一种部分预制装配型钢混凝土腹板开洞梁的制作方法

本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种部分预制装配型钢混凝土腹板开洞梁。

背景技术：

早期应用的现代钢筋混凝土结构中，形式多为现浇钢筋混凝土结构，它是在现场支模并整体浇筑而成的结构，具有取材容易、整体性能好、刚度大、可塑性强等优点。但因在施工及使用过程中也有很多的缺点，如在现场支模与施工时存在施工工序繁多，劳动力用量大，周期长，成本高等缺点；使用过程中存在抗裂性差等缺点。随着建筑施工技术的发展，装配式混凝土结构出现，它是由预制构件为主要受力构件经装配或连接形成的混凝土结构。与现浇混凝土结构相比，有生产效率高，产品质量好，制作过程基本不受环境的影响，节约支撑模板，劳动力用量少等优点，但同时也存在着许多缺点，如整体性差，设计过程复杂，抗渗性差，不利抗震，在运输安装方面也存在一定的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种部分预制装配型钢混凝土腹板开洞梁，保留了现浇和装配式结构的优点，在原PSRC梁基础上为后期管道等设备的铺设提供方便，降低造价，造型美观，减轻一定自重，节省材料，且提高梁抗裂及耐火性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种部分预制装配型钢混凝土腹板开洞梁，其特征在于，包括：

预制U型高强混凝土槽1；

设置于预制U型高强混凝土槽1中且长度方向与槽长方向平行的腹板开洞型钢5；

设置于预制U型高强混凝土槽1中腹板开洞型钢5开洞处且与槽长方向垂直的钢套管6；

设置于预制U型高强混凝土槽1槽底且与槽长方向平行的若干纵筋一7；

设置于预制U型高强混凝土槽1中且与槽长方向垂直的若干闭合的箍筋8；

设置于预制U型高强混凝土槽1上方且与槽长方向平行的若干纵筋二9；

填充于预制U型高强混凝土槽1中的现浇普通混凝土一2；

以及，设置于预制U型高强混凝土槽1顶部的现浇翼缘板。

所述腹板开洞型钢5的下部位于预制U型高强混凝土槽1的槽底中，所述闭合箍筋8的下部位于预制U型高强混凝土槽1的槽壁与槽底中，纵筋一7位于预制U型高强混凝土槽1的槽底部并焊接在箍筋8闭合圈内的底部，纵筋二9位于预制U型高强混凝土槽1的上方并焊接在箍筋8闭合圈内的顶部，所述预制U型高强混凝土槽1、腹板开洞型钢5、钢套管6、纵筋一7、箍筋8以及纵筋二9均为预制部分。

所述腹板开洞型钢5在长度方向上，两端伸出预制U型高强混凝土槽1，所述腹板开洞型钢5为H型钢、工字钢或蜂窝钢。

所述腹板开洞型钢5的开洞形状为圆形或方形。

所述钢套管6的截面形状与腹板开洞型钢5的开洞形状一致，为圆形、方形或蜂窝形。

所述现浇普通混凝土一2和现浇翼缘板均为现浇部分。

所述现浇普通混凝土一2和现浇翼缘板所采用的混凝土强度低于预制U型高强混凝土槽1所采用的混凝土强度。

所述现浇普通混凝土一2和现浇翼缘板所采用的混凝土为再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。

所述现浇翼缘板采用压型钢板-混凝土组合板或叠合楼板。

所述压型钢板-混凝土组合板由压型钢板或预制混凝土板3和现浇普通混凝土二4组成，其中压型钢板或预制混凝土板3与预制U型高强混凝土槽1的顶部连接。

该部分预制装配型钢混凝土腹板开洞梁的施工方法，步骤如下：

1)、在工厂，将纵筋一7焊接在箍筋8圈内的底部，纵筋二9焊接在箍筋8圈内的顶部，在腹板开洞型钢5腹板处开洞并将钢套管6放入开洞位置焊接固定，将箍筋8的下部、纵筋一7、腹板开洞型钢5的下部及钢套管6的两侧浇筑于预制U型高强混凝土槽1中，完成预制部分；

2)、在现场，将腹板开洞型钢5的两端与组合柱或钢柱直接连接，或与混凝土柱过渡连接；

3)、向预制U型高强混凝土槽1中浇筑现浇普通混凝土一2补全梁中空部分，然后继续浇筑现浇翼缘板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)施工简便，质量提高

PSRC梁的预制型钢骨架部分包括梁下部纵筋、梁中箍筋、型钢和下部混凝土，该部分均在工厂预制生产完成，在工地通过将预制部分的型钢与组合柱或钢柱直接连接(或与混凝土柱过渡连接)，再浇筑混凝土楼板即完成PSRC梁施工安装。整个施工过程中的支模、拆模和临时支撑量大幅减少，施工工序简单，施工材料和施工工时减少，施工效率极大提高。相比在SRC梁腹板中对混凝土振捣而引起的梁中钢筋错位和混凝土强度不足等问题，在PSRC梁中，腹板部分的大多构件为工厂规模化高精度生产，混凝土浇筑振捣容易且采用蒸汽养护，施工质量明显提高。

2)降低造价，造型美观

预制U型高强混凝土槽的腹板适当位置插入钢套管，在梁与楼板浇筑完成后，与不加钢套管相比，其为后期预埋管道等设备提供方便，避免管道绕梁而过或直接安装在梁的下方而浪费材料或空间，故可节省材料降低造价且造型美观，减轻一定混凝土自重。而且，相比传统SRC梁施工中梁内混凝土和楼板中混凝土必须为同一品种和同一强度等级混凝土，跨度较大的型钢混凝土梁多采用高强混凝土，导致楼板也需要采用高强混凝土，从而导致的建造成本增加的问题，在PSRC梁中可以仅在梁预制部分采用高强混凝土，而梁和楼板现浇部分均可以采用普通混凝土、再生混凝土或轻骨料混凝土，混凝土强度等级不需太高，致使楼板钢筋的最小配筋率限值可以降低，故而整个楼盖的钢筋用量相对减少，成本降低。因此，本发明具有良好的经济效益和推广前景。

3)设计灵活，功能提升

在PSRC梁中，在正弯矩作用下，梁跨中预制部分处于受拉区，为提高PSRC梁的施工阶段刚度、抗裂性能、受剪承载能力、耐久性和耐火性能，其预制部分采用U型高强混凝土，而位于受压区的现浇部分采用普通强度混凝土即可。在负弯矩作用下，梁端下部采用高强混凝土的预制部分处于受压区，由于混凝土强度较高，截面受压区高度较小，同时结合箍筋加密约束高强混凝土，可有效提高截面塑性转动能力。且对于本发明的梁中，预制部分与现浇部分可以采用不同强度等级的混凝土，致使设计更加灵活。在实际工程应用中，楼板混凝土选择时可以不受梁中混凝土强度限制，选用不同类型混凝土，有效提升结构使用功能需求。例如为提高楼盖减振隔音效果，可采用橡胶混凝土或吸声混凝土；为提高楼盖保温性能，可采用保温隔热混凝土；为减轻楼盖自重，可采用轻骨料混凝土；为提高建筑环保绿色指标，现浇部分可采用再生混凝土。

总体来讲，采用预制装配技术的PSRC梁与传统SRC梁相比，简化了施工工序和施工难度，有效解决长期制约传统SRC梁推广应用的关键难题，并且能充分发挥和有效改善传统SRC梁在受力性能、耐久性能、耐火性能和经济性能等方面的显著优势，可以广泛应用于各类钢筋混凝土和钢结构建筑中，尤其适用于大跨度、重荷载或复杂、不规则的高层建筑和超高层建筑。且本发明在原预制装配PSRC梁技术的基础上增加中空钢套管，考虑了结构专业与水电专业的技术融合，互惠互利，为PSRC梁的进一步发展增砖添瓦。

附图说明

图1是本发明预制型钢、钢筋及钢套管组合立体示意图。

图2是本发明预制部分的立体示意图。

图3是本发明预制部分与现浇部分组合立体示意图。

图4是本发明预制部分与柱连接侧视图。

图5是图4中A-A剖面详图，即预制U型高强混凝土槽中钢套管截面图。

图6是图4中B-B剖面详图，即预制U型高强混凝土槽截面图。

图7是本发明预制部分的俯视图。

图8是图7中C-C剖面详图，即现浇完成后钢套管处截面图。

图9是图7中D-D剖面详图，即现浇完成后整体截面图。

图10是本发明预制蜂窝型钢、钢筋及钢套管组合侧视图。

图11是本发明预制桁架钢梁、钢筋及钢套管组合侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明一种部分预制装配型钢混凝土腹板开洞梁，采用部分预制装配部分现浇的思想，由预制部分和现浇部分组成，如图1至图11所示，包括：预制U型高强混凝土槽1；设置于预制U型高强混凝土槽1中且长度方向与槽长方向平行的腹板开洞型钢5；设置于预制U型高强混凝土槽1中腹板开洞型钢5腹板开洞处且与槽长方向垂直的钢套管6；设置于预制U型高强混凝土槽1槽底且与槽长方向平行的若干纵筋一7；设置于预制U型高强混凝土槽1中且与槽长方向垂直的若干闭合的箍筋8；设置于预制U型高强混凝土槽1上方且与槽长方向平行的若干纵筋二9；填充于预制U型高强混凝土槽1中的现浇普通混凝土一2；设置于预制U型高强混凝土槽1顶部的现浇翼缘板。

其中，如图1、图2、图4、图5和图6所示，腹板开洞型钢5的下部埋于预制U型高强混凝土槽1的槽底中，钢套管6放入腹板开洞型钢5开洞位置焊接固定，纵筋一7焊接在箍筋8圈内的底部，箍筋8的下部埋在预制U型高强混凝土槽1的槽壁以及槽底中且上部悬空，纵筋二9焊接在箍筋7悬空部分的圈内顶部且与纵筋一7平行，预制U型高强混凝土槽1、腹板开洞型钢5、钢套管6、纵筋一7、箍筋8以及纵筋二9均为预制部分。

如图3、图7、图8和图9所示，现浇普通混凝土一2和现浇翼缘板组成现浇部分。现浇翼缘板可以采用压型钢板-混凝土组合板或叠合楼板。本实施例中用压型钢板-混凝土组合板由压型钢板或预制混凝土板3和现浇普通混凝土二4组成，其中压型钢板或预制混凝土板3与预制U型高强混凝土槽1的顶部连接。现浇后，腹板开洞型钢5的上部、箍筋7的上部以及纵筋二8均处于现浇部分中。

其中：

1)预制部分所涉及的混凝土采用高强混凝土，可提高预制装配钢筋混凝土梁的抗裂性能、耐久性能和耐火性能。

2)腹板开洞型钢5在长度方向上，两端伸出预制U型高强混凝土槽1，即在预制型钢骨架部分外伸小段型钢，在施工安装时与预埋柱外伸型钢螺栓进行连接，从而便于预制高强混凝土钢筋骨架。

3)本发明钢套管所涉及的位置、半径、长度、材料等设计参数可以根据相应的设计计算方法和具体施工案例进行优化设计。

4)腹板开洞型钢5可以采用H型钢和工字钢，若使用蜂窝钢，调整蜂窝钢空洞大小以满足实际使用需求。

具体施工方法为：

首先在工厂预制PSRC梁的下部腹板部分，然后在工地现场安装PSRC梁的下部腹板部分，最后与混凝土楼板一起整浇PSRC梁的上部翼缘板部分。PSRC梁预制部分中的全部型钢上翼缘、部分钢套管、部分型钢腹板、上部纵筋和部分箍筋外露。PSRC梁的下部预制腹板部分为带钢套管的U型高强混凝土槽(即腹板)的高强混凝土钢筋骨架；梁的上部现浇翼缘板部分可以为钢筋混凝土板、压型钢板-混凝土组合板和预制混凝土叠合板等形式，其中现浇混凝土可以为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土等不同类型混凝土。通过不同形式的预制腹板部分和不同形式的现浇翼缘板的相互组合，可以优化组合成各种类型PSRC梁，并各具性能特点和优点，适合于不同工程情况需求。

本发明在传统U型预制梁基础上，预制部分采用腹板预留孔洞型钢、钢套管和高强混凝土一起浇筑，降低预制部分自重，也满足现场吊装要求，是一种良好的预制方法。根据本发明提出设计方法，可以进一步优化钢套管的位置、半径、长度、材料，型钢种类(波纹腹板H型钢，蜂窝钢等)，预制部分混凝土强度等各个参数，现浇混凝土强度和种类(再生混凝土、轻骨料混凝土等)以实现本实例优化设计。