一种弯折腹板嵌入式U形钢-混凝土组合梁的制作方法

一种弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁
技术领域
1.本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁。


背景技术：

2.钢-混凝土组合梁充分发挥了混凝土抗压与钢材抗拉的优势，弥补了各自的缺陷。与混凝土梁相比，钢-混凝土组合梁可提高构件的延性，减轻自重，缩短施工周期；与钢结构相比，钢-混凝土组合梁可增强构件的稳定性与结构的整体性，提高耐久性与耐火性，降低钢材用量，从而降低成本。
3.常用的钢-混凝土组合梁为h型钢组合梁，该类梁在h型钢高度范围内存在明显的冷热桥效应，且建筑观瞻效果差，需要二次装修，即增加装修施工工序，大量增加材料消耗，使得该种梁的经济性较差。因此，出现了u形钢-混凝土组合梁（简称u梁），该种组合梁的梁肋为矩形截面，解决了h型钢组合梁需要二次装修的问题。此外，内部混凝土对外包u型钢提供支撑，改善u形钢的局部屈曲性能，外包u形钢对内部混凝土提供约束，保持混凝土的完整性，改善混凝土开裂后性能，两者共同受力，提升了组合梁的抗弯、抗剪、抗扭承载力、刚度和稳定性。
4.现有技术的u梁存在两个关键的薄弱面：一个是楼板与梁的交界面，另一个是外包u形钢与内部混凝土的交界面，而对u梁整体性影响最大的是楼板与梁交界面。目前，针对该薄弱面的常用构造措施是在u形钢的上翼缘（包括内翻和外翻）焊接槽钢、角钢、栓钉等抗剪连接件来对薄弱面进行补强，但是采用槽钢、角钢连接件时，连接件的焊接量大，且容易与楼板钢筋相碰撞，施工很不方便；而采用栓钉连接件时，则对u形钢上翼缘的壁厚有一定要求，u形钢的壁厚要足够大才能选择栓钉连接件，但这也进一步加大了u梁的制作成本，使得u梁的经济性变差。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，以解决现有技术中u梁与楼板交界面连接件的施工焊接量大、施工不方便、导致u梁经济性变差的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，包括u形钢和楼板，楼板位于u形钢上端的一侧，并与其固定相连；其中，所述u形钢的上侧为开放端，下侧为封闭端；所述开放端两侧壁的上端分别朝内弯折并延伸形成上翼缘；其中，所述上翼缘的一端朝向背离封闭端的方向弯折并延伸，形成一连接部；两个连接部之间具有间隙；在连接部上，沿其长度方向间隔分布有多个凸起和凹槽，使连接部呈锯齿状；在两个连接部之间的间隙内还设有一锯齿钢筋，所述锯齿钢筋反复弯折延伸后，形成多个连接凸起和多个连接凹槽，所述连接凸起与其中一个连接部上
的凸起固定相连，所述连接凹槽与另一个连接部上的凸起固定相连；在所述u形钢内和所述楼板上浇筑混凝土形成所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁。
7.优选地，在所述凹槽槽底的下方设有多个连接孔。
8.优选地，所述楼板包括底模和多个钢筋桁架，所述钢筋桁架沿组合梁长度方向间隔分布在底模上，其下端与底模固定相连；所述钢筋桁架的一端从底模的一侧边上伸出，并与所述连接部抵接后固定相连。
9.优选地，在钢筋桁架靠近组合梁的一端还设有一支座竖筋，所述支座竖筋沿竖直方向设置，其上端与钢筋桁架的上端固定相连，其下端与所述上翼缘的上侧固定相连。
10.优选地，在所述连接部的上方还设有多个板顶负筋，所述板顶负筋沿垂直于组合梁长度方向设置；在所述连接部的下侧还设有多根板底搭接筋，所述板底搭接筋的长度方向与板顶负筋的长度方向一致，且所述板底搭接筋的两端贯穿两个连接部上的连接孔，使板底搭接筋的两端分别位于底模的上方。
11.优选地，在板顶负筋的下方还有多个梁顶纵筋，所述梁顶纵筋沿组合梁的长度方向设置，并与板顶负筋固定相连。
12.优选地，当梁顶纵筋位于两个连接部之间时，所述梁顶纵筋与所述锯齿钢筋固定相连；当梁顶纵筋位于两个连接部的外侧时，所述梁顶纵筋与钢筋桁架的上端固定相连。
13.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明采用通过一次冷弯而成的腹板弯折u形钢，与现有技术中利用两块c形钢和底部厚钢板焊接而成的u形钢相比，现有技术的u形钢焊接量大，焊接残余应力和变形大，加工工序多，成型效率低；而本发明所述u形钢无焊接，标准化程度高，一次成型，成型效率高，可以全自动化生产，加工制作成本大大降低，使得u梁的经济性更好。
14.2、本发明在u形钢上设置锯齿形的连接部，配合其中的锯齿钢筋，相比常用的槽钢、角钢抗剪连接件，锯齿形的连接部和锯齿钢筋起到限制楼板与梁腹板相对滑移和u形钢侧向张开的作用，且锯齿钢筋一次成型，截面小，与u形钢锯齿形连接部的焊接量大大减少；同时，锯齿形连接部、锯齿钢筋和板底搭接筋均起到限制楼板与梁腹板相对滑移和分离的作用，解决了楼板钢筋与槽钢、角钢抗剪连接构造相互干扰的问题，从而使施工便捷。
15.3、本发明所述组合梁中优选使用免拆底模钢筋桁架楼承板，相比普通现浇钢筋混凝土楼板，可以实现水平构件免模板少支撑，全装配化施工，节约施工措施费，降低造价；相对金属底模钢筋桁架楼承板，楼板底面平整，可与实现薄抹灰，无需吊顶，减少装修成本。
附图说明
16.图1为本发明中u形钢的结构示意图。
17.图2为图1中a-a向视图。
18.图3为本发明所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁的示意图。
19.图4为图3中b-b向视图。
20.图中：u形钢1、上翼缘2、连接部3、凸起4、凹槽5、连接孔6、锯齿钢筋7、连接凸起8、连接凹槽9、底模10、钢筋桁架11、支座竖筋12、板顶负筋13、板底搭接筋14、梁顶纵筋15、连接构件16。
具体实施方式
21.下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
22.本发明公开了一种弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，所述组合梁包括u形钢1和楼板，楼板位于u形钢上端的一侧，并与其固定相连，如图1和图2所示。本发明所展示的为在u形钢上端相互背离的两侧分别设置楼板，使整个组合梁的截面能够呈现t字形。所述u形钢的上侧为开放端，下侧为封闭端；所述开放端两侧壁的上端分别朝内弯折并延伸形成上翼缘2。在本发明中u形钢的上翼缘平整，为免拆底部钢筋桁架楼承板提供了足够宽和平整的安装面，解决了采用槽钢、角钢连接件的u形钢上翼缘的安装面狭窄、不平整、楼板安装困难的问题。现场通过点焊将支座竖筋12与上翼缘2连接固定，既可以使楼板与u形钢连接面保持平整，又可以在不设置额外楼板支撑的情况下，避免浇筑混凝土时楼板容易掉落的问题，从而保证了楼板与u形钢在施工阶段的稳定性和安全性。所述上翼缘的一端朝向背离封闭端的方向弯折并延伸，形成一连接部3。在两个连接部之间具有间隙，用于放置钢筋。在连接部上，沿其长度方向间隔分布有多个凸起4和凹槽5，使连接部呈锯齿状。这种锯齿状呈上大下小的结构，即：凸起4上端的宽度大于凸起4下端的宽度，使凹槽5呈现出槽口宽度小于槽底宽度的结构，这种结构增强了连接部在混凝土板内的嵌固作用，从而起到限制u形钢侧向张开破坏、楼板与梁腹板相对滑移和相互分离的作用。同时，如图2~4所示，在两个连接部之间的间隙内还设有一锯齿钢筋7，所述锯齿钢筋反复弯折延伸后，形成多个连接凸起8和多个连接凹槽9，所述连接凸起与其中一个连接部上的凸起固定相连，所述连接凹槽与另一个连接部上的凸起固定相连，锯齿钢筋上的连接凸起和连接凹槽分别与u形钢两个连接部上的凸起一一对应。在u形钢内部设置锯齿钢筋，一方面可以增强施工过程u形钢的稳定问题，从而可以不用在梁底设置支撑，减少现场施工工序和施工措施费；另一方面在组合梁正常使用阶段，锯齿钢筋还起到限制u形钢侧向张开破坏、楼板与梁相互分离和滑移的作用。在所述u形钢内浇筑混凝土形成弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁的腹板，同时u形钢梁内的混凝土流出并浇筑在楼板上，使整个组合梁形成截面为t字形的结构。
23.在一种实施方式中，如图2所示，在所述凹槽槽底的下方设有多个连接孔6，用于供搭接钢筋穿过。板底搭接筋穿过u形钢的连接孔，并嵌固在混凝土内，一方面当楼板和梁有相对滑移和分离的趋势时，板底搭接筋起到销栓作用，从而起到限制楼板和梁相对滑移和分离的作用，另一方面板底搭接筋将楼板底部纵筋的内力传到梁上，从而实现楼板与组合梁之间的连接。
24.在具体实施时，所述楼板包括底模10和多个钢筋桁架11，所述钢筋桁架沿组合梁长度方向间隔分布在底模上，其下端通过连接构件16与底模固定相连。所述底模的一侧边与所述组合梁上翼缘的外侧齐平，当施工现场存在缝隙时，为防止浇筑混凝土时漏浆，现场可采用柔性材料进行封堵。所述钢筋桁架的一端从底模的一侧边上伸出，在钢筋桁架靠近组合梁的一端还设有一支座竖筋12，所述支座竖筋沿竖直方向设置，其上端与钢筋桁架的上弦钢筋固定相连，其下端与所述上翼缘的上侧固定相连。在所述连接部的上方还设有多根板顶负筋13，所述板顶负筋沿垂直于组合梁长度方向设置，且板顶负筋的两端分别位于组合梁两侧楼板上的钢筋桁架的上端，即：位于钢筋桁架中上弦钢筋的位置处，可以搭接传力，从而保证楼板在支座负弯矩作用下的受力要求。在所述连接部的下侧还设有多根板底搭接筋14，所述板底搭接筋的长度方向与板顶负筋的长度方向一致，且所述板底搭接筋的
两端筋贯穿两个连接部上的连接孔，使板底搭接筋的两端分别位于底模的上方。在板顶负筋的下方还有多个梁顶纵筋15，所述梁顶纵筋沿组合梁的长度方向设置，并与板顶负筋固定相连。当梁顶纵筋位于两个连接部之间时，所述梁顶纵筋与所述锯齿钢筋固定相连；当梁顶纵筋位于两个连接部的外侧时，所述梁顶纵筋与钢筋桁架的上端，即上弦钢筋固定相连。
25.在一种施工方法中，u形钢和锯齿钢筋在工厂制作好，再将锯齿钢筋与u形钢的锯齿状连接部焊接。u形钢安装后再布置板底搭接筋，然后在底模上布置楼板钢筋，最后浇筑u形钢内部和楼板混凝土。u形钢的连接部呈锯齿形，上大下小，增强了u形钢与混凝土的咬合作用，锯齿钢筋和板底搭接筋固定在u形钢上，同时又被混凝土包裹，使得u形钢混凝土的相互作用很强，因此，锯齿状连接部、锯齿钢筋、板底搭接筋均起到限制楼板与梁相对滑移和相互分离的作用，且锯齿状连接部和锯齿钢筋还起到限制u形钢侧向张开破坏的作用。
26.本发明深入研究后发现，如果u形钢腹板的顶端没有弯折，顶端直接嵌入混凝土楼板中，在实际施工过程中会存在明显缺陷，u形钢的这种顶部结构没有提供与钢筋桁架楼承板连接的安装面，需要在靠近u形钢的楼板底部设置额外支撑，同时，开口u形钢在没有额外加劲措施的情况下，u形钢容易侧向张开，整体稳定性差，为了保证施工安全，现场需在梁底部和u形钢开口处增设额外支撑，这既增加了现场施工操作工序，导致工期延长，更增加了施工成本；而且，由于腹板未弯折直接嵌入楼板，在楼板和梁腹板交界面处，u形钢面外刚度差，容易侧向张开破坏。故本发明考虑将u形钢腹板顶端向内弯折形成上翼缘，既为钢筋桁架楼承板提供了安装固定平面，不需要设置额外板底支撑，使施工简便和成本降低，又可以增加u形的面外刚度，一定程度上限制u形钢侧向张开破坏，同时，u形钢的连接部设有锯齿钢筋，既能增加施工阶段u梁稳定性，又能进一步限制u形钢的侧向张开破坏，从而增强u形钢对混凝土的约束作用。
27.并且，上述这种u形钢由于腹板没有弯折，上下同宽，还需要在u形钢内部设置梁底纵筋、梁顶纵筋和箍筋，梁底纵筋和箍筋绑扎困难，施工麻烦，若不设置，楼板与梁的组合作用将大打折扣，从而使整体性能变差。所以本发明所述u形钢腹板上端向内弯折，使其上小下大，仅需在梁顶设置纵筋，同时有板底搭接筋和锯齿钢筋，均能有效限制楼板和梁的相对滑移和分离，增强组合作用。
28.同时，本发明还对所述板底搭接筋的位置进行研究，如果从u形钢锯齿形连接部中的凹槽位置穿过，这样的设计会使得板底纵筋与u形钢容易滑动和分离，无法起到限制梁与楼板相对滑移和分离的作用；若将板底纵筋与u形钢的锯齿结构进行现场焊接，一方面将增加现场焊接工作量，降低施工效率，另一方面会造成锯齿结构焊接残余应力和变形大的问题，继而影响组合作用。所以本发明所述板底搭接筋未直接从u形钢的锯齿状开口位置穿过，而是采用板底搭接筋穿过连接部下的连接孔与板底纵筋进行搭接连接，连接孔可有效的限制板底搭接筋，从而使得板底搭接筋起到限制楼板和梁相对滑移和分离的作用，同时也不需要进行现场焊接，施工方便。
29.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，其特征在于，包括u形钢（1）和楼板，楼板位于u形钢上端的一侧，并与其固定相连；其中，所述u形钢的上侧为开放端，下侧为封闭端；所述开放端两侧壁的上端分别朝内弯折并延伸形成上翼缘（2）；其中，所述上翼缘的一端朝向背离封闭端的方向弯折并延伸，形成一连接部（3）；两个连接部之间具有间隙；在连接部上，沿其长度方向间隔分布有多个凸起（4）和凹槽（5），使连接部呈锯齿状；在两个连接部（3）之间的间隙内还设有一锯齿钢筋（7），所述锯齿钢筋反复弯折延伸后，形成多个连接凸起（8）和多个连接凹槽（9），所述连接凸起与其中一个连接部上的凸起固定相连，所述连接凹槽与另一个连接部上的凸起固定相连。2.根据权利要求1所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，其特征在于，在所述凹槽槽底的下方设有多个连接孔（6）。3.根据权利要求2所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，其特征在于，所述楼板包括底模（10）和多个钢筋桁架（11），所述钢筋桁架沿组合梁长度方向间隔分布在底模上，其下端与底模固定相连；所述钢筋桁架的一端从底模的一侧边上伸出，并与所述连接部抵接后固定相连。4.根据权利要求3所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，其特征在于，在钢筋桁架靠近组合梁的一端还设有一支座竖筋（12），所述支座竖筋沿竖直方向设置，其上端与钢筋桁架（11）的上端固定相连，其下端与所述上翼缘（2）的上侧固定相连。5.根据权利要求4所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，其特征在于，在所述连接部的上方还设有多个板顶负筋（13），所述板顶负筋沿垂直于组合梁长度方向设置；在所述连接部的下侧还设有多根板底搭接筋（14），所述板底搭接筋的长度方向与板顶负筋的长度方向一致，且所述板底搭接筋的两端贯穿两个连接部上的连接孔（6），使板底搭接筋的两端分别位于底模的上方。6.根据权利要求5所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，其特征在于，在板顶负筋的下方还有多个梁顶纵筋（15），所述梁顶纵筋沿组合梁的长度方向设置，并与板顶负筋固定相连。7.根据权利要求6所述弯折腹板嵌入式u形钢-混凝土组合梁，其特征在于，当梁顶纵筋位于两个连接部之间时，所述梁顶纵筋与所述锯齿钢筋固定相连；当梁顶纵筋位于两个连接部的外侧时，所述梁顶纵筋与钢筋桁架（11）的上端固定相连。

技术总结
本发明公开了一种弯折腹板嵌入式U形钢-混凝土组合梁，包括U形钢和楼板，楼板位于U形钢上端的一侧，并与其固定相连；其中，所述U形钢的上侧为开放端，下侧为封闭端；所述开放端两侧壁的上端分别朝内弯折并延伸形成上翼缘，所述上翼缘的一端形成一连接部，两个连接部之间具有间隙，且连接部呈锯齿状；在两个连接部之间的间隙内还设有一锯齿钢筋，锯齿钢筋具有多个连接凸起和多个连接凹槽，并分别与U形钢的两个连接部固定相连。本发明所述组合梁采用免拆底模钢筋桁架楼承板，能够实现水平构件免模板、少支撑，全装配化施工，节约施工措施费，降低造价；同时，楼板底面平整，可与实现薄抹灰，无需吊顶，减少装修成本。减少装修成本。减少装修成本。


技术研发人员：刘向刚 张振勇 江世永 刘川 潘鹏刚
受保护的技术使用者：渝建建筑工业科技集团有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15