CN107268885A - 钢材节约型h型钢梁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢材节约型H型钢梁，涉及有效地适应作用于建筑物的梁结构体的应力的大小或种类而能够节省钢材的使用量的H型钢梁，上述H型钢梁的特征在于，包括：托架端部钢骨架，设置于两侧端部；以及中央钢骨架，设置于上述托架端部钢骨架之间，高度小于托架端部钢骨架的高度，在上述托架端部钢骨架的两端部中，在与中央钢骨架接头接合的一侧的端部形成有放置中央钢骨架的搁置部，中央钢骨架的端部在搁置于上述搁置部的状态下与托架端部钢骨架接头接合。

Description

钢材节约型H型钢梁
技术领域
本发明涉及用于构筑建筑物的梁结构体的钢梁，更具体地，涉及有效地适用作用于建筑物的梁结构体的应力的大小或种类而能够节省钢材的使用量的H型钢梁。
背景技术
钢骨架梁的结构使建筑物轻量化，同时由于非常大的刚性和优秀的组装性、截面形态及接合方法的多样性，因此被广泛使用，尤其有利地应用于用于提高土地利用率的超高层建筑物的建筑及大跨度建筑物。
但是，与柱子等垂直部件刚性接合的梁结构体在两端部产生作为最大弯曲力矩的负力矩且在中央部产生正力矩，通常上述两端部的负力矩相比中央部的正力矩约大60％左右。
因此，根据作用于部件的应力具有最佳的截面，来致力于节省钢材的使用量，其代表性的例子为如下的两种方案：一个方案是如图1所示，使突缘的厚度不同，使得充分抵抗因弯曲而产生的拉伸应力；另一个方案是如图2所示，使梁的两端部与中央部的高度互不相同。
但是，图1的现有技术的边截面梁的形式中，由于不易制作使上下突缘的厚度变化的钢骨架形钢，因此实际上不容易满足根据建筑物的规模而另行设计的梁的规格，存在较大地增加制作费用的问题。
与其相反地，图2的现有技术中，在柱子上附接托架钢骨架形钢30，利用接合板及螺栓使上述托架钢骨架形钢30与钢梁部件相连接，来构筑梁结构体，上述钢梁部件是由高度互不相同的两端部钢骨架梁10与中央部钢骨架梁20相接合而构成的。
因此，上述图2的边截面梁的形式通过对作为现有产品出库的钢骨架形钢进行裁切来制作，相比于图1的技术，具有能够制作可以发挥更高的应用性且在经济方面也有利的边截面梁的优点。但是，如上所述的图2的现有技术需要额外进行用于设置钢梁部件的接合接头作业和用于梁的截面变化的接合接头作业，由此存在由工序数增加引起的费用和可能施工不结实的部位增加的问题。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)JP6-288033A
(专利文献2)KR10-0996604B1
发明内容
本发明的目的在于，通过解决上述的现有技术具有的问题而提供一种钢材节约型H型钢梁，上述钢材节约型H型钢梁使接合接头的部位最小化的同时具有最佳的截面而比较经济，由于现场施工性突出，可缩短工期，由于应力传递明确，在结构上具有较高的稳定性。
并且，本发明另一目的在于，提供一种钢材节约型H型钢梁，上述钢材节约型H型钢梁可实现扁梁(Slim Floor)，可使梁的截面变化的程度以及形状不同，从而提供可应用于多样的规格及形状的梁的通用性钢材节约型H型钢梁。
根据用于解决上述问题的本发明的最优选实施例，提供如下的钢材节约型H型钢梁，上述钢材节约型H型钢梁的特征在于，包括：托架端部钢骨架，设置于两侧端部；以及中央钢骨架，设置于上述托架端部钢骨架之间，高度小于托架端部钢骨架的高度，在上述托架端部钢骨架的两端部中，在与中央钢骨架接头接合的一侧的端部形成有放置中央钢骨架的搁置部，中央钢骨架的端部在搁置于上述搁置部的状态下与托架端部钢骨架接头接合。
此时，上述搁置部可构成为由对接部与支撑部正交而具有“∟”形状，还可构成为由对接部和上述对接部的上部的嵌入上部及上述对接部的下部的支撑部构成而具有“匚”形状。
根据本发明的另一实施例，提供如下的钢材节约型H型钢梁，上述钢材节约型H型钢梁的特征在于，在上述托架端部钢骨架的腹板设置长度方向的水平加强板和垂直方向的垂直加强板，上述水平加强板在对接部的下端朝向内侧设置，从而使水平加强板的上表面、下表面与中央钢骨架的下部突缘的上表面、下表面构成同一平面，上述垂直加强板以与水平加强板的内侧端部相接的方式设置。
根据本发明的另一实施例，提供如下的钢材节约型H型钢梁，上述钢材节约型H型钢梁的特征在于，在上述支撑部的外侧端部设置端部加强板，在中央钢骨架的腹板设置垂直方向的垂直加强板，上述端部加强板与中央钢骨架的垂直加强板呈一直线。
根据本发明的另一实施例，提供如下的钢材节约型H型钢梁，上述钢材节约型H型钢梁的特征在于，在托架端部钢骨架的腹板设置长度方向的水平加强板，上述水平加强板在对接部的上端朝向内侧设置，从而使水平加强板的上表面、下表面与中央钢骨架下部突缘的上表面、下表面构成同一平面，上述水平加强板的宽度大于从腹板突出的上部突缘的长度。与此同时，使中央钢骨架的上部突缘的宽度大于托架端部钢骨架的上部突缘的宽度，使水平加强板与中央钢骨架的上部突缘的各外侧端相一致。
发明效果
本发明根据作用于梁结构体的应力的大小，改变钢梁的截面规格，来减少钢材的使用量，使现场的作业工序最少化，来实现经济性，并具有可应用于多样的规格及形状的梁的通用性。
并且，本发明可在固定设置于柱子的托架端部钢骨架上搁置中央钢骨架的状态下，进行接头接合，因此能够实现工作人员的安全性以及施工的精密性。
并且，本发明不仅能够利用接头接合部位的加强单元来实现扁梁，而且使各加强单元互相有机地起到作用，使加强效果极大化，且不会产生应力阻断的现象，具有稳定的结构。
附图说明
图1为示出现有技术的梁的边截面结构的立体图。
图2为示出另一现有技术的梁的边截面结构的剖视图。
图3为设置有本发明的一实施例的钢梁的例子的立体图。
图4为示出本发明的第一实施例的钢梁的分离及结合状态的各立体图。
图5为上述第一实施例的变形例。
图6为示出本发明的第二实施例的钢梁的分离及结合状态的各立体图。
图7为上述第二实施例的变形例。
图8为根据第一实施例和第二实施例构筑的T形合成梁的各剖视图。
图9为在第二实施例的托架端部钢骨架形成有插入部的例子的立体图。
图10为示出在第二实施例中构成为在托架端部钢骨架形成有用于扁梁的平台搁置部的例子的立体图及俯视图。
图11为示出在第二实施例中应用异形钢骨架作为中央钢骨架的例子的立体图及俯视图。
附图标记说明
100：托架端部钢骨架 101、201：上部突缘
102、202：腹板 103、203：下部突缘
110：搁置部 111：对接部
111a：侧接板 112：支撑部
112a：下接板 112b：上接板
112c：插入部 120：水平加强板
121：平台搁置部 130、230：垂直加强板
140：端部加强板 200：中央钢骨架
C：柱子 D：钢台面板
G：钢梁
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。但是，在对本发明进行说明的过程中，在由于对公知的结构具体地进行说明而使本发明的技术思想混淆或不明确的情况下，省略关于上述公知的结构的说明。
图3为示出设置有本发明的一实施例的钢梁G的例子的立体图。
本发明的钢梁G用于构筑建筑物的梁结构体，如图3所示，上述钢梁G包括：托架端部钢骨架100，设置于柱子C；以及中央钢骨架200，设置于上述托架端部钢骨架100之间。即，钢梁G的两侧端部由托架端部钢骨架100构成，上述托架端部钢骨架100与中央钢骨架200接头接合，由此构成本发明的钢梁G。
上述托架端部钢骨架100与柱子C刚性接合，而具有可适应作用于梁结构体的负力矩的截面的规格，中央钢骨架200具有可适应作用于上述梁结构体的正力矩的截面的规格。因此，中央钢骨架200的高度小于托架端部钢骨架100的高度。
如上所述，与柱子C接合为一体的托架端部钢骨架100和中央钢骨架200可分别在工厂制作，这能够使得在现场设置柱子C后，将与柱子C相接合的托架端部钢骨架100用作设置中央钢骨架200的托架，使托架端部钢骨架100与中央钢骨架200接头接合，而使钢梁G的设置简单地完成，从而具有缩短工期的效果。
在这种托架端部钢骨架100的两端部中，在与中央钢骨架200接头接合的一侧的端部形成有用于放置中央钢骨架200的搁置部110。因此，中央钢骨架200的端部可在搁置于上述搁置部110的状态下，进行与托架端部钢骨架100的接头接合作业，因此在进行中央钢骨架200的接头接合作业时，可省略借助起重机等的中央钢骨架200的悬垂作业，这具有提高作业的稳定性以及施工性的效果。
本发明的钢梁G根据上述搁置部110的结构而以多种实施例来实现。
图4、图5为示出本发明的第一实施例的钢梁G的图，在上述钢梁G的托架端部钢骨架100设置的搁置部110构成为由对接部111与支撑部112正交而具有“∟”形状。
上述对接部111与中央钢骨架200端部的腹板202相接的同时，借助焊接或螺栓连接，优选地，借助利用衬板的螺栓连接，使托架端部钢骨架100与中央钢骨架200的各个腹板102、202呈一体化，在上述支撑部112搁置中央钢骨架200端部的下部突缘203，从而具有上述作业的稳定性等。
此时，优选地，使上述对接部111的长度与中央钢骨架200的高度相一致，而使托架端部钢骨架100的上部突缘101的上表面与中央钢骨架200的上部突缘201的上表面构成同一平面。如上所述，在中央钢骨架200与托架端部钢骨架100的各个上部突缘201、101的面相一致的情况下，无需插入用于克服各个上部突缘201、101之间的高度差的填充物，因此使可操作性更好。
另一方面，如图4所示，对接部111可由将构成托架端部钢骨架100的腹板102的一部分切断而成的端部面构成，如图5所示，还可由侧接板111a构成，上述侧接板111a以垂直于将构成托架端部钢骨架100的腹板102的一部分切断而成的端部面的方式设置。若如图5所示对接部111由侧接板111a构成，则上述侧接板111a还可期待与设置钢梁G的剪切加强材料相同的效果。
在托架端部钢骨架100的腹板102还可设置有长度方向的水平加强板120。上述水平加强板120用于使托架端部钢骨架100与中央钢骨架200之间的应力传递更明确，优选地，在对接部111的下端朝向内侧设置，而使水平加强板120的上表面、下表面与中央钢骨架的下部突缘203的上表面、下表面构成同一平面。
若使如上所述的水平加强板120与中央钢骨架的下部突缘203的各上表面、下表面构成同一平面，则上述水平加强板120还可具有用于与中央钢骨架200的下部突缘203相结合的托架功能。
在托架端部钢骨架100的腹板102还可设置有垂直方向的垂直加强板130。上述垂直加强板130具有防止腹板102剪切挫屈的功能，此时，优选地，将上述垂直加强板130以与水平加强板120的内侧端部相接的方式设置，来借助互相间的干涉效果，使得各功能有效地起到作用。
并且，在托架端部钢骨架100的支撑部112的外侧端部还可设置有端部加强板140。上述端部加强板140防止根据托架端部钢骨架100与中央钢骨架200之间的截面变化的应力集中现象。
这种端部加强板140在托架端部钢骨架100的下部突缘103与中央钢骨架200的下部突缘203之间以垂直或倾斜的方式设置。在上述端部加强板140沿着垂直方向设置的情况下，优选地，与其相对应地在中央钢骨架200的腹板202也沿着垂直方向设置垂直加强板230，使这些端部加强板140与垂直加强板230呈一直线，从而使得托架端部钢骨架100与中央钢骨架200之间的应力传递顺畅地进行。
图6、图7为示出本发明的第二实施例的钢梁G的图。
在以由对接部111与支撑部112正交而具有“∟”形状的方式构成的第一实施例中，相比钢梁G的两端部，中央部分具有较高的天花板高度，因此能够有利地应用于例如建筑物的地下停车场结构。即，第一实施例的钢梁G在无需较高的天花板高度的停车空间设置两端部，在相比上述停车空间需要更高的天花板高度的移动空间设置中央部，而能够实现有效的空间利用。
与其相反地，第二实施例的钢梁G将钢梁G的下表面维持成规定水平，从而保护外观的同时能够使配管贯通梁，因此能够确保有效的设备空间。并且，在结构上，增加对于中央部的产生正力矩的部分的截面二次力矩，来使混凝土与钢材非常有效地起到作用，从而实现截面的最优化。
在这种第二实施例的托架端部钢骨架100设置的搁置部110构成为由对接部111与上述对接部111上部的嵌入上部113以及上述对接部111下部的支撑部112构成而具有“匚”形状。因此，中央钢骨架200通过插入于由上述“匚”形状形成的插入槽而搁置于支撑部112。
上述嵌入上部113由沿着水平方向切断构成托架端部钢骨架100的腹板102的一部分而成的下部面构成，搁置中央钢骨架200的端部的支撑部112由下接板112a构成，上述下接板112a以在托架端部钢骨架100的下部突缘103衬上下接板112a的方式设置。
此时，使嵌入上部113与支撑部112之间的垂直的对接部111的长度与中央钢骨架200的高度相一致，而使托架端部钢骨架100的下部突缘103的下表面与中央钢骨架200的下部突缘203的下表面构成同一平面。
因此，若与在钢梁G的上部浇注的面板混凝土一起构成T形合成梁，则如图8所示，中央钢骨架200部分的T形合成梁相比于第一实施例的中央钢骨架200部分，使从中立轴N至拉伸侧钢材截面的中心的距离拉长，由此截面二次力矩增加，这最终作为通过减小中央钢骨架200的截面来节省钢材使用量的要素而发挥作用。并且，在上部的混凝土部分中，对于弯曲力矩作用得较小的部分，也可形成用于配管的贯通口。
其中，图8的(a)部分为第一实施例的T形合成梁的截面，图8的(b)部分为第二实施例的T形合成梁的截面。
第二实施例中的对接部111与第一实施例同样地，可由将构成托架端部钢骨架100的腹板102的一部分切断而成的端部面构成，还可由侧接板111a构成，上述侧接板111a以垂直于将构成托架端部钢骨架100的腹板102的一部分切断而成的端部面的方式设置。
并且，第一实施例的水平加强板120与垂直加强板130以及端部加强板140的结构也能够同样地应用于第二实施例。但是，与第一实施例的唯一的不同点在于，第二实施例的端部加强板140设置于托架端部钢骨架100的上部突缘101与中央钢骨架200的上部突缘201之间。
如上所述，在通过切断腹板102的端部面来构成侧接板111a的情况下，如图9所示，在托架端部钢骨架100的下部突缘103的上表面可还设置有与下接板112a相对应的上接板112b。因此，在上接板112b与下接板112a之间形成插入部112c，在中央钢骨架200的搁置步骤中，将中央钢骨架200的下部突缘203插入于上述插入部112c，从而能够实现在中央钢骨架200的搁置作业过程中防止因工作人员的疏忽而引起的中央钢骨架200的颠倒等作业的稳定性及效率。
图10为示出在第二实施例中以利用水平加强板120来实现扁梁的方式构成的例子的图。
在第二实施例的中央钢骨架200的上部设置的钢台面板D设置于钢梁G的整体高度内，从而能够实现扁梁，与其相对应地，可在托架端部钢骨架100形成有平台搁置部121。
上述的平台搁置部121通过增加在托架端部钢骨架100的腹板102沿着长度方向设置的水平加强板120的宽度而构成。即，上述水平加强板120在对接部111的上端朝向内侧设置，从而使其上表面、下表面与中央钢骨架200的下部突缘203的上表面、下表面构成同一平面，若使上述水平加强板120的宽度形成得比从腹板102突出的上部突缘101的长度更长，则与其差相应的宽度构成平台搁置部121。
此时，对于中央钢骨架200的截面，由上部突缘201的宽度大于下部突缘203的异形钢骨架构成，从而使搁置于钢梁G的钢台面板D的长度以一律相同的方式构成。
图11为示出如上所述使中央钢骨架200的上部突缘201的外侧端以与形成有平台搁置部121的水平加强板120的外侧端相一致的方式构成而应用异形钢骨架的例子的图，在此情况下，中央钢骨架200的上部突缘201的宽度大于托架端部钢骨架100的上部突缘101的宽度。
以上，参照具体实施例对本发明进行了说明，上述实施例仅为用于易于理解本发明的例示，因此只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就能够在本发明的技术思想内对其进行多种变形来实施，这是不言而喻的。因此，这种变形例也应属于记载于发明要求保护范围的本发明的权利范围。

Claims (12)

1.一种钢材节约型H型钢梁，用于构筑建筑物的梁结构体，其特征在于，包括：
托架端部钢骨架(100)，设置于两侧端部；以及
中央钢骨架(200)，设置于所述托架端部钢骨架(100)之间，高度小于托架端部钢骨架(100)的高度，
在所述托架端部钢骨架(100)的两端部中，在与中央钢骨架(200)接头接合的一侧的端部形成有放置中央钢骨架(200)的搁置部(110)，中央钢骨架(200)的端部在搁置于所述搁置部(110)的状态下与托架端部钢骨架(100)接头接合。
2.根据权利要求1所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，所述搁置部(110)构成为由对接部(111)与支撑部(112)正交而具有“∟”形状，中央钢骨架(200)的端部的下部突缘(203)放置于所述支撑部(112)，中央钢骨架(200)的端部的腹板(202)与所述对接部(111)相接，使所述对接部(111)的长度与中央钢骨架(200)的高度相一致，从而使得托架端部钢骨架(100)的上部突缘(101)的上表面与中央钢骨架(200)的上部突缘(201)的上表面构成同一平面。
3.根据权利要求2所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，所述对接部(111)由将构成托架端部钢骨架(100)的腹板(102)的一部分切断而成的端部面构成。
4.根据权利要求2所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，所述对接部(111)由侧接板(111a)构成，所述侧接板(111a)以垂直于将构成托架端部钢骨架(100)的腹板(102)的一部分切断而成的端部面的方式设置。
5.根据权利要求2所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，在托架端部钢骨架(100)的腹板(102)设置长度方向的水平加强板(120)和垂直方向的垂直加强板(130)，所述水平加强板(120)在对接部(111)的下端朝向内侧设置，从而使水平加强板(120)的上表面、下表面与中央钢骨架的下部突缘(203)的上表面、下表面构成同一平面，所述垂直加强板(130)以与水平加强板(120)的内侧端部相接的方式设置。
6.根据权利要求2所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，在所述支撑部(112)的外侧端部设置端部加强板(140)，在中央钢骨架(200)的腹板(202)设置垂直方向的垂直加强板(230)，所述端部加强板(140)与中央钢骨架(200)的垂直加强板(230)呈一直线。
7.根据权利要求1所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，所述搁置部(110)构成为由对接部(111)和所述对接部(111)的上部的嵌入上部(113)及所述对接部(111)的下部的支撑部(112)构成而具有“匚”形状，所述嵌入上部(113)由将构成托架端部钢骨架(100)的腹板(102)的一部分切断而成的下部面构成，所述支撑部(112)由下接板(112a)构成，所述下接板(112a)以在托架端部钢骨架(100)的下部突缘(103)衬上下接板(112a)的方式设置，使所述对接部(111)的长度与中央钢骨架(200)的高度相一致，从而使得托架端部钢骨架(100)的下部突缘(103)的下表面与中央钢骨架(200)的下部突缘(203)的下表面构成同一平面。
8.根据权利要求7所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，所述对接部(111)由将构成托架端部钢骨架(100)的腹板(102)的一部分切断而成的端部面构成。
9.根据权利要求8所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，在托架端部钢骨架(100)的下部突缘(103)的上表面还设置与下接板(112a)相对应的上接板(112b)，在下接板(112a)与上接板(112b)之间形成供中央钢骨架(200)的下部突缘(203)插入的插入部(112c)。
10.根据权利要求7所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，所述对接部(111)由侧接板(111a)构成，所述侧接板(111a)以垂直于将构成托架端部钢骨架(100)的腹板(102)的一部分切断而成的端部面的方式设置。
11.根据权利要求7所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，在托架端部钢骨架(100)的腹板(102)设置长度方向的水平加强板(120)，所述水平加强板(120)在对接部(111)的上端朝向内侧设置，从而使水平加强板(120)的上表面、下表面与中央钢骨架下部突缘(203)的上表面、下表面构成同一平面，所述水平加强板(120)的宽度大于从腹板(102)突出的上部突缘(101)的长度。
12.根据权利要求11所述的钢材节约型H型钢梁，其特征在于，中央钢骨架(200)的上部突缘(201)的宽度大于托架端部钢骨架(100)的上部突缘(101)的宽度。
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