专利名称：一种带有预应力钢管混凝土芯棒的双t形组合梁的制作方法随着工业生产的发展，需要大跨径工业厂房，以便满足巨大的生产空间，放置生产设备，灵活布置生产工艺流程。随着社会的发展，需要室内空间越来越大的飞机库、车库、船坞、体育馆、实验室、展览馆等大跨径房屋。大跨径厂房屋面结构通常采用网架、门式刚架轻钢结构、预应力混凝土双T板等结构形式。其中网架结构具有承载力大、跨越能力大、结构稳定好、刚度大等优点，一般用于36米跨径以上的厂房屋面结构，但网架结构施工工艺复杂，造价高。门式刚架轻钢结构具有重量轻、工业化程度高、施工速度快、跨越能力较大等优点，一般用于24 36米跨径的厂房结构，但是，门式刚架轻钢结构防腐蚀、防火和隔热性能差，门式刚架轻钢结构现场高空焊接工作量大。预应力混凝土双T板是一种梁板合一的新型屋面构件，它具有造价低、保温性好、耐潮湿、抗腐蚀、施工工期短、使用寿命长等优点，一般用于15 24米跨径的厂房结构，预应力混凝土双T板存在自重大、刚度小、承载力低等缺点。随着工业生产的发展，超大跨径单层厂房需求越来越多，亟需研发30 48米跨径的实用经济性屋面组合结构大梁，以便取代昂贵的网架结构和用钢量大的门式刚架轻钢结构。大跨径多层工业厂房既满足工业生产空间需要，又节约土地，网架结构和门式刚架轻钢结构不适合构建多层厂房的楼面结构，亟需研发21 30米跨径楼面组合结构大梁，以便建造大跨径多层工业厂房。针对超大跨径厂房需求，进行大跨径的预应力钢管混凝土组合结构梁体研发，采用波形钢腹板作为双T形组合梁的腹板，承担梁体结构的抗剪作用功能，采用预应力钢管混凝土芯棒作为双T形组合梁的受拉下翼缘，加强梁体的抗弯能力和抗弯刚度，采用高强混凝土平板作为双T形组合梁的受压区上翼缘顶板，兼做楼屋面板。将预应力钢管混凝土芯棒、波形钢腹板和高强混凝土上翼缘顶板等组合使用，形成一种新型组合梁，采用结构稳定的双T形截面形式，配置辅助系杆和支撑，构成新型的带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁。新型组合梁具有承载力大、自重轻、跨越能力大、工业化程度高、吊装施工速度快、结构稳定性好、耐久性好、造价低等优点。
品O波形钢腹板具有优良的受力工作性能，波形钢板抗剪能力强，波形钢板具有自行加劲作用，抗屈曲能力强，采用波形钢腹板无需设置额外的加劲板，波形钢腹板在纵向由于折皱效应，其纵向抗拉压刚度小，故可以认为波形钢腹板不承受轴向力，因而在导入预应力不受抵抗，梁体纵向预应力钢束可以集中加载于翼缘板，从而有效地提高预应力效率。新型双T形组合梁，采用波形钢腹板替代混凝土腹板，提高双T梁的抗剪承载力，减轻梁体自重，简化施工工艺，避免腹板斜裂缝。预应力钢管混凝土芯棒是一种新型的组合材料，具有很强的抗拉承载力，预应力钢管混凝土芯棒由钢管、管内混凝土和预应力钢筋组成，在钢管内设置多根预应力钢筋，采用先张法进行预应力钢筋张拉锚固，并在钢管内部采用混凝土填充物灌实，等待混凝土结硬后，放张预应力钢筋，给钢管内混凝土施加预应力，实现钢管、预应力钢筋和钢管内混凝土联合受力工作，形成新型的抗拉强度高的芯棒状组合材料。采用预应力钢管混凝土芯棒作为新型双T形组合梁的受拉翼缘，高强混凝土平板作为双T形组合梁的受压区上翼缘顶板，可增加大梁结构的抗弯能力，提高大梁的抗弯刚度，提高双T形屋面梁的跨越能力，避免预应力钢筋锚固区域的产生纵向裂缝。带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁是一种预应力型钢混凝土组合梁，由预应力钢管混凝土芯棒、波形钢腹板和混凝土顶板组成，波形钢腹板抵抗剪力，预应力钢管混凝土芯棒和混凝土顶板共同工作抵抗弯矩。双T形组合梁是一种预制构件工厂生产的组合结构大梁构件，吊装新型双T形组合梁到混凝土框排架厂房结构上，形成大跨径多层厂房楼面系统或单层厂房的屋面系统。新型双T形组合梁作为屋面梁可构建30 48米超大跨径单层工业厂房，作为楼面梁可构建21 30米大跨径多层工业厂房，既满足工业生产大空间需要，又节约土地。有益效果:本实用新型和现有技术相比，具有以下优点:运用预应力钢管混凝土芯棒作为新型大跨径组合梁的下翼缘，波形钢板作为新型组合梁的腹板，现浇高强混凝土平板作为大梁的受压上翼缘，形成一种带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁，具有承载力高、跨越能力大、起吊安装方便，重量轻、造价低等优点。预应力钢管混凝土芯棒由钢管、管内混凝土和预应力钢筋组成，是一种由复合材料组成的抗拉构件，预应力钢管混凝土芯棒内可以放置多根预应力钢绞线，芯棒具有很高的抗拉承载力，充分发挥了钢管、管内混凝土、预应力钢筋材料的各自优点，优势互补，协同工作。预应力钢管混凝土芯棒中钢管可作为大梁下翼缘抗拉材料，又能约束钢管内混凝土，提高管内混凝土抗压强度。芯棒中预应力钢筋可作为大梁下翼缘抗拉材料，又对钢管内混凝土施加预压应力，提高管内混凝土的抗裂性能，提高大梁结构的刚度。芯棒中管内混凝土可以保证先张法预应力钢筋的锚固效果，保证高强预应力钢筋材料强度可以充分利用，又能有效地防止钢管发生局部屈曲，预应力钢筋放张后产生的压力由管内混凝土承担。对比马蹄形下翼缘的预应力混凝土 T形梁，预应力钢管混凝土芯棒内可以设置大量的预应力钢绞线钢筋，预应力钢管混凝土芯棒改善了 T形梁受拉区的工作性能，采用预应力钢管混凝土芯棒用作双T形组合梁的下翼缘，可大幅度提高双T形组合梁的抗弯承载力和大梁的刚度，具有重量轻、刚度大、承载力强、跨越能力大和造价低等优点。波形钢腹板与预应力钢管混凝土芯棒可方便地焊接连接在一起，配套使用，优势互补，完美组合，浇筑高强混凝土上翼缘后，就形成波形钢腹板预应力钢管混凝土的双T形组合梁。新型组合梁结构在保留了波形钢腹板组合梁的优点的基础上，又增加了预应力钢管混凝土芯棒优点，大大改进了大梁结构的受力性能，提高了大梁的抗剪和抗弯承载力了，减轻了大梁重量，增加了大梁的跨越能力，减少了大梁下翼缘预应力损失，避免了混凝土腹板斜裂缝，简化了大跨径组合梁的施工工艺，加快了施工时间，降低了大跨径梁体结构的造价。带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁是大跨径厂房楼屋面梁施工工艺的突破性革新，具有优良的受力性能。30 48米超大跨径的双T形屋面板梁可用于超大级别的单层厂房项目中，替代门式刚架轻钢结构和网架结构，缩短工期，节约钢材，降低造价。18 30米超大跨径的双T形承重楼层板梁可用于3 4层的多层工业厂房，既能满足工业生产空间需要，又能利用宝贵的土地资源增加建筑面积。双T形组合梁实现了工业化快速生产大跨径预制大梁，可广泛地运用于大跨径厂房项目中，尤其适合乡镇企业的生产厂房和仓库项目工程。图1带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁剖面示意图；图2预应力钢管混凝土芯棒示意图；图3带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁节段的三维示意图。图4带有矩形状预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁剖面示意图；[0026]图中有:预应力钢管混凝土芯棒I ;柱状钢管11 ;管内混凝土 12 ;预应力钢筋13 ；波形钢腹板2 ;上翼缘混凝土板3 ;柱状栓钉4，连接槽钢5，横向钢支撑6，下翼缘水平钢支撑7。下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步说明。实施例1本实用新型的带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁，由预应力钢管混凝土芯棒1、波形钢腹板2、上翼缘混凝土板3、柱状栓钉4、连接槽钢5、横向钢支撑6和下翼缘水平钢支撑7构成，左右两个预应力钢管混凝土芯棒I作为双T形大梁的下翼缘，连接槽钢5纵向通长焊接连接在预应力钢管混凝土芯棒I的上部位，左右两个波形钢腹板2下部与连接槽钢5焊接牢固，通过柱状栓钉4连接键将上翼缘混凝土板3与波形钢腹板2连接成为整体，设置横向钢支撑6和下翼缘水平钢支撑7连接左右两个波形钢腹板2，增强结构空间稳定性。预应力钢管混凝土芯棒I包括柱状钢管11、管内混凝土 12和预应力钢筋13，柱状钢管11内密实灌注充填管内混凝土 12，预应力钢筋13均匀布置在管内混凝土 12中。实施例2制备上述带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁及其方法，包括以下步骤:步骤I)在混凝土构件预制厂，整理场地，组织施工材料，按照设计间距，水平放置左右两个柱状钢管11，连接槽钢5通长焊接在柱状钢管11上部位，吊装左右两个波形钢腹板2到位，波形钢腹板2下部与连接槽钢5通长焊接，将柱状栓钉4牢固焊接在波形钢腹板2的上翼缘顶面，安装横向钢支撑6和下翼缘水平钢支撑7连接左右波形钢腹板2，形成组合大梁的钢骨架；步骤2)预应力钢筋13穿入柱状钢管11内，采用千斤顶张拉预应力钢筋13，并锚固在张拉台座上，安装施工支架和模板，采用高强度自密实混凝土灌入柱状钢管11内，形成管内混凝土 12，采用拉压钢板工具挤密管内混凝土 12，采用封头板将柱状钢管11两端封住，以防管内混凝土 12流出，绑扎钢筋网片，采用高强度混凝土浇筑上翼缘混凝土板3，养护管内混凝土 12和上翼缘混凝土板3 ；步骤3)等待混凝土到达设计强度，拆除模板，放张预应力钢筋，形成预制组合结构大梁成品，运输预制大梁到工地，起吊安装，形成厂房屋面结构系统。实施例3某带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合屋面梁，屋面设计活荷载2.0kN/m2,在预制构件厂生产，梁长42米，双T梁的板面宽度为3米，梁高为1.6米，采用预应力钢管混凝土芯棒作为大梁下翼缘，下翼缘钢管采用直径350_、壁厚8_的无缝钢管，钢管内设置16根高强低松弛的7 Φ5钢绞线，钢管内采用C80高强混凝土微膨胀自密实混凝土填充密实。采用25号槽钢作为连接槽钢，波形钢腹板采用波长为700mm，波高120mm，直板段水平长度为200mm，斜板段投影长度为150mm，钢板厚8mm，波形刚腹板高度为800 1000mm，波形刚腹板顶每侧设置2排Φ 16柱状栓钉作为剪力键。采用带支托的混凝土平板作为大梁上翼缘，混凝土板厚80mm,板宽3米,支托高120mm,采用C60高强混凝土烧筑而成，内配直径12mm钢筋的单层钢筋网片，横向钢支撑采用角钢构成。同样几何尺寸和配筋的新型双T形组合梁，若作为27米跨径楼面大梁，可以承担楼面设计活荷载12.0kN/m2，构建大跨径多层工业厂房。实施例4某42米跨径的带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形屋面组合梁，屋面设计活荷载2.0kN/m2，采用矩形钢管的预应力钢管混凝土芯棒作为大梁下翼缘，下翼缘矩形钢管采用边长300X250mm钢管，壁厚8_的无缝钢管，钢管内设置16根高强低松弛的7 Φ5钢绞线，钢管内采用C80高强混凝土微膨胀自密实混凝土填充密实。取消连接槽钢，波形钢腹板直接焊接在矩形钢管上，其他工程材料和施工方法如实例3。下面对本实用新型进行更为详细地说明:带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁是一种预制结构构件，采用波形钢板作为抗剪钢腹板，预应力钢管混凝土芯棒作为受拉翼缘，采用现浇高强钢筋混凝土平板作为受压翼缘，具有承载力高、跨越能力大、重量轻、造价低等优点。施工工艺流程为:准备工作一焊接型钢骨架——预应力钢筋张拉——模板制作——浇筑混凝土——混凝土养护——放张预应力钢筋——起吊运输——架设大梁——建造厂房。在带有预应力钢管混凝土芯棒的双T形组合梁制作过程中，必须注意抓紧抓细各环节，具体生产工艺要点如下:(I)准备工作在预制构件厂，清理场地，购买建筑材料，安排施工机械。新型双T形组合梁的钢管材料不宜采用直缝焊接钢管，宜采用热轧无缝钢管或螺旋焊管钢管，并在钢管的两端部焊接加劲钢板和钢垫板，以便形成大梁支座。波形钢腹板的厚度和尺寸应按照设计要求选材，其波纹可以是梯形、正弦曲线、矩形、折线形等形状。预应力钢筋宜采用高强低松弛的7 Φ 5钢绞线，预应力锚具宜采用夹片式工具锚。(2)焊接型钢骨架根据设计要求，进行钢管下料和加工，钢管上侧焊接连接槽钢，形成平台面，槽钢上面焊接波形钢腹板，波形钢腹板上面焊接上翼缘钢板，将柱状栓钉牢固焊接在波形钢腹板的上翼缘顶面，波形钢腹板与上翼缘钢板的焊缝宜采用双面角焊缝。为保证钢管、连接槽钢和波形钢腹板组装加工的质量，减少现场焊接工作量，钢结构材料加工和组焊应该集中在工厂仓库完成，并安装双T梁横向钢支撑构件和水平支撑，形成组合大梁的钢骨架，经检验合格后运至现场组装。(3)预应力钢筋张拉波形钢腹板预应力钢管混凝土的双T形组合梁是一种先张法预应力预制结构构件，可以在预制构件厂采用长线法或短线法生产。预应力钢筋穿入钢管中，采用千斤顶张拉预应力钢绞线，锚固在台座上。为了防止预应力组合梁端部的预应力效应作用太大，导致梁支座区域梁顶部混凝土负弯矩作用下混凝土顶板开裂，预应力钢束应分为长束和短束预应力钢筋，短束预应力钢筋可以采用在预应力钢筋上涂抹废机油等隔离剂。(4)浇筑混凝土和养护双T形组合梁上翼缘混凝土顶板应采用C60 C80高强混凝土浇筑，采用平板振捣器振捣密实，为了方便批量浇筑混凝土顶板，模板宜采用可以多次重复利用的拼装钢模板。采用高强混凝土可以增强混凝土顶板抗压能力，提高大梁的抗弯能力，减少混凝土用量，减轻梁体重量。上翼缘混凝土顶板中应配置钢筋网，以便满足上翼缘板的悬臂抗弯承载力要求，防止产生过大的混凝土收缩裂缝。波形钢腹板的上翼缘钢板上，应设置栓钉剪力键，确保组合结构大梁混凝土顶板和波形钢腹板共同工作，承担外荷载的作用效应。 预应力钢管混凝土芯棒必须精心施工，钢管内宜充填C60 C80高强混凝土，应充填微膨胀高强度的自密实混凝土灌实，确保钢管内混凝土均匀密实。在钢管两端，连接专用的钢管混凝土灌料器，采用压力泵灌注高强混凝土充填在钢管内，采用水平向挤压钢板将钢管内混凝土挤压密实，直到泌水孔出现水泥浆液为止，钢管两端盖上封头板，防止钢管内混凝土流淌出来。双T形组合梁混凝土养护要求较高，宜采用蒸汽养护方法，可采取措施提高混凝土早期强度，加快模板和场地周转。(5)放张预应力钢筋当混凝土结硬到达设计强度时，可以放张预应力钢筋，对双T形组合梁下翼缘钢管内混凝土施加预应力，预应力钢筋放张应缓慢对称进行，以免端部混凝土出现纵向裂缝。正确的放张顺序应为:先长束，后短束，以免由于约束作用导致钢管内混凝土出现横向裂缝。(6)运输和吊装采用专用运输卡车，运输双T形组合屋面梁体达到施工现场，采用起吊设备，吊装T形组合屋面梁到框架结构主体上，铺设双T形组合屋面梁，形成屋面结构。T形屋面梁不宜采用两端焊接方法，宜搁置橡胶支座上，以便满足温度变形要求，并设置限位挡块，满足抗震构造要求。