[发明专利]开网复合切变连接结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为No.61/915,840、标题为“开网复合切变连接结构”、2013年12月13日提交的临时美国专利申请的权利，其通过全部引用结合于此，如同在下面做了充分阐述一样。

技术领域

本技术实施例涉及多层建筑物的建造，更特别地，涉及用于建造这类建筑的改进的结构框架系统和相关方法。该系统包括复合混凝土和钢组件，其能够包括设置在预制混凝土板构件的相邻边缘之间、并沿相邻边缘接合的一个或多个钢梁，使得结构的复合强度大幅提高。

背景技术

在建造多层建筑物时，框架系统通常是支撑建筑物的承重结构。商用框架例如典型地由竖直钢梁和横跨在竖直钢梁之间的水平钢梁组成。每层地板是典型的位于框架结构的水平梁上的混凝土板。这种楼板可以是钢筋混凝土，并且可以连接到框架梁上或浇筑在框架梁周围。框架系统被设计成用于承载所有预制地板和屋顶负载，以及提供抗由于例如风和地震的负载导致的水平力的稳定性。尤其是，楼板通常要求将这类力传送给在整个框架系统中提供的建筑横向系统，例如抗弯框架(moment frames)、支撑框架以及剪力墙，以满足每项建筑规范的最低设计要求。

近年来，国家和国际建筑规范标准的修订案增加了对抗震设计标准的横向负载要求，特别是对多层建筑物的建造要求。因此，最有前景的多层建筑结构的框架系统要求抵抗比现有结构框架所能适应的那些更大的横向负载。此外，由于增加的抗震设计标准和建造成本最小化的持续压力，结构框架系统的新设计替代方案已发展到满足以经济和成本效益方式应用于现代多层建筑物的所有当前负载要求。建筑施工领域中的一个新发展是使用预制建筑组件，例如预制混凝土坯和墙板、钢结构和能在受控环境中制造的其他部件。这些预制混凝土组件广泛使用于现代建筑施工中。这些预制组件可以很容易地架设和装配在施工位置以大幅削减成本、现场工作和建筑工期。专利号为No.4505087，标题为“混凝土层板与加腋支撑梁的建造方法”的美国专利公布了一种混凝土层板的建造方法，其通过将混凝土浇筑在预制构件上方来形成整体结构。由预制混凝土组件建造的结构涉及的一个问题是整体完整性。专利号为No.4081935A，标题为“使用预制混凝土部件的建筑结构”的美国专利公布了一种通过在预制混凝土坯板和梁上方施加浇筑混凝土来改善这类结构的结构完整性的建造方法。然而，还有其它完整性问题没有解决。例如，在一些情况下，结构钢和预制混凝土构件需要在建造建筑物时一起使用。当下，将这两种类型的材料结合的技术并不发达，因此，不可避免地会阻碍基于这些类型的材料的建造。

另一最近的结构框架系统的设计替代方案在美国专利No.6442908中有描述，其中非对称钢梁适于水平设置在常规地基上架设的相邻竖直钢柱之间，所述非对称钢梁具有狭窄、加厚的顶部翼缘、加宽的底部翼缘以及具有在顶部翼缘和底部翼缘之间延伸的梯形开口的网。预制混凝土板的标准空芯部分装配在一起并与开网非对称梁垂直。所述板由在每一侧的底部翼缘支撑，使得所述梁的开网主要设置在基本同一水平面的板部件的端面之间。制造施加到装配的梁和板部件的高强度水泥浆混合物以循环方式完全流过网的开口，从而制成环绕非对称梁的基本呈整体的外包混凝土(concrete encasement)。这改善了所产生的钢梁和混凝土板之间的复合作用和机械互锁，并减少了由于水泥浆从梁的任一侧分离而造成的强度损失。

同时，初始测试表明上述专利中的框架系统增加了负载承载，测试还表明需要增强复合作用。作为响应，本技术的实施例涉及一种开网切变连接件复合梁系统，其结合了常规开网堞形梁系统和复合结构的一些优点。在这种结构中，预制梁可以与钢梁一起作用，并可以大幅提升梁的抗弯强度。开网复合切变连接件也可以与基础梁一起复合作用，以进一步增强系统的抗弯强度。预制混凝土板和/或板材可以容易地设置在钢梁上，并且在架设期间不会受到梁翼缘的干扰。所述复合切变连接件的开网能够允许预制混凝土层板与钢梁集成在一起以提供必需的复合作用。可以加入钢筋并且钢筋能提供例如附加的抗剪强度、延展性和韧性。延展性的改善和增强能够大大提高结构的抗震特性。如果使用金属丝式预制混凝土板(precast concrete filigree panel)，这种改进还可以进一步的加强。