[发明专利]一种采用X型钢板加强的连梁结构及其设计方法

权利要求书

1.一种采用X型钢板加强的连梁结构，包括连梁(2)和墙肢(3)，其特征在于：所述的连梁(2)中布置X型钢板(1)，墙肢(3)中布置锚固构件(4)，所述的X型钢板(1)通过两侧的锚固构件(4)支撑并锚固；所述的X型钢板(1)关于水平中心线对称、关于垂直中心线对称；所述的锚固构件(4)长度方向与水平面垂直，两侧的锚固构件(4)相互平行。

2.根据权利要求1所述的一种采用X型钢板加强的连梁结构，其特征在于：所述的X型钢板(1)的垂直中心线与连梁(2)的垂直中心线共线。

3.根据权利要求1所述的一种采用X型钢板加强的连梁结构，其特征在于：所述的X型钢板(1)与锚固构件(4)通过焊缝(5)连接。

4.根据权利要求1所述的一种采用X型钢板加强的连梁结构，其特征在于：所述的锚固构件(4)为工字钢、H型钢、对称布置的双肢角钢或T型钢。

5.根据权利要求1所述的一种采用X型钢板加强的连梁结构，其特征在于：所述的X型钢板(1)的尺寸在沿连梁(2)高度方向不超出连梁箍筋范围。

6.一种采用X型钢板加强的连梁结构的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、设计X型钢板(1)

A1、X型钢板(1)为一层，居中放置于连梁(2)中央；X型钢板(1)关于水平中心线对称、关于垂直中心线对称，连梁(2)跨中任意横截面中钢板的横截面积均相等，其厚度及尺寸由连梁(2)的尺寸所需构造要求及该连梁(2)的承载能力要求确定，钢板截面尺寸计算方法如下；

连梁(2)所承受剪力V、弯矩M分别由两部分组成：X型钢板(1)部分所承担的剪力V_sp、弯矩M_sp，钢筋混凝土连梁(2)部分承担剪力V_sc、弯矩M_sc；

即：

V＝V_sp+V_sc

M＝M_sp+M_sc

Msc=1γRE[0.9(h0-2as)fyAs]]]>

Vsc=1γRE[0.35ftbh0+0.85Avsfyv)fyh0]]]>

τsp=VspAsp]]>

σsp=MspWsp]]>

σsp2+τsp2≤1.1fsp]]>

由以上各式确定X型钢板(1)的截面尺寸t_sp和h_sp1，其中：

γ_RE—抗震承载力调整系数；

h₀—连梁(2)截面有效高度；

a_s—受拉钢筋合力作用点至受拉截面边缘距离；

f_y—钢筋抗拉强度设计值；

A_s—连梁(2)中纵向受拉钢筋截面面积；

f_t—混凝土抗拉强度设计值；

A_v—配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；

f_yv—连梁(2)中箍筋的抗拉强度设计值；

τ_sp—X型钢板(1)抗剪强度设计值；

σ_sp—最不利截面即墙梁交界处截面受弯最大正应力值；

W_sp—最不利截面即墙梁交界处截面钢板截面抵抗矩；

f_sp—X型钢板(1)抗压强度设计值；

X型钢板(1)两侧的夹角α同时受连梁(2)几何尺寸与最不利截面抵抗矩W_sp的约束，即夹角α既满足X型钢板(1)的尺寸不超出连梁(2)范围，又满足最不利截面抵抗矩W_sp大于最小截面抵抗矩的要求；

A2、X型钢板(1)的材料为牌号为Q235-B.C.D级的碳素结构钢；

A3、X型钢板(1)表面焊接抗剪栓钉，焊接要求满足JGJ138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》及GB50017-2003《钢结构设计规范》的规定；

A4、X型钢板(1)位于连梁(2)箍筋内部；

B、设计锚固构件(4)

B1、锚固构件(4)为型钢，包括工字钢、H型钢、对称布置的双肢角钢或T型钢，其截面尺寸由下列公式确定：

M2W+V2A≤f]]>

式中：M为连梁(2)端部弯矩，V为连梁(2)端部剪力，A为锚固构件(4)横截面积，W为锚固构件(4)截面抵抗矩，f为锚固构件(4)钢材屈服强度设计值；

B2、锚固构件(4)选用Q345-B.C.D.E级的低合金高强度结构钢；

B3、锚固构件(4)沿墙肢(3)上下贯通布置；若受条件限制，锚固构件(4)伸出连梁(2)上下表面的长度h4不小于连梁(2)高度h；

B4、X型钢板(1)与锚固构件(4)之间的焊缝(5)要求满足GB50017-2003《钢结构设计规范》的规定；

B5、锚固构件(4)表面焊接抗剪栓钉，焊接要求满足JGJ138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》及GB50017-2003《钢结构设计规范》的规定；

B6、锚固构件(4)位于墙肢(3)的分布钢筋或边缘构件的箍筋内部，重叠位置箍筋焊接于该锚固构件(4)上，锚固构件(4)边缘距离墙肢(3)边缘距离da不小于80mm；

C、设计钢筋混凝土

C1、连梁(2)的跨高比小于1:3，其厚度大于150mm；

C2、钢筋混凝土材料的选用符合相关国家规范的要求；

C3、连梁(2)中分布钢筋的选用满足JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》的要求。