件可預先在工廠進行焊接，形成一個鋼梁組件;η形鋼筋組件也宜在工廠預制。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例的結構示意圖。
[0017]圖2為圖1中A處的局部放大圖。
[0018]圖3是圖1的1-1剖視圖。
[0019]圖4為圖3中B處的局部放大圖。
[0020]圖5是圖1的I1-1I剖視圖。
[0021]圖6為圖5中C處的局部放大圖。
[0022]圖7是圖1的三維結構示意圖。
[0023]圖中:1-鋼柱，2-鋼梁，3-端板，4-混凝土板，5-鋼筋，6-檢釘，7-水平加勁肋，8-摩擦型高強度螺栓，9-鋼筋套筒，1-U形鋼筋連接件;100-長邊板;1 1-短邊板;102-連接板。
【具體實施方式】
[0024]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
[0025]如圖1-7所示，本發(fā)明實施例提供一種端板3連接整體式組合框架梁，包括一橫向設置的鋼梁2，所述鋼梁2的兩端分別將一豎向的端板3與一豎向設置的鋼柱I固定連接，所述鋼梁2的端部與所述端板3焊接，所述端板3經若干個沿豎向間隔設置的摩擦型高強度螺栓8與鋼柱I連接;所述端板3上端焊接有一個以上的U形鋼筋連接件10;所述鋼梁2上方鋪設有若干根橫向的鋼筋5，兩相鄰鋼筋5的兩端各自焊接成一形鋼筋5組件，所述形鋼筋5組件分別經U形鋼筋連接件10與所述端板3搭接;鋼梁2兩端的形鋼筋5組件在鋼梁2中部通過鋼筋套筒9進行對接;所述鋼梁2上還鋪設有一混凝土板4，所述鋼筋5均埋入所述混凝土板4內。
[0026]從上述可知，本發(fā)明的有益效果在于:該組合框架梁可以充分利用鋼和混凝土的組合效應、節(jié)約材料，而且使框架梁的設計模式與實際工作模式相一致，更加安全可靠。同時由于鋼筋5和端板3間通過鋼筋5連接件進行連接，避免鋼筋5與鋼柱I直接焊接對鋼柱I翼緣產生的系列不良影響，如導致翼緣局部屈曲、高焊接殘余應力等。
[0027]進一步的，所述U形鋼筋連接件10為非對稱U形，由一相對設置的長邊板100、短邊板1I以及連接長邊板100和短邊板1I的連接板1 2組成，所述長邊板100與短邊板1I的長度差值大于所述鋼筋5的直徑。
[0028]進一步的，每個U形鋼筋連接件10短邊板101和長邊板100上下設置于所述端板3上，并且所述長邊板100與所述端板3焊接。如圖1所示，通過將形鋼筋5組件經短邊板伸入至U型鋼筋5連接件內，放置于所述長邊板上100，方便搭接。
[0029]進一步的，所述鋼梁2上翼緣板表面沿橫向間隔焊有若干栓釘6，所述栓釘6均埋入所述混凝土板4內。
[0030]進一步的，所述端板3與所述鋼梁2的端部采用坡口全熔透焊縫焊接。可以提高框架梁整體的可靠性。
[0031]進一步的，所述鋼柱I內對應所述鋼梁2的上翼緣板和下翼緣板端部還分別設有一水平加勁肋7，所述水平加勁肋7的厚度分別與鋼梁2上翼緣板和下翼緣板的厚度相等，并且所述水平加勁肋7的中心線分別與鋼梁上翼緣板和下翼緣板的中心線重合。
[0032]進一步的，所述水平加勁肋7與鋼柱I的翼緣板和腹板之間采用坡口全熔透焊縫焊接。
[0033]進一步的，所述鋼梁2為工字形鋼或者H形鋼。所述鋼柱也可以為其他截面形鋼。
[0034]本發(fā)明還提供一種如上述所述的端板3連接整體式組合框架梁的組合方法，包括以下步驟:
步驟S1:首先在鋼柱I上確定鋼梁2上翼緣板和下翼緣板的連接位置，并在鋼柱I內對應位置處設置水平加勁肋7;
步驟S2:所述水平加勁肋7與鋼柱I的翼緣板和腹板之間采用坡口全熔透焊縫焊接，水平加勁肋7的中心線分別與鋼梁2上翼緣板和下翼緣板的中心線對準；
步驟S3:將若干個U形鋼筋連接件10焊接至端板3上端；
步驟S4:采用坡口全熔透焊縫將鋼梁2和端板3進行焊接，并在鋼梁2上翼緣板表面焊接栓釘6;
步驟S5:通過摩擦型高強度螺栓8將端板3與鋼柱I進行可拆卸連接；
步驟S6:將兩相鄰鋼筋5的端部分別通過焊接成形，使其形成若干組形鋼筋5組件；步驟S7:將若干組形鋼筋5組件分別通過U形鋼筋連接件10與端板3搭接，鋼梁2兩端的形鋼筋5組件在鋼梁2中部通過鋼筋套筒9進行對接；
步驟S8:在鋼梁2上澆筑混凝土，形成混凝土板4，將鋼筋5和栓釘6均埋入所述混凝土板4中。
[0035]綜上所述，本發(fā)明提供的一種端板連接整體式組合框架梁及其組合方法，結構穩(wěn)定，安全可靠，而且易于組合，方便實施，應用前景廣。
[0036]本發(fā)明提供的上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，包括一橫向設置的鋼梁，所述鋼梁的兩端分別將一豎向的端板與一豎向設置的鋼柱固定連接，所述鋼梁的端部與所述端板焊接，所述端板經若干個沿豎向間隔設置的摩擦型高強度螺栓與鋼柱連接;所述端板上端焊接有一個以上的U形鋼筋連接件;所述鋼梁上方鋪設有若干根橫向的鋼筋，兩相鄰鋼筋的兩端各自焊接成一 JT形鋼筋組件，所述形鋼筋組件分別經U形鋼筋連接件與所述端板搭接;鋼梁兩端的形鋼筋組件在鋼梁中部通過鋼筋套筒進行對接;所述鋼梁上還鋪設有一混凝土板，所述鋼筋均埋入所述混凝土板內。2.根據權利要求1所述的一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，所述U形鋼筋連接件為非對稱U形，由一相對設置的長邊板、短邊板以及連接長邊板和短邊板的連接板組成，所述長邊板與短邊板的長度差值大于所述鋼筋的直徑。3.根據權利要求2所述的一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，每個U形鋼筋連接件短邊板和長邊板上下設置于所述端板上，并且所述長邊板與所述端板焊接。4.根據權利要求1所述的一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，所述鋼梁上翼緣板表面沿橫向間隔焊有若干栓釘，所述栓釘均埋入所述混凝土板內。5.根據權利要求1所述的一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，所述端板與所述鋼梁的端部采用坡口全熔透焊縫焊接。6.根據權利要求1所述的一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，所述鋼柱內對應所述鋼梁的上翼緣板和下翼緣板端部還分別設有一水平加勁肋，所述水平加勁肋的厚度分別與鋼梁上翼緣板和下翼緣板的厚度相等，并且所述水平加勁肋的中心線分別與鋼梁上翼緣板和下翼緣板的中心線重合。7.根據權利要求6所述的一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，所述水平加勁肋與鋼柱的翼緣板和腹板之間采用坡口全熔透焊縫焊接。8.根據權利要求1所述的一種端板連接整體式組合框架梁，其特征在于，所述鋼梁為工字形鋼或者H形鋼。9.一種如權利要求1-8任一項所述的端板連接整體式組合框架梁的組合方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1:首先在鋼柱上確定鋼梁上翼緣板和下翼緣板的連接位置，并在鋼柱內對應位置處設置水平加勁肋； 步驟S2:所述水平加勁肋與鋼柱的翼緣板和腹板之間采用坡口全熔透焊縫焊接，水平加勁肋的中心線分別與鋼梁上翼緣板和下翼緣板的中心線對準； 步驟S3:將若干個U形鋼筋連接件焊接至端板上端； 步驟S4:采用坡口全熔透焊縫將鋼梁和端板進行焊接，并在鋼梁上翼緣板表面焊接栓釘； 步驟S5:通過摩擦型高強度螺栓將端板與鋼柱進行可拆卸連接； 步驟S6將兩相鄰鋼筋的端部分別通過焊接成形，使其形成若干組π形鋼筋組件； 步驟S7:將若干組31形鋼筋組件分別通過U形鋼筋連接件與端板搭接，鋼梁兩端的31形鋼筋組件在鋼梁中部通過鋼筋套筒進行對接； 步驟S8:在鋼梁上澆筑混凝土，在鋼梁上方形成混凝土板，將鋼筋和栓釘均埋入所述混凝土板中。
【文檔編號】E04B1/58GK105926774SQ201610413215
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】黃冀卓, 章程
【申請人】福州大學