专利名称：一种高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁的制作方法
技术领域：
本发明属于一种建筑结构构件，涉及一种混凝土转换梁。
背景技术：
因为建筑功能要求，下部大空间，上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地，而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。支撑上部的柱或者剪力墙的梁叫转换梁。转换梁相对其它类型转换结构具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单的优点。目前转换梁有以下几种类型1、钢筋混凝土转换梁；2、型钢混凝土转换梁；3、钢-混凝土组合转换梁。目前转换梁采用的型钢、纵向受力钢筋和横向受力钢筋屈服强度均低于500兆帕。目前我国转换梁采用的混凝土强度低于C50，主要是因为箍筋屈服强度低无法对闻强、超闻强混凝土有效约束。钢筋混凝土转换梁具有自重大重达几百吨，支模、浇筑混凝土困难；纵向受力钢筋和横向受力钢筋屈服强度均低于500兆帕，梁内钢筋拥挤，不便于施工；混凝土保护层没有受到有效约束，在往复地震力作用下，梁跨中、梁端弯矩大的地方混凝土保护层容易压溃、脱落，不利于形成塑性铰，不利于转换梁抗震；在剪压破坏时，混凝土保护层是受剪压的混凝土中薄弱环节，没有被有效约束的混凝土保护层容易被压溃，对构件延性不利；由于钢筋和混凝土能共同工作的基础是应变协调，屈服强度超过700兆帕的钢筋在受压屈服时应变达到3500个微应变以上，混凝土受压极限应变为3300个微应变，高强钢筋和混凝土之间产生变形差，产生裂缝，这样屈服强度超过700兆帕的高强钢筋在混凝土破坏时，不能屈月艮，其屈服强度高的优点未能发挥出来，不便于在工程中推广应用。型钢混凝土转换梁要同时进行钢结构施工和钢筋混凝土结构施工，施工难度大，与框支柱的节点构造复杂、节点施工困难；型钢、纵向受力钢筋和横向受力钢筋屈服强度均低于500兆帕，造成梁内钢筋拥挤，不便于施工；混凝土保护层没有受到有效约束，在往复地震力作用下，梁跨中、梁端弯矩大的地方混凝土保护层容易压溃，不利于形成塑性铰，不利于转换梁抗震；在剪压破坏时，混凝土保护层是受剪压的混凝土中薄弱环节，没有被有效约束的混凝土保护层容易被压溃，对构件延性不利；由于钢筋和混凝土能共同工作的基础是应变协调，屈服强度超过700兆帕的钢筋在受压屈服时应变达到3500个微应变以上，混凝土受压极限应变为3300个微应变，高强钢筋和混凝土之间产生变形差，产生裂缝，这样屈服强度超过700兆帕的高强钢筋在混凝土破坏时，不能屈服，其屈服强度高的优点未能发挥出来，不便于在工程中推广应用。钢-混凝土组合转换梁同型钢混凝土转换梁一样属于组合梁类型，与框支柱的连接节点构造复杂、节点施工困难；型钢屈服强度低于500兆帕，型钢自重大；在地震力作用下跨中要受到负向弯矩作用，钢梁翼缘容易压屈；混凝土保护层没有受到有效约束，在往复地震力作用下，梁端、梁跨中弯矩大的地方混凝土保护层容易压溃、不利于转换梁抗震；在剪压破坏时，混凝土保护层是受剪压的混凝土中薄弱环节，没有被有效约束的混凝土保护层容易被压溃，对构件延性不利；由于钢筋和混凝土能共同工作的基础是应变协调，屈服强度超过700兆帕的钢筋在受压屈服时应变达到3500个微应变以上，混凝土受压极限应变为3300个微应变，高强钢筋和混凝土之间产生变形差，产生裂缝，这样屈服强度超过700兆帕的高强钢筋在混凝土破坏时，不能屈服，其屈服强度高的优点未能发挥出来，不便于在工程中推广应用。
发明内容
本发明的目的是克服上述转换梁的缺点，提供一种截面尺寸小、承载力高、刚度大、自重轻、抗裂性能好、施工方便等优点的高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁。本发明自重轻，承载力高，抗裂性能好，易于施工，与框支柱的节点构造简单、施工方便。本发明由高强纵向钢筋、高强封闭箍筋、自密实钢纤维超高强混凝土组成。本发明的目的是通过如下措施达到的转换梁的混凝土为自密实钢纤维超高强混凝土，箍筋和纵向钢筋为高强钢筋，箍筋分两种类型，一种是约束纵向钢筋，防止纵向钢筋压曲的箍筋，另外一种是约束包括混凝土保护层在内的整个混凝土的箍筋。自密实钢纤维超高强混凝土强度大于C100，小于C150，粗骨料最大粒径小于25mm0高强纵向钢筋选用高强热处理钢筋，屈服强度大于700兆帕，小于800兆帕，最大力下总伸长率大于6. 5% ;高强箍筋选用高强热处理钢筋，屈服强度大于1100兆帕，最大力下总伸长率大于4%。约束混凝土的箍筋和约束纵向钢筋的箍筋通过焊接形成封闭箍筋，同时拉筋也通过焊接与封闭箍筋相连；箍筋搭接焊接要求双面焊不小于5d，d为箍筋直径，单面焊不小于10d，焊条强度不小于500兆帕，焊缝要饱满。约束混凝土的箍筋的肢距不大于200mm约束混凝土的箍筋间距为60-80mm，约束纵向钢筋的箍筋间距为80_150mm。约束包括混凝土保护层在内的混凝土的箍筋的外表面与混凝土柱外表面平齐。架力筋直径不小于12mm，约束混凝土的封闭箍筋直径不小于10mm，约束钢筋的封闭箍筋直径不小于7mm，拉筋直径不小于7mm。在箍筋表面喷防火涂料防火。 钢纤维的体积率在2%-2· 5%之间。本发明有益效果是由于采用了自密实钢纤维超高强混凝土，减小了转换梁的截面尺寸，减轻了转换梁的自重，将原来几百吨的重量减到不到百吨，施工便利。由于采用了高强材料，可以将转换梁的梁高由不小于计算跨度的1/6，放宽到不小于计算跨度的1/8，降低了梁高，避免了强梁弱柱的情况出现。采用焊接封闭箍筋约束，同时将箍筋分为两种，一种箍筋间距密，专门约束包括混凝土保护层在内的整个混凝土，一种箍筋间距大，约束纵向钢筋。约束混凝土的箍筋强度高且间距密，使得混凝土保护层得到很好的约束，大大提高了混凝土保护层的极限应变，实验表明混凝土极限压应变可以达到10000个微应变以上，将混凝土极限压应变提高3倍，700兆帕-800兆帕钢筋受压屈服时候应变在3500微应变-4000微应变之间，故而超高强混凝土能和高强钢筋变形协调到钢筋受压屈服破坏，使得屈服强度大于700兆帕的钢筋能用于混凝土梁中。混凝土保护层被封闭箍筋有效约束，解决了屈服强度大于700兆帕的钢筋无法和混凝土共同协调变形破坏的问题；由于梁端保护层受到封闭箍筋的有效约束，梁端塑性铰区有较大的塑性转动能力，保证了框架梁有足够的曲率延性。屈服强度为700兆帕-800兆帕钢筋的应用减少了钢筋的用量，降低了钢筋绑扎的
工作量，具有较好的经济效益。由于本发明本质上是混凝土转换梁，在和混凝土框支柱连接时候，节点处理方便，相对于组合结构节点施工便利。钢纤维改善了超高强混凝土的脆性和变形能力，钢纤维在受拉区能降低裂缝宽度，满足正常使用状态下受拉区混凝土裂缝宽度的要求。自密实混凝土免于振捣，流动性好，能解决密排箍筋混凝土浇筑难的问题。密排约束含混凝土保护层在内的整个混凝土的高强箍筋明显提高了超高强混凝土转换梁的抗震性能。实验表明，由于高强封闭箍筋对超高强混凝土的有效约束，超高强混凝土梁剪切破坏变为延性较好的剪切破坏，延性提高3. 5倍左右，使得超高强混凝土梁能在高烈度地区建筑中使用。实验表明梁端保护层受到封闭箍筋约束后，梁端塑性铰区的转动能力能提高3倍左右，这点对抗震非常有利。实验表明本发明的钢筋混凝土梁在发生延性破坏时700-800兆帕的钢筋达到受压屈服，而对比梁的钢筋未达到屈服强度。本发明把自密实钢纤维超高强混凝土，高强箍筋，高强纵向钢筋科学有机地结合起来，充分发挥了混凝土、钢筋、钢纤维不同材料的优势，避免了材料的弱点在工程中的出现，使得转换梁的性能大幅度提高，产生了积极的工程意义。
图1高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁图1中，I为约束整个混凝土的封闭箍筋，3为混凝土，5为架力筋。图2高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁的横截面图2中，I为约束整个混凝土的封闭箍筋，2为约束纵向钢筋的封闭箍筋，3为混凝土，4为拉筋，5为架力钢，6为纵向受力钢筋。图3封闭箍筋的装配示意3中，约束混凝土的封闭箍筋I和约束纵向钢筋的封闭箍筋2 由在一个四边形的封闭箍筋7上焊上若干个拉筋4制作而成。
具体实施例方式所有的纵向钢筋和箍筋由专业的钢筋加工公司通过数控钢筋加工机加工，纵向钢筋尺寸误差在± 5mm,箍筋尺寸误差控制在±lmm。
封闭箍筋7可由搭接焊接得到，双面焊接，搭接长度不小于5d，单面焊接，搭接长度不小于10d，d为钢筋直径。拉筋4在加工时两边要留90度的弯钩，弯钩的水平段在双面焊接时长度不小于5d，单面焊接时长度不小于10d，d为钢筋直径。通过焊接封闭箍筋7和拉筋4得到封闭箍筋I和2。按照设计图纸绑扎箍筋和纵向钢筋，支好模板，浇筑混凝土，即可完工。
权利要求
1.一种高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁，由高强封闭箍筋1、2，架力筋5，高强纵筋6通过超高强混凝土3浇筑成一体，其特征是转换梁的箍筋和纵向钢筋均为高强钢筋，混凝土为超高强混凝土，高强封闭箍筋I用来约束包括混凝土保护层在内的整个混凝土，高强封闭箍筋2用来约束高强纵向钢筋6。
2.根据权利要求1所述的高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁，其特征在于超高强混凝土强度大于C100，小于C150，为自密实钢纤维超高强混凝土，钢纤维的体积率在2%-2. 5%之间；粗骨料最大粒径不大于25mm。
3.根据权利要求1所述的高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁，其特征在于高强纵向钢筋选用高强热处理钢筋，屈服强度大于700兆帕，小于800兆帕，最大力下总伸长率大于6. 5% ;高强箍筋选用高强热处理钢筋，屈服强度大于1100兆帕，最大力下总伸长率大于4%。
4.根据权利要求1所述的高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁，其特征在于约束混凝土的箍筋和约束纵向钢筋的箍筋通过焊接形成封闭箍筋，同时拉筋也通过焊接与封闭箍筋相连；箍筋搭接焊接要求双面焊不小于5d，d为箍筋直径，单面焊不小于10d，焊条强度不小于500兆帕，焊缝要饱满。
5.根据权利要求1所述的高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁，其特征在于约束包括混凝土保护层在内的混凝土的箍筋间距为60-80mm，约束纵向钢筋的箍筋间距为80-150mm;约束包括混凝土保护层在内的混凝土的箍筋的外表面与转换梁外表面平齐，肢距不大于20Ctam。
全文摘要
一种高强钢筋自密实钢纤维超高强混凝土转换梁，涉及一种钢筋混凝土转换梁。克服了普通钢筋砼转换梁自重大，施工困难、无法应用高强钢筋的缺陷；型钢砼转换梁和组合转换梁无法应用高强钢筋、与砼框支柱连接节点复杂的缺陷；组合转换梁负弯矩作用下钢梁翼缘易压曲的缺陷。本发明由高强纵向钢筋、高强封闭箍筋、自密实钢纤维超高强砼组成；约束包括砼保护层在内整个砼的箍筋间距60-80mm，其外表面与转换梁外表面平齐，约束纵向钢筋的箍筋间距80-150mm。本发明把自密实钢纤维超高强砼，高强箍筋，高强纵向钢筋有机地结合起来，充分发挥了不同材料的优势，使转换梁抗震性能大幅提高，在高层及超高层结构中具有广阔应用前景。
文档编号E04C3/20GK103061450SQ20121059186
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者管俊峰, 张晓燕, 靳丽辉, 王慧, 钱晓军, 张谦, 李长永 申请人:华北水利水电学院