一种倒Ω形组合梁的制作方法

一种倒
ω
形组合梁
技术领域
1.本发明涉及一种组合梁，具体涉及一种倒ω形组合梁，属于建筑工程技术领域。


背景技术：

2.根据《钢结构设计规范》gb50017-2017，组合梁一般是由h型钢梁和钢筋混凝土楼板通过栓钉或其他抗剪件组合而成。主要用于跨度大、载荷大，或者整体称重结构为钢结构的厂房、高层建筑或桥梁结构等，也可用于楼盖、屋盖、或工业建筑中的操作平台。
3.在实际工程中较为常用的为h型或u型钢-混组合梁，例如发明名称为一种无模板u型钢混凝土组合梁，申请公布号为cn 101851983 a的专利文件，其通过剪切连接件将混凝土板与钢梁连接成整体，形成钢与混凝土组合梁。在这种组合梁中，混凝土与钢梁共同受力，协调变形；但由于其矩形截面面积较大，均存在梁自重大、钢和混凝土材料浪费的缺点，由于侧壁垂直，侧壁的抗压稳定性能基本等同于h型钢梁竖直腹板的抗压稳定性能，且需要更多的固定剪切连接件，从而还造成了劳动强度大和费工费时，以及成本高的问题。
4.为解决上述需要固定剪切连接件的问题，其发明名称为组合梁，申请公布号为cn 102587573 a的专利文件设计了钢板嵌入混凝土板式结构，从而简化掉了栓钉焊接工艺，但由于此组合梁的性能仅靠钢梁嵌入混凝土板的结构连接关系，因此存在钢梁与混凝土板连接不稳定、松动脱落的隐患。
5.为解决上述钢材料用量大的问题，相关专利或文献中提出了多种异形钢梁结构，用来减少钢材使用量，并提高结构承载力。例如，其发明名称为自承式异形外包钢-混凝土组合梁，授权公告号为cn 103061444 b的专利文件中提出了一种腹板内凹的异形钢梁，但存在以下几个缺点：1）因钢梁上部开口大，从而导致楼板对钢梁外沿处的压力使开口有继续扩大的趋势，降低钢梁对混凝土的包裹力；2）由于其腹板中部是内凹结构，所以侧壁不具备自稳定性，钢梁自重本身或混凝土的重量都可以引起侧壁自身趋向拉直的变形，为避免变形还需要采取其他措施，比如施工过程在梁底支撑；3）其腹板中部是内凹结构，便于用于桥梁结构，但在房屋建筑中不方便与承重墙体、承重梁或承重柱连接，使节点处理困难，原因是腹板的传力需要连续所以在节点内对应腹板的连接板也要是对应的弧形，从而在形状加工和焊接方面相对困难不如平直板；4）由于是侧壁弧形而非直线，所以在剪力的作用下，侧壁首先有趋向拉直变形的现象，从而大大减弱侧壁的抗剪性能，整体组合梁的抗剪性能主要靠混凝土的抗剪性能加一部分腹板的抗剪性能。


技术实现要素：

6.本发明的目的是：克服现有技术中异形钢梁结构易变形、自重大、加工复杂、抗剪性能发挥不充分以及侧壁稳定性弱的问题，提供一种倒ω形组合梁，通过将异形钢梁的截
面设计为倒ω形结构，且两个侧壁均由下至上逐渐向内倾斜，减少内腔混凝土用量，由混凝土楼板自身作用在钢梁的压力，使侧壁和底面共同形成对内部混凝土的包裹力，从而使得混凝土和钢材的连接更加紧密稳固，从而避免钢梁变形。
7.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种倒ω形组合梁，包括异形钢梁和混凝土楼板；所述异形钢梁的断面呈倒ω形，包括底面、位于底面两侧的侧壁以及位于侧壁上端外侧的上外翻沿，其中两个侧壁均由下至上逐渐向内倾斜，且两个侧壁的上端开口距离通过连接侧壁距离固定件固定；由所述底面、侧壁和上外翻沿围成的异形内腔为所述异形钢梁的内腔，所述异形钢梁的内腔、上外翻沿、侧壁距离固定件以及混凝土楼板通过混凝土浇筑形成整体组合梁结构，整体组合梁结构连接在承重墙体、承重梁或承重柱上。
8.两个所述侧壁与所述底面的水平夹角小于90
°
，且两个侧壁的上端开口距离同时满足混凝土浇筑和承载力要求。
9.所述异形钢梁优选为由钢板弯折形成的一体式钢梁。
10.所述侧壁的断面为平直面或向内腔凸出的微弧面。
11.所述上外翻沿的断面为平直面或向下倾斜面。
12.所述侧壁距离固定件采用槽钢，并焊接在两侧的所述上外翻沿之间。
13.所述侧壁距离固定件还可以采用钢板、角钢或定制的混凝土夹块。
14.本发明的有益效果是：1）本发明解决了现有技术中异形钢梁结构易变形、自重大、加工复杂、抗剪性能发挥不充分以及侧壁稳定性弱的问题，通过将异形钢梁的截面设计为倒ω形结构，且两个侧壁均由下至上逐渐向内倾斜，减少内腔混凝土用量，由混凝土楼板自身作用在钢梁的压力，使侧壁和底面共同形成对内部混凝土的包裹力，从而使得混凝土和钢材的连接更加紧密稳固，从而避免钢梁变形。
15.2）本发明的混凝土浇筑从板到内部空间是连续的，不需要传统组合梁的栓钉或者抗剪件，连续的混凝土即可达到此效果，形成组合梁，简化了栓钉焊接工艺。
16.3）本发明中的异形钢梁由钢板弯折形成，除了侧壁距离固定件和节点连接，不需要其他焊接工艺，相对常用h型钢-混组合梁的加工工艺更简单。
17.4）本发明中上外翻沿上楼板的压力，转换成上外翻沿和侧壁的弯矩，可以使侧壁有向内凸出的趋势，使侧壁与混凝土更贴合，侧壁受压更不容易失稳；异形钢梁内部下面的混凝土，在负弯矩区可以提供抗压力，和底面钢板共同抗压，从而减少钢材的用量，降低成本。
18.5）本发明在异形钢梁和混凝土共同作用下，组合梁的整体抗剪和抗扭性能大大提高，由于异形钢梁的形状是两侧壁向内倾斜并上窄下宽，所以无论在正负弯矩作用下，两侧壁都会存在继续向内倾斜的趋势，内部有混凝土抵抗压力，从而使得混凝土和钢材更紧密稳固，整体上提高了性价比、受力更好、节约钢材。
附图说明
19.图1为本发明的立体结构示意图；图2为本发明异形钢梁采用不同侧壁距离固定件的结构示意图；图3为本发明实施例1的断面结构示意图；
图4为图3中异形钢梁的结构受力示意图；图5为本发明实施例2的断面结构示意图；图6为本发明实施例3的断面结构示意图；图7为本发明实施例4的断面结构示意图。
20.图中，1-异形钢梁，2-混凝土楼板，11-底面，12-侧壁，13-上外翻沿，3-侧壁距离固定件，4-承重柱。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的解释说明。
22.实施例1：如图1-4所示，本发明提供一种倒ω形组合梁，包括异形钢梁1和混凝土楼板2；异形钢梁1的断面呈倒ω形，包括底面11、位于底面11两侧的侧壁12以及位于侧壁12上端外侧的上外翻沿13，其中两个侧壁12均由下至上逐渐向内倾斜，且两个侧壁12的上端开口距离通过连接侧壁距离固定件3固定；由底面11、侧壁12和上外翻沿13围成的异形内腔为异形钢梁1的内腔，异形钢梁1的内腔、上外翻沿13、侧壁距离固定件3以及混凝土楼板2通过混凝土浇筑形成整体组合梁结构，整体组合梁结构连接在承重墙体、承重梁或承重柱4上。
23.两个侧壁12与底面11的水平夹角小于90
°
，且两个侧壁12的上端开口距离同时满足混凝土浇筑和承载力要求。
24.异形钢梁1为由钢板弯折形成的一体式钢梁，侧壁12的断面为平直面或向内腔凸出的微弧面，微弧面可用于抵抗施工阶段的微变形，保证使用阶段侧壁12为平直面，上外翻沿13的断面为平直面。
25.在异形钢梁1制作完成后，侧壁距离固定件3采用角钢，并焊接在两侧的上外翻沿13之间，混凝土浇筑过程中沿两个倾斜侧壁流下，避免了钢梁变形。对于异形钢梁1不足以承担正负弯矩的情况下，可以另行在混凝土里附加对应钢筋。
26.如图4所示，以梁水平布置，承受垂直向下的力，图中，p相当于楼板给一侧上外翻沿向下的合力，p1、p2是p在沿侧壁方向向下和垂直侧壁方向向内的分力；n是异形钢梁对混凝土的微观压力，腔内的微观压力共同对内部混凝土形成包裹力。
27.由于钢梁内部空间是上窄下宽，两侧壁12是由下至上逐渐向内倾斜，成型后的混凝土楼板2自身向下的压力有一部分作用在上外翻沿13上，从而转换成侧壁12对内部混凝土的作用力，侧壁12和底面11共同形成对内部混凝土的包裹力n，上外翻沿13上楼板的压力，转换成上外翻沿13和侧壁12的弯矩m，使得侧壁12有向内凸出的趋势，使侧壁12与混凝土更贴合，侧壁12受压不易失稳，从而使得混凝土和钢材的连接更加紧密稳固。
28.实施例2：如图5所示，与实施例1不同的是：底面11的截面为上微弧形，上外翻沿13的截面为向下倾斜。
29.实施例3：如图6所示，与实施例1不同的是：底面11的截面为下微弧形，上外翻沿13的截面为向下倾斜。
30.实施例4：如图7所示，与实施例1不同的是：底面11的截面为半圆弧形，上外翻沿13的截面为向下倾斜。
31.经实际工程中受力分析得出，本发明实施例1中的方案为较佳方案。
32.本发明的组合梁在钢板和混凝土共同作用下，整体抗剪和抗扭性能提高，由于异形钢梁的形状是两侧壁向内倾斜并上窄下宽，所以无论在正负弯矩作用下，两侧壁都会存在继续向内倾斜的趋势，内部有混凝土抵抗压力，从而使得混凝土和钢材更紧密稳固；整体上提高了性价比，且受力更好、节约钢材、简化工艺、降低成本。
33.以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。