一种全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构的制作方法

本发明涉及装配式建筑领域，尤其涉及一种全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构。

背景技术：

1、钢-混凝土组合结构因其能充分发挥钢材抗拉强度高和混凝土抗压性能好的优点，在现代建筑和桥梁工程中得到了广泛应用。随着装配式建筑的快速发展，对组合梁的预制效率、受力性能和经济性提出了更高的要求。

2、目前，现有技术中已发展出多种形式的组合梁结构。

3、一方面，出现了空腹式的钢-混凝土组合梁。例如，中国实用新型专利cn212388852u公开了一种空腹式组合梁，其包括上、下翼缘钢板，在上、下翼缘钢板之间焊接固定倾斜设置的桁架角钢或桁架钢筋，形成空腹式钢骨架，并在钢骨架形成的腔体内浇筑混凝土填充。该结构通过空腹式桁架替代传统实腹式型钢，在一定程度上降低了用钢量，并利用钢骨架充当浇筑模板，简化了施工工序。然而，该方案存在以下不足：第一，其界面连接主要依靠焊接于翼缘钢板内壁的竖向拉结筋，该拉结筋为独立设置的附加构件，需要通过焊接与翼缘钢板连接，存在焊点数量多、疲劳开裂风险高的问题；第二，其混凝土仅填充于上下翼缘钢板之间的腔体，属于部分包覆，钢骨架的外表面仍有大量区域裸露，防火防腐性能有待提升。

4、另一方面，中国发明专利cn114293709a公开了一种双重预应力梁及其施工方法，其虽然在上翼缘上开有螺栓孔，但作用是临时固定辅助型钢+后期装抗剪螺栓用。同时，该方案通过先对型钢施加预弯荷载再释放，以及对预应力筋进行后张拉，实现对预制混凝土的双重预应力施加。但仍存在以下局限：第一，该方案仍然是半包覆的方案，预制混凝土仅部分包覆型钢，防火防腐都存在安全隐患；第二，其上翼缘上开有螺栓孔，但是该孔仅作为抗剪螺栓的安装，钢板（上翼缘）和混凝土缺乏专门针对界面法向剥离的构造措施；第三，其钢骨架仍以实腹式h型钢为核心，用钢量相对较大，且未能充分利用混凝土对钢结构的整体约束和防护作用。

5、综上所述，现有技术中的组合梁在界面连接构造方面，普遍存在连接件功能单一、传力路径间接、构造复杂导致预制效率低等问题。特别是，如何在同一构件中以最简单的构造实现纵向抗剪、法向抗剥离以及裂缝控制等多种界面功能的高效协同，并同时实现全截面的一次性浇筑成型，仍是本领域亟待解决的技术难题。

6、需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、提供本 技术实现要素： 是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键或重要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。

2、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全包覆钢板桁架-混凝土组合梁，旨在解决现有组合梁界面连接构造复杂、传力路径间接、功能单一以及预制效率低的技术问题。

3、为解决这一目的，本发明为提供一种全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，包括：

4、钢板桁架，所述钢板桁架包括上钢板翼缘、下钢板翼缘和波浪形腹杆；所述波浪形腹杆位于所述上钢板翼缘和所述下钢板翼缘之间，形成空腹桁架结构；所述上钢板翼缘和/或下钢板翼缘上设置有若干个沿翼缘长度方向间隔排列的贯穿孔；所述波浪形腹杆的波峰和/或波谷部位穿过所述贯穿孔并裸露于钢板翼缘的外部，形成锚环结构；

5、全包覆混凝土层，整体浇筑并完全包覆所述钢板桁架的外表面，并填充所述波浪形腹杆所形成的空腹桁架结构，所述锚环结构锚固于所述全包覆混凝土层中。

6、较佳地，所述上钢板翼缘和/或所述下钢板翼缘上还铺设有钢丝网。

7、较佳地，所述钢丝网为平网或者波浪网。

8、较佳地，所述贯穿孔为矩形贯穿孔；所述波浪形腹杆的波峰和/或波谷部位卡设于所述矩形贯穿孔中，部分穿过所述矩形贯穿孔形成所述锚环结构。

9、较佳地，所述锚环结构为半圆弧形或u形。

10、较佳地，所述锚环结构凸出于钢板翼缘表面的高度，小于或等于所述全包覆混凝土层的包覆钢板翼缘的保护层厚度。

11、较佳地，所述波浪形腹杆为双排腹杆，两排所述波浪形腹杆并排间隔设置。

12、较佳地，所述波浪形腹杆的波峰和波谷分别穿过所述上钢板翼缘和下钢板翼缘上的贯穿孔，并同时在上下两侧形成锚环结构。

13、较佳地，所述钢丝网固定于所述锚环结构。

14、较佳地，所述波浪形腹杆为钢筋、钢管、型钢条或钢条连续弯折形成。

15、采用以上技术方案的本发明至少实现以下一种有益效果：

16、本发明将波浪形腹杆的波峰和/或波谷直接穿过钢板翼缘上的贯穿孔，并利用腹杆自身的连续拱起形成锚环结构，无需另行加工和焊接独立的半圆锚环或栓钉等抗拉连接件。这一设计从根本上消除了附加锚固零件的材料成本和焊接工时，减少了构件种类和工艺流程，有利于降低组合梁的制造成本，提高预制生产效率。

17、本发明中，锚环结构与波浪形腹杆为同一根钢筋的连续体，当界面产生法向分离趋势时，锚环所受的拉力直接传递给腹杆本身，传力路径最短，无任何焊接节点介入。与传统方案中独立锚环需通过焊点传力相比，本发明消除了焊点在长期往复荷载作用下可能发生疲劳开裂或脆性断裂的风险，显著提升了界面连接的长期可靠性和耐久性。

18、本发明在同一构件中集成了三种功能各异且互补的界面构造：贯穿孔内的贯通混凝土榫主要承担纵向抗剪，腹杆自成型锚环主要承担法向抗拉，钢丝网主要承担裂缝控制。三者按照“抗滑移→抗剥离→控裂缝”的物理顺序依次介入并协同工作，形成了递进式的多级防御体系。与现有技术中依赖单一类型连接件（如仅靠栓钉或仅靠焊接拉结筋）的方案相比，本发明在复杂剪-拉复合受力状态下，界面在各受力阶段均有对应的抗力机制发挥作用，避免了单一连接件过早失效的问题，显著提高了界面的整体承载能力、变形能力和延性。

19、本发明采用波浪形腹杆替代传统实腹式型钢腹板，形成空腹桁架结构，在保证抗剪承载力的前提下，有效减少了钢材用量。同时，腹杆同时承担桁架受力与界面锚固双重功能，进一步发挥了材料的利用率，符合绿色建造和节能减碳的发展要求。

20、本发明采用混凝土整体浇筑并完全包覆钢板桁架骨架的方式，使混凝土层对内部的钢板翼缘和波浪形腹杆形成全方位包裹。一方面，混凝土层为钢材提供了可靠的防火、防腐保护，降低了全生命周期的维护成本；另一方面，混凝土对腹杆的侧向约束有效防止了其在受压状态下的局部屈曲失稳，使钢骨架的材料强度得以充分发挥，提升了构件的整体刚度和承载力。

21、本发明的空腹桁架结构使得混凝土可以一次性浇筑成型，无需分面浇筑或翻转构件，简化了模具设计和生产工序。同时，钢骨架在浇筑时可充当混凝土的浇筑模板，省去了额外的支模和拆模工序，有利于实现组合梁的标准化、自动化流水线生产，提高预制效率和产品质量一致性。

1.一种全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述上钢板翼缘和/或所述下钢板翼缘上还铺设有钢丝网。

3.根据权利要求2所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述钢丝网为平网或者波浪网。

4.根据权利要求2所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述贯穿孔为矩形贯穿孔；所述波浪形腹杆的波峰和/或波谷部位卡设于所述矩形贯穿孔中，部分穿过所述矩形贯穿孔形成所述锚环结构。

5.根据权利要求4所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述锚环结构为半圆弧形或u形。

6.根据权利要求5所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述锚环结构凸出于钢板翼缘表面的高度，小于或等于所述全包覆混凝土层的包覆钢板翼缘的保护层厚度。

7.根据权利要求2所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述波浪形腹杆为双排腹杆，两排所述波浪形腹杆并排间隔设置。

8.根据权利要求7所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述波浪形腹杆的波峰和波谷分别穿过所述上钢板翼缘和下钢板翼缘上的贯穿孔，并同时在上下两侧形成锚环结构。

9.根据权利要求2所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述钢丝网固定于所述锚环结构。

10.根据权利要求1所述全包覆钢板桁架-混凝土组合梁结构，其特征在于，所述波浪形腹杆为钢筋、钢管、型钢条或钢条连续弯折形成。