[发明专利]带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种建筑工程的大跨径组合梁结构，尤其涉及一种带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁。

背景技术

随着工业生产的发展，需要大跨径工业厂房，以便满足巨大的生产空间，放置生产设备，灵活布置生产工艺流程。随着社会的发展，需要室内空间越来越大的飞机库、车库、船坞、体育馆、实验室、展览馆等大跨径房屋。

大跨径厂房屋面结构通常采用网架、门式刚架轻钢结构、预应力混凝土双T板等结构形式。其中网架结构具有承载力大、跨越能力大、结构稳定好、刚度大等优点，一般用于36米跨径以上的厂房屋面结构，但网架结构施工工艺复杂，造价高。门式刚架轻钢结构具有重量轻、工业化程度高、施工速度快、跨越能力较大等优点，一般用于24～36米跨径的厂房结构，但是，门式刚架轻钢结构防腐蚀、防火和隔热性能差，门式刚架轻钢结构现场高空焊接工作量大。预应力混凝土双T板是一种梁板合一的新型屋面构件，它具有造价低、保温性好、耐潮湿、抗腐蚀、施工工期短、使用寿命长等优点，一般用于15～24米跨径的厂房结构，预应力混凝土双T板存在自重大、刚度小、承载力低等缺点。

随着工业生产的发展，超大跨径单层厂房需求越来越多，亟需研发30～48米跨径的实用经济性屋面组合结构大梁，以便取代昂贵的网架结构和用钢量大的门式刚架轻钢结构。大跨径多层工业厂房既满足工业生产空间需要，又节约土地，网架结构和门式刚架轻钢结构不适合构建多层厂房的楼面结构，亟需研发21～30米跨径楼面组合结构大梁，以便建造大跨径多层工业厂房。

针对超大跨径厂房需求，进行大跨径的预应力钢管混凝土组合结构梁体研发，采用波形钢腹板作为双T形组合梁的腹板，承担梁体结构的抗剪作用功能，采用预应力钢管混凝土芯棒作为双T形组合梁的受拉下翼缘，加强梁体的抗弯能力和抗弯刚度，采用高强混凝土平板作为双T形组合梁的受压区上翼缘顶板，兼做楼屋面板。将预应力钢管混凝土芯棒、波形钢腹板和高强混凝土上翼缘顶板等组合使用，形成一种新型组合梁，采用结构稳定的双T形截面形式，配置辅助系杆和支撑，构成新型的带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁。新型组合梁具有承载力大、自重轻、跨越能力大、工业化程度高、吊装施工速度快、结构稳定性好、耐久性好、造价低等优点。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种施工方便、承载力高、造价低的带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁，利用预应力钢管混凝土芯棒作为受拉下翼缘，波形钢板作为抗剪腹板，优势互补，可作为大跨径厂房结构的楼屋面大梁。本发明还提供了一种制备该双T形组合梁的方法。

技术方案：本发明的带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁，包括从下至上依次连接设置的预应力钢管混凝土芯棒、连接槽钢、波形钢腹板、柱状栓钉、上翼缘混凝土板，以及设置于两个波形钢腹板之间的横向钢支撑和设置于两个连接槽钢之间的下翼缘水平钢支撑，左右两个预应力钢管混凝土芯棒平行设置，作为双T形大梁的下翼缘，连接槽钢纵向通长设置在预应力钢管混凝土芯棒的上侧外表面，左右两个波形钢腹板的下端分别与连接槽钢上侧面连接，两个波形钢腹板的顶端分别通过柱状栓钉与上翼缘混凝土板连接，横向钢支撑下翼缘水平钢支撑连接左右两个波形钢腹板构成空间稳定的整体。预应力钢管混凝土芯棒包括柱状钢管、密实灌注在柱状钢管充填管内的管内混凝土和均匀布置在管内混凝土中的预应力钢筋，柱状钢管是柱状的圆形钢管或矩形钢管。

本发明还提供了一种制备上述双T形组合梁的方法，包括以下步骤：

1)按照设计间距，水平放置左右两个柱状钢管，连接槽钢通长焊接在柱状钢管上侧外表面，吊装左右两个波形钢腹板到位，将波形钢腹板下端与连接槽钢通长焊接，将柱状栓钉牢固焊接在波形钢腹板的上翼缘顶面，安装横向钢支撑和下翼缘水平钢支撑连接左右波形钢腹板，形成组合大梁的钢骨架。

2)预应力钢筋穿入柱状钢管内，采用千斤顶张拉预应力钢筋，并锚固在张拉台座上，安装施工支架和模板，采用高强度自密实混凝土材料灌入柱状钢管内，形成管内混凝土，采用拉压钢板工具挤密管内混凝土，采用封头板将柱状钢管两端封住；同时绑扎上翼缘的钢筋网片，采用高强度混凝土浇筑上翼缘混凝土板，养护预应力钢管混凝土芯棒和上翼缘混凝土板的混凝土。

3)待混凝土到达设计强度，拆除模板，放张预应力钢筋，形成预制组合结构大梁成品。