CN103835434A - 带肋h型钢和带肋h型钢混凝土结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带肋H型钢和带肋H型钢混凝土结构。带肋H型钢包括：腹板、上翼缘和下翼缘；所述腹板位于所述上翼缘和所述下翼缘之间且分别与所述上翼缘和所述下翼缘连接，还包括在由所述腹板与所述上翼缘连接形成的上夹角内设置的上肋；和在由所述腹板与所述下翼缘连接形成的下夹角内设置的下肋；其中所述上肋和所述下肋与所述腹板、所述上翼缘和所述下翼缘通过热轧一体形成。带肋H型钢混凝土结构包括：钢筋、混凝土和带肋H型钢，所述带肋H型钢周围布置有所述钢筋，所述混凝土浇筑于所述带肋H型钢和所述钢筋间，所述带肋H型钢为前述的带肋H型钢。本发明通过上述技术方案能提高带肋H型钢与混凝土的结合紧密度。

Description

带肋H型钢和带肋H型钢混凝土结构

技术领域

本发明涉及金属材料工程和建筑领域，特别涉及一种带肋H型钢和带肋H型钢混凝土结构。

背景技术

型钢混凝土结构是在钢筋混凝土内部埋置型钢或焊接钢构件而形成的结构，所配型钢的种类有H型钢、工字钢、角钢、槽钢等，这种结构可大幅度提高构件承载能力、刚度，从而减少构件的截面尺寸；此外，其具备良好的延性，可以提高构件的抗震性能，尤其适合于抗震要求较高的高层建筑、地铁站台、地下通道等场所。与钢结构相比，型钢混凝土结构还具有防火性能好、结构局部和整体稳定性好、节省钢材的优点。

然而，由于混凝土为非匀质材料，当采用H型钢时，其与混凝土的结合部位容易出现裂缝，在载荷的作用下，裂缝会随机扩展，从而影响整个型钢混凝土结构的强度和刚度，进而影响建筑物的安全性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种带肋H型钢，其包括：腹板、上翼缘和下翼缘；所述腹板位于所述上翼缘和所述下翼缘之间且分别与所述上翼缘和所述下翼缘连接，还包括：在由所述腹板与所述上翼缘连接形成的上夹角内设置的上肋；和在由所述腹板与所述下翼缘连接形成的下夹角内设置的下肋；其中，所述上肋和所述下肋与所述腹板、所述上翼缘和所述下翼缘通过热轧一体形成。

在如上所述的带肋H型钢中，优选，所述上肋自所述上夹角的顶部向远离所述上夹角的顶部的方向延伸；所述下肋自所述下夹角的顶部向远离所述下夹角的顶部的方向延伸。

在如上所述的带肋H型钢中，优选，在所述腹板的高度方向上，所述上肋的底端距离所述上翼缘的高度小于所述腹板高度的一半，所述下肋的顶端距离所述下翼缘的高度小于所述腹板高度的一半。

在如上所述的带肋H型钢中，优选，自所述上夹角的顶部向远离所述上夹角的顶部的方向，所述上肋在所述带肋H型钢的长度方向上的厚度逐渐变薄；自所述下夹角的顶部向远离所述下夹角的顶部的方向，所述下肋在所述带肋H型钢的长度方向上的厚度逐渐变薄。

在如上所述的带肋H型钢中，优选，所述上肋前表面和后表面均为光滑表面，所述上肋的前表面和后表面在远离所述上夹角的顶部的方向相交；所述下肋前表面和后表面均为光滑表面，所述下肋的前表面和后表面在远离所述下夹角的顶部的方向相交。。

在如上所述的带肋H型钢中，优选，所述上肋和所述下肋关于垂直于所述腹板的中部的平面不对称。

在如上所述的带肋H型钢中，优选，沿所述上翼缘的长度方向等间隔分布有多个所述上肋；沿所述下翼缘的长度方向等间隔分布有多个所述下肋。

在如上所述的带肋H型钢中，优选，所述上夹角和所述下夹角的顶部均为圆弧角；所述上翼缘以与所述下翼缘平行的方式设置；所述腹板分别与所述上翼缘的中部和所述下翼缘的中部连接。

本发明的另一方面还提供了一种带肋H型钢混凝土结构，其包括钢筋、混凝土和带肋H型钢，所述带肋H型钢周围布置有所述钢筋，所述混凝土浇筑于所述带肋H型钢和所述钢筋间，所述带肋H型钢为上述带肋H型钢中的任一种。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在腹板分别与上翼缘和下翼缘连接形成的夹角内设置肋，可以提高带肋H型钢与混凝土的结合紧密度，进而提高整个带肋H型钢混凝土结构的刚度、承载能力且其具备良好的延性，还可以提高带肋H型钢混凝土结构的抗震性能。由于上肋或下肋与腹板、上翼缘或下翼缘通过热轧一次成型，因此可以减少劳动强度，缩短施工周期，达到节能环保的目的。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种含有3对上肋和3对下肋的带肋H型钢的立体示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种带肋H型钢的剖面示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种带肋H型钢本体的剖面示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种剥离于带肋H型钢的形状呈V型的上肋或下肋的立体示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种含有1对上肋和1对下肋的带肋H型钢的立体示意图；

图6为图5的爆炸分解示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在建造建筑物时，为了提高建筑物的安全性能，多采用型钢混凝土结构，即在钢筋混凝土内部埋置型钢而形成的结构，该型钢的种类有H型钢等。为此本发明实施例一提供了一种带肋H型钢，参见图1-图2，其包括：腹板1、上翼缘21、下翼缘22、上肋31和下肋32。

具体地，上翼缘21和下翼缘22以相互平行的方式设置，腹板1位于上翼缘21和下翼缘22之间，且分别与上翼缘21和下翼缘22连接，如此连接构成断面呈H的带肋H型钢本体。优选，腹板1分别与上翼缘21的中部和下翼缘22的中部垂直连接。

腹板1与上翼缘21连接形成两个上夹角41，在两个上夹角41内均形成有上肋31；下肋32形成于由腹板1和下翼缘22连接形成的下夹角42内，下夹角42的数量为两个，两个下夹角42内均形成有下肋32。在该带肋H型钢与混凝土结合时，上肋31和下肋32可以使带肋H型钢和混凝土牢固结合，提高带肋H型钢与混凝土的结合紧密度；还可以使上肋31、下肋32、腹板1、上翼缘21和下翼缘22共同承载载荷，从而降低了带肋H型钢与混凝土结合部位裂缝扩展的风险，延长了带肋H型钢与混凝土结合后的使用寿命。参见图3，优选上夹角41的顶部410和下夹角42的顶部420均为圆弧角，即R角。在其他实施例中，可以仅在两个上夹角41中的一个设置上肋31，仅在两个下夹角42中的一个设置下肋32，也可以在两个上夹角41内均设置上肋31，两个下夹角42内不设置下肋32，还可以在两个下夹角42内均设置下肋32，两个上夹角41内不设置上肋31，本实施例不对此进行限定。在两个上夹角41内形成两个上肋31时，两个上肋可以关于腹板对称，也可以关于腹板不对称；在两个下夹角42内形成两个下肋32时，两个下肋可以关于腹板对称，也可以关于腹板不对称。在两个上夹角41内形成两个上肋31，两个下夹角42内形成两个下肋32时，上肋31和下肋32可以关于垂直于腹板中部的平面对称，也可以关于垂直于腹板中部的平面不对称。

上肋31和下肋32均通过热轧的方式分别形成于上夹角41内和下夹角42内，即上肋31和下肋32与由腹板1、上翼缘21和下翼缘22形成的带肋H型钢本体一体形成，也就是说，腹板1、上翼缘21和下翼缘22通过热轧形成带肋H型钢本体，然后上肋31和下肋32均通过设置有与上肋31和下肋32形状对应的凹槽的轧辊热轧带肋H型钢本体形成，进而形成带肋H型钢，换句话说，在由腹板1、上翼缘21和下翼缘22形成带肋H型钢本体后，通过热轧形成上肋31和下肋32，由此通过热轧一体地形成带肋H型钢（当然根据需要也可以通过多道次形成上肋和下肋）。在施工时，该带肋H型钢由于是通过热轧使得肋与带肋H型钢本体成形为一体，相比于通过焊接方式设置的肋，减少了劳动强度，缩短了施工周期，达到节能环保的目的。需要说明的是，在生产带肋H型钢时，通过在轧辊上设置与上肋或下肋形状相对应的凹槽来形成上肋或下肋。

其中，上肋31自上夹角41的顶部410向远离上夹角顶部410的方向延伸。下肋32自下夹角42的顶部420向远离下夹角顶部420的方向延伸，如此便于上肋31和下肋32的热轧。以图3所示带肋H型钢本体为例对远离上夹角顶部的方向或下夹角顶部的方向进行说明，位于腹板1左方的上夹角内形成的上肋，自上夹角的顶部向左下方向（位于O₁A₁箭头方向和O₁A₁箭头方向之间的方向）、左方向（O₁A₁箭头方向）或下方向（O₁B₁箭头方向）延伸；位于腹板1右方的上夹角内形成的上肋，自上夹角的顶部向右下方向（位于O₂A₂箭头方向和O₂B₂箭头方向之间的方向）、右方向（O₂A₂箭头方向）或下方向（O₂B₂箭头方向）延伸。位于腹板1左方的下夹角内形成的下肋，自下夹角的顶部向左上方向（位于O₃A₃箭头方向和O₃B₃箭头方向之间的方向）、左方向（O₃A₃箭头方向）或上方向（O₃B₃箭头方向）延伸；位于腹板1右方的下夹角内形成的下肋，自下夹角的顶部向右上方向（位于O₄A₄箭头方向和O₄B₄箭头方向之间的方向）、右方向（O₄A₄箭头方向）或上方向（O₄B₄箭头方向）延伸。

为了进一步便于通过热轧形成上肋31和下肋32，如图2所示，在腹板1的高度方向H上，上肋31的底端311距离上翼缘21的高度B小于腹板1高度的一半，下肋32的顶端321距离下翼缘22的高度C小于腹板1高度的一半。

上肋31的厚度自上夹角41的顶部410向远离上夹角顶部410的方向逐渐变薄；下肋32的厚度自下夹角42的顶部420向远离下夹角顶部420的方向逐渐变薄，其中，上肋或下肋的厚度均是指上肋31或下肋32在带肋H型钢的长度方向L上的尺寸，在图2中指的是垂直于纸面方向上的尺寸，以在图2中的上夹角内形成上肋对上肋的厚度为例进行说明，上肋31的与上翼缘21相接的表面，沿远离上翼缘与腹板相接的点的方向（图3中O₁A₁箭头方向），其厚度越来越小；上肋31的与腹板1相接的面，沿着远离上翼缘与腹板相接的点的方向（图3中O₁B₁箭头方向），其厚度越来越小；上肋31的断面（图2中以垂直于纸面方向且包含上翼缘与腹板相接的点的截面），沿着远离上翼缘与腹板相接的点的方向（位于O₁A₁箭头方向和O₁B₁箭头方向之间的方向），其厚度越来越小。关于下肋厚度的描述可参见关于前述关于上肋厚度的描述，此处不再一一赘述。如此便于通过热轧形成上肋31和下肋32且增强上肋31与腹板1和上翼缘21的连接强度，下肋32与腹板1和下翼缘22的连接强度。优选地，上肋31或下肋32分别垂直于腹板1和上翼缘21或下翼缘22。

下面就上肋31与腹板1和上翼缘21的连接关系进行说明，为了便于说明上肋的前表面和后表面与腹板和上翼缘的连接关系，以剥离于带肋H型钢的上肋举例说明，参见图4，上肋31的形状呈V型，其包括前表面312、后表面（与前表面相对的一表面）、上部表面314、下部表面313、中部表面315。上肋31的中部表面315对应贴合于腹板1和上翼缘21形成的上夹角的顶部，上肋31的下部表面313与腹板2一体连接，上肋的上部表面314与上翼缘21一体连接。如果上肋的形状呈V型，前表面312和后表面在远离上夹角顶部的方向相交于一线，在其他实施例中，前表面和后表面可以不相交而在图4的左侧形成一个两端与腹板和翼缘分别相接的平面或者曲面。实际中，由于上肋31是通过热轧与腹板、翼缘形成为一体，在实际产品中，上部表面、下部表面和中部表面并不是真实存在的，仅仅是为了便于说明上肋与腹板1和上翼缘的连接关系而将实为一体的上肋与腹板和翼缘三者中的上肋剥离出来，而且在腹板分别与上、下翼缘形成的上、下夹角为光滑过渡圆角时，上部表面314、下部表面313和中部表面315之间的分界线就不会存在。关于下肋的前表面和后表面与腹板和下翼缘的连接关系的描述可参见前述关于上肋的前表面和后表面分别与腹板和上翼缘的连接关系的描述内容，此处不再一一赘述。

换句话说，上肋31的前表面和后表面均自上夹角41的顶部以连接于腹板1和上翼缘21的平面或曲面的方式向远离上夹角顶部的方向延伸。下肋32的前表面和后表面均自下夹角42的顶部以连接于腹板1和下翼缘22的平面或曲面的方式向远离下夹角顶部的方向延伸。以图3所示的带肋H型钢本体为例进行说明：位于腹板1左方的上夹角内形成的上肋，自上夹角的顶部向左下方向、左方向和下方向延伸；位于腹板1右方的上夹角内形成的上肋，自上夹角的顶部向右下方向、右方向和下方向延伸。位于腹板1左方的下夹角内形成的下肋，自下夹角的顶部向左上方向、左方向和上方向延伸；位于腹板1右方的下夹角内形成的下肋，自下夹角的顶部向右上方向、右方向和上方向延伸。为了更进一步便于通过热轧形成上肋31和下肋32，分别与腹板1和上翼缘21连接的上肋31的前表面和后表面均为光滑表面；分别与腹板1和下翼缘22连接的下肋32的前表面和后表面均为光滑表面。优选地，上肋31的前表面和后表面在远离上夹角41的顶部的方向相交，下肋32的前表面和后表面在远离下夹角42的顶部的方向相交，即上肋31的厚度自上夹角41的顶部向远离上夹角顶部的方向逐渐变薄至成为上肋31的前表面和后表面的相交线，下肋32的厚度自下夹角42的顶部向远离下夹角42顶部的方向逐渐变薄至成为下肋32的前表面和后表面的相交线。进一步地，上肋31和下肋32均呈V型（或者说是楔形或者说是与上部表面和下部表面对应相交的断面呈△形，与中部表面对应相交的断面呈扇形）或∩型。以上肋31呈V型为例说明，参见图4，上肋31的前表面和后表面为平面，在远离上夹角顶部的方向相交，以平行于截面的平面截上肋31，得到的轮廓线呈V型，其中，该截面可以为平行于上翼缘的平面，还可以为由上夹角的角分线、以及腹板与上翼缘相交的交线形成的平面。

由于上肋31和下肋32与腹板1、上翼缘21和下翼缘22形成为一体，大大提高了带肋H型钢与混凝土混合的牢固程度。为了进一步提高其牢固程度，优选上肋31和下肋32关于垂直于腹板1的中部的平面对称。

多个上肋31沿上翼缘21的长度方向（或称为带肋H型钢的长度方向）L或多个下肋32沿下翼缘22的长度方向（或称为带肋H型钢的长度方向）L以一定间隔均匀分布，也就是说等间隔形成有多个上肋31或下肋32，如此，可更进一步提高上肋3与腹板1和上翼缘21连接后的强度和承载力或下肋3与腹板1和下翼缘22连接后的强度和承载力。

在图1中，示出了沿上翼缘的长度方向L等间隔形成有3对上肋31，每对上肋31含两个上肋31，形成于两个上夹角内，任一对中的两个上肋31关于腹板对称；沿下翼缘的长度方向L等间隔形成有3对下肋32，每对下肋32含两个下肋32，形成于两个下夹角内，任一对中的两个下肋32关于腹板对称。3对上肋31之间的间隔与3对下肋32之间的间隔相等，且上肋31和下肋32关于垂直于腹板中部的平面对称。

图5示出了沿上翼缘的长度方向L形成有1对上肋31，每对上肋31含两个上肋31，形成于两个上夹角内；沿下翼缘的长度方向L形成有1对下肋32，每对下肋32含两个下肋32，形成于两个下夹角内，两个上肋31关于腹板对称，两个下肋31关于腹板对称，上肋31和下肋32关于垂直于腹板中部的平面对称。图6为图5中的带肋H型钢本体与1对上肋和1对下肋的爆炸分解示意图。

本发明另一实施例提供了一种带肋H型钢混凝土结构，其包括钢筋、混凝土和带肋H型钢，带肋H型钢周围布置有钢筋，混凝土浇筑于带肋H型钢和钢筋间，换句话说带肋H型钢内置于混凝土内，该带肋H型钢为前述一实施例中提供的带肋H型钢。

下面以建筑实腹式钢筋混凝土柱为例，对该带肋H型钢混凝土结构的施工工艺流程进行说明。

施工工艺流程为：钢筋混凝土梁柱结构支撑的施工→组合梁梁底模板的安装→型钢梁的安装→钢筋绑扎→梁侧模板安装→混凝土浇筑→混凝土养护→拆模→清理。为了提高混凝土与带肋H型钢（热轧带肋H型钢）的密实性，混凝土浇筑时采用先单侧下料后再两侧对称同时浇筑，然后在用插头振动器对浇注的混凝土进行振捣的同时，再在大梁两侧加挂附着式振动器进行振捣，如此可提高混凝土的充满度，尤其是混凝土在肋部分的充满度，从而提高整个带肋H型钢混凝土结构的刚度和承载力，进而提高了带肋H型钢混凝土结构的抗震性能，确保了建筑物的安全。鉴于此，该带肋H型钢混凝土结构尤其适用于抗震要求较高的高层建筑、地铁站台、地下通道等场所。在使用由带肋H型钢构成的简支组合梁时，由于其设置有肋，因此提高了简支组合梁的刚度、承载能力和抗震性能，尤其是在构件跨度大或承担载荷较大时，可减少简支组合梁出现裂缝的风险，延长其使用寿命。

综上所述，本发明实施例带来的有益效果如下：

通过在腹板分别与上翼缘和下翼缘连接形成的夹角内设置肋，可以提高带肋H型钢与混凝土的结合紧密度，进而提高整个带肋H型钢混凝土结构的刚度、承载能力且其具备良好的延性，可以提高带肋H型钢混凝土结构的抗震性能。由于上肋或下肋与腹板、上翼缘或下翼缘通过热轧一次成型，因此可以减少劳动强度，缩短施工周期，达到节能环保的目的。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (9)

1.一种带肋H型钢，包括腹板、上翼缘和下翼缘；所述腹板位于所述上翼缘和所述下翼缘之间且分别与所述上翼缘和所述下翼缘连接，其特征在于，还包括：

在由所述腹板与所述上翼缘连接形成的上夹角内设置的上肋；和

在由所述腹板与所述下翼缘连接形成的下夹角内设置的下肋；

其中，所述上肋和所述下肋与所述腹板、所述上翼缘和所述下翼缘通过热轧一体形成。

2.根据权利要求1所述的带肋H型钢，其特征在于，

所述上肋自所述上夹角的顶部向远离所述上夹角的顶部的方向延伸；

所述下肋自所述下夹角的顶部向远离所述下夹角的顶部的方向延伸。

3.根据权利要求2所述的带肋H型钢，其特征在于，

在所述腹板的高度方向上，所述上肋的底端距离所述上翼缘的高度小于所述腹板高度的一半，所述下肋的顶端距离所述下翼缘的高度小于所述腹板高度的一半。

4.根据权利要求3所述的带肋H型钢，其特征在于，

自所述上夹角的顶部向远离所述上夹角的顶部的方向，所述上肋在所述带肋H型钢的长度方向上的厚度逐渐变薄；

自所述下夹角的顶部向远离所述下夹角的顶部的方向，所述下肋在所述带肋H型钢的长度方向上的厚度逐渐变薄。

5.根据权利要求1所述的带肋H型钢，其特征在于，

所述上肋的前表面和后表面均为光滑表面，所述上肋的前表面和后表面在远离所述上夹角的顶部的方向相交；

所述下肋的前表面和后表面均为光滑表面，所述下肋的前表面和后表面在远离所述下夹角的顶部的方向相交。

6.根据权利要求1所述的带肋H型钢，其特征在于，

所述上肋和所述下肋关于垂直于所述腹板的中部的平面不对称。

7.根据权利要求1所述的带肋H型钢，其特征在于，

沿所述上翼缘的长度方向等间隔分布有多个所述上肋；

沿所述下翼缘的长度方向等间隔分布有多个所述下肋。

8.根据权利要求1所述的带肋H型钢，其特征在于，

所述上夹角和所述下夹角的顶部均为圆弧角；

所述上翼缘以与所述下翼缘平行的方式设置；

所述腹板分别与所述上翼缘的中部和所述下翼缘的中部连接。

9.一种带肋H型钢混凝土结构，包括钢筋、混凝土和带肋H型钢，所述带肋H型钢周围布置有所述钢筋，所述混凝土浇筑于所述带肋H型钢和所述钢筋间，其特征在于，所述带肋H型钢为上述权利要求1-8中任一权利要求所述的带肋H型钢。

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