[发明专利]一种混凝土梁加强结构

说明书

本发明公开的一种混凝土梁加强结构，在孔洞的周围位置按照正常受力和构造要求配置多个钢筋，并在孔洞周围设置角钢以形成“回”字形加强结构。由于角钢焊接在邻近的钢筋上，角钢与钢筋焊接成一个整体，整体刚度大，抗弯和抗剪能力优于普通钢筋，所以采用这种构造的开矩形孔洞梁的承载能力要高于按照现有设计设置倾斜钢筋的开孔梁结构，开洞尺寸和位置可以突破现有构造手册的要求，大大降低了孔洞对钢筋混凝土梁承载力的影响，保证了开洞梁的安全使用。同时，其角钢和钢筋布置简单，成本较低，现场易于焊接安装，避免了现有技术中对倾斜钢筋绑扎固定等复杂工序带来的人力和时间耗费，加快了现场施工进度，施工便捷，省时经济。

技术领域

本发明属于混凝土梁结构领域，具体涉及一种混凝土梁加强结构，适用于腹板开有矩形孔洞的混凝土梁。

背景技术

为布置建筑消防或供水等管线，以及满足建筑使用净空的需求，施工过程中，有时需要在钢筋混凝土梁腹部开洞。这种在梁腹部开洞的做法，与在梁底布设管线相比，显著提高了建筑物的层高利用率，减轻了结构自重，减少了不必要的资源浪费，具有明显的经济效益和社会效益，因此腹部开洞的混凝土梁具有广泛的应用前景。然而，这一在腹部开洞的做法，对于结构本身必然会产生一些不利的影响。一方面，孔洞的存在破坏了梁构件截面的连续性，使得截面刚度出现突变，在受力变形时产生明显的应力集中现象，导致构件的提前破坏。另一方面，由于梁腹部的截面被削弱，在弹塑性受力状态下，其弹性区域明显减小，降低了梁端区域的整体延性和抗变形性能，改变了梁柱节点在荷载作用(尤其是水平地震作用)下的协同作用方式，进一步降低了结构的整体抗震性能。

为解决在腹部开洞对混凝土梁产生的上述不良影响，现有的对梁腹开洞静力性能和抗震性能的考察主要有：

王逢朝等人通过对5根端部开孔的RC框架梁试件进行反复荷载作用下的试验，研究了在低周反复荷载作用下端部开孔梁的受力性能，分析了不同开孔尺寸和补强方式的开孔梁的破坏特征及抗震滞回性能，得出梁端开孔RC框架梁开孔尺寸越大，滞回特性越差，延性越低。对于受剪破坏试件，临界斜裂缝荷载随孔洞尺寸增大下降明显，且衰减严重，并得出有效的补强配筋形式为孔周边加配斜筋。孔周边加配斜筋更能有效提高受剪承载力，并且滞回性能最好，延性最大，能够有效增强开孔梁的抗震性能。

蔡健等人对开有矩形孔洞的RC梁进行了试验研究，总结了几种主要破坏形态，讨论了荷载-挠度曲线、孔角初裂荷载、裂缝宽度和孔周钢筋应变特点。黄泰赟等人在集中荷载作用下对20根开设矩形孔洞的RC简支梁进行了试验研究，提出了开矩形孔RC梁的抗剪承载力计算方法。

发明号为CN201520435593.4的中国发明专利公开了一种适用于多个圆形孔洞的钢筋混凝土梁开洞补强结构，包括加强钢板和钢套管，洞口应力集中现象得到减弱乃至消失，洞口周边的承载能力得到有效提高。发明号CN201620467691.0的中国发明专利公开了一种贴锚结合式混凝土开孔梁加固装置，包括碳纤维布和加压锚固装置，所述的碳纤维布粘贴于开孔梁体的侧面及底面，且位于侧面的碳纤维布通过一个加压锚固装置使其与开孔梁体成为一个整体共同受力。发明号为CN201621195091.X的中国发明专利公开了一种同层排水用开孔梁,在圆孔的周围使用了双重的型钢筋,并且使用横向和纵向钢筋与双重型钢筋连接,从而在回孔的周围形成了多个三角形稳定结构，使得混凝土梁开孔处的承重能力得到有效提升。

以上所述的现有技术存在以下缺陷：

(1)孔洞周边补强钢筋的配置复杂，实际施工安装不方便，耗时耗材，所花费人力和时间成本显然无法与达到的效果想匹配；

(2)以上技术所针对的开洞梁，其开洞尺寸均较小，且多为圆形孔洞，在应用到开矩形孔洞的混凝土梁时，无法达到预期的效果；

(3)未能考虑加固材料的耐久性和自身差异，盲目对孔洞周边加固易造成材料浪费，甚至无法达到预期加固效果。

发明内容