CN103290992B - 装配式波纹腹板咬合钢梁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式波纹腹板咬合钢梁，其是由两个波纹槽钢梁腹板咬合对接，通过螺栓装配而成。波纹槽钢梁的断面口型由上、下翼缘和腹板构成，腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波形，该波纹断面为矩形曲线，或为圆弧角矩形曲线，或为梯形曲线，或为圆弧角梯形曲线，或为楔形曲线，或为圆弧角楔形曲线，或为正弦曲线；翼缘为钢板，长度方向的一条边为波形曲线，与腹板断面曲线形状相同，上翼缘与下翼缘平行，腹板垂直位于翼缘之间，翼缘的波纹曲线边与腹板的波纹断面相连，腹板与翼缘采用单面角焊缝连接。本发明适用于装配式钢结构体系的创新型的钢梁，与传统的装配式梁相比，具有自重轻，承载力高和良好的受力性能的优点。

Description

装配式波纹腹板咬合钢梁

技术领域

本发明涉及一种装配式波纹腹板咬合钢梁，属于建筑型材技术领域。

背景技术

目前，装配式钢结构体系是钢结构住宅体系发展的重要方向。传统的钢结构住宅建筑施工时采用了大量的现场焊接，施工速度慢，对环境的污染严重，最重要的是焊缝的质量不宜控制，严重影响建筑物的安全性能，装配式钢结构体系有效地克服了传统钢结构住宅的缺点。在装配式钢结构体系中，梁和梁的现场拼装是一个需要重点研究的问题。

在同类领域可以采用的型钢梁包括热轧工字钢、热轧H型钢、焊接H型钢、热轧方钢管、焊接箱型梁和槽钢等。

热轧工字钢、热轧H型钢和焊接H型钢等H型钢用在装配式梁构件中时，只能通过采用盖板和螺栓对梁的翼缘进行连接，不仅浪费钢材，而且连接效果也比较差，影响梁的整体受力性能。

热轧方钢管、焊接箱型梁等断面是封闭形式的钢梁进行梁和梁的拼装时，只能通过采用盖板和螺栓对梁的翼缘进行连接，腹板部分无法连接，即浪费钢材又影响梁的受力性能，使梁不能充分发挥作用。

在现有的装配式钢结构体系中，通常采用的是两个槽钢进行拼装，两个槽钢的腹板对接，通过螺栓进行连接，形成装配式H型钢。但是，在这种拼接方式中，剪力是通过螺栓传递给腹板，腹板为平钢板，所以所需的螺栓数和腹板的用钢量很大。

由此可见，将传统的型钢构件用在装配式钢结构之中效果不是很理想，不仅影响构件的受力性能，而且需要消耗大量的钢材，产生不必要的浪费。所以，创新出应用于装配式钢结构体系的新型受力构件势在必行。

发明内容

本发明提出了一种属于建筑型材技术领域的装配式波纹腹板咬合钢梁，本发明的目的在于提供一种成本低廉，受力性能优越的适用于装配式钢结构体系的装配式钢梁。

本发明的技术方案如下：

一种装配式波纹腹板咬合钢梁，是由两个波纹槽钢梁通过螺栓装配而成，其中，两个波纹槽钢梁的腹板咬合对接，在腹板处通过螺栓进行装配连接；所述波纹槽钢梁，其断面口型由上翼缘，腹板和下翼缘组成，所述上翼缘与下翼缘平行，所述腹板垂直位于上翼缘与下翼缘之间；所述腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；所述腹板上开有螺栓孔，用于连接螺栓；所述上翼缘和下翼缘为钢板，钢板中与腹板平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板的波纹断面形状相同；所述腹板放置于上翼缘和下翼缘的波纹曲线边处，腹板的波纹断面与上翼缘和下翼缘的波纹曲线边吻合相连。

所述矩形波纹曲线为圆弧角矩形波纹曲线，所述梯形波纹曲线为圆弧角梯形波纹曲线，所述楔形波纹曲线为圆弧角楔形波纹曲线。

所述梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°-90°；所述楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°--90°。

所述腹板与上翼缘和下翼缘之间分别为单面角焊缝。

所述腹板的波纹密度和高度可根据受力要求改变。

所述圆弧角矩形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线以及圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。

有益效果：本发明提出了一种适用于装配式钢结构体系的装配式波纹腹板咬合钢梁，大大地改善了装配式构件的受力性能，相比与传统的装配式钢结构体系中的装配式钢梁，本发明有以下几个优点：

装配后的钢梁腹板是装配式波纹钢板，可以有效的利用波纹钢板优良的平面外刚度、抗屈曲承载能力和较高的疲劳强度，与槽钢拼装成的平钢板相比，在厚度相同的情况下其抗剪承载力和抗面外变形能力都有显著提高。将其用于建筑结构用钢梁能在保证抗剪承载力的前提下大量节约钢材。

装配后的钢梁承咬合状，有效的增加装配式钢梁的平面内的剪切承载力，传统的装配式钢梁的平面内的剪力是依靠螺栓承担和传递的，本发明是依靠钢梁的咬合作用使整个钢梁来承担平面内的剪力，有效地提高装配式钢梁的抗剪承载能力。

因此，采用本发明的装配式波纹腹板咬合钢梁可以同时发挥上述两种技术优势，与其他同类产品相比，其力学性能有显著提高，且翼缘和腹板的厚度均可以减小，可以大幅度的节省钢材用量。同时，本发明提出的装配式波纹腹板咬合钢梁中，断面组合最大特点是更大程度上优化了断面力学性能与产品用钢量之间的关系，使其更趋于合理化和科学化。因此，本发明具有高承载力和高刚度等优良的受力性能，是一种十分理想的结构用型钢材料。本发明采用全自动焊接技术和专业定位工装夹具，能确保腹板和翼缘之间的准确定位，焊缝轨迹一致，容易实现标准化，可以实现多规模生产，有效提高生产效率。

与传统的装配式钢梁相比，本发明显著的提高了钢梁的承载能力，减少了用钢量，降低了工程造价，同时可以实现大规模的工业化生产和现场快速装配式，减少施工周期。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构单元分解图；

图3是波纹槽钢梁的示意图；

图4是波纹槽钢梁的单元分解图；

图5是腹板断面的矩形波纹曲线示意图；

图6是腹板断面的梯形波纹曲线示意图；

图7是腹板断面的楔形波纹曲线示意图；

图8是腹板断面的圆弧角矩形波纹曲线示意图；

图9是腹板断面的圆弧角梯形波纹曲线示意图；

图10是腹板断面的圆弧角楔形波纹曲线示意图；

图11是腹板断面的正弦曲线波纹曲线示意图；

图12是波纹槽钢梁的腹板放置示意图；

图13是装配式波纹腹板咬合钢梁的腹板放置示意图；

图中：1-波纹槽钢梁，2-上翼缘，3-腹板，4-下翼缘，5-螺栓孔，6-螺栓。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

如附图1-2所示，本发明提出的装配式波纹腹板咬合钢梁是由两个波纹槽钢梁1通过螺栓6装配而成，两个波纹槽钢梁1腹板咬合对接，在腹板处通过螺栓6进行装配连接。

如附图3-4所示，本发明提出的装配式波纹腹板咬合钢梁中，所述波纹槽钢梁1，其断面口型由上翼缘2，腹板3和下翼缘4组成，其特征在于，上翼缘2与下翼缘4平行，腹板3垂直位于上翼缘2与下翼缘4之间；所述腹板3上开有螺栓孔5，用于连接螺栓6。

如附图5-11所示，本发明提出的装配式波纹腹板咬合钢梁中，所述腹板3的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线，或为圆弧角矩形波纹曲线，或为梯形波纹曲线，或为圆弧角梯形波纹曲线，或为楔形波纹曲线，或为圆弧角楔形波纹曲线，或为正弦曲线波纹曲线。

如附图3-4和附图12-13所示，本发明提出的装配式波纹腹板咬合钢梁中，所述上翼缘2和下翼缘4为钢板，钢板中与腹板3平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板3的波纹断面形状相同，腹板3放置于上翼缘2和下翼缘4的波纹曲线边处，腹板3的波纹断面与上翼缘2和下翼缘4的波纹曲线边吻合相连，腹板3与上翼缘2和下翼缘4之间分别为单面角焊缝。

其中，所述梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°-90°；所述楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°--90°。腹板3的波纹密度和高度可根据受力要求改变。圆弧角矩形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线以及圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。

以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (6)

1.一种装配式波纹腹板咬合钢梁，其特征在于：所述钢梁是由两个波纹槽钢梁(1)通过螺栓(6)装配而成，其中，两个波纹槽钢梁(1)的腹板(3)咬合对接，在腹板(3)处通过螺栓(6)进行装配连接；所述波纹槽钢梁(1)，其断面口型由上翼缘(2)，腹板(3)和下翼缘(4)组成，所述上翼缘(2)与下翼缘(4)平行，所述腹板(3)垂直位于上翼缘(2)与下翼缘(4)之间；所述腹板(3)的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；所述腹板(3)上开有螺栓孔(5)，用于连接螺栓(6)；所述上翼缘(2)和下翼缘(4)为钢板，钢板中与腹板(3)平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板(3)的波纹断面形状相同；所述腹板(3)放置于上翼缘(2)和下翼缘(4)的波纹曲线边处，腹板(3)的波纹断面与上翼缘(2)和下翼缘(4)的波纹曲线边吻合相连。

2.根据权利要求1所述的装配式波纹腹板咬合钢梁，其特征在于：所述矩形波纹曲线为圆弧角矩形波纹曲线，所述梯形波纹曲线为圆弧角梯形波纹曲线，所述楔形波纹曲线为圆弧角楔形波纹曲线。

3.根据权利要求2所述的装配式波纹腹板咬合钢梁，其特征在于：所述梯形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°-90°；所述楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°--90°。

4.根据权利要求1所述的装配式波纹腹板咬合钢梁，其特征在于：所述腹板(3)与上翼缘(2)和下翼缘(4)之间分别为单面角焊缝。

5.根据权利要求1所述的装配式波纹腹板咬合钢梁，其特征在于，所述腹板(3)的波纹密度和高度可根据受力要求改变。

6.根据权利要求2所述的装配式波纹腹板咬合钢梁，其特征在于，所述圆弧角矩形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线以及圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。