專利名稱：預應力混凝土剛架拱梁的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于樓面承重的剛架拱梁，具體涉及一種預應力混凝土剛架拱 M
TTC。
背景技術：
在現代建筑中時常需布置梁跨在12米至45米的樓層空間，目前采用的方案是鋼 筋混凝土梁作為樓層板支承。而鋼筋混凝土梁多采用實體預應力梁，梁高為0. 7 3. 0米， 梁寬為0. 35 0. 9米。采用上述方案出現的問題是梁體的自重過大，占樓層梁板總重量 可高達65%，耗費太多材料。當跨度大、梁高度尺寸大時，形成大體積混凝土施工，質量不易 保證，施工難度大，模板支撐用量多。大梁承載能力大部分消耗于梁體自重，因質量大(慣性 力大)而不利于抗震。設備空調管線只能在梁底下穿越，另需占用樓層層高0. 5 1. 2米， 致使室內耗能量增加。

發明內容
本發明的目的是提供一種預應力混凝土剛架拱梁，以解決現有的鋼筋混凝土梁存 在因梁體自重過大(占樓層梁板總重量可高達65%)而不利于抗震、耗材多、形成大體積混凝 土施工、質量不易保證等問題。本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是本發明所述的預應力混凝土剛架 拱梁包括上梁、下梁和多個立柱，所述剛架拱梁還包括拱梁，拱梁的外形呈曲拱折線形，上 梁和下梁平行設置，多個立柱平行設置在上梁和下梁之間，拱梁設置在上梁和下梁之間且 與上梁相切，拱梁為普通構件，拱梁內設置有普通鋼筋；下梁內設有預應力鋼束，上梁、下 梁、拱梁以及多個立柱剛性連接在一起形成所述剛架拱梁，在上梁和下梁之間形成有多個 大小不等的孔洞。本發明的有益效果是
本發明所述的剛架拱梁與同條件實體梁相比梁體自重可減輕40 45%，折算成梁 板樓面混凝土量減少30%。普通鋼筋量減少20 30%，若穿越空調設備管線，可降低層高 0. 3 1. 0米。抗力性能優于實體梁，撓曲變形減少15 25%，樓層處地震力作用減少近三 分之一。施工木模板用量與實體梁相比，可減少模板面積近12%，因構件截面小，模板厚度若 減薄30%，則模板材料體積可節省達35%。本發明所述拱梁是由鋼混小尺寸截面構件合理組 合，分布形成空腹式，并僅在下梁2構件中施加預應力。能做到安全經濟，合理適用。若實 施后可有效解決背景技術中提及的技術問題。設備空調管線等可在上梁1、下梁2之間形成 有多個大小不等的孔洞中穿越，不另占用樓層層高。本發明將應用于建筑工程所需的樓面 承重梁，替代原有實體梁。


圖1是本發明的主視結構示意圖，圖2是圖1的俯視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一如圖1-2所示，本實施方式所述的預應力混凝土剛架拱梁，包括 上梁1、下梁2和多個立柱4，所述剛架拱梁還包括拱梁3，拱梁3的外形呈曲拱折線形(所述 曲拱折線形是指曲拱的每個分段為直線，即由多個直線連接成的外形輪廓呈弧狀曲線；每 個分段是指每相鄰兩個立柱4之間的一段拱梁3為直線)，上梁1和下梁2平行設置，多個 立柱4平行設置在上梁1和下梁2之間，拱梁3設置在上梁1和下梁2之間且與上梁1相 切，拱梁3為普通構件，拱梁3內設置有普通鋼筋；下梁2內設有預應力鋼束2-1，上梁1、下 梁2、拱梁3以及多個立柱4剛性連接在一起形成所述剛架拱梁，在上梁1和下梁2之間形 成有多個大小不等的孔洞8。
下梁2為預應力構件，其內配置預應力鋼筋束(為預應力鋼混構件);其它所有構件 則配置普通鋼筋(為普通鋼混構件)。所述剛架拱梁的兩端分別通過框柱5與相鄰梁6連接在一起。拱梁承載力應計入平面外軸壓構件計算長度取值的影響。所述剛架拱梁與相鄰梁 6端節點連接同常規作法，而鋼束直線張拉有利于施工及錨具包護。
具體實施方式
二 如圖1-2所示，本實施方式所述上梁1的中部加寬，加寬斷面面 積等于上梁1與拱梁3斷面積之和A。跨中拱梁截面為等效承壓，拱梁中間與上梁交接重迭 范圍內沿另一方向須變截面加寬，加寬斷面面積A等于上梁1與拱梁3斷面積之和。加寬 部分的長度L為上梁1與拱梁3兩個切點間距。加寬部分的寬度W由兩個切點間斷面高度 除A確定(L和W的標注位置參見圖1)。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三如圖1-2所示，本實施方式所述剛架拱梁還包括多個短立柱7， 所述多個短立柱7設置在上梁1和拱梁3之間。若上梁截面高度相對節間距較小時，可在 端部第一節J1、第二節J2 (位于端部的相鄰兩個立柱4之間的部分稱為一節、靠近梁中部 的稱為第二節)間距中拱梁上另附設短立柱7支承。其它組成及連接關系與具體實施方式
一或二相同。也可不設短立柱7，將上梁1斷面尺寸寬度減小，高度加大，以滿足承載力要求。實現本發明所述結構的施工方法
1.按標高尺寸先支撐鋪設下梁底模板(與實體梁模板施工相同)；
2.按設計圖制做鋼筋骨架(注意減掉鋼筋保護層尺寸，準確定位固定鋼索束)；
3.按鋼筋骨架外形，留出保護層空隙包裝模板，包模順序上梁、拱梁、立柱、下梁。 各梁不設頂模敞開上口，供澆注混凝土 ；
4.鋼混樓層板底面支撐模板按以往類同施工方法支撐鋪設。(宜在下梁部位設置 腳手板，便于各施工步驟操作)；
5.為避免梁柱連接處施工縫，澆注混凝土次序先澆灌立柱，再澆注下梁，拱梁，上 梁(與大體積實體梁分層澆注混凝土類同)；
6.視工程安裝要求也可預制后吊裝，如鋼筋籠與模板成型一榀吊裝。預應力混凝土剛架拱梁構件截面計算公式 -偏壓拉彎計算公式
1)承載力一般公式
么W WK(1)Mr +Mr = Rm ■ e < Rt - s < M1(2)
K + K =(3)
Ns (Vs)，Ms，Nr (Vr)，Mr 荷載，預加作用內力，力矩。Rn (Rv)承載力；Rs (Rsv)設計承 載力；Ru(Ruv):極限承載力。e 承載力對另一個作用力點(理論上為任意點)的偏距；Mu: 極限承載力矩。2)構件正截面公式 由式(1)，(2)可寫出計算公式
M-JV-S1 < a Jbv^fTf — i) +/J4C% — O ( 4 )
+吒 4ft- Ρ “
W < (J - ^H -, _、
-/;4-ΚΑ(5)
式中:M=Ms+ (Mr - Mrs) ； N=Ns+ (Nr - Nrs)
= Κ(5—1)
Nr, Mr 預應力等效荷載作用下各構件截面上的軸力，彎矩。Nrs1Mrs 受壓區混凝土被壓縮時，受壓預應力鋼筋束回彈松弛力，力矩(靜力效應 量值較小，若略去對承載有利)。
M M凡±"7^·_)4(5—2) Λ J
M = NJh ~ei - ；)(5—3)
, M, - Nm , M,- M , 、
< =土 ； ”.(5— 4)
代入式⑷，(5)中做驗算。3)彎矩，力矩統一公式
當用于純彎曲狀態時，彎矩M已是定解(有界函數極限不為零)，認為當N — 0 (無窮 小)， —《 (無窮大)，則有
OXOO = M(5—6)
由于假設N=O (無窮小)可略掉，取彎矩與力矩迭加，則式(4)左端項寫成
M - N el = N(es -<〕= N e
注應用時e值另按混凝土規范取值。
4)偏壓拉彎構件正常使用極限狀態下，裂縫寬度計算公式中鋼筋應力增量計算公式。
預應力鋼筋合力點處混凝土法向應力等于零時的預應力鋼筋強度應力成為 受拉鋼筋強度應力增量的初始應力。有關系式 O S ^iJw-CTri SVj(6)
cr^i -crJ. =aEff-(6-1)
由式(6)，(6-1)經變換，寫出公式(6-2)。<formula>formula see original document page 6</formula>
各式中未標注字符含義見混凝土結構設計規范，以上各作用內力正負號同內力分析。二軸心壓拉計算公式
1)預應力作用力同向如地震時結構周期性動力反應，溫度內力，地基中預應力管 樁受壓承載會出現這種狀況。算式 N=Ns+(Nr - Nrs)
(7)
荷載軸壓力引起混凝土壓縮，預應力鋼筋束回彈，有效預壓力減少。驗算時(7—1)式 代入式(7)，注意到當公式中作用力被減掉時，相應的承載力也隨之撤消。<formula>formula see original document page 6</formula>
2)預應力作用力反向(這是人為預應力的本意)。算式
(8)
3)軸拉構件正常使用極限狀態下，裂縫寬度計算公式中鋼筋應力增量計算式為 Nt - Nft
<formula>formula see original document page 6</formula>(9—1)
4)由式(6— 2)，(9)的增量值可判定預應力度，如當-，可認為這一 部位處于全預應力狀態。5)在混凝土構件承載裂縫階段，預應力鋼筋設計值與有效預應力差值(簡稱“強 度差”)與普通鋼筋強度設計值應同步協調，否則將偏于不安全。而控制應力張拉值決定著 強度差，計入應力總損失，定量分析控制應力有以下公式
<formula>formula see original document page 6</formula>
由式(11)求解的控制應力為計算控制應力。注式(4)至式(11)公式不同于鋼混規范公式。6) 索拱形狀坐標方程，視荷載分布狀態而定，對均布荷載各結點集中力，可取二 次曲線方程。常用拋物線線型，例
<formula>formula see original document page 6</formula>
權利要求
一種預應力混凝土剛架拱梁，所述剛架拱梁包括上梁(1)、下梁(2)和多個立柱(4)，其特征在于，所述剛架拱梁還包括拱梁(3)，拱梁(3)的外形呈曲拱折線形，上梁(1)和下梁(2)平行設置，多個立柱(4)平行設置在上梁(1)和下梁(2)之間，拱梁(3)設置在上梁(1)和下梁(2)之間且與上梁(1)相切，拱梁(3)為普通構件，拱梁(3)內設置普通鋼筋；下梁(2)內設有預應力鋼束(2-1)，上梁(1)、下梁(2)、拱梁(3)以及多個立柱(4)剛性連接在一起形成所述剛架拱梁，在上梁(1)和下梁(2)之間形成有多個大小不等的孔洞(8)。
2.根據權利要求1所述的預應力混凝土剛架拱梁，其特征在于所述上梁1的中部加 寬，加寬斷面面積等于上梁(1)與拱梁(3 )斷面積之和。
3.根據權利要求1或2所述的預應力混凝土剛架拱梁，其特征在于所述剛架拱梁還 包括多個短立柱(7)，所述多個短立柱(7)設置在上梁(1)和拱梁(3)之間。
全文摘要
預應力混凝土剛架拱梁，它涉及一種預應力混凝土剛架拱梁。本發明是為了解決現有的鋼筋混凝土梁存在因梁體自重過大而不利于抗震、耗材多、形成大體積混凝土施工、質量不易保證等問題。所述剛架拱梁其中包括有拱梁，拱梁的外形呈曲拱折線形，多個立柱平行設置在上梁和下梁之間，拱梁設置在上梁和下梁之間且與上梁相切，拱梁內設置有普通鋼筋；上梁、下梁、拱梁以及多個立柱剛性連接在一起形成所述剛架拱梁，下梁設有預應力鋼束。在上梁和下梁之間形成有多個大小不等的孔洞。本發明所述的剛架拱梁與同條件實體梁相比梁體自重可減輕40～45%；設備空調管線等可在上梁、下梁之間形成有多個大小不等的孔洞中穿越，不另占用樓層層高。
文檔編號E04C3/20GK101831988SQ201010187229
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者劉界鵬, 張小冬, 梅洪元, 白福波 申請人:白福波