一种预制装配式钢-混凝土组合梁及施工方法

本发明涉及土木工程钢-混组合梁，尤其涉及一种预制装配式钢-混凝土组合梁及施工方法。

背景技术：

1、装配式建筑是一种绿色、高效和现代化的建筑方式，它得到了大规模推广；其中，力学性能优异的钢混组合结构得到广泛应用，钢混组合结构中最关键的问题是钢梁与混凝土板之间的连接；现有的组合梁抗剪连接件中，开孔钢板连接件是主要的类型之一，开孔钢板连接件是一种用于连接钢梁和混凝土板的连接件，该连接件是在钢板的适当位置进行开孔，并在孔内贯穿钢筋，以便在浇筑混凝土时形成混凝土榫，这种连接件可以改善结合部的性能，分散钢结构应力，具有较大的发展空间和潜能。

2、传统的开孔钢板连接件由一片直钢板构成，虽然该类型连接件在提高连接件抗拔和抗剪性能方面发挥了重要作用，但它们仍然是开口截面，存在潜能可挖掘的问题；为了满足更高的建筑要求，许多改进的开孔钢板连接件被引入，以解决现有连接件存在的问题，这些改进的连接件通过引入不同的构造，如嵌套式、t形、燕尾形等，以提高其抗拔和抗剪性能；然而，这些改进的连接件仍然存在一些难题，如抗剪能力及整体承载能力较差，贯穿钢筋施工不便，抗剪承载力提升有限；翼缘阻碍混凝土振捣，延性较差等。因此，需要寻求更为有效的解决方案，以进一步提高开孔钢板连接件的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种预制装配式钢-混凝土组合梁及施工方法，以克服背景技术中的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：一种预制装配式钢-混凝土组合梁，包括预制混凝土板，所述预制混凝土板上开设有预留孔，还包括钢梁、栓钉、钢筋、开孔钢板连接件以及用于填充预留孔的灌浆料；

3、所述预制混凝土板设置在钢梁上侧，所开孔钢板连接件焊接在钢梁上表面，并且位于预制混凝土的预留孔内，所述开孔钢板连接件呈弯折状，并与钢板共同形成有内槽，所述开孔钢板连接件上开设有椭圆长孔和哑铃型孔，所述椭圆长孔与哑铃型孔中均贯穿有与钢梁上表面平行的钢筋，所述椭圆长孔和哑铃型孔中还均匀焊接有多个栓钉，所述栓钉下端伸入内槽中，所述灌浆料填充在预留孔内，所述预留孔内填充灌浆料，并对开孔钢板连接件、钢筋和栓钉进行包覆，灌浆料在开孔钢板连接件的缝隙中形成混凝土榫。

4、进一步地，每个所述预留孔内焊接有两个开孔钢板连接件，两个所述开孔钢板连接件并列双排设置，开孔钢板连接件采用并列双排设置，有利于加强抗压性能。

5、进一步地，所述钢筋穿过两个开孔钢板连接件对应的椭圆长孔和哑铃型孔，钢筋设置在椭圆长孔和哑铃型孔中，这样有利于钢筋与开孔钢板连接件互相搭配融合，提升连接件的受力性能。

6、进一步地，所述开孔钢板连接件的纵截面为等腰三角形，三角形结构本身稳定性强，同时有利于增大与混凝土成的接触面积，形成更大体积的混凝土榫。

7、进一步地，所述开孔钢板连接件包括与内槽相通的三个开孔部，开孔钢板连接件两侧两个开孔部包括哑铃型孔中的矩形孔和椭圆形孔，矩形孔连接两个椭圆形孔位于连接板两边，椭圆形孔底部部分外凸孔；

8、进一步地，所述哑铃型孔和椭圆长孔的尺寸均大于栓钉的直径，哑铃型孔中部的宽度比钢筋的直径优选大1-2cm，哑铃型孔两侧及椭圆长孔的宽度比栓钉的直径优选大2-3cm，椭圆形底部部份外凸的大小根据钢筋直径确定。

9、进一步地，所述灌浆料为超高性能混凝土uhpc，uhpc灌浆料均与开孔钢板连接件、钢筋和栓钉充分黏结。

10、进一步地，所述开孔钢板连接件的斜边与水平轴线的夹角为55°～65°。

11、进一步地，所述钢筋为带肋的钢筋。

12、为了更好地实现上述发明目的，本发明还提供了一种预制装配式钢-混凝土组合梁的施工方法，具体包括以下步骤：

13、s1：在工厂制备预制构件，具体步骤如下：

14、1)在开孔预制混凝土板模板内布置纵向钢筋和预留方孔内模，浇筑开孔预制混凝土板的混凝土并等待其强度达预期设计值；

15、2)按照设计尺寸准备工字形的钢梁、长方形的钢板和栓钉；

16、3)在长方形钢板上预留开孔定位线，按定位线在两侧开两个哑铃型孔及中间开一个椭圆长孔，将开孔后的长方形钢板冲压弯折至截面为等腰三角形，并形成开孔钢板连接件；

17、4)将栓钉按设计间距垂直焊接于钢梁上翼缘外表面，将两个连接板的自由端侧边沿长度方向平行焊接于钢梁上翼缘外表面，且使栓钉外露出连接板预留孔；

18、s2：现场拼装及浇筑预制装配式钢-混组合梁抗剪连接件，具体步骤如下：

19、1)采用起吊机将开孔预制混凝土板吊装至钢梁上方，微调后使开孔预制混凝土板下表面于钢梁上表面接触且开孔预制混凝土板中方孔外露钢筋落于连接板预留孔内；

20、2)在开孔预制混凝土板的方孔内浇筑灌浆料，等待其强度达标即完成抗剪连接件的施工制作。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、1、本发明预制装配式钢-混凝土组合梁中，连接装置既采用开孔钢板连接件，又采用栓钉连接件，同时具有刚性和柔性力学性能，能提升连接件的受力性能。

23、2、本发明预制装配式钢-混凝土组合梁中，开孔钢板连接件制成等腰三角形，增加连接板与混凝土的接触面积，倒扣设置在工字钢梁上，开孔钢板连接件内设置有开孔部和横向钢筋，可形更大的混凝土榫，提高了连接板的抗剪承载力。

24、3、本发明预制装配式钢-混凝土组合梁中，此连接装置的开孔钢板连接件与uhpc灌浆料相结合，能充分利用抗剪连接装置的强大刚度和uhpc的高抗压强度，充分提高连接装置的抗剪和抗拔性能。

25、4、本发明预制装配式钢-混凝土组合梁中，开孔钢板连接件上的预留哑铃型和椭圆长孔洞使钢筋沿着剪力方向有一定的活动空间，也便于填充灌浆料时进振捣，确保钢筋抗剪作用的同时又提升了连接件的延性。

26、5、本发明预制装配式钢-混凝土组合梁的施工方法中，其制作方法便利，预留开孔节省布筋时间，提高施工效率，且采用制作的钢板成本低。

技术特征：

1.一种预制装配式钢-混凝土组合梁，包括预制混凝土板(1)，所述预制混凝土板(1)上开设有预留孔(6)，其特征在于，还包括钢梁(2)、栓钉(5)、钢筋(4)、开孔钢板连接件(3)以及用于填充预留孔的灌浆料(7)；

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：每个所述预留孔(6)内设置有两个开孔钢板连接件(3)，两个所述开孔钢板连接件(3)并列双排设置。

3.根据权利要求2所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述钢筋(4)穿过椭圆长孔(314)和哑铃型孔(31)。

4.根据权利要求3所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述开孔钢板连接件(3)的纵截面为等腰三角形。

5.根据权利要求4所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述哑铃型孔(31)包括两个椭圆形孔(311)和一个矩形孔(312)，所述矩形孔(312)连通两个椭圆形孔(311)，椭圆形孔(311)远离矩形孔一侧设置有外凸孔(313)。

6.根据权利要求1所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述哑铃型孔(31)和椭圆长孔(314)的内径均大于栓钉(5)的直径。

7.根据权利要求1所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述灌浆料(7)为超高性能混凝土uhpc。

8.根据权利要求1所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述开孔钢板连接件(3)的斜边与水平轴线的夹角为55-65°。

9.根据权利要求4-7任一所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁，其特征在于：所述钢筋(4)为带肋的钢筋。

10.根据权利要求8所述的一种预制装配式钢-混凝土组合梁的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种预制装配式钢‑混凝土组合梁及施工方法，属于土木工程钢‑混组合梁技术领域；解决了抗剪能力及整体承载能力较差，贯穿钢筋施工不便，抗剪承载力提升有限；翼缘阻碍混凝土振捣，延性较差的问题。其技术方案为：一种预制装配式钢‑混凝土组合梁，包括工字形的钢梁及其上设置的开孔的预制混凝土板开孔钢板连接件钢筋栓钉和灌浆料，一种预制装配式钢‑混凝土组合梁的施工方法，包括以下步骤，S1：在工厂制备预制构件，S2：现场拼装及浇筑预制装配式钢‑混组合梁抗剪连接件。本发明的有益效果为：能提升连接件的受力性能和连接板的抗剪承载力，且其制作方法便利，提高施工效率。

技术研发人员：陈阳,徐青,姜兆伟,任重
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15