[发明专利]一种开孔双钢板-混凝土组合连梁

说明书

技术领域

本发明涉及钢与混凝土组合结构及混合结构的组合连梁，特别涉及一种钢-混凝土组合连梁，即开孔双钢板-混凝土组合连梁。

背景技术

连梁是高层建筑剪力墙或核心筒结构体系中的关键构件，一直是国内外土木工程学者研究的重点构件，目前以钢筋混凝土连梁为主要对象进行了大量的研究工作。通过改进连梁配筋形式和材料组成，提高构件抗剪承载力，改善连梁的延性，成为连梁研究的主要方向之一。近年来，我国绝大多数结构仍采用钢筋混凝土连梁，但研究表明，钢筋混凝土连梁在各种新型配筋方案下，虽然综合抗震性能有所提高，但仍存在抗剪能力不足，剪切破坏严重，且滞回曲线具有明显的捏缩效应等问题，仅通过提高箍筋量和配筋形式对提高连梁延性和抗剪能力是有限的。针对钢筋混凝土连梁存在的问题，以提高受力性能和抗震性能为目的，研究人员提出使用钢-混凝土组合连梁来替代钢筋钢筋混凝土连梁，钢-混凝土组合连梁具有较好的延性和耗能能力，适用于强震设防的地震区。但是钢-混凝土组合连梁目前的组合形式还比较单一，存在着构造复杂、施工困难、经济性差等缺点，以及钢与混凝土之间滑移降低了连梁承载力和耗能能力等缺点，因此，探索抗震性能更加优良及施工更加方便的新型连梁组合形式，使其充分发挥钢和混凝土各自性能，就成为高层建筑以及高地震烈度区应用钢-混凝土组合连梁时亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种新型截面形式钢-混凝土组合连梁，即开孔双钢板-混凝土组合连梁，克服传统钢筋混凝土连梁延性和耗能能力差的缺点，从而大大改善连梁的抗震性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种开孔双钢板-混凝土组合连梁，包括混凝土梁、及设置于混凝土梁中由纵向钢筋、腰筋、沿纵向钢筋和腰筋水平围绕的箍筋形成的钢筋框架，由混凝土梁与钢筋框架构成钢筋混凝土连梁，所述钢筋混凝土连梁中设置包括开孔双钢板的型钢框架，由钢筋混凝土连梁与型钢框架构成组合连梁；所述型钢框架由对称分布的一对开孔钢板、连接所述一对开孔钢板的约束拉杆以及一对开孔钢板表面垂直均匀布置的抗剪栓钉构成，所述一对开孔钢板上分别开有开孔洞口。

进一步地，所述置于钢筋混凝土连梁内的开孔钢板的开孔洞口沿开孔钢板上下对称分布，且开孔洞口为双列圆形或双列矩形。

进一步地，所述沿纵向钢筋水平围绕的箍筋与双列对称分布的开孔洞口对应相接。

进一步地，所述开孔钢板表面垂直均匀布置的抗剪栓钉沿开孔钢板表面分布。

进一步地，所述连接开孔钢板的约束拉杆沿开孔钢板上分布的开孔洞口周边均布。

进一步地，所述约束拉杆为螺纹式结构或缀板式结构。

进一步地，所述一对开孔钢板的中心距离为组合连梁截面宽度的1/6～2/3。

进一步地，所述开孔钢板的高度不小于连梁截面高度的70%，开孔钢板的高厚比不大于100。

进一步地，所述组合连梁的截面配钢率不低于2.0%。

进一步地，所述开孔钢板上开孔洞口的开孔率为5%～20%。

本发明的有益效果是：

开孔双钢板-混凝土组合连梁由钢筋混凝土与开孔钢板共同抵抗弯矩，利用钢板良好的承载能力与塑性变形能力进行抗剪，钢板上开有不同形式的孔洞，以实现能量耗散机制，同时增强钢与混凝土的粘结，形成混凝土栓钉和抗剪栓钉结合形式来保证钢板和混凝土的共同作用，防止连梁发生脆性破坏，可以显著提高连梁的抗剪承载力和延性耗能能力，从而大大改善普通钢筋混凝土连梁的抗震性能。开孔双钢板-混凝土组合连梁与交叉配筋连梁相比构造简单，消除了交叉配筋所带来的构造困难和施工复杂等缺点；与钢连梁、型钢混凝土连梁或外包钢混凝土连梁相比，因为钢板是平面元件，消除了其他钢梁与墙肢连接发生的构造困难问题，如与墙肢连接时，不影响墙肢边缘构件中纵向钢筋的连续性，无需在型钢上穿孔，大大方便了施工。

在大震作用下，混凝土对内置钢板的约束作用大大减弱了单层钢板在反复荷载作用下更容易发生屈曲和失稳及高强混凝土使用受限等问题，在钢筋混凝土连梁中内置双钢板，通过约束拉杆将两片钢板形成一个整体，增加了钢板对核心混凝土的约束能力，并利用抗剪栓钉来降低钢板和混凝土之间的滑移，提高了钢板和周围混凝土协同工作能力，从而显著改善了连梁的抗震性能。当所述的约束拉杆采用螺纹式约束拉杆连接，抗剪栓钉与钢板焊接时，螺栓连接与焊接两者相结合，能够减轻焊接残余应力的影响，同时显著减小钢板厚度、省去或大量减少焊接工艺、降低工程造价。