[发明专利]一种起波外包波纹钢-混凝土组合梁及其施工方法和应用

说明书

一种起波外包波纹钢‑混凝土组合梁，包括钢骨架(1)和波浪形混凝土(2)，钢骨架(1)包括底板、腹板、顶板和端板，其特征在于，所述底板是起波底板(3)，所述腹板是波纹腹板(4)，所述顶板是起波顶板(5)，起波底板(3)和起波顶板(5)上具有若干倒U型波(8)。倒U型波状突起处可在受荷拉直的过程中可发生大变形，增加了组合梁在地震作用下的变形能力，增强了抗倒塌能力，起波组合梁在起波处覆有不粘薄膜，使其与混凝土在局部无粘结，不影响倒U型波状突起发生变形，进一步增加了组合梁在地震中的变形能力。通过波纹腹板和抗剪槽钢增加了两个界面的粘结，保证了钢板与混凝土共同工作。

技术领域

本发明涉及建筑技术领域以及结构工程技术领域，具体涉及一种起波外包波纹钢-混凝土组合梁及其施工方法和应用。

背景技术

钢-混凝土组合梁虽然应用优势明显，但受力还存在一些问题，比如混凝土与型钢之间的滑移、混凝土纵向抗剪能力不足等。为改进普通组合梁的不足，外包钢-混凝土组合梁应运而生。外包钢-混凝土组合梁是指将钢板焊接或冷弯成U型，并在内部填充混凝土的一种新型组合梁形式，不仅具有更高的承载力、刚度和延性，而且在火灾环境下，U型钢单面受火，内部混凝土可以吸收钢材表面的热量，降低钢构件升温速度，提高整个结构的抗火性能，同时U型钢能直接作为混凝土浇筑的模板，减少施工工序。

但是，外包钢-混凝土组合梁在受力过程中，U型钢梁和混凝土梁整个交界面上会出现纵向滑移，当两者之间出现过大的纵向滑移时，组合梁的两种材料会失去组合作用，成为非组合梁，各部分受力破坏，而出现其他破坏形式，这是一种脆性破坏。

因此，用波纹钢腹板代替原先的直钢腹板，能有效增加U型钢梁与混凝土的接触面积，能明显减少U型钢梁与混凝土之间的滑移，使两者协同工作。且波纹腹板几乎不承担弯曲正应力，其截面应力状态接近于纯剪，腹板不易发生剪切屈曲，在厚度较薄时就可大幅提高组合梁的抗剪能力，因此可在剪力较大的支座附近采用较厚的的波纹腹板，保证结构可靠。但是，现有的外包波纹钢-混凝土组合梁仍旧存在以下几个问题：第一，现有的外包波纹钢-混凝土组合梁受弯承载力主要由钢底板控制，底板一旦破坏，组合梁就会失去承载能力；第二，在地震环境中，由于存在横向剪力，组合梁的外包钢底板部分与混凝土之间容易发生分离。上述问题均大大降低了建筑的整体性，对建筑的稳定性和抗震性能造成了破坏。因此，急需设计出一种受力性能更好、抗震性能更佳的外包波纹钢-混凝土组合梁。

发明内容

[技术问题]

本发明的技术问题为：现有的外包波纹钢-混凝土组合梁受弯承载力主要由钢底板控制，底板一旦破坏，组合梁就会失去承载能力，在震中组合梁的外包钢底板部分与混凝土之间容易发生分离，导致建筑的整体性大大降低，影响建筑的稳定性和抗震性能。

[技术方案]

为克服现有技术存在的问题，本发明提供了一种起波外包波纹钢-混凝土组合梁，包括钢骨架1和波浪形混凝土2，钢骨架1包括端板、起波底板3、波纹腹板4、起波顶板5，起波底板3和起波顶板5上具有若干倒U型波8。

在本发明的一个实施方式中，波纹顶板5是并列的两块，两块波纹顶板5间固定有若干抗剪槽钢7。

在本发明的一个实施方式中，倒U型波8为4个，起波底板3和起波顶板5上各有两个。

在本发明的一个实施方式中，起波底板3上的两个倒U型波8的起波中心分别位于组合梁沿梁长方向的五分之一截面处和五分之四截面处；起波顶板5的两个倒U型波8的起波中心分别位于组合梁沿梁长方向的三分之一截面处和三分之二截面处。

在本发明的一个实施方式中，倒U型波8包括底面11和两个侧面10，两个侧面10在底面11两侧对称分布，侧面10与底面11之间呈一定夹角12。

在本发明的一个实施方式中，底面11的长度是20～40mm，底面11到起波底板3或起波顶板5的水平距离为60～120mm，夹角12为135～145°。