CN107012984A - 一种螺栓连接的蜂窝h钢梁及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺栓连接的蜂窝H钢梁及制作方法，包括横截面为T型的上T形梁和下T形梁，且所述的上T形梁和下T形梁上下对称设置形成H型；且在所述的上T形梁和下T形梁的腹板上均匀的设有相同形状的凹槽，在每个凹槽的两侧设有螺栓孔，螺栓穿过所述的螺栓孔将上、下T形梁螺栓拼接，拼接后的上T形梁和下T形梁的腹板上形成不同孔型的蜂窝钢梁。解决了高截面蜂窝梁运输不便的问题，运输时可直接运输上、下两部分T形截面蜂窝梁，运至施工现场时再进行两部分的拼装。
Description
技术领域
本发明涉及建筑钢结构相关技术领域，具体涉及一种螺栓连接蜂窝钢梁及制作方法。
背景技术
蜂窝梁是一种新型的钢结构构件。为减轻构件的自重，节约钢材，将型钢梁的腹板部位沿曲线切割，并错位焊接，拼接成腹板圆孔或六边形孔，在不增加材料用量的条件下，既增加了钢梁的截面高度，提高了原实腹梁的抗弯刚度和承载力，减轻了自重；同时便于布置管道穿线以降低建筑层高。自20世纪初被用于工程以来，特别是随着轧制H型钢的出现，蜂窝梁已被广泛应用于桥梁、厂房、立体车库、高层建筑、大跨度建筑等工程，具有非常广阔的发展前景和社会经济价值。
目前蜂窝梁的加工方法主要有两种：一种是错位焊接成孔法，即将H型钢或工字钢梁的腹板按照一定的曲折线切割，然后错位焊接而成；另一种是直接成孔法，即在实腹钢梁的腹板上直接开孔而成。这两种制作方法均存在不同程度的缺陷，错位焊接成孔法对焊接质量的要求比较高，从而导致了焊接成本的相应提高，从它的工艺流程上，其孔间腹板的对接焊缝为不连续施焊，因此若焊接方法选择不当、焊接工艺(包括施焊次序、焊接工艺参数、坡口尺寸等)不合理，都将会导致梁的变形和焊缝内部缺陷(裂纹、气孔、夹渣等)，在使用过程中将会严重影响结构的安全性能。而且由于蜂窝梁的腹板一般比较薄，施加对接焊后会产生横向应力，造成较大的焊接角变形，导致蜂窝梁截面纵向中心线与腹板中心线偏离，降低了构件的刚度，容易导致失稳。对截面高度较大的蜂窝钢梁，上下两部分则需要现场焊接，更导致施工效率的降低。直接成孔法不需要经过对接焊，不会有焊接残余应力的产生，其制作方法比错位焊接成孔法更简单，但是直接成孔法会产生一部分废料，造成了钢材的浪费，造价提高，同时该类蜂窝梁相比原实腹梁截面无扩展，并且抗剪承载力减小。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有加工方法中存在的焊缝质量不易控制、焊接变形、焊接成本高、焊接污染的问题，以及直接开孔法制作的蜂窝梁无扩展，浪费钢材的问题；提供一种螺栓连接蜂窝钢梁；改善了现有制作工艺存在的缺陷，具有承载力高、制作方便，可靠性好，实用性好，以及对于高截面梁的运输方便的优点；可应用于桥梁、厂房、大跨度建筑、高层建筑及立体车库等工程。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明公开了一种螺栓连接的蜂窝钢梁，包括横截面为T型的上T形梁和下T形梁，且所述的上T形梁和下T形梁上下对称设置形成H型；且在所述的上T形梁和下T形梁的腹板上均匀的设有相同形状的凹槽，在每个凹槽的两侧设有螺栓孔，螺栓穿过所述的螺栓孔将上、下T形梁螺栓拼接，拼接后的上T形梁和下T形梁的腹板上形成不同孔型的蜂窝钢梁。
优选的，所述的上T形梁和下T形梁的腹板一侧设有拼接板，拼接板的上部通过螺栓与上T形梁相连，拼接板的下部通过螺栓与下T形梁相连。
优选的，所述的上T形梁和下T形梁的腹板两侧均设有拼接板，两个拼接板对称设置，两个拼接板的上部通过螺栓与上T形梁相连，两个拼接板的下部通过螺栓与下T形梁相连。
优选的，在所述的上T形梁和下T形梁之间设有拼接板，拼接板的上部通过螺栓与上T形梁相连，拼接板的下部通过螺栓与下T形梁相连。
优选的，在所述的上T形梁和下T形梁之间设有大拼接板，在上T形梁、下T形梁的腹板一侧安装有小拼接板，所述的小拼接板部分与上T形梁或者下T形梁搭接，部分与大拼接板搭接，搭接部分通过螺栓相连。
优选的，在所述的上T形梁和下T形梁之间设有大拼接板，在上T形梁、下T形梁的腹板两侧安装有小拼接板，所述的小拼接板部分与上T形梁或者下T形梁搭接，部分与大拼接板搭接，搭接部分通过螺栓相连。
优选的，所述的上T形梁和下T形梁由H型钢沿腹板曲线切割后而形成。
优选的，所述H型钢梁为H型热轧型钢梁或H型焊接组合钢梁。
优选的，所述上T形梁和下T形梁腹板上的螺栓孔，到板边缘的距离，不小于螺栓直径的2.5倍。
优选的，所述上T形梁和下T形梁腹板上的螺栓孔数量，可布置1列或多列，也可布置1行或多行。
优选的，所述的凹槽的形状为半圆形、梯形、矩形等形状，其可以根据实际工程需要进行设置。
优选的，所述蜂窝钢梁由同种型号H型钢梁切割、钻孔、错位后，采用螺栓连接而成。
优选的，所述上T形梁和下T形梁，可采用直径搭接连接；也可借助拼接板对接连接；拼接板可为单侧拼接板，也可为双侧拼接板；
优选的，所述上T形梁和下T形梁，可设置拼接板，增加蜂窝梁截面高度。拼接板可为搭接连接，也可为对接连接。
优选的，拼接后腹板上形成圆形孔、六边形孔、横(竖)向长圆孔、八边形孔等孔型的孔洞。
本发明还公开了一种前面所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁的制作方法，其特征在于，在H型钢的腹板上进行切割，形成上T形梁和下T形梁，在上T形梁和下T形梁腹板的波峰处制作螺栓孔；将上T形梁和下T形梁的腹板切割直线段通过位置错位，保持直线平行且两端对齐后采用高强螺栓进行连接形成孔间腹板，拼接后在腹板上形成不同形状的孔洞。
本发明的有益效果是：
1.避免了错位焊接成孔法焊缝质量不易控制、焊接变形、焊接成本高等问题，螺栓连接过程中不会产生截面变形，且螺栓连接蜂窝梁的承载能力更高。
2.避免了直接开孔法蜂窝梁无扩展比，浪费钢材的问题。
3.借助拼接板进行螺栓连接的蜂窝梁，可增大扩展比，获得更高截面的蜂窝梁，且在一定范围内，截面高度可灵活调整。
4.环保，无焊接污染，避免了焊接污染对操作工人和环境的危害。
5.解决了高截面蜂窝梁运输不便的问题，运输时可直接运输上、下两部分T形截面蜂窝梁，运至施工现场时再进行两部分的拼装。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是制作圆形孔蜂窝梁时腹板切割线示意图；
图2是图1切割后上、下T形梁示意图；
图3是图2的两部分进行搭接连接结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是图2的两部分借助单侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图6是图5的左视图；
图7是图2的两部分借助单侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图8是图7的左视图；
图9是图2的两部分借助双侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图10是图9的左视图；
图11是图2的两部分借助双侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图12是图11的左视图；
图13是图2的两部分借助拼接腹板和单侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图14是图13的左视图；
图15是图2的两部分借助拼接腹板和双侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图16是图15的左视图；
图17是制作六边形孔蜂窝梁时腹板切割线示意图；
图18是图17切割后上、下T形梁示意图；
图19是图18的两部分进行搭接连接结构示意图；
图20是图19的左视图；
图21是图18的两部分借助单侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图22是图21的左视图；
图23是图18的两部分借助单侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图24是图23的左视图；
图25是图18的两部分借助双侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图26是图25的左视图；
图27是图18的两部分借助双侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图28是图27的左视图；
图29是图18的两部分借助拼接腹板和单侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图30是图29的左视图；
图31是图18的两部分借助拼接腹板和双侧拼接盖板进行对接连接结构示意图；
图32是图31的左视图；
图中，1.上T形梁，2.下T形梁，3.切除部分，4.切割线，5.螺栓，6.拼接板。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合附图和实施例对本发明的方法做进一步说明。
实施例1
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图1，图2，图3，图4所示，为横向长圆孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5，其制作方法按照如下步骤进行：首先将H型钢梁腹板按照图1所示切割线4进行切割，得到图2所示的上T形梁和下T形梁，在上T形梁和下T形梁腹板的波峰处制作螺栓孔，其中上T形梁与下T形梁的腹板上有与翼缘平行的切割直线段，然后将所述上T形梁腹板的切割直线段和下T形梁腹板的切割直线段通过位置错位，保持直线平行且两端对齐后采用高强螺栓进行搭接连接形成孔间腹板，最终得到横向长圆孔蜂窝钢梁。所述H型钢梁为H型热轧型钢梁或H型焊接组合钢梁，所述蜂窝钢梁由同种型号H型钢梁切割、错位、螺栓连接而成。
实施例2
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图1，图2，图5，图6所示，为圆形孔蜂窝梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接盖板6，在所述蜂窝钢梁的上、下T形梁腹板的波峰和拼接盖板处制作螺栓孔，采用高强螺栓将上、下T形梁腹板借助单侧拼接盖板进行对接连接。其他参照实施例1，在此不再赘述。
实施例3
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图1，图2，图7，图8所示，为竖向长圆形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6，所述拼接盖板的宽度与上、下T形梁腹板的切割直线段的长度一致，在上、下T形梁腹板的波峰和拼接盖板处制作螺栓孔,采用高强螺栓将上、下T形梁腹板借助单侧拼接盖板进行对接连接。此实施例通过单侧拼接盖板增加了蜂窝钢梁的截面高度。其他参照实施例1，在此不再赘述。
实施例4
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图1，图2，图9，图10所示，为圆形孔蜂窝梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6，在所述蜂窝钢梁的上、下T形梁腹板的波峰和拼接盖板处制作螺栓孔，采用高强螺栓将上、下T形梁腹板借助双侧拼接盖板进行对接连接。其他参照实施例1，在此不再赘述。
实施例5
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图1，图2，图11，图12所示，为竖向长圆形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6，所述拼接盖板的宽度与上、下T形梁腹板的切割直线段的长度一致，在上、下T形梁腹板的波峰和拼接盖板处制作螺栓孔,采用高强螺栓将上、下T形梁腹板借助双侧拼接盖板进行对接连接。此实施例通过双侧拼接盖板增加了蜂窝钢梁的截面高度。其他参照实施例1，在此不再赘述。
实施例6
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图1，图2，图13，图14所示，为竖向长圆形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6，所述拼接腹板的宽度与上、下T形梁腹板的切割直线段的长度一致，在上、下T形梁腹板的波峰和拼接板处制作螺栓孔,采用高强螺栓将上、下T形梁腹板借助拼接腹板和单侧拼接盖板进行对接连接。此实施例通过拼接腹板增加了蜂窝钢梁的截面高度。其他参照实施例1，在此不再赘述。
实施例7
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图1，图2，图15，图16所示，为竖向长圆形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6，所述拼接腹板的宽度与上、下T形梁腹板的切割直线段的长度一致，在上、下T形梁腹板的波峰和拼接板处制作螺栓孔,采用高强螺栓将上、下T形梁腹板借助拼接腹板和双侧拼接盖板进行对接连接。此实施例通过拼接腹板增加了蜂窝钢梁的截面高度。其他参照实施例1，在此不再赘述。
实施例8
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图17，图18，图19，图20所示，为六边形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5。其他参照实施例1，在此不再赘述。
实施例9
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图17，图18，图21，图22所示，为正六边形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6。其他参照实施例2，在此不再赘述。
实施例10
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图17，图18，图23，图24所示，为八边形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6。其他参照实施例3，在此不再赘述。
实施例11
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图17，图18，图25，图26所示，为正六边形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6。其他参照实施例4，在此不再赘述。
实施例12
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图17，图18，图27，图28所示，为八边形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6。其他参照实施例5，在此不再赘述。
实施例13
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图17，图18，图29，图30所示，为八边形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6。其他参照实施例6，在此不再赘述。
实施例14
一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，如图17，图18，图31，图32所示，为八边形孔蜂窝钢梁，包括上T形梁1、下T形梁2、螺栓5、拼接板6。其他参照实施例7，在此不再赘述。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1.避免了错位焊接成孔法焊缝质量不易控制、焊接变形、焊接成本高等问题，螺栓连接过程中不会产生截面变形，且螺栓连接蜂窝梁的承载能力更高。
2.避免了直接开孔法蜂窝梁无扩展比，浪费钢材的问题。
3.借助拼接板进行螺栓连接的蜂窝梁，可增大扩展比，获得更高截面的蜂窝梁，且在一定范围内，截面高度可灵活调整。
4.环保，无焊接污染，避免了焊接污染对操作工人和环境的危害。
5.解决了高截面蜂窝梁运输不便的问题，运输时可直接运输上、下两部分T形截面蜂窝梁，运至施工现场时再进行两部分的拼装。
以上所述实施例，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明在该技术原理下的任何修改、替换或改进，均应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的范围。
Claims (10)
1.一种螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，包括横截面为T型的上T形梁和下T形梁，且所述的上T形梁和下T形梁上下对称设置形成H型；且在所述的上T形梁和下T形梁的腹板上均匀的设有相同形状的凹槽，在每个凹槽的两侧设有螺栓孔，螺栓穿过所述的螺栓孔将上、下T形梁螺栓拼接，拼接后的上T形梁和下T形梁的腹板之间形成不同孔型的蜂窝钢梁。
2.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，所述的上T形梁和下T形梁的腹板一侧设有拼接板，拼接板的上部通过螺栓与上T形梁相连，拼接板的下部通过螺栓与下T形梁相连。
3.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，所述的上T形梁和下T形梁的腹板两侧均设有拼接板，两个拼接板对称设置，两个拼接板的上部通过螺栓与上T形梁相连，两个拼接板的下部通过螺栓与下T形梁相连。
4.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，在所述的上T形梁和下T形梁之间设有拼接板，拼接板的上部通过螺栓与上T形梁相连，拼接板的下部通过螺栓与下T形梁相连。
5.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，在所述的上T形梁和下T形梁之间设有大拼接板，在上T形梁、下T形梁的腹板一侧安装有小拼接板，所述的小拼接板部分与上T形梁或者下T形梁搭接，部分与大拼接板搭接，搭接部分通过螺栓相连。
6.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，在所述的上T形梁和下T形梁之间设有大拼接板，在上T形梁、下T形梁的腹板两侧安装有小拼接板，所述的小拼接板部分与上T形梁或者下T形梁搭接，部分与大拼接板搭接，搭接部分通过螺栓相连。
7.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，拼接后的上T形梁和下T形梁的腹板之间形成圆形孔、六边形孔、横(竖)向长圆孔、八边形孔等孔型的孔洞。
8.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，所述上T形梁和下T形梁腹板上的螺栓孔，到板边缘的距离，不小于螺栓直径的2.5倍。
9.如权利要求1所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁，其特征在于，所述上T形梁和下T形梁腹板上的螺栓孔数量，可布置1列或多列，也可布置1行或多行。
10.如权利要求1-9任一所述的螺栓连接的蜂窝H钢梁的制作方法，其特征在于，在H型钢的腹板上进行切割，形成上T形梁和下T形梁，在上T形梁和下T形梁腹板的波峰处制作螺栓孔；将上T形梁和下T形梁的腹板切割直线段通过位置错位，保持直线平行且两端对齐后采用高强螺栓进行连接形成孔间腹板，拼接后在腹板上形成不同形状的孔洞。
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