复合梁 【技术领域】
本发明涉及用于建筑业的复合梁。
背景技术
在这里，术语“复合梁”应理解为：(i)梁，优选由钢形成，以及(ii)实心板或复合板；它们通过剪力接合相互连接从而共同作用以作为一个单独的结构部件起作用。
这里，术语“剪力接合”应理解为在复合梁的梁和实心板或复合板之间的相互连接，该相互连接使得这两个部件在导致生成纵向剪切力的弯曲作用效应下作为单独的结构部件共同起作用。
通常，在传统的复合梁中，该剪力接合包括剪力接合器、板状混凝土以及横向加强件。
这里，术语“剪力接合器”应理解为安装到梁上(通常是安装到梁的上部凸缘上)的机械装置，该机械装置构成该剪力接合的一部分。
本发明具体地、但不排他地涉及以下类型的复合梁，包括：
(a)在各端均被支撑的水平梁(通常为钢梁)；
(b)位于该梁上并由该梁支撑的复合板，该复合板包括：
(i) 金属(通常为钢)型板，该金属型板具有多个由肋分开的槽，该型板相对于该梁定位，从而使得肋平行于梁的纵轴线或者使肋与梁的纵轴线构成小于等于15°的锐角；
(ii)浇铸于型板上的混凝土，该浇铸的混凝土包括混凝土肋，所述混凝土肋由槽和相邻肋的侧面限定；和
(iii)嵌入该浇铸的混凝土中的加强部件；以及
(c)多个剪力接合器，通常为带头螺栓形式，其嵌入到浇铸的混凝土中并焊接到梁上，从而将复合板连接到梁上。
【发明内容】
本发明是为了克服在上述类型地复合梁中出现的主要问题，上述类型的复合梁包括传统的焊接螺栓剪力接合器和具有开口金属肋的型钢支撑板。所述问题是包括在已经由本申请人进行的研究工作中由本申请人所研究的横向肋穿通失效在内的纵向剪切失效的复杂问题。所述横向肋穿通的问题并不只限于这种具体类型的复合梁。
本发明的目的是提供一种复合梁，其提高了对包括横向肋穿通的纵向剪切失效的抵抗能力。
根据本发明，提供了一种复合梁，其包括：
(a)梁；
(b)定位在该梁上并由其支撑的实心板或复合板，该实心板或复合板包括板部分和多个从该板部分延伸的混凝土肋；
(c)至少一个剪力接合器，其定位在至少一个所述混凝土肋中并将实心板或复合板连接到梁上；以及
(d)嵌入在至少一个混凝土肋中的加强部件，包括嵌入的一个或多个剪力接合器，该加强部件为网状形式，包括纵向线(line wire)和在该纵向线的交叉点处连接在一起的横向线(cross line)。本申请人已经发现在上述子段落(d)中描述的加强部件极大地提高了对复合梁的横向肋穿通失效的抵抗能力。
优选地，混凝土肋平行于梁的纵轴线，或者混凝土肋和梁的纵轴线形成小于等于15°的锐角。
优选地，该网定位为使得纵向线沿着混凝土肋的纵向，即沿着梁的纵向延伸。
对于该结构，横向线的作用是承受拉力以及平衡在一个或多个剪力接合器的基底区域中产生的剪力接合器反作用力的横向分量。
由本申请人进行的研究工作表明，在没有这些横向线的情况下将不能防止梁的横向肋穿通失效。
纵向线的一个作用是将横向线锚定，从而使该横向线能够承受拉力。
纵向线的另一作用是平衡在一个或多个剪力接合器的基底区域中产生的剪力接合器反作用力的纵向分量。
优选地，该网定位在混凝土肋中混凝土肋高度的25％到75％之间的位置处。
在复合梁包括复合板而非实心板的情况下，优选地该复合板包括具有多个金属槽的金属型板和在该型板上浇铸的混凝土，所述金属槽由金属肋分开。通过该结构，该金属槽和金属肋的侧面限定了混凝土肋的外表面。
优选地，该网定位在该混凝土肋中低于型板相邻肋顶部的高度处。
优选地，该网定位在混凝土肋中相邻金属肋高度的25％到75％之间的位置处。
优选地，该网横过在混凝土肋中网位置处的混凝土肋的宽度延伸。
优选地，加强部件还包括多个附加的加强元件，所述加强元件横向于网的纵向线延伸并具有在网的平面之外的一个或多个部分。
优选地，该附加的加强元件是曲柄把手形元件。
优选地，网平面外的各附加加强元件的一个或多个部分从混凝土肋延伸进入在复合板上的实心板的板部分中。
优选地，该梁是钢梁。
优选地，该金属型板是钢型板。
优选地，该梁在各端处均被支撑。
也可以在沿着该梁长度的一个或多个位置处支撑该梁。
该梁可以是内部梁或边梁。
优选地，设有多个剪力接合器。
优选地，该剪力接合器是带头螺栓。
该剪力接合器可以是其它任意合适的形式，例如结构螺栓或管道或引爆接合器(shot-fired connector)。
该剪力接合器可以沿着梁的长度以直线的方式布置，或沿着该长度以交错的方式布置，其中连续的剪力接合器横向于前述接合器定位。
在沿着梁的长度的各个位置处可以有多于一个的剪力接合器。例如，剪力接合器可以沿着梁的长度成对地布置。
优选地，在剪力接合器之间沿着梁的长度的最小间距至少是剪力接合器直径的5倍。
优选地，剪力接合器之间沿着梁的长度的间距不大于在混凝土肋顶部上方的剪力接合器高度的7.5倍。该最大间距避免了必须在该复合梁中使用以本申请人名义在澳大利亚专利申请69998/01中所描述类型的加强部件。
在复合梁包括复合板而非实心板，并且该复合板包括金属型板的情况下，混凝土肋的顶部适应于相邻金属肋的顶部。
在一种结构中，优选加强部件为焊接线网平板，该焊接线网包括平行的纵向线和在纵向线的交叉点处焊接在一起的横向线的矩形阵列。
本发明并不限于前面描述的结构，而是其范围通过示例延及这样一种网，该网由纵向线和在纵向线的交叉点处焊接在一起的横向线形成，并具有沿着纵向线的至少一部分长度的之字形的纵向线。
【附图说明】
下面参考附图通过示例进一步描述本发明，其中：
图1是以简化形式显示根据本发明的复合梁(没有形成梁的一部分的混凝土层)的一个实施例的立体图；
图2是在图1中所示的复合梁沿着图1中箭头A方向的端视图(图中示出了混凝土层)；
图3是图1和图2中所示的根据本发明的复合梁的该实施例的加强部件的立体图；
图4是由本申请人在图1到图3所示的本发明普通类型复合梁上进行的研究工作中产生的接合器剪切力与纵向滑移的曲线图；
图5是类似于图2的端视图，显示了如图1到图3所示的复合梁实施例的具体形式；以及
图6是类似于图2和图5的端视图，显示了根据本发明的复合梁的另一实施例。
【具体实施方式】
图1到图3中所示的根据本发明的复合梁3的实施例是简化形式，以更清楚地显示该复合梁3。
参见图1和图2，复合梁3包括：
(a)水平延伸的热轧或加工的钢梁5，该梁在每端并且在沿着梁的长度的至少一个位置处被支撑，从而使该梁横过在梁端支撑之间的多个跨度延伸；
(b)复合梁，包括：
(i)钢型板7，其与钢梁5的顶部凸缘9接触，该型板7包括多个平行的钢肋11，这些钢肋11由槽13分开并定位为使其沿着平行于梁5的纵轴线的方向延伸；以及
(ii)在型板7上浇铸并具有上表面31的混凝土层29(只在图2中示出)，从而金属槽和钢肋的倾斜侧面限定了混凝土肋21的外表面，而混凝土层29的其余部分限定了复合板的板部分；
(c)多对为带头螺栓形式的剪力接合器15，其延伸通过图1和图2中所示的位于梁5上的特定的混凝土肋21，并且该剪力接合器15沿着梁5的长度被空间间隔地焊接到梁5的顶部凸缘9上；以及
(d)总体上由附图标记19表示的加强部件，其嵌入到混凝土肋21的混凝土板中，剪力接合器15位于该混凝土肋21中，以防止复合梁3的横向肋穿通失效。
梁5、剪力接合器15以及复合板可以是任意合适的尺寸和结构。典型地，剪力接合器15的纵向间隔为100-300mm，而横向间隔为60-100mm。典型地，复合板的厚度至少为120mm。
另外，尽管图1和图2所示的钢型板7具有梯形断面，但型板7可以是具有开口钢肋的燕尾榫形或其它任意合适的形状。
图1到图3所示的加强部件19为钢网的形式，该网由纵向线41和在该纵向线的交叉点处焊接在一起的横向线45形成以形成大体矩形的阵列。
纵向线41和横向线45可根据情况具有相同或不同的直径。
该网定位为使得纵向线41沿着混凝土肋21的纵向延伸，且横向线45横向于混凝土肋21延伸。
另外，该网定位在混凝土肋21中低于混凝土肋21顶部(即，低于相邻钢肋11的顶部)的位置处，且更具体地定位在图1到图3所示的实施例中槽13的基底和相邻肋11的顶部之间的大约中间处。
如上所述，本申请人已经在申请人的试验推动装置(push out rig)上对图1到图3所示类型的复合梁的部分进行了研究工作。
图4是在该研究工作中产生的接合器剪切力与纵向滑移的曲线图。本申请人在对比试验中测定加强部件19的使用使得复合梁的剪力接合器的强度增加了64％，并同时增加了复合梁的延展性。
图5示出了由本申请人针对具体应用而设计的如图1到图3所示的复合梁的实施例的具体形式。
图5显示出复合梁的具体尺寸和用于该梁的具体设计信息。
应指出，图1到图3中所示的使用500级钢(grade 500 steel)制造的复合梁的实施例的设计可基于下表1中的信息。螺栓纵向间距Sc(mm)横向线直径(mm)横向线间距(mm)纵向线直径(mm)纵向线间距(mm)≤1509.5757.6150＞1509.51507.6150
图6示出了根据本发明的复合梁3的另一实施例。
复合梁3具有与图1到图3和图5中所示的复合梁的实施例相同的基本部件，并且用相同的附图标记表示相同的部件。
加强部件19还包括多个空间间隔的附加加强元件51。
附加的加强元件51为曲柄把手形条棒的形式，该条棒连接到横向线45上，并从肋21延伸进入混凝土层29的板部分的邻接部分中以防止在极限载荷作用下板的分层。
图6示出了针对具体应用而设计的实施例的具体形式。
在任意给定的情况下，把手的数量可以根据诸如混凝土的压缩强度等级和剪力接合器的纵向间距等因素来确定。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上述本发明的优选实施例进行许多修改。
以示例的方式，尽管图1到图3所示的复合梁的实施例包括沿着梁5长度的多对剪力接合器15，但本发明并不限于该结构，而是其范围延及任意合适的结构，例如其中设有单个的而非成对的剪力接合器的结构。这些可替换的结构如图5和图6中所示。
另外，尽管实施例的结构中混凝土肋21平行于梁5的纵轴线，但本发明并不限于此，而是其范围延及这样的结构，其中混凝土肋21和纵轴线形成小于等于15°的锐角。
另外，尽管实施例的结构包括复合板，但本发明并不限于此，而是其范围延及这样的结构，其包括实心混凝土板。
另外，尽管实施例的结构包括嵌入有剪力接合器15的混凝土肋，混凝土肋由槽13和单独钢型板的相邻的钢肋11限定，但本发明并不限于此，而是其范围延及这样的结构，其中包含嵌入的剪力接合器的混凝土肋由边缘槽和相邻分割的钢型板的肋限定。
另外，尽管图6所示的实施例描述了曲柄把手形条棒连接到横向线45上，但本发明并不限于此，而是其范围延及这样的结构，其中附加的加强元件51一体形成为加强部件19的一部分。