CN101988303A - 一种混凝土结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土结构，包括爪钢、连接件和混凝土，混凝土硬化后，爪钢和连接件与混凝土之间产生了良好的粘结力，使其可靠地结合在一起，保证在外荷载的作用下，爪钢和连接件与相邻混凝土能够共同变形。所述爪钢为从一个交汇边外伸的一组扁钢，所述交汇边为一组扁钢长边的汇聚处，所述一组扁钢为不可分割的钢制实体。所述连接件包括钢板、钢筋和钢管连接件，通过与各爪钢的连接固定爪钢相对位置。本发明可以增强钢材对混凝土的约束力，加强限制混凝土微裂缝扩展的能力，提高混凝土的极限抗压强度，提高钢材的共同工作效率，从而提高混凝土结构的承载能力。

Description

一种混凝土结构

技术领域

本发明涉及一种建筑结构，具体地涉及一种混凝土结构。

背景技术

目前，钢筋混凝土结构在各国家的建筑业得到普遍发展，构成钢筋混凝土结构的材料——钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理力学性能完全不同的材料所组成。混凝土的抗压能力较强而抗拉能力却很弱，钢材的抗拉和抗压能力都很强。把混凝土和钢筋这两种材料结合在一起共同工作，使混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力以满足工程结构的使用要求。

经检索，与本发明最接近的技术是钢筋混凝土结构，其特点是使钢筋和混凝土这两种性质不同的材料有效地结合在一起而共同工作。具备一系列的优点：合理利用钢筋和混凝土两种材料的性能，很好的耐久和耐火性能，较好的整体性和可模性等。但是钢筋混凝土结构也存在一些缺点：

a.结构自重较大；

b.钢筋对混凝土的约束力较弱，限制混凝土微裂缝扩展的能力较差，混凝土的极限抗压强度较低；

c.建造较费工，包括钢筋的制作、就位和绑扎等。

发明内容

本发明的目的在于弥补上述现有技术的不足，提供一种混凝土结构。可以使混凝土受到较强约束，加强限制混凝土微裂缝扩展的能力，提高混凝土破坏时的强度，减小混凝土结构的构件截面，降低结构自重。

为实现上述目的，本发明提供了一种混凝土结构，包括爪钢、连接件和混凝土，混凝土硬化后，爪钢和连接件与混凝土之间产生了良好的粘结力，使其可靠地结合在一起，保证在外荷载的作用下，爪钢和连接件与相邻混凝土能够共同变形。

所述一种混凝土结构，在混凝土中合理设置爪钢和连接件，通过混凝土与钢这两种性质不同的材料有效地结合在一起，以满足工程结构的使用要求。

所述爪钢为一种断面为爪形的钢制实体，由实体的交汇边外伸若干钢爪组成，所述交汇边为若干钢爪的汇聚处。

所述爪钢可以按照外伸钢爪的数目分为二爪钢、三爪钢、四爪钢等，二爪钢又称为角钢。

所述三爪钢包括二个边钢爪和一个中钢爪，其中二个边钢爪之间的夹角为270°，中钢爪与边钢爪之间的夹角为30-60°。一般情况，二个边钢爪具有同样的宽度和厚度；中钢爪的宽度不小于边钢爪，其厚度不大于边钢爪。

所述三爪钢，一般情况，有四种制作方式：直接轧制；利用T形钢弯制；利用角钢和扁钢焊制；利用三块扁钢焊制。优选前两种制作方式。

所述爪钢，其外边缘至混凝土表面的距离即混凝土保护层厚度为0-50mm。

所述连接件包括中间连接件和周边连接件，通过与各爪钢的连接来固定爪钢相对位置，连接方式为焊接。

一般情况，所述中间连接件包括扁钢连接件、钢筋连接件和钢管连接件，用于在结构中间对爪钢的连接。

一般情况，所述周边连接件为钢筋连接件，用于在结构周边对爪钢的连接，其混凝土保护层厚度为15-40mm。

本发明可以增强钢材对混凝土的约束力，加强限制混凝土微裂缝扩展的能力，提高混凝土的极限抗压强度，提高钢材的共同工作效率，从而提高混凝土结构的承载能力。

优选地，本发明以截面为正方形的一种混凝土结构柱为例做进一步的描述。

a.一种混凝土结构由混凝土形成截面为正方形的实体柱。

b.所述一种混凝土结构在混凝土中设置有四根爪钢，爪钢分别位于截面的四个角部，爪钢的交汇边朝向柱角。爪钢的混凝土保护层厚度为0-50mm。

c.所述四根爪钢采用三爪钢，其中二个边钢爪之间的夹角为270°，中钢爪与边钢爪之间的夹角均为45°，二个边钢爪分别平行于正方形截面的横边和纵边，中钢爪与对角线重合。

d.所述一种混凝土结构在混凝土中设置有若干连接件，包括中间连接件和周边连接件，通过与各爪钢的连接来固定爪钢相对位置，连接方式为焊接。连接件沿柱轴线方向按照需要的间距布置。

e.所述中间连接件采用扁钢连接件，沿截面对角线连接两根相对爪钢的中钢爪。还可以采用一根钢管连接件代替若干钢板连接件，由钢管连接件连接全部爪钢的中钢爪。

f.所述周边连接件采用钢筋连接件，用来连接相邻爪钢的边钢爪。还可以采用一根钢筋代替若干钢筋连接件，沿着相邻的爪钢顺序连接，螺旋形布置。其混凝土保护层厚度为15-40mm。

g.特殊地，还可以采用二爪钢代替上述的三爪钢，所述二爪钢的二个钢爪间夹角为270°，二个钢爪分别平行于正方形截面的横边和纵边；中间连接件采用钢筋连接件，沿截面对角线连接两根相对爪钢的交汇边。

本发明与现有技术相比，以正方形截面的混凝土结构柱为例，其优点和产生的积极效果体现在：

1、因为爪钢具有的独特形状，其水平变形又受到钢板连接件的直接制约，所以与普通钢筋相比，对周围混凝土的约束能力大大增加。

2、因为混凝土随着周围约束的增强，限制混凝土微裂缝扩展的能力会得到加强，同时混凝土的极限抗压强度也随之增加，混凝土结构柱的承载能力得以提高，所以混凝土构件的截面可以减小，有利于降低结构自重，一般可以节省混凝土10-20％。当采用钢管连接件时，可以节省混凝土20-40％。

3、因为爪钢做为主要钢材设置在结构截面的角部，每根爪钢都可以有效参与抵抗横、纵两个方向的弯矩作用，钢材共同工作的效率会更高，所以有利于降低用钢量，可以节省钢材5-35％。

4、因为钢板连接件被设置在爪钢水平变形的相反方向，共同工作的效率高，可以减少钢筋连接件的用量，所以增加钢板连接件，总用钢量不会增加。

5、因为爪钢和连接件适合工厂制作和连接，制成爪钢框架的刚度比普通钢筋笼大许多，有利于运输和吊装，所以建造会省工。

具体实施方式

下面继续以截面为正方形的一种混凝土结构柱为例对本发明的实施方式做进一步的说明。

一般情况，本发明的实施具备如下步骤：

a.制作爪钢：按照设计要求的规格进行轧制或加工。

b.初步形成爪钢框架：利用钢板连接件或钢管连接件，与爪钢焊接，固定各爪钢的相对位置，初步形成爪钢框架。

c.完成爪钢框架：焊接钢筋连接件，完成爪钢框架。

d.安装就位：将爪钢框架运输至工程现场，吊装就位。

e.合拢模板，浇注混凝土。

f.养护混凝土，待混凝土硬化至设计强度后，拆除模板。

完成本发明。

Claims (9)

1.一种混凝土结构，其特征在于，包括爪钢、连接件和混凝土，混凝土硬化后，爪钢和连接件与混凝土之间产生了良好的粘结力，使其可靠地结合在一起，保证在外荷载的作用下，爪钢和连接件与相邻混凝土能够共同变形。

2.如权利要求1所述的爪钢，其特征在于，一种钢制实体，由实体的交汇边外伸若干钢爪组成，所述交汇边为若干钢爪的汇聚处。

3.如权利要求2所述的爪钢，其特征在于，钢爪的数量为二至四个。

4.如权利要求1至3任一所述的爪钢，其特征在于，一般情况，有三个钢爪，包括二个边钢爪和一个中钢爪，二个边钢爪之间的夹角为270°，中钢爪与边钢爪之间的夹角为30-60°。

5.如权利要求4所述的爪钢，其特征在于，爪钢外边缘至混凝土表面的距离为0-50mm。

6.如权利要求1所述的连接件，其特征在于，包括中间连接件和周边连接件，通过与各爪钢的连接来固定爪钢相对位置，连接方式为焊接。

7.如权利要求6所述的中间连接件，其特征在于，一般情况，包括扁钢连接件、钢筋连接件和钢管连接件，用于在结构中间对爪钢的连接。

8.如权利要求6所述的周边连接件，其特征在于，一般情况，为钢筋连接件，用于在结构周边对爪钢的连接。

9.如权利要求8所述的钢筋连接件，其特征在于，钢筋外边缘至混凝土表面的距离为15-40mm。