CN107130734B - 波纹板式工字形结构梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波纹板式工字形结构梁及其施工方法，该结构梁包括上翼缘板(1)、下翼缘板(2)和腹板(3)，上翼缘板(1)设有上安装座，下翼缘板(2)设有下安装座；腹板(3)包括左右对称的两块波纹板(8)，每块波纹板(8)由间隔布设的凸出部(8.1)和平直部(8.2)构成，一块波纹板(8)的每个平直部(8.2)与另一块波纹板(8)对应的平直部(8.2)及填板螺接；腹板(3)上端与上安装座插接且螺接，腹板(3)下端与下安装座插接且螺接；该方法的关键在于将整个结构梁旋转九十度拼装。该结构梁及其施工方法抗屈曲能力强、腹板(3)与两翼缘板连接的过程无需焊接。

Description

波纹板式工字形结构梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程施工技术领域，具体讲是一种波纹板式工字形结构梁及施工方法。

背景技术

横截面为工字形的结构梁是建筑物或构筑物中的重要承载构件。传统的工字形结构梁多为全钢筋混凝土结构的，它由一体浇筑的上翼缘板、下翼缘板和腹板构成。传统的工字形结构梁最大弊端是自重大、混凝土用量大、工期长。

为缓解上述弊端，行业内又出现了纯工字钢结构梁或者上下翼缘板为混凝土结构而腹板为钢结构的组合结构梁。但上述两种结构梁的承载能力有限，从而影响其应用范围，如一般最多只能作为副梁，而无法作为主梁。主要原因是普通的平面型钢腹板的支承能力有限，容易失稳造成屈曲变形的状况。为了抗屈曲，也有人提出在腹板与翼缘板之间加焊加劲肋板，但一是增加了焊接工作量，更重要的是，焊接的高温会形成高温应力，对钢结构造成不利影响。

行业内也有人提出一种新的设想，即采用一块波纹板作为腹板，将波纹板的上下两端分别与上下翼缘板焊接，以此来增强其抗屈曲的能力。但上述方法还是存在两个弊端：一是抗屈曲的能力仍然有限，仍然不能完全满足作为主要构件的要求；二是工人必须焊接出一条较长且蜿蜒的波纹型焊缝，其操作施工的难度和工作量较大，导致耗时久、延误工期。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种抗屈曲能力强、腹板与两翼缘板的连接过程无需焊接的波纹板式工字形结构梁。

本发明的一个技术解决方案是，提供一种波纹板式工字形结构梁，它包括上翼缘板、下翼缘板和腹板，上翼缘板设有上安装座，下翼缘板设有下安装座；腹板包括左右对称的两块波纹板，每块波纹板由间隔布设的凸出部和平直部构成，每块波纹板的每个平直部与另一波纹板对称的平直部之间设有一块填板，一块波纹板的每个平直部与另一块波纹板对应的平直部及填板螺接；腹板上端与上安装座插接且螺接，腹板下端与下安装座插接且螺接。

本发明波纹板式工字形结构梁与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果。

首先，由于该腹板由对称的两块波纹板拼合形成间隔布设的六角形蜂巢部和平直加厚部，由两对称的凸出部形成的六角形蜂巢部大幅度提高了抗压承载力，而由两对称的平直部形成的平直加厚部也针对性的垫入了填板故抗压承载力也得到了增强，故该腹板整体的抗压承载力也就是抗压抗屈曲的能力得到大幅度提高，使该结构梁的强度和抗屈曲能力均满足了作为承重主梁的要求。其次，该结构在施工现场无需焊接，仅仅依靠插接和螺接就能完成组装，施工速度快、效率高、操作方便、劳动强度小、缩短了工时。还有，该结构梁的强度及抗屈曲能力堪比全钢筋混凝土的结构梁，但该结构梁的自重比纯钢筋混凝土结构的自重轻很多，节省了砼料用量，也节省了等待砼料干硬的时间，便于搬运。

腹板上端与上翼缘板的连接方式优选为：上安装座包括三块平行的上导向板，三块上导向板之间形成两道上导向槽；两块波纹板的平直部上端与对应的填板上端形成下凹的上插槽；左波纹板上端卡入左上导向槽内，右波纹板上端卡入右上导向槽内；中间的上导向板插入上插槽内；左波纹板的每一个凸出部的上端与左上导向板螺接，右波纹板的每一个凸出部的上端与右上导向板螺接；两个波纹板的每一个平直部的上端与中上导向板螺接。上述连接的具体连接方式，既保证了操作便捷，无需焊接，省时省力，又确保了腹板上端与上翼缘板连接牢固，进而保证结构梁整体的强度、抗压和抗屈曲的能力。

腹板下端与下翼缘板的连接方式优选为：下安装座设有三块平行的下导向板；三块下导向板之间形成两道下导向槽；两块波纹板平直部下端与对应的填板下端形成上凹的下插槽；左波纹板下端卡入左下导向槽内，右波纹板下端卡入右下导向槽内，中间的下导向板插入下插槽内；左波纹板的每一个凸出部的下端与左下导向板螺接，右波纹板的每一个凸出部的下端与右下导向板螺接；两个波纹板的每一个平直部的下端与中下导向板螺接。上述连接的具体连接方式，既保证了操作便捷，无需焊接，省时省力，又确保了腹板下端与下翼缘板连接牢固，进而保证结构梁整体的强度、抗压和抗屈曲的能力。

作为改进，上翼缘板为钢筋混凝土结构；上安装座还包括一块与三块上导向板垂直焊接的钢顶板，钢顶板预埋在上翼缘板上。这样，既保证了该结构梁的整体强度，又有效减轻了自重，还便捷了安装过程，确保安装成型后腹板上端与上翼缘板之间的连接牢固。

作为再改进，下翼缘板为钢筋混凝土结构；下安装座还包括一块与三块下导向板垂直焊接的钢底板，钢底板预埋在下翼缘板上。这样，既保证了该结构梁的整体强度，又有效减轻了自重，还便捷了安装过程，确保安装成型后腹板下端与下翼缘板之间的连接牢固。

作为进一步优选，每一个用于连接波纹板凸出部与导向板的螺钉对应有一个内螺帽，该内螺帽焊接在波纹板凸出部内表面。这样，便于工人螺接操作，加快施工的速度。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种抗屈曲能力强、腹板与两翼缘板的连接过程无需焊接的波纹板式工字形结构梁的施工方法。

本发明的另一个技术解决方案是，提供一种波纹板式工字形结构梁的施工方法，其步骤包括：

a、在工厂中浇筑上翼缘板和下翼缘板并将上安装座和下安装座预埋在两个翼缘板中，将全部填板焊接在一块波纹板的对应的平直部内侧，且每块填板的上下两端均内收于对应平直部的上下两端，并在每块波纹板的凸出部的内表面焊接内螺帽；再将两块波纹板的对应平直部中段螺接形成整体式的腹板；

b、在施工现场将两块翼缘板左右对称竖直向放置，然后将整体式腹板的两波纹板水平向插入，使得每块波纹板的左右两端卡入两侧翼缘板对应的导向槽内，且每块翼缘板位于中间的导向板插入腹板对应的插槽内；

c、先将腹板前后两端的平直部的左右两端与左右侧翼缘板的中导向板螺接，然后由一个工人钻入腹板下向上方穿螺钉，而另一个工人站在腹板上方旋紧螺帽，两人配合动作将腹板中段的各个平直部的左右两端与左右侧翼缘板的位于中间的导向板螺接；

d、下面的工人将螺钉穿过翼缘板的下方的导向板和腹板下波纹板的凸出部，旋入凸出部内表面的内螺帽内，上面的工人将螺钉穿过翼缘板的上方导向板和腹板上波纹板的凸出部，旋入凸出部内表面的内螺帽内。

本发明施工方法的关键在于：创造性的提出将整个结构梁旋转九十度施工的方式，要论述该施工方式的优越性，不妨先假设如果不采用该方式而是采用常规的施工方法，即找到大型起吊设备将上翼缘板吊起，再进行腹板和翼缘板的拼接，然而由于上翼缘板自重大，实际操作中是很难将其与腹板对位准确地，腹板的插槽与导向板以及波纹板与导向槽更是难以精确对位，而且还可能存在吊起的翼缘板坍塌的安全隐患；而采用本施工方法将整个结构梁旋转九十度以后，就使得整个装配过程安全、简单、方便，四两拨千斤的解决了问题。而且本方法施工出的结构梁强度、抗屈曲能力强，而且整个现场施工过程无需焊接。

附图说明

图1是本发明波纹板式工字形结构梁的爆炸结构示意图。

图2是本发明波纹板式工字形结构梁的结构示意图。

图3是本发明波纹板式工字形结构梁的一块波纹板焊接填板后的结构示意图。

图4是图2中A部分的放大结构示意图。

图5是图2中B部分的放大结构示意图。

图6是本发明波纹板式工字形结构梁的腹板从上导向板高度的截面局部结构示意图。

图7是本发明波纹板式工字形结构梁的腹板从填板高度的截面局部结构示意图。

图中所示1、上翼缘板，2、下翼缘板，3、腹板，4、上导向板，5、上导向槽，6、下导向板，7、下导向槽，8、波纹板，8.1、凸出部，8.2、平直部，9、填板，10、上插槽，11、下插槽，12、六角形蜂巢部，13、平直加厚部，14、钢顶板，15、钢底板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明波纹板式工字形结构梁，它包括上翼缘板1、下翼缘板2和腹板3。

上翼缘板1设有上安装座，上安装座包括三块平行的上导向板4，三块上导向板4之间形成两道上导向槽5。本实施例的上翼缘板1为钢筋混凝土结构，当然也可以采用纯钢结构的上翼缘板1。上安装座还包括一块与三块上导向板4垂直焊接的钢顶板14，钢顶板14与上翼缘板1平行且钢顶板14预埋在上翼缘板1上。

下翼缘板2设有下安装座；下安装座设有三块平行的下导向板6；三块下导向板6之间形成两道下导向槽7。本实施例的下翼缘板2也为钢筋混凝土结构；下安装座还包括一块与三块下导向板6垂直焊接的钢底板15，钢底板15与下翼缘板2平行且钢底板15预埋在下翼缘板2上。

腹板3包括左右对称的两块波纹板8。每块波纹板8由间隔布设的凸出部8.1和平直部8.2构成，每块波纹板8的每个平直部8.2与另一波纹板8对称的平直部8.2之间设有一块填板9。一块波纹板8的每个平直部8.2的中段与另一块波纹板8对应的平直部8.2的中段及两者之间的那块填板9由第一螺钉螺接，形成六角形蜂巢部12和平直加厚部13间隔布设的腹板3。平直部8.2的中段是指，与填板9平齐的那一段。六角形蜂巢部12由左右对称的凸出部8.1拼合而成，而平直加厚部13由两块平直部8.2及中间的填板9叠合固定而成。

腹板3上端与上安装座插接且螺接。具体的说，两块波纹板8的平直部8.2上端与对应的填板9上端形成下凹的上插槽10；左波纹板8上端卡入左上导向槽5内，右波纹板8上端卡入右上导向槽5内；中间的上导向板4插入上插槽10内。左波纹板8的每一个凸出部8.1的上端与左侧的那块上导向板4螺接，右波纹板8的每一个凸出部8.1的上端与右侧的那块上导向板4螺接；两个波纹板8的每一个平直部8.2凸出填板9的上端与中间的那块上导向板4由第三螺钉螺接。

腹板3下端与下安装座插接且螺接。具体的说，两块波纹板8平直部8.2下端与对应的填板9下端形成上凹的下插槽11；左波纹板8下端卡入左下导向槽7内，右波纹板8下端卡入右下导向槽7内，中间的下导向板6插入下插槽11内。左波纹板8的每一个凸出部8.1的下端与左侧的那块下导向板6螺接，右波纹板8的每一个凸出部8.1的下端与右侧的那块下导向板6螺接；两个波纹板8的每一个平直部8.2凸出填板9的下端与中间的那块下导向板6由第三螺钉螺接。

用于连接波纹板8凸出部8.1和导向板的螺钉为第二螺钉，每一个第二螺钉对应有一个内螺帽，该内螺帽焊接在波纹板8凸出部8.1内表面。且内螺帽高度必须与上导向板4或下导向板6平齐，故内螺帽位于凸出部8.1内表面的上下两端。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明的波纹板式工字形结构梁的施工方法，其步骤如下。

a、在工厂中浇筑上翼缘板1和下翼缘板2并将上安装座和下安装座预埋在两个翼缘板中，将全部填板9焊接在一块波纹板8的对应的平直部8.2内侧，且每块填板9的上下两端均内收于对应平直部8.2的上下两端，并在每块波纹板8的凸出部8.1的内表面焊接与第二螺钉配合的内螺帽；再将两块波纹板8的对应平直部8.2中段由第一螺钉螺接形成整体式的腹板3。

b、在施工现场将两块翼缘板左右对称竖直向放置，然后将整体式腹板3的两波纹板8水平向插入，使得每块波纹板8的左右两端(原来竖直状态的腹板3的上下两端在水平状态下就变成了左右两端)卡入两侧翼缘板对应的导向槽内，且每块翼缘板位于中间的导向板插入腹板3对应的插槽内。

该步骤中，可以酌情将两翼缘板垫高，便于后续工人钻入腹板3下操作。

c、先将腹板3前后两端的平直部8.2的左右两端与左右侧翼缘板的位于中间的那块导向板用第三螺钉螺接，然后由一个工人钻入腹板3下向上方穿螺钉，而另一个工人站在腹板3上方旋紧螺帽，两人配合动作将腹板3中段的各个平直部8.2的左右两端与左右侧翼缘板的位于中间的导向板用第三螺钉螺接；

d、下面的工人将第二螺钉穿过翼缘板的下方的导向板和腹板3下波纹板8的凸出部8.1，旋入凸出部8.1内表面的内螺帽内，上面的工人将第二螺钉穿过翼缘板的上方的导向板和腹板3上波纹板8的凸出部8.1，旋入凸出部8.1内表面的内螺帽内。

将上述结构梁整体组装成型后，用起吊设备将其旋转90度，使之重新变成工字型。

Claims (6)

1.一种波纹板式工字形结构梁，它包括上翼缘板(1)、下翼缘板(2)和腹板(3)，其特征在于：上翼缘板(1)设有上安装座，下翼缘板(2)设有下安装座；腹板(3)包括左右对称的两块波纹板(8)，每块波纹板(8)由间隔布设的凸出部(8.1)和平直部(8.2)构成，每块波纹板(8)的每个平直部(8.2)与另一波纹板(8)对称的平直部(8.2)之间设有一块填板(9)，一块波纹板(8)的每个平直部(8.2)与另一块波纹板(8)对应的平直部(8.2)及填板(9)螺接；腹板(3)上端与上安装座插接且螺接，腹板(3)下端与下安装座插接且螺接；

上安装座包括三块平行的上导向板(4)，三块上导向板(4)之间形成两道上导向槽(5)；两块波纹板(8)的平直部(8.2)上端与对应的填板(9)上端形成下凹的上插槽(10)；

左波纹板(8)上端卡入左上导向槽(5)内，右波纹板(8)上端卡入右上导向槽(5)内；中间的上导向板(4)插入上插槽(10)内；

左波纹板(8)的每一个凸出部(8.1)的上端与左上导向板(4)螺接，右波纹板(8)的每一个凸出部(8.1)的上端与右上导向板(4)螺接；两个波纹板(8)的每一个平直部(8.2)的上端与中上导向板(4)螺接。

2.根据权利要求1所述的波纹板式工字形结构梁，其特征在于：下安装座设有三块平行的下导向板(6)；三块下导向板(6)之间形成两道下导向槽(7)；两块波纹板(8)平直部(8.2)下端与对应的填板(9)下端形成上凹的下插槽(11)；

左波纹板(8)下端卡入左下导向槽(7)内，右波纹板(8)下端卡入右下导向槽(7)内，中间的下导向板(6)插入下插槽(11)内；

左波纹板(8)的每一个凸出部(8.1)的下端与左下导向板(6)螺接，右波纹板(8)的每一个凸出部(8.1)的下端与右下导向板(6)螺接；两个波纹板(8)的每一个平直部(8.2)的下端与中下导向板(6)螺接。

3.根据权利要求1所述的波纹板式工字形结构梁，其特征在于：上翼缘板(1)为钢筋混凝土结构；上安装座还包括一块与三块上导向板(4)垂直焊接的钢顶板(14)，钢顶板(14)预埋在上翼缘板(1)上。

4.根据权利要求2所述的波纹板式工字形结构梁，其特征在于：下翼缘板(2)为钢筋混凝土结构；下安装座还包括一块与三块下导向板(6)垂直焊接的钢底板(15)，钢底板(15)预埋在下翼缘板(2)上。

5.根据权利要求3或4所述的波纹板式工字形结构梁，其特征在于：每一个用于连接波纹板(8)凸出部(8.1)与导向板的螺钉对应有一个内螺帽，该内螺帽焊接在波纹板(8)凸出部(8.1)内表面。

6.一种基于权利要求5所述的波纹板式工字形结构梁的施工方法，其特征在于：其步骤包括：

a、在工厂中浇筑上翼缘板(1)和下翼缘板(2)并将上安装座和下安装座预埋在两个翼缘板中，将全部填板(9)焊接在一块波纹板(8)的对应的平直部(8.2)内侧，且每块填板(9)的上下两端均内收于对应平直部(8.2)的上下两端，并在每块波纹板(8)的凸出部(8.1)的内表面焊接内螺帽；再将两块波纹板(8)的对应平直部(8.2)中段螺接形成整体式的腹板(3)；

b、在施工现场将两块翼缘板左右对称竖直向放置，然后将整体式腹板(3)的两波纹板(8)水平向插入，使得每块波纹板(8)的左右两端卡入两侧翼缘板对应的导向槽内，且每块翼缘板位于中间的导向板插入腹板(3)对应的插槽内；

c、先将腹板(3)前后两端的平直部(8.2)的左右两端与左右侧翼缘板的中导向板螺接，然后由一个工人钻入腹板(3)下向上方穿螺钉，而另一个工人站在腹板(3)上方旋紧螺帽，两人配合动作将腹板(3)中段的各个平直部(8.2)的左右两端与左右侧翼缘板的位于中间的导向板螺接；

d、下面的工人将螺钉穿过翼缘板的下方的导向板和腹板(3)下波纹板(8)的凸出部(8.1)，旋入凸出部(8.1)内表面的内螺帽内，上面的工人将螺钉穿过翼缘板的上方导向板和腹板(3)上波纹板(8)的凸出部(8.1)，旋入凸出部(8.1)内表面的内螺帽内。