一种基于正交波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系

技术领域

本专利涉及一种基于正交波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系，属于结构工程技术领域。

背景技术

随着社会的发展和经济水平的提高，人们对建筑的要求越来越高，高层和超高层建筑越来越多，建筑结构构造也越来越复杂，传统的钢筋混凝土结构因为自重过大、工期较长、污染较重等缺陷，已经难以满足现阶段结构建造的需要。而钢结构建筑凭借其自重轻、抗震性能好、工业化生产、装配式安装、绿色施工等诸多优点成为我国高层建筑产业化过程中重点推广的项目。为了满足人们对建筑日益增长的要求，提升我国的结构建造水平，就要先提出一种适用于高层建筑的新型高效装配式钢结构体系，然后基于这种新型结构体系提出一种标准化结构构件，以实现钢结构建筑的标准化，进而实现钢结构建筑的产业化。

钢结构工程中常用的楼板目前主要有以下3种形式:现浇整体混凝土楼板、预应力混凝土叠合楼板和压型钢板—混凝土组合楼板。现浇整体混凝土楼板施工周期长，且容易开裂，预应力混凝土叠合楼板无法保证与结构整体的有效连接，压型钢板—混凝土组合楼板由于钢板与混凝土之间粘结作用不足容易发生纵向水平剪切粘结破坏，因此亟需提出一种既具有足够的承载能力、可靠的结构整体连接性能，又方便快速施工的高层钢结构梁板组合体系。为此，本专利基于双重承载设计理念、抗弹性剪切屈曲设计理念与整体模块安装设计理念，提出了一种基于正交波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系。

发明内容

本发明专利提出一种基于正交波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系，其目的在于克服技术背景中楼板工程无法保证与结构整体的有效连接，容易发生纵向水平剪切粘结破坏，容易开裂，以及施工工期过长等技术难题，提出一种可以既具有足够的承载能力、可靠的结构整体连接性能，又方便快速施工的装配式梁板组合体系。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

所述组合体系由正交波纹钢板拉结的组合钢楼板、带有高强螺栓孔的钢梁及高强螺栓组成；所述正交波纹钢板抗弯拉结的组合钢楼板由一个端板、两个外侧钢板、一个正交波纹钢板抗弯拉结件及高强螺栓组成；所述端板、外侧钢板及正交波纹钢板抗弯拉结件的长度相等，正交波纹钢板抗弯拉结件的上下表面分别与两个外侧钢板焊接，正交波纹钢板抗弯拉结件的侧面及两个外侧钢板的侧面均与端板侧面焊接，高强螺栓等距布置在距离组合钢楼板侧面1/2钢梁翼缘宽度处，并与正交波纹钢板抗弯拉结件上表面焊接；所述正交波纹钢板抗弯拉结件、其下方的外侧钢板及钢梁在高强螺栓螺杆穿过的位置处预留孔洞，孔洞直径大于螺杆直径4mm；所述正交波纹钢板抗弯拉结件由交错布置的波纹钢板焊接而成，应保证相邻两层波纹钢板的波纹方向相互垂直；所述正交波纹钢板抗弯拉结的钢楼板预留有混凝土浇筑孔洞，焊接成型后，在其间隔内浇筑混凝土，形成组合钢楼板；将两个正交波纹钢板抗弯拉结的组合钢楼板端板顶紧对称放置在带有高强螺栓孔的钢梁之上，并通过拧紧钢梁下翼缘处的螺母将其固定，形成一种基于波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系。

作为本发明的进一步方案：所述波纹钢板波峰与波谷的相交处及顶层外侧钢板与波纹钢板的接触处均开圆孔或长圆孔，纵向开孔间距及横向开孔间距均为一个波长；若此处连接孔位置与高强螺栓孔位置重合，则只需要开高强螺栓孔，并在高强螺栓孔处进行连接。

作为本发明的进一步方案：所述波纹板的波纹形状选用正弦波浪形式、三角形波折形式、梯形波折形式或直角波折形式；所述波纹板的构造形式选用双层波纹钢板交错布置或四层波纹钢板交错布置。

与现有技术相比，本专利的优点主要在以下几个方面：

1、外侧钢板与内部正交波纹钢板拉结构件的相互作用，可以有效提升钢楼板的整体性。一方面，在承受竖直荷载及传递水平剪力的过程中，两个外侧钢板容易发生单波屈曲失稳，基于抗弹性屈曲设计理念，通过正交波纹钢板拉结构件对外侧钢板的有效拉结，可以限制钢板向外侧的鼓曲变形或向内侧的屈曲变形。另一方面，正交波纹钢板拉结构件也可以充当核心受力构件，有效保证了钢楼板任意方向的平面内刚度，使之满足楼板平面内刚度无限大的楼板刚度假定，进而保证钢楼板结构构件内部水平力的有效传递，使结构体系内水平力流传递方向更为明确。

2、基于双重承载设计理念，通过钢结构与内部一体化浇筑混凝土的共同作用可以有效提高组合楼板的整体承载力。一方面，混凝土具有很好的抗压能力，而波纹钢板和外侧钢板则具有很好的抗拉性能，通过波纹钢板和焊接贴合的外侧钢板以及内填混凝土的相互作用，有效提升了组合楼板的抗弯承载力。另一方面，由于波纹钢板正交拉结布置，可以有效提升其与内填混凝土之间的粘结作用，进而有效提升组合楼板的纵向水平剪切强度。同时，正交波纹钢板在两个方向都有很强的平面内刚度，荷载作用下楼板的变形小，可以有利于减小混凝土的损伤，而通过混凝土的作用，又可以抑制外侧钢板向内侧的屈曲变形，二者共同作用，可以进一步提高楼板的整体承载力。此外，双侧钢板可以作为混凝土的模板，省去了支模的程序，加快了施工工期，下侧钢板还可以有效防止混凝土严重损伤导致的脱落。

3、本专利带有高强螺栓的组合钢楼板和带有高强螺栓孔的钢梁分别于工厂内进行预制加工，然后将其运送至施工现场进行组装拼接，可以在不同层之间同时进行施工操作，符合模块化安装的设计理念，可以有效地短施工工期，同时还可以减轻施工现场的环境污染，满足绿色施工的理念。

附图说明

图1为一种基于正交波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系的三维示意图；

图2为一种基于正交波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系的拆分图；

图3为正交双层波纹钢板三维示意图；

图4为正交四层波纹钢板三维示意图；

图5为波纹钢板波形形式图；

1——正交波纹钢板抗弯拉结的组合钢楼板

2——带有高强螺栓孔的钢梁

3——端板

4——外侧钢板

5——正交波纹钢板拉结件

6——波纹钢板

7——高强螺栓

8——混凝土

具体实施方式

下面结合附图1～5，详细说明本专利的实施方式。

如图1～5所示，一种基于正交波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系包括以下部件：

下面将结合附图具体说明本发明装配式梁板连接体系的具体连接方式。

本发明所述装配式梁板连接体系的组成构件包括正交波纹钢板抗弯拉结的组合钢楼板(1)、带有高强螺栓孔的钢梁(2)和高强螺栓(7)；带有高强螺栓(7)的组合钢楼板和带有高强螺栓孔的钢梁(2)分别于工厂内进行预制加工，然后将其运送至施工现场进行组装拼接，并与其它结构构件连接。

如图所示，本发明所述正交波纹钢板抗弯拉结的组合钢楼板(1)的组成构件包括一个端板(3)、两个外侧钢板(4)、一个正交波纹钢板抗弯拉结件(5)及高强螺栓(7)；所述端板(3)、外侧钢板(4)及正交波纹钢板抗弯拉结件(5)的长度相等，正交波纹钢板抗弯拉结件(5)的上下表面分别与两个外侧钢板(4)焊接，正交波纹钢板抗弯拉结件(5)的侧面与端板(3)焊接，高强螺栓(7)等距布置在距离组合钢楼板侧面1/2钢梁翼缘宽度处，并与正交波纹钢板抗弯拉结件(5)上表面焊接；所述正交波纹钢板抗弯拉结件(5)、其下方的外侧钢板(4)和钢梁(2)在高强螺栓(7)螺杆穿过的位置预留孔洞，孔洞直径大于螺杆直径4mm；所述正交波纹钢板抗弯拉结件(5)由交错布置的波纹钢板(6)焊接而成，应保证相邻两层波纹钢板(6)的波纹方向相互垂直，以保证钢楼板任意方向的平面内刚度，使结构体系内水平力流传递方向更为明确；所述正交波纹钢板抗弯拉结的钢楼板焊接成型后，在其间隔内浇筑混凝土(8)，通过焊接贴合的端板(3)、外侧钢板(4)、波纹钢板(6)及内填混凝土的相互作用，有效提升组合楼板的整体承载力。然后将两个正交波纹钢板抗弯拉结的组合钢楼板(1)端板顶紧对称放置在带有高强螺栓孔的钢梁(2)之上，并通过拧紧钢梁下翼缘处的螺母将其固定，形成一种基于波纹钢板抗弯拉结组合楼板的栓钉抗剪连接装配式梁板组合体系。

如图3所示，本发明所述波纹钢板(6)的波纹形状选用正弦波浪形式、三角形波折形式、梯形波折形式或直角波折形式。

如图4～5所示，本发明所述波纹钢板(6)的构造形式选用双层波纹钢板(6)交错布置或四层波纹钢板(6)交错布置。

本发明不限于本实例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。