一种预应力不锈钢包木组合梁及其安装方法

本发明涉及钢、木结构建筑的，更具体地说，涉及一种预应力不锈钢包木组合梁及其安装方法。

背景技术：

1、钢结构是目前工程建筑中常见的结构体系，钢梁是钢结构体系的主要承载构件，碳素钢是目前钢构件常用的钢材。但目前常用的碳素钢梁板件一般较薄，在受力时易发生局部失稳而退出工作，并且遇水极易产生锈蚀，需要涂抹防水涂层，施工量大。结构设计时一般通过减小板件宽厚比来提高梁的稳定性能，但由此会大大增加钢材用量，增加结构自重及成本。木梁作为一种常见形式的梁，具有良好的承压能力并兼具美观、保温、隔热等优势。然而木材存在抗拉脆断现象，在受拉作用下极易产生脆性破坏，影响结构安全。

2、针对以上不足，目前，国内外也开始出现将木材连接于钢梁外表面的“木包钢”组合梁，此类组合梁可提高梁的局部稳定性能，并可减缓钢材的锈蚀。然而对于木包钢组合梁，木材处于空气中极易受水与火的影响，钢梁受潮易锈蚀，从而影响梁的安全性与耐久性；同时，目前较多的钢木组合梁截面尺寸受限难以实现大跨度承载。因此，需要发明一种新型钢木组合梁，消除钢材及木材材料性能的不利影响，既保证组合梁的承载能力及刚度，又提升组合梁耐久性，同时又能保证加工制作简单，符合国家可循环利用、减少碳排放的方针政策。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述不足之处，提出一种预应力不锈钢包木组合梁及其安装方法，消除碳素钢及木材材料性能对梁的不利影响。本组合梁通过将两个u形不锈钢对接作为外骨架，采用结构用胶黏剂及螺栓将四个胶合木与外骨架内侧连接形成内部支撑，避免了钢材的锈蚀及木材受水或火承载力降低的问题，中部预应力筋通过锚具与锚垫板锚固在梁两端，锚垫板通过自攻螺钉与组合梁相连，提高组合梁承载能力进而实现其大跨度应用。本发明提出的预应力不锈钢包木组合梁充分利用材料优势，减少施工成本，既能保证组合梁承载能力及刚度，安全性、耐久性增强，制作安装方便简单，可实现大批量预制化，并可循环利用，减少碳排放。

2、预应力不锈钢包木组合梁及其安装方法是采取以下技术方案实现的：

3、一种预应力不锈钢包木组合梁，包括：u形不锈钢、胶合木板、螺栓、预应力筋、锚垫板、锚具、自攻螺钉、结构用胶黏剂。两个u形不锈钢紧密对接形成外骨架，将一定厚度的四个胶合木板采用结构用胶黏剂及螺栓与u形不锈钢内侧进行连接形成内部支撑，采用自攻螺钉将锚垫板与组合梁相连，在木板中空部位贯穿预应力筋，给预应力筋施加所需预应力，通过锚具与锚垫板将预应力筋锚固在梁两端。

4、所述u形不锈钢粘结于胶合木外侧，充分利用了材料的性能，显著提高了梁的极限承载能力及刚度，避免了组合梁受潮易锈蚀从而降低结构承载能力的现象，显著提高了结构的耐久性，减少涂抹防锈涂层等施工过程的施工周期，并减小了后期维护成本。

5、所述胶合木粘结于u形不锈钢内侧，有效解决了钢板易失稳的缺陷，提高了梁的极限承载能力，降低了材料用量，减小了施工成本；将胶合木置于钢板内侧，避免了与外界空气的直接接触，减少了胶合木受潮而承载能力大大降低的概率，并避免了遇火易燃等不利于结构安全的现象，减少更换成本。

6、所述预应力筋布置在组合梁中间部位，提高了组合梁的承载能力，减小了组合梁的短期变形，减小了大跨度组合梁的截面面积。

7、本发明另一方面提供一种预应力不锈钢包木组合梁的安装方法，所述安装方法包括：在预制厂完成u形不锈钢构件、胶合木板的预制，并进行定位打孔，施工现场完成组合梁安装。安装中，采用胶黏剂将u形不锈钢内侧与胶合木板与进行粘结，采用螺栓在预制孔位进行u形不锈钢构件与胶合木板的连接加固，采用自攻螺钉将锚垫板固定于组合梁两端，对预应力筋施加预应力并采用锚具将其锚固于锚垫板，完成全部安装过程。所述安装方法提高此类组合梁施工效率。

8、本发明经济性、安全性、耐久性良好，制作安装过程方便、简单，可在工厂进行大批量预制，减少施工工期，当组合梁因受力被破坏时，仅需更换受损的部分即可，其余部分可重复使用，有利于减少碳排放，可以作为标准化产品使用。

技术特征：

1.一种预应力不锈钢包木组合梁，包括：u形不锈钢、胶合木板、螺栓、预应力筋、锚具、锚垫板、自攻螺钉和结构用胶黏剂，其特征在于：两个u形不锈钢对接形成组合梁外骨架；四个胶合木板采用结构用胶黏剂及螺栓与其连接于组合梁外骨架内部形成内部支撑；内部支撑中部的预应力筋通过锚具与锚垫板锚固在组合梁外骨架的两端，锚垫板通过自攻螺钉与组合梁外骨架相连。

2.根据权利要求1所述的一种预应力不锈钢包木组合梁，其特征在于：所述预应力不锈钢包木组合梁的截面形式为不锈钢包木组合截面，通过螺栓与胶黏剂，胶合木板连接于u形不锈钢钢内侧，预应力不锈钢包木组合梁根据需要制成不同截面大小，不同构件长度。

3.根据权利要求1所述的一种预应力不锈钢包木组合梁，其特征在于：锚垫板通过自攻螺钉与预应力不锈钢包木组合梁相连。

4.根据权利要求1所述的一种预应力不锈钢包木组合梁，其特征在于：在安装过程中通过锚具与锚垫板将预应力筋锚固在预应力不锈钢包木组合梁两端。

5.一种实现如权利要求1-4任一所述预应力不锈钢包木组合梁的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种预应力不锈钢包木组合梁及其安装方法，涉及钢、木结构建筑的技术领域；包括U形不锈钢、胶合木板、螺栓、预应力筋、锚具、锚垫板、自攻螺钉、结构用胶黏剂，组合梁由两个U形不锈钢对接形成外骨架，四个胶合木采用结构用胶黏剂及螺栓与其连接形成内部支撑，中部预应力筋通过锚具与锚垫板锚固在梁两端，锚垫板通过自攻螺钉与梁相连。本发明能够有效解决钢梁易失稳、木梁受拉易发生脆性破坏的缺陷，提升梁承载能力并减轻结构自重；预应力筋保障了组合梁具有足够的承载能力，减小构件短期变形，减小大跨度组合梁的截面面积；制作工序简单、安装拆卸方便，可预制化作为标准化产品，可拆卸进行循环使用，有利于减少碳排放。技术研发人员：杨璐,郭玉莹,徐克龙受保护的技术使用者：北京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2