專利名稱：一種鋼箱組件及由其組成的鋼箱—混凝土組合u型梁的制作方法
技術領域：
本發明涉及建筑領域中的梁結構，特別是涉及一種鋼箱組件，還涉及由該鋼箱組件組成的鋼箱一混凝土組合U型梁，可作為應用于橋梁、工業建筑、民用建筑結構中承載力大、跨度大、截面面積受限制的梁。
背景技術：
鋼骨混凝土梁包括型鋼一混凝土梁、鋼箱一混凝土梁等，其中，型鋼一混凝土梁是指混凝土內配置軋制型鋼或焊接型鋼和鋼筋的結構，如圖1所示，鋼箱-混凝土梁30是指用鋼板焊接成橫截面為方形或矩形的梁，在梁的密閉空間內灌注混凝土并配置鋼筋，鋼箱-混凝土梁30用做樓面梁時，直接固定在樓板40的下板面上。鋼骨混凝土梁兼具鋼結構和鋼筋混凝土結構的特性，能夠同時發揮鋼材抗拉強度高和混凝土抗壓強度高的優點，目前，鋼骨混凝土梁作為重荷載梁、吊車梁、高層建筑的轉換梁、大荷載梁已經廣泛應用于工業建筑領域中。但是，現有的型鋼一混凝土梁、鋼箱-混凝土梁還存在以下的缺陷⑴與鋼筋混凝土梁相比，現有型鋼一混凝土梁的用鋼量較多，不僅自重大，而且鋼材的耗費量較多。⑵現有鋼箱-混凝土梁在施工時，需要向密閉的矩形鋼箱截面內澆注混凝土，澆筑難度大，容易出現混凝土灌注不密實、振搗不到位的現象，繼而影響鋼箱的鋼板與混凝土之間的摩擦、咬合效果及二者的結合能力，從而影響梁的承載力。⑶在現有型鋼-混凝土梁的負彎矩區段，一般負彎矩最大區段為梁兩端的支座處，位于下方的型鋼存在受壓穩定問題，為了保證受壓穩定，往往會增設側向拉結部件，比如隅撐或者拉桿等，這就使得結構更為復雜，有時還會影響建筑使用要求。
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⑷現有型鋼-混凝土組合梁中的型鋼固定混凝土樓板的下板面上，型鋼除了上翼緣的上表面與混凝土接觸外，其余各表面均裸露于外，因此外露部分較多，防腐防火面積也相應較大，導致處理費用較高，成本增加；鋼箱-混凝土梁也同樣存在這樣的問題。(5)現有組合梁的施工過程一般需要先搭建施工模板，然后再澆注混凝土以形成組合梁，之后再將施工模板拆除，這樣不僅增加了施工成本，而且還延長了施工工期。

發明內容
本發明的一個目的在于提供一種結構簡單、施工方便、承載力強、可提高抗彎能力、減少鋼材消耗量、具有經濟節約性、能夠減小自重、縮短工期的鋼箱組件，可與任意的鋼牛腿連接而實現與次梁的順利相接。本發明的上述目的通過如下的技術方案來實現一種鋼箱組件，其特征在于它主要由U型鋼件、η型鋼件及設于U型鋼件跨中位置的鋼管組成，所述U型鋼件由長形底板及一對外側板組成，所述外側板豎向設置在底板兩側上；所述η型鋼件由一對豎向設置的長形內側板與設于該對內側板上端的頂板組成，所述η型鋼件設置于所述U型鋼件兩端處的U形空間內，所述η型鋼件的長度方向與U型鋼件的縱向方向一致，所述η型鋼件的內側板下端固定在U型鋼件的底板上，并與U型鋼件的底板圍括成具有內、外端口的中空澆注室，所述η型鋼件的頂板上開有用于將混凝土灌注入澆注室中的澆注孔；所述澆注室的內端口設有豎向的封口板，所述鋼管懸空設置且其兩端管口分別連接在所述封口板上并由其封堵；所述U型鋼件與η型鋼件、鋼管之間分別具有用于灌注混凝土的間隙。本發明采用U型鋼件除了作為U型梁鋼箱組件的組成部分之外，同時可作為施工支承模板，因此，在施工過程中無需另外搭建模板或者施工后拆除模板，不僅節約了施工成本，而且縮短了施工工期；本發明的U型鋼箱組件基本為開放式結構，故容易澆注混凝土，混凝土灌注密實、可振搗到位，鋼箱與混凝土之間的摩擦和咬合效果好，提高了梁的承載力；在U型鋼件的兩端支座處設置了 η型鋼件，即在整段梁的負彎矩最大處設置η型鋼件，相當于加設了配有抵抗梁負彎矩的型鋼，有鋼箱梁的作用，可大大提高梁支座處的抗彎能力，同時減少支座處的配筋面積；另外，外形尺寸小于現有的鋼箱-混凝土梁，而且，鋼管內未澆注混凝土，可減小約25%的自重。本發明作為樓面梁時，在所述U型鋼件外側板的頂面上增設上翼緣，所述上翼緣沿外側板的縱向水平設置，所述η型鋼件頂板的上板面高于所述上翼緣的上表面，以便使η型鋼件的頂板伸入混凝土樓板并與其結合，而所述上翼緣固定在樓板的下板面上。η型鋼件的頂板伸入樓板中，僅U型鋼件外露，使得防腐防火面積減小，節省了施工成本，而且保證了樓板的雙向底筋能夠順利通過，另外，本發明與混凝土樓板形成整體結構，能有效地改善梁的側板拉結現象。為了提高澆注室與外界的連通性，便于向澆注室中澆注混凝土，作為本發明的一種改進，可以在所述η型鋼件的內端與所述鋼管的端部之間增設過渡件，所述過渡件包括由η型鋼件的內側板向U型鋼件跨中位置延伸而 成的延伸板和設置在延伸板上端的蓋板，所述蓋板上開有用于灌注混凝土的長條形開孔，所述開孔縱向延伸并貫通所述蓋板，所述封口板設置在蓋板與延伸板形成的開口上，即所述蓋板與延伸板、封口板共同構成的空間是由所述澆注室延伸而成，所述開口的下部與所述U型鋼件內相通。作為本發明的進一步改進，所述鋼管的外壁側面與所述U型鋼件的外側板內壁之間設有數個為豎板的加勁肋，所述加勁肋沿U型鋼件的縱向排布。加勁肋提高了外側板的穩定性。作為本發明的一種優選實施方式，所述加勁肋沿U型鋼件的橫向設置，所述加勁肋主要由兩塊對應設置的連接板組成，其中一塊連接板的一端連接在鋼管的外壁側面上，另一塊連接板的一端連接在U型鋼件的外側板內壁上，該兩塊連接板的另一端相連。作為本發明的推薦實施方式，兩塊連接板采用螺紋連接結構相連，螺紋連接結構包括螺栓、螺母及螺孔，所述螺孔開設在所述兩塊連接板的連接端上，所述螺栓穿過螺孔后由螺母固定實現兩塊連接板連接。另外，也可以采用焊接連接的方式，但是，因操作空間相當狹小，焊接操作不方便。為了進一步減小用鋼量，本發明在所述U型鋼件跨中位置底板的上方靠近所述底板的上板面縱向設有數條跨中鋼筋，所述U型鋼件的外側板與η型鋼件的內側板之間且靠近底板的上板面縱向設有數條底筋，該底筋沿U型鋼件長度方向通長設置，所述鋼筋與底筋均沿U型鋼件底板的橫向排布。
作為本發明的進一步改進，本發明作為樓面梁，在所述底筋與其上下對應的樓面筋外圍設有箍筋，所述箍筋箍緊底筋與樓面筋，所述箍筋沿U型鋼件縱向排列。本發明還可以做以下改進，在所述U型鋼件底板的上板面上設有豎向的肋板，所述肋板縱橫向分布成格狀。肋板不但可以提高鋼板的局部穩定性，而且能夠增強鋼板與混凝土之間的連接能力，改善其剪力傳遞。本發明還具有以下實施方式，所述η型鋼件頂板的兩側邊沿伸出所述內側板；所述蓋板的側邊伸出所述延伸板。所述η型鋼件內側板及過渡件延伸板的下部設有通孔，所述通孔沿縱向排列。本發明的另一個目的在于提供一種由上述鋼箱組件組成的鋼箱一混凝土組合U型梁。

本發明的上述目的通過如下的技術方案來實現一種由上述鋼箱組件組成的鋼箱一混凝土組合U型梁，其特征在于包括所述鋼箱組件和混凝土，所述混凝土灌注在所述鋼箱組件的中空澆注室內和所述U型鋼件與η型鋼件、鋼管之間的間隙中。本發明可出任意鋼牛腿與次梁連接，所述U型梁連接有鋼牛腿，所述鋼牛腿主要由至少一個工字鋼組成，數個工字鋼并列排布，鋼牛腿的上翼緣與U型鋼件的上翼緣相對應連接，U型鋼件的上翼緣與η型鋼件的內側板外壁之間設有水平的第一加勁肋，鋼牛腿的下翼緣及腹板與U型鋼件外側板的外壁連接，η型鋼件的內側板與U型鋼件外側板之間設有豎向的第二加勁肋，第二加勁肋與鋼牛腿的腹板相對應且通過水平的第三加勁肋與U型鋼件外側板的內壁連接，所述第三加勁肋與鋼牛腿的下翼緣相對應。與現有技術相比，本發明具有如下顯著的效果⑴本發明采用U型鋼件(U型型鋼)直接作為施工支承模板，因此在施工過程中無需另外搭建施工模板和拆除模板，不僅節約了施工成本，而且縮短了工期；向U型鋼件內灌注混凝土時，混凝土可以澆注到任何部位，型鋼和混凝土的結合力好，提高了梁的承載力；混凝土與外側板結合，可提高外側板的穩定性。⑵本發明在U型型鋼的兩端支座處設置η型型鋼(η型鋼件)，即在整段梁的負彎矩最大處設置η型型鋼，相當于加設了配有抵抗梁負彎矩的型鋼，可大大提高梁支座處的抗彎能力，同時大大減少了支座處的負鋼的配筋面積。⑶本發明作為樓面梁時，頂面(U型型鋼的上翼緣與η型型鋼的頂板)與樓板的底部結合，其中，頂板伸入樓板內，而且與現有鋼箱梁相比，本發明的體積尺寸減小，所以本發明型鋼外露的部分減少，使得防腐防火面積減小，進一步節省了成本，提高了經濟性。⑷本發明U型型鋼可出任意鋼牛腿與次梁連接，而無需拘泥于某一特定結構的鋼牛腿，因此施工方便。(5)本發明跨中部的U型型鋼的底板與外側板均可直接參與受力，作為受彎筋；設置的鋼筋與箍筋在保證承載力的前提下，能夠進一步減小用鋼量。(6)本發明的鋼管內沒有灌注混凝土，因此可在不降低梁的承載力的前提下，大大減少自重，約可減小25%的自重。


下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
圖1是現有鋼箱梁與樓板結合的結構示意圖；圖2是本發明的立體結構示意圖；圖3是本發明應用于實際施工時的側視示意圖(畫出型鋼節點)；圖4是本發明應用于實際施工時的俯視示意圖；圖5是沿圖3中B— B線的剖視圖；圖6是沿圖3中C — C線的剖視圖；圖7是鋼管與U型鋼件的裝配示意圖；圖8是沿圖3中D — D線的剖視圖；圖9是沿圖3中E — E線的剖視圖；圖10是本發明與樓面板結合設置配筋的示意圖之一；圖11是本發明與樓面板結合設置配筋的示意圖之二 ；圖12是本發明連接鋼牛腿以實現與次梁連接的示意圖；圖13是沿圖12中F — F線的剖視圖<
具體實施例方式如圖2-13所示， 是本發明一種鋼箱組件，它主要由U型鋼件1、η型鋼件2及設于U型鋼件I跨中位置的鋼管3組成，鋼管的長度占約U型鋼件長度的一半，U型鋼件I由長形底板11、一對外側板12及上翼緣13組成,外側板12豎向設置在底板11兩側上,上翼緣13設置在U型鋼件外側板12的頂面上，上翼緣13沿外側板12的縱向水平設置；η型鋼件2由一對豎向設置的長形內側板21與設于內側板21上端的頂板22組成，η型鋼件2設置于U型鋼件兩端處的U形空間內，頂板22的兩側邊沿伸出內側板21 ；η型鋼件2的長度方向與U型鋼件I的縱向方向一致。η型鋼件2的內側板下端固定在U型鋼件I的底板上，并與U型鋼件I的底板11圍括成具有內、外端口的中空澆注室14，η型鋼件2的頂板22上開有用于將混凝土灌注入澆注室中的澆注孔23 ;澆注室14的內端口設有豎向的封口板7，鋼管3懸空設置且其兩端管口分別連接在封口板7上并由其封堵；U型鋼件與η型鋼件、鋼管之間分別具有用于灌注混凝土的間隙。η型鋼件頂板的上板面高于上翼緣的上表面，η型鋼件的頂板伸入混凝土樓板并與其結合，而上翼緣固定在樓板的下板面上。η型鋼件2的內端與鋼管3的端部之間增設過渡件，過渡件包括由η型鋼件的內側板向U型鋼件跨中位置延伸而成的延伸板和設置在延伸板上端的蓋板5,蓋板5上開有用于灌注混凝土的長條形開孔6，開孔6縱向延伸并貫通蓋板5，蓋板5的側邊伸出延伸板，η型鋼件內側板及過渡件延伸板的下部設有通孔50，通孔50沿縱向排列。封口板7設置在蓋板5與延伸板形成的開口上，即蓋板與延伸板、封口板共同構成的空間是由澆注室延伸而成，開口的下部51與U型鋼件I內相通。鋼管3的外壁側面與U型鋼件I的外側板內壁之間設有數個為豎板的加勁肋8，加勁肋8沿U型鋼件I的縱向排布，加勁肋8沿U型鋼件I的橫向設置，加勁肋8主要由兩塊對應設置的連接板81、82組成，其中一塊連接板81的一端連接在鋼管3的外壁側面上，另一塊連接板82的一端連接在U型鋼件I的外側板內壁上，該兩塊連接板81、82的另一端作為連接端通過連接結構連接固定。在本實施例中，連接結構采用螺紋連接結構，螺紋連接結構包括螺栓、螺母91及螺孔9，螺孔9開設在兩塊連接板的連接端上，螺栓穿過螺孔9后由螺母固定實現兩塊連接板81、82連接。另外，也可以采用焊接連接的方式，但是，因操作空間相當狹小，焊接操作不方便。為了進一步減小用鋼量，參見圖10及圖11，在U型鋼件I跨中位置底板11的上方靠近底板11的上板面縱向設有數條跨中鋼筋10，U型鋼件I的外側板12與η型鋼件2的內側板21之間且靠近底板11的上板面縱向設有數條底筋60，該底筋60沿U型鋼件I長度方向通長設置，鋼筋10與底筋60均沿U型鋼件I底板11的橫向排布。在底筋60與其上下對應的樓面筋31外圍設有箍筋32，箍筋32箍緊底筋60與樓面筋31，箍筋32沿U型鋼件I縱向排列。在U型鋼件I底板11的上板面上設有豎向的肋板33，肋板33縱橫向分布成格狀。由上述鋼箱組件組成的鋼箱一混凝土組合U型梁，它包括鋼箱組件和混凝土，混凝土灌注在鋼箱組件的中空澆注室內和U型鋼件與η型鋼件、鋼管之間的間隙中。如圖12、13所示，是本發明U型梁連接鋼牛腿實現其與次梁連接的示意圖，本發明可出任意鋼牛腿與次梁順利連接，一般地，鋼牛腿可由一個或多個工字鋼并列排布而成，在本實施例中，鋼牛腿由兩個工字鋼并列排布構成，在次梁39中且位于鋼牛腿的上、下方設有縱向的鋼筋34，鋼筋34由箍筋35箍緊，鋼牛腿的上翼緣41與U型鋼件的上翼緣13相對應連接，U型鋼件的上翼緣13與η型鋼件的內側板外壁之間還設有水平的第一加勁肋36，鋼牛腿的下翼緣42及腹板43與U型鋼件I外·側板12的外壁連接，η型鋼件2的內側板21與U型鋼件I外側板12之間設有豎向的第二加勁肋37，第二加勁肋37通過水平的第三加勁肋38與U型鋼件I外側板12的內壁連接，第三加勁肋38與鋼牛腿的下翼緣42相對應，鋼牛腿與次梁39的鋼骨連接，從而實現本發明U型梁與次梁39的連接。 本發明的施工過程是1.制作U型梁與砼柱連接的型鋼節點；2.分段制作U型型鋼與η型型鋼的結合體，一般分成支座段與過渡段、跨中段支座段的η型鋼件內側板上底部開設通孔、頂板上開設澆注孔；過渡段的η型型鋼除延伸板底部上開設通孔外，還對蓋板開長條形開孔；跨中段只有U型型鋼。若某段長度較大，則可根據運輸及吊裝能力再細分；3.制作跨中段的空心鋼管及其封口板；4.現場吊裝U型梁與砼柱連接的型鋼節點，并就位固定；5.現場吊裝支座段型鋼就位固定，并與梁柱連接處的型鋼節點進行焊接連接；6.現場先后吊裝過渡段、跨中段等各段型鋼，就位、固定并焊接連接；7.在跨中段U型型鋼的底板上方，布置鋼筋；8.現場吊裝跨中段的空心鋼管，通過鋼管外壁的連接板與U型型鋼外側板內壁的連接板的螺栓連接將鋼管就位固定，然后將其端部封口板與過渡段的η型型鋼內端焊接連接；9.樓板支模(若為鋼筋桁架、壓型鋼板等樓層板，則可省略該步驟)；10.布置樓板鋼筋以及U型梁的梁面鋼筋；11.現場焊縫檢測合格后，澆注U型梁及周邊樓板的混凝土 ；12.混凝土養護等后續工作；13.梁身質量檢測合格后，進行U型型鋼底板及外側板等鋼材外露面的防火防護表面處理。

本發明的實施方式不限于此，根據本發明的上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明還具有多種形式的修改、替換或變更，均落在本發明 權利保護范圍之內。
權利要求
1.一種鋼箱組件，其特征在于它主要由U型鋼件、η型鋼件及設于U型鋼件跨中位置的鋼管組成，所述U型鋼件由長形底板及一對外側板組成，所述外側板豎向設置在底板兩側上；所述η型鋼件由一對豎向設置的長形內側板與設于該對內側板上端的頂板組成，所述η型鋼件設置于所述U型鋼件兩端處的U形空間內，所述η型鋼件的長度方向與U型鋼件的縱向方向一致，所述η型鋼件的內側板下端固定在U型鋼件的底板上，并與U型鋼件的底板圍括成具有內、外端口的中空澆注室，所述η型鋼件的頂板上開有用于將混凝土灌注入澆注室中的澆注孔；所述澆注室的內端口設有豎向的封口板，所述鋼管懸空設置且其兩端管口分別連接在所述封口板上并由其封堵；所述U型鋼件與η型鋼件、鋼管之間分別具有用于灌注混凝土的間隙。
2.根據權利要求1所述的鋼箱組件，其特征在于在所述U型鋼件外側板的頂面上增設上翼緣，所述上翼緣沿外側板的縱向水平設置，所述η型鋼件頂板的上板面高于所述上翼緣的上表面以使η型鋼件的頂板伸入混凝土樓板并與其結合，而所述上翼緣固定在樓板的下板面上。
3.根據權利要求2所述的鋼箱組件，其特征在于所述η型鋼件的內端與所述鋼管的端部之間增設過渡件，所述過渡件包括由η型鋼件的內側板向U型鋼件跨中位置延伸而成的延伸板和設置在延伸板上端的蓋板，所述蓋板上開有用于灌注混凝土的長條形開孔，所述開孔縱向延伸并貫通所述蓋板，所述封口板設置在蓋板與延伸板形成的開口上，即所述蓋板與延伸板、封口板共同構成的空間是由所述澆注室延伸而成，所述開口的下部與所述U型鋼件內相通。
4.根據權利要求3所述的鋼箱組件，其特征在于所述鋼管的外壁側面與所述U型鋼件的外側板內壁之間設有數個為豎板的加勁肋，所述加勁肋沿U型鋼件的縱向排布。
5.根據權利要求4所述的鋼箱組件，其特征在于所述加勁肋沿U型鋼件的橫向設置，所述加勁肋主要由兩塊對應設置的連接板組成，其中一塊連接板的一端連接在鋼管的外壁側面上，另一塊連接板的一端連接在U型鋼件的外側板內壁上，該兩塊連接板的另一端相連。
6.根據權利要求5所述的鋼箱組件，其特征在于在所述U型鋼件底板的上板面上設有豎向的肋板，所述肋板縱橫向分布成格狀；所述η型鋼件內側板及過渡件延伸板的下部設有通孔，所述通孔沿縱向排列。
7.根據權利要求6所述的鋼箱組件，其特征在于在所述U型鋼件跨中位置底板的上方靠近所述底板的上板面縱向設有數條跨中鋼筋，所述U型鋼件的外側板與η型鋼件的內側板之間且靠近底板的上板面縱向設有數條底筋，該底筋沿U型鋼件長度方向通長設置，所述鋼筋與底筋均沿U型鋼件底板的橫向排布。
8.根據權利要求7所述的鋼箱組件，其特征在于在所述底筋與其上下對應的樓面筋外圍設有箍筋，所述箍筋箍緊底筋與樓面筋，所述箍筋沿U型鋼件縱向排列。
9.一種由權利要求1 8任一項所述鋼箱組件組成的鋼箱一混凝土組合U型梁，其特征在于它包括所述鋼箱組件和混凝土，所述混凝土灌注在所述鋼箱組件的中空澆注室內和所述U型鋼件與η型鋼件、鋼管之間的間隙中。
10.根據權利要求9所述的鋼箱一混凝土組合U型梁，其特征在于所述U型梁連接有鋼牛腿，所述鋼牛腿主要由至少一個工字鋼組成，數個工字鋼并列排布，鋼牛腿的上翼緣與U型鋼件的上翼緣相對應連接，U型鋼件的上翼緣與η型鋼件的內側板外壁之間設有水平的第一加勁肋，鋼牛腿的下翼緣及腹板與U型鋼件外側板的外壁連接，η型鋼件的內側板與U型鋼件外側板之間設有豎向的第二加勁肋，第二加勁肋與鋼牛腿的腹板相對應，所述第二加勁肋通過水平的第三加勁肋與U型鋼件外側板的內壁連接，所述第三加勁肋與鋼牛腿的下翼緣 相對應。
全文摘要
本發明公開了一種鋼箱組件，它主要由U型鋼件、n型鋼件及設于U型鋼件跨中位置的鋼管組成，n型鋼件設置于U型鋼件兩端處的U形空間內，n型鋼件的長度方向與U型鋼件的縱向方向一致，n型鋼件的內側板下端固定在U型鋼件的底板上，并與U型鋼件的底板圍括成具有內、外端口的中空澆注室，n型鋼件的頂板上開有澆注孔；澆注室的內端口設有豎向的封口板，鋼管懸空設置且其兩端管口分別連接在所述封口板上并由其封堵；U型鋼件與n型鋼件、鋼管之間分別具有間隙。還公開了由上述鋼箱組件組成的鋼箱—混凝土組合U型梁。本發明節約了施工成本、縮短了施工工期、提高了承載力及梁支座處的抗彎能力，減少支座處的配筋面積及約25%的自重。
文檔編號E01D2/04GK103046462SQ201210487340
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者陳星 , 林景華, 張小良, 歐妍君, 孫學水, 王仕琪, 林撲強, 邱麗琴, 徐靜, 陳航, 倪煒麟, 連麗凌, 賴鴻立, 關超, 王忠秋 申請人:廣東省建筑設計研究院