一种预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁的制作方法

1.本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁。


背景技术：

2.型钢混凝土结构是指在混凝土中主要配置型钢，并配有适量纵向钢筋和箍筋的一种结构形式。由于在钢筋混凝土中配置了型钢，所以较传统的钢筋混凝土结构，具有承载力高、刚度大、抗震性能优越等优点；较钢结构具有防火性能好，节省钢材的优点。因此，型钢混凝土结构被广泛应用于各类结构中。
3.在高层、超高层、大跨度结构中，由于受到结构本身抗震性能以及所需承载力的制约，通常采取增大构件截面尺寸的方法，这必然会增加材料用量，增加造价，减小使用空间，不符合绿色环保型建筑设计理念；另外现有型钢混凝土结构中配置的型钢腹板通常为直腹板，其腹板和翼缘稳定性较差；且传统型钢混凝土结构混凝土开裂荷载低，耐久性不高，导致型钢混凝土结构的推广与应用受到极大制约。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁，保留了型钢混凝土混凝土结构的优点，同时解决了翼缘和腹板稳定性的不足，具有抗裂性能好、刚度大、构件自重小、施工简便、成本低廉的特点。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁，包括：
7.沿梁长方向设置的双波纹腹板型钢；
8.设置于双波纹腹板型钢下翼缘上部且与梁长方向平行的预应力筋；
9.设置于双波纹腹板型钢两块腹板之间且与梁长方向平行的矩形空心内模；
10.设置于双波纹腹板型钢外部且与梁长方向垂直的若干闭合箍筋；
11.以及
12.浇筑于双波纹腹板型钢外部和矩形空心内模与双波纹腹板型钢间的混凝土。
13.所述双波纹腹板型钢由两块波纹腹板和两块高强钢板焊接组成，两块高强钢板焊接在波纹腹板短边的上下端作为上下翼缘。
14.所述波纹腹板的截面为正弦波纹。
15.所述预应力筋为钢绞线、钢丝绳或螺纹钢。
16.所述预应力筋的布置样式为直线型或抛物线型。
17.所述矩形空心内模为采用橡胶或组合橡胶内模。
18.还包括分别设置于双波纹腹板型钢底部和顶部的纵筋一和纵筋二，纵筋一和纵筋二均与梁长方向平行，且位于闭合箍筋内。
19.所述纵筋一、纵筋二与闭合箍筋的固定方式为绑扎或者焊接。
20.所述浇筑于矩形空心内模与双波纹腹板型钢间的混凝土采用普通混凝土，浇筑于双波纹腹板型钢外部的混凝土采用超高性能混凝土。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1)结构性能优越。预应力双波纹腹板型钢混凝土梁由于型钢腹板采用波纹腹板，能够以较薄的腹板厚度，获得较大的平面外的刚度及更高的抗剪切承载能力，同时局部承压承载力和抗疲劳性能也有所提高。对型钢混凝土梁施加预应力，可扩大材料的弹性范围，延迟受拉区混凝土的开裂，提高型钢混凝土梁的耐久性；也可有效降低应力幅值，增强该梁的疲劳寿命，提高其正常使用状态下的承载能力。
23.2)施工简便，质量优良。在工厂预制内部双波纹腹板型钢和钢筋笼，使用轻质免拆矩形空心内模，极大地减少了现场施工工序和材料用量，同时在工厂预制梁可以采用更标准的养护方式，免受气候因素影响，缩短整体结构的工期并保证混凝土的力学性能；且在工厂采用先张法张拉预应力筋，不需在构件上设永久性锚具，在长线台座上，一次可生产多个构件，施工简便，效益更高。
24.3)降低造价。在高层及超高层建筑中，受到结构本身抗震性能的制约，会导致构件截面尺寸过大，且平腹板为了保证结构稳定性加厚从而导致用钢量提升，成本增加，而采用双波纹腹板型钢，能以较薄的腹板厚度，提高其稳定性且提供更强的承载能力，在双波纹腹板型钢与矩形空心内模间浇筑普通混凝土，减轻构件自重，降低造价。
25.总体来讲，采用预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁，提高了其承载力、稳定性以及耐久性，简化了施工工序和施工难度，提高了构件的施工质量，增加了使用面积和有效空间，降低了构件截面面积和构件自重，成本低廉，经济效益高，能有效解决长期制约型钢混凝土梁推广应用的关键难题，并且能充分发挥和有效提升型钢混凝土梁在受力性能、耐久性能、耐火性能和经济性能等方面的显著优势，可以广泛应用于各类结构中，尤其适用于大跨度、重荷载或复杂、不规则的高层建筑和超高层建筑。因此，对预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁开展深入研究以促进其推广应用极具工程实际意义。
附图说明
26.图1是本发明预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁的示意图。
27.图2是图1中a-a向视图，即型钢混凝土梁截面图。
28.图3是图1中钢筋笼部分的示意图。
29.图4是图1中双波纹腹板型钢的示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
31.本发明一种预制装配式预应力双波纹腹板型钢混凝土梁，其受力性能优良，可显著提高梁的稳定性和耐久性，施工便捷，经济效益高。
32.如图1、图2、图3、图4所示，其包括：
33.双波纹腹板型钢1，沿梁长方向设置。示例地，其可由两块波纹腹板和两块高强钢板焊接组成，两块高强钢板焊接在波纹腹板短边的上下端作为上下翼缘。波纹腹板的截面可为多种形式，例如正弦波纹。
34.预应力筋2，一般为偶数根，例如两根，与梁长方向平行，对称设置于双波纹腹板型钢1下翼缘上部的两块腹板外侧。示例地，预应力筋2可为钢绞线、钢丝绳或螺纹钢。其布置样式可为直线型或抛物线型。
35.矩形空心内模3，设置于双波纹腹板型钢1两块腹板之间，长度方向与梁长方向平行。示例地，其在制作时预留中空部分，材质为橡胶或组合橡胶。
36.闭合箍筋6，有若干个，设置于双波纹腹板型钢1外部，与梁长方向垂直，将双波纹腹板型钢1和预应力筋2包围在内，
37.混凝土7，浇筑于双波纹腹板型钢1外部以及矩形空心内模3与双波纹腹板型钢1之间。示例地，采用普通混凝土浇筑于矩形空心内模3与双波纹腹板型钢1之间，采用超高性能混凝土浇筑于双波纹腹板型钢1外部。
38.在本发明的进一步方案中，还包括纵筋一4和纵筋二5，二者分别设置于双波纹腹板型钢1底部和顶部，均与梁长方向平行，且被闭合箍筋6所包裹。示例地，纵筋一4、纵筋二5与闭合箍筋6以绑扎或者焊接的方式固定，构成图3所示的钢筋笼。
39.其中：
40.1)增设预应力筋，双波纹腹板型钢外部与外模间浇筑超高性能混凝土(uhpc),可提高型钢混凝土梁的抗裂性能、耐久性能。
41.2)波纹腹板的设置，可有效降低用钢量，降低造价并提高局部承压承载力及其稳定性。
42.3)本发明双波纹腹板型钢所涉及的强度、形式等各设计参数可以根据相应的设计计算方法进行优化设计。
43.4)波纹腹板截面为正弦波纹。
44.本发明具体施工方法为：
45.1)、在工厂，将两块高强钢板焊接在腹板截面为正弦波纹的波纹腹板短边的上下端作为上下翼缘，形成双波纹腹板型钢1，闭合箍筋6按照设计沿双波纹腹板型钢1长度方向等间距布置在型钢外部，纵筋一4固定在闭合箍筋6底部，纵筋二5固定在闭合箍筋6顶部，形成钢筋笼，其固定方式可用绑扎或者焊接，将矩形空心内模3固定于双波纹型钢1内部，并将钢筋笼和双波纹腹板型钢1固定于外模中。
46.2)、在工厂，将预应力筋2按其预定位置临时锚固在台座或钢模上并张拉其设计值，在双波纹腹板型钢1与矩形空心内模3间浇筑普通混凝土，在双波纹腹板型钢1与外模间浇筑超高性能混凝土(uhpc)，待混凝土养护达到不低于混凝土设计强度值的75％时，在梁两端用砂轮切割机切开预应力筋2，达到放松预应力筋2的目的，最后待混凝土养护完毕后外模从而完成预应力双波纹腹板型钢混凝土梁的加工；
47.3)、在现场，将双波纹腹板型钢1、纵筋一4和纵筋二5的两端与组合柱或钢柱通过焊接和高强螺栓直接连接，或与混凝土柱过渡连接。
48.通过不同形式的双波纹腹板型钢和不同类型的现浇混凝土的相互组合，可以优化组合成各种类型型钢混凝土梁，并各具性能特点和优点，适合于不同工程情况需求。
49.本发明在传统型钢混凝土梁基础上，采用双波纹腹板和中空结构设计，增设预应力筋，降低梁自重，满足现场吊装要求，是一种良好的预制方法。根据本发明提出设计方法，可以进一步优化波纹腹板的材料和波纹形式，超高性能混凝土强度等各个参数，以实现本
实例优化设计。