CN104110133A - 一种带肋背楞及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是解决现有的背楞在使用过程中发生变形，大量报废的问题。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种带肋背楞，包括一根中空的、横截面为矩形的钢管，以下简称矩形钢管。该矩形钢管的长度不限、边长为L和G，L和G可以相等。所述矩形钢管的四个侧面中，至少一个侧面具有压痕。

Description

一种带肋背楞及其成型方法

技术领域

本发明涉及建筑物的模板施工，特别涉及模板施工用到的高强度背楞。 

背景技术

近年来，随着我国节能降耗、节能减排的为基本国策的推广和人民素质的提高，人们的环保意识与审美观点都在发生变化。在建设工程中，清水混凝土结构的应用越来越广泛。在传统的建筑模板体系中，需用大量的木材，但是周转次数少，材料消耗大，施工中工人随意切割，浪费严重，而且效果远远不能达到清水混凝土的标准。同时，传统的模板施工工艺管理难度大，施工效率低。 

采用钢质模板可以在一定程度上解决上述问题。但是，钢质模板在施工中，需要在其外侧使用高强度背楞来支撑。现有技术中，采用C型钢背楞来支撑钢质模板。 

但是，混凝土施工环境复杂，背楞需要承受各种力的作用。现有的C型钢背楞抗扭和抗弯等性能均不尽人意，往往在施工现场发生变形，不得不报废，带来了巨大的损失。 

另外，C型钢背楞在施工过程中不可能不沾上混凝土，特别是C型槽中往往会淤积混凝土。在下次使用时，C型钢沾上的混凝土不仅给安装、运输、存放带来了极大的麻烦，也会影响精度和工程质量。 

发明内容

本发明的目的是解决现有的背楞在使用过程中发生变形，大量报废的问题。 

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种带肋背楞，包括一根中空的、横截面为矩形的钢管，以下简称矩形钢管。该矩形钢管的长度不限、边长为L和G，L和G可以相等。所述矩形钢管的四个侧面中，至少一个侧面具有压痕。即所述矩形钢管的四个侧面中，可以是：只有一个侧面有压痕、两个对称的侧面有压痕、三个侧面有压痕或四个侧面均有压痕。 

进一步，所述矩形钢管其中一个侧面的宽度为L，即该矩形钢管的其中一个边长为L。该侧面上的压痕的宽度K＝0.3L～0.75L。 

进一步，所述矩形的钢管的壁厚为D，所述压痕的深度d＝0.6D～ 0.7D。 

本发明还公开一种带肋背楞的成型方法：将一根中空的矩形钢管至于水平台面上，所述矩形钢管宽度为L的一个侧面朝上。 

所述矩形钢管上方，具有一个钢质滚轮。所述滚轮安装在转轴上。所述滚轮的外边缘的宽度为S，其中S＜L。 

调整所述滚轮的位置，使得所述滚轮的轴向与矩形钢管的长度方向相互垂直，所述滚轮的外边缘与矩形钢管朝上的那个侧面接触。对所述滚轮的转轴施加向下的作用力。使用所述滚轮反复碾压所述矩形钢管朝上的一个侧面，使得所述矩形钢管的一个侧面上被碾出深度为d的压痕。 

本发明的技术效果是毋庸置疑的。该背楞具有很好的力学性能。可以适应模板施工中复杂的环境，应对各方面的冲击。流转的时间常，报废率极低。更好的是，本本发明的背楞只会是在表面沾上混凝土，不会像C型背楞那样在内部淤积大量混凝土。而表面沾上混凝土很容易被清理掉，不会影响背楞的下次使用。 

附图说明

图1为本发明背楞的立体图； 

图2为本发明背楞的截面图； 

图3为加工本发明背楞的滚轮的示意图； 

图4是实施例1的矩管A的横截面示意图； 

图5为矩管抗弯测试示意图； 

图6是实施例1的矩管A抗弯测试中位移分析； 

图7是实施例1的矩管A抗弯测试中的Mises应力云图； 

图8为矩管抗扭测试示意图； 

图9是实施例1的矩管A抗扭测试中位移分析； 

图10是实施例1的矩管A抗扭测试中的Mises应力云图； 

图11是实施例1的矩管A抗扭测试中总体转角云图； 

图12是实施例1的矩管B的横截面示意图； 

图13是实施例1的矩管B抗弯测试中位移分析； 

图14是实施例1的矩管B抗弯测试中的Mises应力云图； 

图15是实施例1的矩管B抗扭测试中位移分析； 

图16是实施例1的矩管B抗扭测试中的Mises应力云图； 

图17是实施例1的矩管B抗扭测试中总体转角云图； 

图18是实施例2的矩管A的横截面示意图； 

图19是实施例2的矩管A抗弯测试中位移分析； 

图20是实施例2的矩管A抗弯测试中的Mises应力云图； 

图21是实施例2的矩管A抗扭测试中位移分析； 

图22是实施例2的矩管A抗扭测试中的Mises应力云图； 

图23是实施例2的矩管A抗扭测试中总体转角云图； 

图24是实施例2的矩管B的横截面示意图； 

图25是实施例2的矩管B抗弯测试中位移分析； 

图26是实施例2的矩管B抗弯测试中的Mises应力云图； 

图27是实施例2的矩管B抗扭测试中位移分析； 

图28是实施例2的矩管B抗扭测试中的Mises应力云图； 

图29是实施例2的矩管B抗扭测试中总体转角云图。 

图中：矩形钢管1、待加工面2、压痕3。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。 

实施例1： 

准备两根尺寸相同的矩形钢管(下文简称矩管)。这两根矩管的长度为1000mm，横截面为48mm*38mm(即矩管的其中两个相对的侧面的宽度38mm，另外两个相对的侧面的宽度48mm)，厚度为2.2mm，材料Q235钢。两根尺寸相同的矩形钢管的性能参数如下： 

将其中一根矩管记为矩管A，另一根矩管记为矩管B。 

参见图4，图中数值的单位为mm，将所述矩管A的两个相对的侧面加工出压痕。即对所述矩管A的、宽度为38mm的两个侧面加工 出深度为1.5mm、宽度为18mm的压痕，其加工的方式可以是滚压加工。 

实施例中，加工出压痕的方式是：将置于水平台面上，矩管A的上方具有一个滚轮。所述滚轮的轴向垂直于矩管A的长度方向。对所述滚轮的转轴施加竖直向下的力，并使得所述滚轮的外圆在矩管A朝上的侧面(宽度为38mm)的中心来回滚压，使得该侧面上被碾出压痕。 

一、通过上述加工，使得矩管A(图4)两面带肋后，对矩管A进行力学性能测试： 

1、抗弯计算： 

参见图5，ANSYS模型简述：两个集中荷载，大小均为1KN，作用在被测矩管(在该材料的简支梁模型)上1/3处。 

建模分析结果如下： 

1)位移分析结果如图6，最大位移0.00147mm。 

2)Mises应力云图如图7，最大应力0.068MPa。 

2、抗剪计算： 

参见图8，ANSYS模型简述：被测矩管(在该材料的模型)一端固端，另一端为悬臂端。对悬臂端施加力矩作用(大小1KN)，分析结果如下： 

1)位移分析结果如图9，最大位移3.497mm。 

2)Mises应力云图如图10，最大应力114.504MPa。 

3)总体转角云图如图11，最大转角0.223rad。 

二、矩管B(图12)不进行任何加工，进行力学性能测试： 

1、抗弯计算： 

参见图5，ANSYS模型简述：两个集中荷载，大小均为1KN，作用在被测矩管(在该材料的简支梁模型)上1/3处。建模分析结果如下： 

1)位移分析结果如图13，最大位移0.00142mm。 

2)Mises应力云图如图14，最大应力0.0657MPa。 

2、抗剪计算： 

参见图8，ANSYS模型简述：被测矩管(在该材料的模型)一端固端，另一端为悬臂端。对悬臂端施加力矩作用(大小1KN)，分析结果如下： 

1)位移分析结果如图15，最大位移3.746mm。 

2)Mises应力云图如图16，最大应力124.551MPa。 

3)总体转角云图如图17，最大转角0.234rad。 

两种截面(图4和图12)的数据对比分析如下： 

从抗弯角度而言，经过滚压加工的矩管(截面如图4)与未经过加工的矩管(截面如图12)相比，最大应力和最大变形变化不大，对抗弯性能影响不大。但是从抗扭角度而言，经过滚压加工的矩管(截面如图4)与未经过加工的矩管(截面如图12)相比，施加同样的荷载，最大位移，最大应力和最大转角均明显减小，显著提高了抗扭性能。提高了模架的使用安全性及经济效益。 

实施例2： 

准备两根尺寸相同的矩形钢管(下文简称矩管)。这两根矩管的长度为1000mm，横截面为48mm*38mm(即矩管的其中两个相对的侧面的宽度38mm，另外两个相对的侧面的宽度48mm)，厚度为2.2mm，材料Q235钢。两根尺寸相同的矩形钢管的性能参数如下： 

将其中一根矩管记为矩管A，另一根矩管记为矩管B。 

参见图18，图中数值的单位为mm，将所述矩管A的两个相对的侧面加工出压痕。即对所述矩管A的、宽度为38mm的两个侧面加工出深度为1.5mm、宽度为13mm的压痕，其加工的方式可以是滚压加工。 

实施例中，加工出压痕的方式是：将置于水平台面上，矩管A的上方具有一个滚轮。所述滚轮的轴向垂直于矩管A的长度方向。对所述滚轮的转轴施加竖直向下的力，并使得所述滚轮的外圆在矩管A朝上的侧面(宽度为38mm)的中心来回滚压，使得该侧面上被碾出压痕。 

一、通过上述加工，使得矩管A(图18)两面带肋后，对矩管A进行力学性能测试： 

1、抗弯计算： 

参见图5，ANSYS模型简述：两个集中荷载，大小均为1KN，作用在被测矩管(在该材料的简支梁模型)上1/3处。 

建模分析结果如下： 

1)位移分析结果如图19，最大位移0.00148mm。 

2)Mises应力云图如图20，最大应力0.0694MPa。 

2、抗剪计算： 

参见图8，ANSYS模型简述：被测矩管(在该材料的模型)一端固端，另一端为悬臂端。对悬臂端施加力矩作用(大小1KN)，分析结果如下： 

1)位移分析结果如图21，最大位移3.518mm。 

2)Mises应力云图如图22，最大应力114MPa。 

3)总体转角云图如图23，最大转角0.220rad。 

二、矩管B(图12)不进行任何加工，进行力学性能测试： 

1、抗弯计算： 

参见图5，ANSYS模型简述：两个集中荷载，大小均为1KN，作用在被测矩管(在该材料的简支梁模型)上1/3处。建模分析结果如下： 

1)位移分析结果如图13，最大位移0.00142mm。 

2)Mises应力云图如图14，最大应力0.0657MPa。 

2、抗剪计算： 

参见图8，ANSYS模型简述：被测矩管(在该材料的模型)一端固端，另一端为悬臂端。对悬臂端施加力矩作用(大小1KN)，分析结果如下： 

1)位移分析结果如图15，最大位移3.746mm。 

2)Mises应力云图如图16，最大应力124.551MPa。 

3)总体转角云图如图17，最大转角0.234rad。 

两种截面(图18和图12)的数据对比分析如下： 

从抗弯角度而言，经过滚压加工的矩管(截面如图18)与未经过加工的矩管(截面如图12)相比，最大应力和最大变形变化不大，对抗弯性能影响不大。但是从抗扭角度而言，经过滚压加工的矩管(截面如图18)与未经过加工的矩管(截面如图12)相比，施加同样的荷载，最大位移，最大应力和最大转角均明显减小，显著提高了抗扭性能。提高了模架的使用安全性及经济效益。 

实施例3： 

准备两根尺寸相同的矩形钢管(下文简称矩管)。这两根矩管的长度为1000mm，横截面为48mm*38mm(即矩管的其中两个相对的侧面的宽度38mm，另外两个相对的侧面的宽度48mm)，厚度为2.2mm， 材料Q235钢。两根尺寸相同的矩形钢管的性能参数如下： 

将其中一根矩管记为矩管A，另一根矩管记为矩管B。 

参见图24，图中数值的单位为mm，将所述矩管A的两个相对的侧面加工出压痕。即对所述矩管A的、宽度为38mm的两个侧面加工出深度为1.5mm、宽度为28mm的压痕，其加工的方式可以是滚压加工。 

实施例中，加工出压痕的方式是：将置于水平台面上，矩管A的上方具有一个滚轮。所述滚轮的轴向垂直于矩管A的长度方向。对所述滚轮的转轴施加竖直向下的力，并使得所述滚轮的外圆在矩管A朝上的侧面(宽度为38mm)的中心来回滚压，使得该侧面上被碾出压痕。 

一、通过上述加工，使得矩管A(图24)两面带肋后，对矩管A进行力学性能测试： 

1、抗弯计算： 

参见图5，ANSYS模型简述：两个集中荷载，大小均为1KN，作用在被测矩管(在该材料的简支梁模型)上1/3处。 

建模分析结果如下： 

1)位移分析结果如图25，最大位移0.00151mm。 

2)Mises应力云图如图26，最大应力0.0698MPa。 

2、抗剪计算： 

参见图8，ANSYS模型简述：被测矩管(在该材料的模型)一端固端，另一端为悬臂端。对悬臂端施加力矩作用(大小1KN)，分析结果如下： 

1)位移分析结果如图27，最大位移3.668mm。 

2)Mises应力云图如图28，最大应力114.6MPa。 

3)总体转角云图如图29，最大转角0.229rad。 

二、矩管B(图12)不进行任何加工，进行力学性能测试： 

1、抗弯计算： 

参见图5，ANSYS模型简述：两个集中荷载，大小均为1KN，作用在被测矩管(在该材料的简支梁模型)上1/3处。建模分析结果如下： 

1)位移分析结果如图13，最大位移0.00142mm。 

2)Mises应力云图如图14，最大应力0.0657MPa。 

2、抗剪计算： 

参见图8，ANSYS模型简述：被测矩管(在该材料的模型)一端固端，另一端为悬臂端。对悬臂端施加力矩作用(大小1KN)，分析结果如下： 

1)位移分析结果如图15，最大位移3.746mm。 

2)Mises应力云图如图16，最大应力124.551MPa。 

3)总体转角云图如图17，最大转角0.234rad。 

两种截面(图24和图12)的数据对比分析如下： 

从抗弯角度而言，经过滚压加工的矩管(截面如图24)与未经过加工的矩管(截面如图12)相比，最大应力和最大变形变化不大，对抗弯性能影响不大。但是从抗扭角度而言，经过滚压加工的矩管(截面如图24)与未经过加工的矩管(截面如图12)相比，施加同样的荷载，最大位移，最大应力和最大转角均明显减小，显著提高了抗扭性能。提高了模架的使用安全性及经济效益。 

Claims (4)

1.一种带肋背楞，其特征在于：包括一根中空的、横截面为矩形的钢管，所述矩形的钢管的四个侧面中，至少一个侧面具有压痕。

2.根据权利要求1所述的一种带肋背楞，其特征在于：所述矩形的钢管其中一个侧面的宽度为L，该侧面上的压痕的宽度为K＝0.3L～0.75L。

3.根据权利要求1所述的一种带肋背楞，其特征在于：所述矩形的钢管的壁厚为D，所述压痕的深度为d＝0.6D～0.7D。

4.一种带肋背楞的成型方法，其特征在于：将一根中空的矩形钢管至于水平台面上；

所述矩形钢管上方，具有一个滚轮；使用所述滚轮反复碾压所述矩形钢管朝上的一个侧面，使得所述矩形钢管的一个侧面上被碾出压痕。