组合结构钢板混凝土结构:钢板与混凝土的连接构造(多图)

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

首页

好书

留言交流

下载APP

联系客服

概述

单钢板混凝土结构的连接

无论是单钢板混凝土结构还是双钢板混凝土结构,连接构造在施工和使用阶段都起到关键作用。

以作为横向构件使用的单钢板混凝土组合板为例,其主要受弯、受剪,连接件起到承受纵向剪力和竖向拉拔的作用,某些型钢连接件还同时作为加劲肋使用。

图1  单钢板混凝土板的连接构造示意图

图1(a)为最常见的栓钉连接件。栓钉焊接方便,可抵抗各方向的水平剪力。设计时需注意,当承受动力荷载作用时,如栓钉根部位于受拉区,其疲劳强度受到较大影响。

为增强拉拔锚固性能,或为了方便与板内纵横向钢筋的拉结锚固,可用J型弯筋代替栓钉,如图1(b)所示。也可以采用其他类型各类弯筋,如图1(c、d)所示。需注意的是,各类弯筋连接件抵抗水平剪力和拉拔力的机理有所不同。

各种型钢连接件也可用于单钢板混凝土组合板,如开孔板连接件(图1e)、T钢连接件(图1f)、球扁钢连接件(图1g)及角钢连接件(图1h)等。此类连接件可将加劲和连接作用结合在一起。

双钢板混凝土结构的连接

在双钢板混凝土结构中,钢板与混凝土之间的连接构造也起到关键作用,主要体现在:

(1)使钢板与内部混凝土协同工作,保证结构受力性能的发挥;

(2)提高两侧钢板在运输和施工过程中的整体性;

(3)混凝土硬化前增强外侧钢板的稳定性。

各类连接构造都起到第(1)类作用,即传递钢板与混凝土之间的剪力和拉拔力。如连接构造能够连接两侧钢板并具有一定刚度,具有对拉作用时,则可发挥第(2)类作用。对拉构造也能够提高结构的面外抗剪能力,起到类似混凝土结构中腹筋的作用。对于连续焊接于钢板内侧的型钢件,可发挥上述第(3)类作用。第(2)和第(3)类作用,都有助于防止钢板在施工特别是混凝土浇筑过程中产生过大变形。

以上3种作用,图2给出的连接构造中都有所体现,读者很容易根据其特点作出判断。前几种构造形式已在工程中得到应用和验证,后几种仍在研究阶段,但在某些场合也表现出了很强的潜在应用价值。

图2  双钢板混凝土结构连接构造示意图

图2(a、b)为纵、横隔板的连接构造方式。这种构造对混凝土有很强约束,在施工和使用阶段都能有效保证钢板的稳定性以及结构的整体性,但整体用钢量较大、造价偏高。当结构厚度较大时施工较便捷,容易保障质量。

钢板之间的对拉构造是发挥双钢板混凝土结构性能的关键因素。图2(c)为拉筋构造,可采用对焊直接焊接于钢板内侧。当结构较薄,例如厚度在0.5m以下时,内部焊接拉筋较为困难,可通过开发专用的焊接设备,如bi-steel采用的摩擦焊。

为克服拉筋焊接的困难,可采用图2(d)所示的对拉螺栓。这种方式可避免内部焊接,但大量开孔对结构的密闭性有较大削弱。

设置缀板来连接两侧的钢板,缀板间采用角焊缝连接,工艺较为简单可靠,如图2(e)所示。缀板刚度较拉筋更高,可适用于受力较大或截面较大的构件。

设置合理数量的栓钉能够满足钢板与混凝土之间传力的需求(图2f)。当短栓钉的锚固和拉接作用不足时,可采用专门的长栓钉,使两侧栓钉有一定的交错或搭接(图2g)。单独采用栓钉时,需在施工阶段采取措施保证钢板的稳定性。

也可采用T钢、角钢或开孔板等型钢连接件(图2h、i、j)。此类连接件都具有较强的抗剪和抗拔能力,同时还可以作为加劲肋使用。由于型钢可能会影响混凝土的密实度导致钢板脱空,尤其是钢板水平放置时,设计施工时需要特别注意。

栓钉和型钢连接件通常要与其他对拉构造配套使用,图2(k)为栓钉与拉筋、隔板共同使用。

在密闭腔体内焊接对拉构造,特别是当两层钢板间的距离较小时,往往较为困难。针对这些问题,研究者设计开发了多种免于组拼后进行焊接的构造形式,如图2(l、m、n、o)所示。这些连接构造可避免在钢板内部的焊接,也避免了在外层钢板上开孔,而是通过相互之间的空间咬合关系并依靠后浇混凝土来形成整体。但需注意的是,此类连接件构造对加工精度和现场组拼方式有较高要求。

连接构造实例

图3为桥梁、核电、隧道、房屋建筑中的连接构造照片,其中图a、b为单钢板混凝土结构,其余为双钢板混凝土结构。

(a) 杭瑞高速洞庭湖大桥钢板混凝土桥面

(b) 日本MESLAB钢板混凝土桥面

(c) 北京万柳桥钢板-混凝土加固

(d) 南京第五长江大桥钢板混凝土索塔

(e) 深中通道钢板混凝土沉管

(f) AP1000核电站钢板混凝土模块(Alamy Images)

(g) 中冶横琴总部大厦钢板混凝土墙

(h) 西雅图Rainier Square钢板混凝土墙

(i) Bi-steel钢板混凝土结构

(j) 钢板混凝土结构J-hook连接件(感谢严加宝提供)

图3  实例照片

参考文献

■ 聂建国, 樊健生. 广义组合结构及其发展展望[J]. 建筑结构学报, 2006, 27(06): 1-8.

■ 樊健生, 丁然, 聂鑫, 郭兰慧, 严加宝. 高性能双钢板混凝土结构研究与应用[J]. 建筑结构学报, 2022, 43(09): 55-72.

THE END
0.中承式钢筋混凝土系杆拱桥主桥设计4.1.2结构静力主要计算结果 主跨钢筋混凝土拱肋承载能力极限状态基本组合最大轴力为18260kN,小于截面承载力设计值28390kN,拱肋强度满足要求。正常使用极限状态短期效应组合并考虑长期效应影响下,主拱肋截面最大裂缝宽度为0.13mm,满足规范要求。 边跨预应力混凝土拱肋承载能力极限状态基本组合最大轴力为17090kN,小于截面承jvzquC41yy}/ekn5824og}4j{lj0497528751<55;68/j}rn
1.水利土木工程学院王少杰团队在钢本文探明了具有良好使用功能和受力特点的三腔钢-混凝土组合壁式柱强轴方向的抗震性能与失效机制,揭示了柱宽和腔内设置栓钉对三腔钢-混凝土组合壁式柱抗震性能的影响,并建立了极限抗侧承载力的简化计算方法,为工程应用提供了参考依据。 图1结构建模 图2结构损伤对比分析jvzquC41yy}/umfw0gjv0ls1av71587245523:81e3942Bf4499638ucig4ivv
2.狗文化论文范文同时,在焦炭框架选择上,选择高耸组合结构,在建模分析过程中,有必要对下部混凝土框架和上部钢结构的共同作用充分考虑,以此有效模拟结构的具体情况。对于完整的焦炭塔框架模型来说,需具备:①混凝土框架柱;②井架钢结构梁;③混凝土框架梁。此外,利用厚壳单元模拟混凝土顶板,利用薄壳单元模拟设备塔体。jvzquC41yy}/i€~qq0ipo8mcqyko1:836;>/j}rn