[0001] 本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种预制装配大开洞部分包覆型钢混凝土梁及施工方法。

[0002] 在现代钢筋混凝土结构中，形式多为现浇钢筋混凝土结构，它是施工现场支模并浇筑成形的结构，具有整体性好，刚度大、防渗性能好的优点，但也有许多缺点，如施工工序繁多复杂，需要大量劳动力，工期长，设计截面较大，材料用量大，占空间较大等。

[0003] 随着建筑施工技术的发展，装配式混凝土结构出现，它是由预制混凝凝土构件装配连接而成的混凝土结构。它在工厂进行大部分施工作业，可实现工业化生产，构件的浇筑受环境影响较小，质量可控性强。现场进行局部浇筑，大大提高了生产效率，缩短了施工周期，节省了大量模板和人力。但也存在整体性差、抗渗性能差和不利于抗震等缺点。

[0044] 下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

[0045] 为了提高装配式混凝土结构的整体性、抗渗性能以及抗震性能等，本发明提供了一种预制装配大开洞部分包覆型钢混凝土梁，如图1至图9所示，其包括开洞H型钢3，开洞H型钢3则主要包括腹板3‑1、端板3‑4、下翼缘板3‑5和上翼缘板3‑6。

[0046] 为便于描述，本发明中的方向做出如下定义：纵向，指平行于型钢长度的方向；横向，指垂直于型钢长度且垂直于上下翼缘的方向，也即上下翼缘的连接方向，也可称为上下方向。

[0047] 其中，端板3‑4设置在型钢的两个端部，并留出一定空间，端板3‑4同时连接腹板3‑1、下翼缘板3‑5和上翼缘板3‑6，其板面与型钢长度方向垂直。

[0048] 本发明将腹板3‑1分为第一区域3‑1‑1和第二区域3‑1‑2两部分，其中第一区域3‑1‑1为型钢跨中区域，第二区域3‑1‑2在型钢跨中区域的两侧。

[0049] 本发明在第一区域3‑1‑1开有第一洞口3‑1‑1‑1，并设置纵向加劲肋3‑3，第一洞口3‑1‑1‑1用于设备铺设，其尺寸应相对较大以供设备从中穿过，第一洞口3‑1‑1‑1也即本发明所定义的“大开洞”。纵向加劲肋3‑3的长度方向与型钢长度方向平行，布置在第一洞口3‑
1‑1‑1的两侧，显然，此处的两侧，不仅可以指上下两侧，也可以指腹板3‑1的板面两侧。

[0050] 本发明在第二区域3‑1‑2沿型钢长度方向开有若干第二洞口3‑1‑2‑1，并设置横向加劲肋3‑2，第二洞口3‑1‑2‑1用于侧放浇筑，其尺寸相对于第一洞口3‑1‑1‑1相对较小。横向加劲肋3‑2的长度方向与型钢长度方向垂直，分别布置在各第二洞口3‑1‑2‑1的两侧，显然，此处的两侧，不仅可以指沿型钢长度方向的两侧，也可以指腹板3‑1的板面两侧。

[0051] 本发明所定义的预制，还包括在下翼缘板3‑5、上翼缘板3‑6和端板3‑4之间的预制高强混凝土1。本发明在上翼缘板3‑6顶部布置有若干等间距的抗剪连接件8，并浇筑有现浇混凝土板2，现浇混凝土板2是本发明主要的现浇部分。

[0052] 根据上述结构，开洞H型钢3能够保证梁的抗剪和抗弯承载力，弥补开洞造成的刚度下降。第一洞口3‑1‑1‑1的设置能够使建筑内的设备管道穿洞布置，不仅可减少管道用料长度，而且能够增加净高和空间利用率。虽然腹板3‑1上设置了较大的第一洞口3‑1‑1‑1，但通过将其设置在跨中区域，腹板3‑1能够对其约束，防止洞口开裂。第二区域3‑1‑2设置的若干相对较小的第二洞口3‑1‑2‑1，能够与浇筑的混凝土产生销栓作用，增强型钢混凝土的工作性能。并且第二洞口3‑1‑2‑1还可用于梁侧放浇筑，用开洞H型钢3自身作为模板的一部分，减少模板，方便施工。

[0053] 本发明横向加劲肋3‑2和纵向加劲肋3‑3的数量、长度、厚度、宽度和位置等设计参数可以根据相应的设计计算方法进行优化设计。

[0054] 在本发明的一些实施例中，参考图2和图3，第一洞口3‑1‑1‑1的形状为矩形、椭圆形或者倒圆角的矩形，这些形状主要是为了配合穿洞设备，洞口大小根据工程管道而定。第二洞口3‑1‑2‑1的形状为圆形或正多边形，典型如正六边形，规则对称形状能起到更好的效果。

[0055] 如图2所示，下翼缘板3‑5上部布置若干纵筋一4，上翼缘板3‑6下部布置若干纵筋二5，下翼缘板3‑5和上翼缘板3‑6之间布置若干闭合箍筋6，纵筋一4和纵筋二5的长度方向均与型钢长度方向平行，闭合箍筋6与型钢长度方向垂直。通过设置纵筋一4，纵筋二5和闭合箍筋6，起到与混凝土更好的协同作用。

[0056] 如图2所示，纵筋一4在两端的端板3‑4之间，且长度不超过两个端板3‑4的间距，纵筋二5布置在端板3‑4至第一洞口3‑1‑1‑1边沿之间，长度为端板到第一洞口3‑1‑1‑1处，闭合箍筋6在型钢长度方向同时有纵筋一4和纵筋二5处设置，第一洞口3‑1‑1‑1处不设置。

[0057] 如图1和图3所示，预制高强混凝土1在腹板3‑1两侧进行一次浇筑，与开洞H型钢3、纵筋一4、纵筋二5和闭合箍筋6形成整体。抗剪连接件8与开洞H型钢3通过焊接连接，现浇混凝土板2通过现浇混凝土与下部形成整体。

[0058] 如图1所示，现浇混凝土板2内设置有双层双向板钢筋7，双层双向板钢筋7上下对称布置且避开抗剪连接件8。

[0059] 该实施例中，参考图3，预制高强混凝土1在长度方向位于端板3‑4之间，端板3‑4外侧未浇筑预制高强混凝土1的开洞H型钢3用于与柱螺栓连接或者焊接。

[0060] 如图1和图3所示，预制高强混凝土1、开洞H型钢3、纵筋一4、纵筋二5、闭合箍筋6和抗剪连接件8均为预制部分，现浇混凝土板2和双层双向板钢筋7为现浇部分。

[0061] 在本发明的一些实施例中，抗剪连接件8可为栓钉、螺栓、PBL连接件或者角钢，连接件数量根据实际需要而定。

[0062] 在本发明的一些实施例中，现浇混凝土板2的混凝土强度低于预制高强混凝土1的强度等级，现浇混凝土板2可采用再生混凝土、轻骨料混凝土和隔声混凝土。预制高强混凝土1采用高强混凝土或超高性能混凝土，可提高部分包覆型钢混凝土梁的承载力、抗裂性能和耐久性。并且，采用型钢混凝土结构和高性能混凝土，能够降低梁的截面高度，进一步提高净高和空间利用率。

[0063] 本发明的预制装配大开洞部分包覆型钢混凝土梁，施工步骤如下：

[0064] 步骤1，在工厂，先将开洞H型钢3裁切焊接完成，将纵筋一4、纵筋二5、闭合箍筋6进行定位绑扎，放置在开洞H型钢3两侧并固定，将抗剪连接件8焊接到上翼缘板3‑6，支底模，将开洞H型钢3侧放在底模上，并在第一洞口3‑1‑1‑1处支预留孔洞的模板，浇筑预制高强混凝土1，后进行养护和拆模，完成预制部分。

[0065] 步骤2，在现场，将开洞H型钢3两端型钢与柱连接。

[0066] 步骤3，在开洞H型钢3上部支楼板模板，将双层双向板钢筋7避开抗剪连接件布置。

[0067] 步骤4，浇筑现浇混凝土板2。

[0068] 本发明施工工艺采用部分预制装配的思想，梁主体在加工厂预制加工，预制梁与柱在施工现场连接安装，然后浇筑现浇混凝土板2即完成施工作业。进一步地，在预制阶段可以将梁侧放浇筑，以上下翼缘板和端板作为部分模板，仅需再支一侧模板，即可进行浇筑。第二洞口3‑1‑2‑1的设置，可使得一次进行腹板两侧的混凝土浇筑，进一步缩短工期。

[0069] 综上，本发明在传统装配式部分包覆型钢混凝土组合梁基础上，在梁腹预留孔洞，并在洞口外伸区段的型钢也开洞，减轻的组合梁的自重，提高了混凝土与型钢的共同工作性能，方便施工浇筑及设备管线的安装，提高了空间利用率。同时采用高强高性能混凝土，提高了梁的受力性能。根据本发明提出的设计方法，可以进一步优化腹板开洞的位置、大小及形式(圆形、矩形、正多边形)，现浇混凝土的强度(再生混凝土、轻骨料混凝土、隔声混凝土)，混凝土板形式(压型钢板组合板、叠合板)以实现本实例优化设计。