CN110512743A - 一种栓接型钢梁的固定方法及固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栓接型钢梁的固定方法及固定装置，该方法包括获取钢梁的总荷载；将钢梁的腹板与支座固定连接，并确保翼缘与支座未连接或活动连接，以使钢梁与支座处于第一连接状态，配置钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载；将翼缘与支座固接，以使钢梁与支座由第一连接状态调整为第二连接状态，配置钢梁在第二连接状态下所要承受的第二荷载。通过本发明实施例提出一种钢梁与支座的固定方式，利用这种方式可使梁端与跨中的正负弯矩得到有效的均化，从而提高钢梁在结构中的受力性能和经济性。

Description

一种栓接型钢梁的固定方法及固定装置

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种栓接型钢梁的固定方法及固定装置。

背景技术

在土木工程理论中，针对钢梁与支座的连接关系，通常认为：钢梁的腹板与支座连接且钢梁的翼缘不与支座连接时，即，仅钢梁的腹板与支座固接，则此时可认为钢梁处于仅承受剪力，而不承受传递弯矩的状态，因此可假定此时钢梁与支座为铰接；而当钢梁的腹板以及翼缘均与支座连接时，则认为此时钢梁处于不仅承受传递剪力，又承受传递弯矩的状态，因此可认定钢梁与支座为固接。

基于上述理论，当前，对于螺栓型支座连接的钢梁弯矩计算方式，通常采用以下两种方式，其一是仅将钢梁的腹板与支座通过螺栓紧固连接，使钢梁与支座处于铰接状态，其二是将钢梁的腹板以及翼缘均通过螺栓与支座紧固连接。在上述两种方式中，钢梁均承受全部荷载，且荷载为一次生成。

但是，在实际设计及施工中发现，采用上述方式一的方案，钢梁在满跨均布竖向荷载q(q＞0)的作用下的弯矩图是呈抛物线状分布的(如图1所示)，此时，钢梁的两端弯矩为零(即A、B两处的弯矩为零)，而跨中产生极大值弯矩M_c1＝ql²/8，因此，钢梁的两端与跨中的弯矩幅差为极大值Δ₁＝ql²/8。而采用上述方式二，钢梁在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图也是呈抛物线状分布的(如图2所示)，但是，此时钢梁的两端(即图2中A、B两处)产生极值负弯矩M_A＝M_B＝-ql²/12，跨中产生小幅正弯矩M_c2＝ql²/24，钢梁两端负弯矩与跨中正弯矩的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24。这种方式虽然相较于上述方式一的弯矩幅差Δ₁＝ql²/8有所减小，但是跨中正弯矩与两端负弯矩也相差较大。

由此可知，不论采用上述方式一还是上述方式二，钢梁的全跨内弯矩的分布都极不均匀，这种情况会导致全跨等截面钢梁的结构受力性能及经济性能均不佳，从而不利于钢梁结构的推广，进而不利于建筑行业的工业化发展。

发明内容

本发明实施例公开了一种栓接型钢梁的固定方法及固定装置，能够有效均化钢梁的两端与跨中的正负弯矩，从而提高钢梁的结构受力性能和经济，进而有利于钢梁结构的大力推广。

第一方面，本发明提供了一种栓接型钢梁的固定方法，其包括

获取钢梁的总荷载；

将所述钢梁的腹板与所述支座固定连接，并确保所述钢梁的翼缘与所述支座未连接或活动连接，以使所述钢梁与所述支座处于第一连接状态，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载；

将所述钢梁的翼缘与所述支座固接，以使所述钢梁与所述支座由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载，其中，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载。

应该得知的是，本发明的栓接型钢梁的固定方法在上述步骤执行后，基于所述第一荷载及第二荷载实现所述钢梁与所述支座的固定连接。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一连接状态为铰接，所述第二连接状态为固接。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，在所述以使所述钢梁与所述支座位于第一连接状态之后，以及在所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载之前，所述方法还包括：

在所述钢梁上支设模板并浇筑楼板混凝土；

在所述楼板混凝土生成后，拆除所述模板，并执行所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。

可以理解的是，作为另一种可选的实施方式，该楼板混凝土也可采用预制件的方式，则在所述以使所述钢梁与所述支座位于第一连接状态之后，以及在所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载之前，所述方法还包括：

在所述钢梁上安装楼板预制件；

在所述楼板混凝土生成后，执行所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。或者，

在所述钢梁上安装楼板预制件并浇筑叠合楼板混凝土；

在所述楼板混凝土生成后，执行所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，

所述第一荷载及所述第二荷载可为竖向荷载和/或水平荷载。

其中，所述钢梁为单梁或结构梁；

当所述钢梁为单梁时，所述钢梁的总荷载为竖向荷载，所述竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，所述第一荷载为部分所述竖向恒荷载，所述第二荷载包括另一部分所述竖向恒荷载以及所述竖向活荷载；

当所述钢梁为结构梁时，所述钢梁的总荷载包括竖向荷载及水平荷载，所述竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，所述第一荷载为第一竖向恒荷载，所述第一竖向恒荷载为部分所述竖向恒荷载，所述第二荷载包括第二竖向恒荷载、所述竖向活荷载及所述水平荷载，其中，所述第二竖向恒荷载为所述竖向恒荷载除去所述第一竖向恒荷载的剩余恒荷载。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，

在所述获取钢梁的总荷载之前，所述方法还包括：

获取钢梁模型的预设总荷载；

预设所述钢梁模型的腹板与所述支座模型固定连接，且所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型未连接或活动连接，以使所述钢梁模型与所述支座模型处于第一连接状态，配置所述钢梁模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载，其中，所述第一预设荷载为所述预设总荷载的部分荷载；

根据所述第一预设荷载计算所述钢梁模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩；

将所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型固接，以使所述钢梁模型与所述支座模型由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载；

根据所述第二预设荷载计算所述钢梁模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩；

将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩；基于所述目标弯矩，确定所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及确定所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。

第二方面，本发明还提供了一种钢梁的固定装置，包括

获取单元，用于获取钢梁的总荷载；

第一处理单元，用于将所述钢梁的腹板与所述支座固定连接，且确保所述钢梁的翼缘与所述支座未连接或活动连接，以使所述钢梁与所述支座处于第一连接状态，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载；

第二处理单元，用于将所述钢梁的翼缘与所述支座固接，以使所述钢梁与所述支座由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载，其中，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述第一连接状态为铰接，所述第二连接状态为固接。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，

所述第一处理单元还用于在以使所述钢梁与所述支座位于第一连接状态之后，在所述钢梁上支设模板并浇筑楼板混凝土，以及在所述楼板混凝土生成后，拆除所述模板，并触发执行所述的配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载；或者，所述第一处理单元还用于在以使所述钢梁与所述第一连接状态之后，在所述钢梁上安装楼板预制件；以及在所述楼板生成后，触发执行所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作；或者，所述第一处理单元还用于在以使所述钢梁与所述第一连接状态之后，在所述钢梁上安装楼板预制件并浇筑叠合楼板混凝土；以及在所述楼板混凝土生成后，触发执行所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述第一荷载及所述第二荷载可为竖向荷载和/或水平荷载。

其中，所述钢梁为单梁或结构梁；

当所述钢梁为单梁时，所述钢梁的总荷载为竖向荷载，所述竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，所述第一荷载为部分所述竖向恒荷载，所述第二荷载包括另一部分所述竖向恒荷载以及所述竖向活荷载；

当所述钢梁为结构梁时，所述钢梁的总荷载包括竖向荷载及水平荷载，所述竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，所述第一荷载为第一竖向恒荷载，所述第一竖向恒荷载为部分所述竖向恒荷载，所述第二荷载包括第二竖向恒荷载、所述竖向活荷载及所述水平荷载，其中，所述第二竖向恒荷载为所述竖向恒荷载除去所述第一竖向恒荷载的剩余恒荷载。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，

所述钢梁的固定装置还包括：

建模单元，用于在所述获取单元获取所述钢梁的总荷载之前，获取钢梁模型的预设总荷载；以及，预设所述钢梁模型的腹板与所述支座模型固定连接，且所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型未连接或活动连接，以使所述钢梁模型与所述支座模型处于第一连接状态，配置所述钢梁模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载，其中，所述第一预设荷载为所述预设总荷载的部分荷载；以及，根据所述第一预设荷载计算所述钢梁模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩；以及，将所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型固接，以使所述钢梁模型与所述支座模型由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载；以及，根据所述第二预设荷载计算所述钢梁模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩；以及，将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩；以及基于所述目标弯矩，确定所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及确定所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。

与传统技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提出了一种钢梁与支座的连接新方式，人为主动地将钢梁与支座的连接分为两个状态，并根据该状态及实际需要将竖向荷载对应分两阶段施加。采用这种新的连接方式可使得钢梁的梁端与跨中的正负弯矩得到有效的均化，从而提高钢梁结构的受力性能和经济性，有利于钢梁结构的推广。

其次，采用本发明实施例的栓接型钢梁的固定方法，对于楼板简支钢梁而言，能够有效减小钢梁的断面，同时还可有效提高楼板刚度，进而有效改善楼板的舒适度。

此外，采用本发明实施例的栓接型钢梁的固定方法，对于结构钢梁来说，其断面相较于全过程固接或铰接的方式有所减小，刚度有所减弱，可满足“强柱弱梁”的原则，进而有效避免加强框架柱的方式，有利于节省材料，减轻自重及减小地震作用，使得结构全面步向良性结构设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统的钢梁的腹板与支座固定连接、钢梁的翼缘与支座未连接或活动连接时钢梁在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图2是传统钢梁的腹板、钢梁的翼缘均与支座固定连接时钢梁在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图3是本发明实施例一提供的栓接型钢梁的固定方法的流程图；

图4是本发明实施例一提供的钢梁与支座(支座为钢柱)的连接结构示意图；

图5是图4的A向剖面图；

图6是本发明实施例一提供的钢梁与支座(支座为钢主梁)的连接结构示意图；

图7是图6的B向剖面图；

图8是本发明实施例二提供的栓接型钢梁的固定方法的流程图；

图9是本发明实施例二提供的钢梁的腹板与支座螺栓连接、钢梁的翼缘与支座未连接或活动连接时钢梁在部分恒载作用下的弯矩图；

图10是本发明实施例二提供的钢梁的腹板、钢梁的翼缘均与支座固定连接时钢梁在其余竖向荷载作用下的弯矩图；

图11是图9和图10中的弯矩叠加后的弯矩图；

图12是本发明实施例三提供的一种钢梁的固定装置的结构示意图；

图13是本发明实施例四提供的另一种钢梁的固定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

以下进行结合附图进行详细描述。

实施例一

请参阅图3，图3为本发明实施例一公开的栓接型钢梁的固定方法的流程示意图；如图3所示，一种栓接型钢梁的固定方法可包括：

101、获取钢梁的总荷载。

在土木工程理论中，钢梁的总荷载可根据建筑规范中规定的公式进行计算得到。其中，钢梁的总荷载主要包括竖向荷载及水平荷载。对于单钢梁而言，其仅受竖向荷载作用，而对于结构钢梁而言，其不仅受竖向荷载作用，同时还受水平荷载作用。其中，竖向荷载包括竖向恒荷载和竖向活荷载，竖向恒荷载及竖向活荷载的方向是确定向下的。竖向恒荷载主要包括钢梁的自重荷载、楼板的自重荷载、楼板叠合层荷载、楼板找平层荷载、楼板面层荷载中的任意一种或多种叠加的恒荷载；竖向活荷载主要包括楼板活荷载、楼板面层活荷载等。水平荷载的方向是经常变化的，其主要包括风荷载、地震荷载自然荷载。

102、将所述钢梁的腹板与所述支座固定连接，并将所述钢梁的翼缘与所述支座未连接或活动连接，以使所述钢梁与所述支座处于第一连接状态，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载。

在本实施例中，该第一连接状态可为铰接，即，此时，该钢梁与支座处于可转动状态。

其中，钢梁的翼缘与支座未连接是指：钢梁的翼缘与支座没有任何连接关系。而钢梁的翼缘与支座活动连接是指：钢梁的翼缘与支座可通过螺栓初拧使得该钢梁的翼缘可相对该支座活动或者是该钢梁的翼缘初步绑扎在支座上，钢梁的翼缘可相对支座活动。

具体地，在实际设计施工时，可先将钢梁的腹板通过螺栓固定连接于支座，而钢梁的翼缘与支座未连接，包括活动连接等。此外，为了便于后续的操作，可在钢梁的翼缘靠近支座的位置上预留出操作区域，从而便于楼板浇筑后翼缘与支座的后续连接等操作。优选地，在钢梁的翼缘上预留出操作区域的具体方式可为：在钢梁的翼缘上靠近支座的位置处设置固定块，该固定块可直接放置在钢梁的翼缘上或者是通过其他的方式(例如螺钉连接或焊接或绑扎)固定在钢梁的翼缘上，且该固定块可为塑料块、金属块、混凝土块或其他材料的块体等。在该钢梁的翼缘上设置该固定块的目的主要是为了在钢梁的翼缘上预留出该操作区域，同时也可让钢梁在该第一连接状态下处于承重状态。也就是说，此时，该钢梁是处于铰接承重状态的。可以理解的是，在其他实施例中，在钢梁的翼缘上预留出该操作区域的方式还可为：在钢梁的翼缘上设置连接槽口。

进一步地，在上述以使该钢梁与支座位于第一连接状态之后，可在该钢梁上支设模板并浇筑楼板混凝土，在该楼板混凝土生成后，拆除上述的模板。也就是说，此时，该钢梁不仅受其自重作用，同时还受到楼板的重力作用。在该钢梁位于承重状态后，执行上述的配置该钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。

在本实施例中，该第一荷载为竖向荷载，该竖向荷载包括该钢梁的自重荷载、楼板的自重荷载、楼板面层荷载、楼板找平层荷载中的任意一种或任意多种。

作为一种可选的实施方式，该第一荷载可包括钢梁的自重荷载及楼板的自重荷载，因此，在配置钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载之前，可通过先计算钢梁的自重荷载和楼板的自重荷载，然后再根据该钢梁的自重荷载和楼板的自重荷载，得到该第一荷载的值。即此时，该第一荷载等于钢梁的自重荷载加上楼板的自重荷载。也就是说，在钢梁与支座位于第一连接状态(即，铰接)时，此时并未在钢梁上施加任何额外的荷载，使得钢梁仅受其自重荷载以及楼板的自重荷载的作用。

作为另一种可选的实施方式，该第一荷载可包括钢梁的自重荷载、楼板的自重荷载、楼板面层荷载、楼板找平层荷载及其他附加荷载等。因此，在配置钢梁在第一连接状态所要承受的第一荷载之前，可先计算出楼板的自重荷载、楼板面层荷载、楼板找平层荷载及其他附加荷载，然后再将这部分荷载施加于钢梁上。

可以得知的是，在本实施例中，该支座可为与钢梁连接的柱、钢梁、楼板或其他支承体。

作为一种可选的实施方式，如图4及图5所示，当该支座20为钢柱时，该钢柱可为矩形钢柱，该钢梁10可为矩形钢梁，该钢梁10的腹板通过螺栓11紧固在钢柱上，在该钢梁10的翼缘上设置有螺栓孔，在支座上设置有螺栓12，然后将支座20上的螺栓12穿过该螺栓孔并处于初拧状态，以使该翼缘可相对该支座20滑动。优选地，该螺栓孔可为长向顺轴圆形螺栓孔。此外，在钢梁10的翼缘上设置有上述固定块30，该固定块30为条形块。

作为另一种可选的实施方式，如图6及图7所示，当该支座20为钢梁(该支座20可作为钢主梁)时，该钢梁10可作为钢次梁，此时，该钢梁10的腹板通过螺栓11紧固在钢主梁上，该钢梁10的翼缘上同样设置有螺栓孔，在支座20对应的位置上设置有螺栓12，支座上的螺栓12穿过螺栓孔连接翼缘和支座20，并使得支座20上的螺栓12相对螺栓孔位于初拧状态，即，该螺栓12可在螺栓孔内滑动，进而使得该翼缘可相对支座20滑动。此外，在该钢梁10的翼缘上设置有该固定块30，该固定块30为条形块。

103、将所述钢梁的翼缘与所述支座固接，以使所述钢梁与所述支座由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载，其中，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载。

在本实施例中，该第二连接状态可为固支承重状态，即，该钢梁与支座此时处于完全固定状态。

其中，应该得知的是，在本步骤中的“将钢梁的翼缘与支座固接”是将钢梁的翼缘与支座由未连接或活动连接调整为固接的。

进一步地，在将钢梁的翼缘与支座固接之前，该方法还包括：去除该固定块。具体地，当该固定块是直接放置在钢梁的翼缘上时，则去除该钢梁的翼缘上的固定块的方式可具体为：将放置在翼缘上的固定块取下即可。而当该固定块是固定在钢梁的翼缘上时，则去除该钢梁的翼缘上的固定块的方式可具体为：通过剔除工具将该固定块从翼缘上去除，以确保该固定块与翼缘分离。可以理解的是，在其他实施例中，当钢梁的翼缘上采用设置连接槽口的方式来预留出该操作区域时，则在将钢梁的翼缘与支座固接之前，该方法还可包括：采用混凝土或者其他材料填充该连接槽口。

在本实施例中，该第二荷载可包括竖向荷载和/或水平荷载。

作为一种可选的实施方式，该第二荷载可为竖向荷载，因此，在配置钢梁在第二连接状态下所要承受的第二荷载之前，可通过先计算出该竖向荷载(该竖向荷载为除去钢梁的自重荷载、楼板的自重荷载外的其他荷载)，然后再在钢梁上施加该第二荷载。

作为另一种可选的实施方式，该第二荷载可包括竖向荷载和水平荷载，则在配置钢梁在第二连接状态下所要承受的第二荷载之前，可先在钢梁上计算该竖向荷载(该竖向荷载为除去钢梁的自重荷载、楼板的自重荷载外的其他荷载)及水平荷载，然后再根据计算出来的结果在钢梁上施加该竖向荷载及水平荷载。

在本实施例中，由于该总荷载为该第一荷载与第二荷载之和，因此，采用本发明实施例一的方案，是将钢梁承受的总荷载，分为两个阶段施加，第一阶段为钢梁的腹板与支座固定连接(即，通过螺栓固定连接)，而钢梁的翼缘与支座未连接，包括活动连接(即，通过螺栓初拧)等，并在钢梁的翼缘上设置固定块，从而使得钢梁与支座在第一连接状态(铰接承重状态)时施加的第一荷载；而第二阶段是在钢梁的腹板与支座为完全固定连接的基础上，钢梁的翼缘与支座也完全固定连接，并去除钢梁的翼缘上的固定块，使得钢梁与支座在第一连接状态的基础上调整为第二连接状态时施加的第二荷载。采用这种方式，替代了传统的钢梁与支座螺栓型连接通常采用钢梁的腹板与支座螺栓连接，而钢梁的翼缘与支座不连接或活动连接，其承受的荷载全部一次生成的方式，以及替代了钢梁与支座螺栓型连接通常采用腹板、翼缘均与支座固定连接时钢梁承受的荷载全部一次生成的方式，这种方式有利于减少钢梁的梁端与跨中的正负弯矩幅差，从而有利于提高钢梁在结构中的安全性及受力性能。

进一步地，作为一种可选的实施方式，上述的钢梁可为单钢梁(例如楼板简支梁)。当上述的钢梁为单钢梁时，钢梁承受的总荷载为竖向荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，该第一荷载可为部分竖向恒荷载，该第二荷载包括另一部分竖向恒荷载以及该竖向活荷载。也就是说，当上述的钢梁为单钢梁时，仅需考虑其受到的竖向荷载作用，此时，钢梁与支座为第一连接状态时，该第一荷载为竖向恒荷载，其不仅可包括钢梁的自重荷载，还可包括楼板自重、楼板叠合层等。而第二荷载包括另一部分竖向恒荷载及竖向活荷载，即，第二荷载可包括楼板找平层、楼板面层、楼板活荷载及楼板面层活荷载等。

作为另一种可选的实施方式，上述的钢梁还可为结构钢梁。当上述的钢梁为结构钢梁时，钢梁的总荷载包括竖向荷载及水平荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载。其中，第一荷载为第一竖向恒荷载，第二荷载包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载及水平荷载，且该竖向恒荷载为该第一竖向恒荷载与第二竖向恒荷载之和。也就是说，在钢梁与支座位于第一连接状态时，钢梁所承受的第一荷载为第一竖向恒荷载，该第一竖向恒荷载可包括钢梁的自重荷载、楼板自重、楼板叠合层等。在钢梁与支座由第一连接状态调整为第二连接状态时，钢梁所承受的第二荷载包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载和水平荷载，该第二竖向恒荷载可包括楼板找平层、楼板面层等，该竖向活荷载可包括楼板活荷载及楼板面层活荷载，该水平荷载可包括风荷载、地震荷载等。

应该得知的是，本发明的栓接型钢梁的固定方法不仅可适用于新建工程，也可适用于既有工程。

应该得知的是，本发明的栓接型钢梁的固定方法，在执行完上述步骤101～103之后，可基于该第一荷载及第二荷载实现钢梁与支座的固定连接。

本发明实施例一提供的栓接型钢梁的固定方法，可实现有效减小钢梁的梁端与跨中的正负弯矩幅差，从而有利于提高钢梁在结构中的受力性能和经济性，为钢梁的结构方案可行性提供了方向。

实施例二

请参阅图8，图8为本发明实施例二公开的栓接型钢梁的固定方法的流程图；如图8所示，一种栓接型钢梁的固定方法可包括：

201、获取钢梁模型的预设总荷载。

在本实施例中，在获取钢梁模型的预设总荷载时，可通过建模的方式实现。例如，可根据钢梁模型的结构参数(该结构参数主要可包括钢梁模型的宽度、高度以及跨度等参数)以及土木工程规范中规定的公式计算得到钢梁模型的预设总荷载。其中，钢梁模型的预设总荷载主要包括钢梁模型的自重荷载、竖向荷载及水平荷载等。其中，竖向荷载包括竖向恒荷载和竖向活荷载，竖向恒荷载及竖向活荷载的方向是确定向下的。竖向恒荷载主要包括楼板自重、楼板叠合层、楼板找平层、楼板面层中的任意一种或多种叠加的恒荷载；竖向活荷载主要包括楼板活荷载、楼板面层活荷载等。水平荷载的方向是经常变化的，其主要包括风荷载、地震荷载等自然荷载。

其中，该钢梁模型的预设总荷载应与该钢梁的总荷载一致，即，该预设总荷载等于该总荷载。

202、预设所述钢梁模型的腹板与所述支座模型固定连接，且所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型未连接或活动连接，以使所述钢梁模型与所述支座模型处于第一连接状态，配置所述钢梁模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载，其中，所述第一预设荷载为所述预设总荷载的部分荷载。

在本实施例中，该第一连接状态可为铰接，即，在该钢梁模型的腹板与支座模型固定连接时，该钢梁模型的翼缘并未与该支座模型固定连接(即，该钢梁模型的翼缘通过螺栓与支座模型初拧)，此时，可在该钢梁模型的翼缘上预留出操作区域。具体地，在钢梁模型的翼缘上预留出操作区域的具体方式可为：在该钢梁模型的翼缘上设置固定块模型。具体地，该固定块模型可直接放置在该钢梁模型上，或者该固定块模型还可通过其他的方式(例如螺钉连接或者焊接或绑扎)固定在该钢梁模型的翼缘上。优选地，该固定块模型可为塑料块、金属块、混凝土块等。利用在钢梁模型的翼缘上设置该固定块模型的方式，不仅可在钢梁模型的翼缘上预留出该操作区域，同时还可使得该钢梁模型在该第一连接状态下位于承重状态。

进一步地，在上述以使该钢梁模型与支座模型位于第一连接状态之后，可在该钢梁模型上支设模板并浇筑楼板混凝土，在该楼板混凝土生成后，拆除该模板，使得该钢梁模型位于承重状态。也就是说，此时，该钢梁模型不仅受其自重作用，同时还受到楼板模型的重力作用。在该钢梁模型位于承重状态后，执行上述的配置该钢梁模型在第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。

在本实施例中，该第一预设荷载为竖向荷载，该竖向荷载包括钢梁模型的自重荷载、楼板模型的自重荷载、楼板模型面层荷载、楼板模型找平层荷载中的任意一种或多种。

作为一种可选的实施方式，该第一预设荷载可包括钢梁模型的自重荷载及楼板模型的自重荷载，也就是说，在钢梁模型与支座模型位于第一连接状态时，钢梁模型仅受其自重荷载以及楼板模型的自重荷载的作用，并未施加其他额外的附加荷载。

作为另一种可选的实施方式，该第一预设荷载可包括钢梁模型的自重荷载、楼板模型的自重荷载、楼板面层荷载、楼板找平层荷载及其他附加荷载等。因此，在配置钢梁模型在第一连接状态下所要承载的第一预设荷载之前，可先计算出上述楼板的自重荷载、楼板面层荷载、楼板找平层荷载及其他附加荷载，然后再将这部分荷载施加于该钢梁模型上。

应该得知的是，该支座模型可为与钢梁模型连接的柱模型、钢梁模型、楼板模型或者是其他支承体模型等。

203、根据所述第一预设荷载计算所述钢梁模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩。

在土木工程理论中，该第一弯矩与第一预设荷载的关系可根据有关专业书籍和工程计算手册中记载的公式计算或查找得到。

204、将所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型固接，以使所述钢梁模型与所述支座模型由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载。

在本实施例中，该第二连接状态可为固接，也就是说，在将该钢梁模型的翼缘与支座固定连接之后，该钢梁模型整体与支座处于固接状态。

在本实施例中，在将钢梁模型的翼缘与支座模型由未连接或活动连接调整为固定连接之前，可先将该固定块模型去除。具体地，当该固定块模型采用直接放置在钢梁模型的翼缘上的方式时，则去除该钢梁模型的翼缘上的固定块模型的方式可具体为：将放置在翼缘上的固定块模型取下即可。而当该固定块模型采用固定在钢梁模型的翼缘上的方式时，则去除该钢梁模型的翼缘上的固定块模型的方式可具体为：通过剔除工具将该固定块模型从翼缘上去除，以确保该固定块模型与翼缘分离。可以理解的是，在其他实施例中，当钢梁模型的翼缘上采用设置连接槽口的方式来预留出该操作区域时，则在将钢梁模型的翼缘与支座模型固接之前，该方法还可包括：采用混凝土或者其他易于剔除的材料填充该连接槽口。

进一步地，该第二预设荷载可包括竖向荷载和水平荷载，或者该第二预设荷载仅包括竖向荷载。

作为一种可选的实施方式，该第一预设荷载包括钢梁模型的自重荷载及楼板模型的自重荷载，该第二预设荷载可为竖向荷载，因此，在配置钢梁模型在第二连接状态下所要承受的第二预设荷载之前，可先计算出该竖向荷载(该竖向荷载为除去钢梁模型的自重荷载、楼板的自重荷载外的其他竖向荷载)，然后再在该钢梁模型上施加该竖向荷载。

205、根据所述第二预设荷载计算所述钢梁模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩。

在土木工程理论中，该第二弯矩与第二预设荷载的关系可根据有关专业书籍和工程计算手册中记载的公式计算或查找得到。

206、将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩，基于所述目标弯矩，确定所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及确定所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。

其中，应该得知的是，基于该目标弯矩确定该第一荷载和第二荷载是指：基于目标弯矩中的第一弯矩与第一连接状态以及荷载的对应关系，确定钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载；以及，基于目标弯矩中的第二弯矩与第二连接状态及荷载的对应关系，确定钢梁在第二连接状态下所要承受的第二荷载。

具体地，如图9至图11所示，以该钢梁模型为楼板简支梁承受满跨均布竖向荷载的情况为例详细说明该目标弯矩的推导及论证过程。

首先，钢梁模型与支座模型位于第一连接状态(即钢梁模型两端铰支的状态)，在钢梁模型上施加第一预设荷载q₁(此时，该第一预设荷载为竖向恒荷载，且第一预设荷载q₁＞0)，此时，由于钢梁模型的钢梁端承受的弯矩为零，因此，根据该第一预设荷载q₁计算该第一弯矩，得到钢梁模型的跨中所产生的最大弯矩值为即，该第一弯矩为(如图9所示)。与传统技术通常采用钢梁的腹板与支座通过螺栓固定连接，钢梁的翼缘与支座不连接，其承受的荷载全部一次生成的方式(如图1所示)的不同在于，本实施例中的第一弯矩相较于传统技术的钢梁的跨中弯矩M_c1＝ql²/8有所减小。

其次，将钢梁模型与支座模型由第一连接状态调整为第二连接状态(即，固接)，此时，钢梁模型的两端处于固支状态，在钢梁模型上施加该第二预设荷载q₂(q₂＝q-q₁)，其中，q为受弯构件模型的总荷载，且第二预设荷载q₂＞0。此时，如图10所示，跨中产生的弯矩钢梁模型两端(即图10中A、B两处)产生的极值负弯矩值为将跨中产生的弯矩值与钢梁模型两端产生的极值负弯矩值的幅值进行相减取绝对值，得到第二弯矩幅差q₂l²/24。由于q₂＝q-q₁，由此可知，该第二弯矩相较于传统技术中通常采用腹板、钢梁的翼缘均与支座固定连接时钢梁一次生成全部荷载的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24(如图2所示)有所减小。

其中，跨中弯矩值为

支座处的极值负弯矩值为

将上述公式(1)与公式(2)计算的弯矩幅值相减取绝对值，得到两者的幅差为

Δ＝|q₂l²/12-(q₁/8+q₂/24)l²|＝|q₂l²/24-q₁l²/8|＝|q₁l²/8-q₂l²/24|；公式(3)

由于q、q₁、q₂、l均大于0，且q₁、q₂均小于q；所以必然存在q₁+q₂＝q使得下列公式(4)同时成立，即

Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|＜Δ₂＝ql²/24，Δ＝|q₁l²/8-q₂l²/24|＜Δ₁＝ql²/8。公式(4)

这表明，楼板简支梁在满跨均布竖向荷载的作用下，采用本发明实施例的方案得到的目标弯矩Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|，相较于传统技术中的钢梁的腹板与支座固定连接、钢梁的翼缘与支座不连接分析得到的弯矩幅差Δ₁＝ql²/8，以及相较于传统技术中钢梁的腹板以及翼缘均同时与支座固定连连接的方式分析的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24，都有所减小，弯矩趋于均化。因此，采用本发明实施例的方式来实现钢梁固定的方法，能够有效减小钢梁的梁端与跨中的弯矩幅差，从而有利于提高钢梁在结构中的受力性能，进而有利于提高钢梁在结构中的安全性。

其中，本发明实施例中的弯矩均化中的均化主要是指：使得钢梁的弯矩分布趋于均匀化，也就是说，本发明实施例中的目标弯矩是指弯矩趋于均匀化的弯矩。

进一步地，对一般结构钢梁的情况进一步说明如下：

对于结构钢梁，其与上述简支梁的不同之处在于，结构钢梁的内力除了受上述竖向荷载作用之外，还受结构(如框架、排架、刚架等)所承受的水平荷载(例如风荷载、地震荷载等自然荷载)的影响。其中，水平荷载类同竖向活荷载，都是使用阶段荷载，因此，对于竖向活荷载及水平荷载，均考虑在钢梁模型与支座模型位于第二连接状态(即固接)时施加。水平荷载与竖向活荷载的不同之处在于：竖向活荷载的方向是确定始终向下的，其可与竖向恒荷载产生的弯矩一起予以均化。而水平荷载经常是方向变化的往复活荷载，其所产生的弯矩是不可均化的，但这并不影响竖向荷载产生弯矩的可均化性。由此可知，对于结构钢梁来说，其实现弯矩均化，实质上就是竖向荷载作用下的均化弯矩与水平荷载作用下的不可均化弯矩的叠加。也就是说，采用本发明实施例的栓接型钢梁的固定方法，可适用于不仅楼板简支梁，对于结构钢梁来说也同样适用。

因此，采用本发明实施例的弯矩均化方式，首先，颠覆了传统土木工程理论的记载以及颠覆了设计时的固有思维，可有效减少钢梁的梁端与跨中正负弯矩幅差，经实际验证发现，采用本发明的方式，钢梁的控制弯矩比传统技术中钢梁铰支或钢梁固支一次承受全部荷载的控制弯矩减小10％～40％。

其次，采用本发明的方式，还能够使得钢梁的材料性能得以充分发挥，经实际验证发现，采用本发明的方案，对于楼板简支梁而言，可相应节省钢材10％～40％。再次，采用本发明的方式，对于结构钢梁(框架钢梁或刚架钢梁)而言，其断面比传统技术采用固接或铰接一次承受全部荷载的钢梁的断面有所减小，刚度也有所减弱，从而能够满足“强柱弱梁”的原则要求，进而无需额外加强框架柱，能有效节省材料，减轻自重，进一步降低地震作用带来的不利后果，为结构方案的可行性提供了方向。

此外，采用本发明的方案，对于楼板简支梁，不仅可减小钢梁的断面，节省钢材，还可提高楼板的刚度，从而有效改善楼板的舒适度。以及，对于断面已经不可减小的钢梁，采用本发明的方案，可有利于降低钢梁的应力比，从而有效提高结构的安全性。

以及，采用本发明的方案，能够将高空连接改为楼面操作，从而避免高空操作，大大改善安装条件，有效提高施工的安全性及安装质量。此外，还可采用多层多点同时施工楼板的方式，能够进一步提高效率，加快工期，进而有效发挥钢结构施工进度快的优势。

以及，对于已经建成的建筑，如果因故强度不足，或者因建筑功能转化需求需要更高的承载力的，采用本发明的方案，可有效弥补传统建筑存在的强度不足的缺陷，或者是可有效适应传统建筑的使用要求的功能转换，从而无需对传统建筑进行额外的加固。

其中，本实施例中的栓接型钢梁的固定方法还包括步骤207～209，且针对步骤207～209的详细描述请参见实施例一中针对步骤101～103的详细描述，本实施例不再赘述。

实施例三

请参阅图12，图12为本发明实施例三提供的钢梁的固定装置的结构示意图。如图12所示，该钢梁的固定装置可包括获取单元310、第一处理单元320以及第二处理单元330：

其中，获取单元310，用于获取钢梁的总荷载；

获取单元310在获取钢梁的总荷载之后，还可触发第一处理单元320启动。

第一处理单元320，用于将钢梁的腹板与支座固定连接，并确保钢梁的翼缘与支座未连接或活动连接，以使钢梁与支座处于第一连接状态，配置钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载，其中，第一荷载为总荷载的部分荷载；

第一处理单元320在获取钢梁承受的第一荷载之后，还可触发第二处理单元330启动。

在本实施例中，该第一处理单元320还用于在钢梁的翼缘与支座未连接，或活动连接之后，以及在以使钢梁与支座处于第一连接状态之前，在钢梁的翼缘上预留出操作区域，以便于翼缘与支座的后续连接操作。具体地，在实际施工中，在钢梁的翼缘上预留出操作区域的方式具体可为：在钢梁的翼缘上靠近支座的位置处设置固定块，该固定块可直接放置在钢梁的翼缘上或者是通过其他的方式(例如螺钉连接、焊接或绑扎)固定在钢梁的翼缘上，且该固定块可为塑料块、金属块、混凝土块等。在该钢梁的翼缘上设置该固定块的目的主要是为了在钢梁的翼缘上预留出该操作区域，同时也可让钢梁在该第一连接状态下为承重状态。也就是说，此时，该钢梁是处于铰接承重状态的。可以理解的是，在其他实施例中，在钢梁的翼缘上预留出该操作区域的方式还可为：在钢梁的翼缘上设置连接槽口。

进一步地，该第一处理单元320还用于在以使钢梁与支座位于第一连接状态之后，在钢梁上支设模板并浇筑楼板混凝土，以及在楼板混凝土生成后，拆除该模板，以使钢梁处于承重状态，并触发执行上述的配置钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载。

具体地，该第一处理单元320在配置钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载之前，可先确定钢梁与支座的第一连接状态，当该第一连接状态为铰接承重状态时，根据上述的目标弯矩，在钢梁上施加部分荷载或不施加荷载。

具体地，该第一荷载可为竖向荷载。

作为一种可选的实施方式，该第一荷载可包括钢梁的自重荷载及楼板的自重荷载。

作为另一种可选的实施方式，该第一荷载可包括钢梁的自重荷载、楼板的自重荷载、楼板面层荷载、楼板找平层荷载等荷载。

第二处理单元330，用于将钢梁的翼缘与支座固接，以使钢梁与支座由第一连接状态调整为第二连接状态，配置钢梁在第二连接状态下所要承受的第二荷载，其中，第二荷载为总荷载除去第一荷载的剩余荷载。

在本实施例中，该钢梁的腹板与支座固定连接的方式主要为：在钢梁的腹板上设置有螺栓孔，在支座上对应该螺栓孔的位置设置有螺栓，然后将支座上的螺栓穿过该腹板上的螺栓孔并拧紧，以确保腹板与支座紧紧地连接在一起，则此时，该腹板与支座处于固定连接状态。该钢梁的翼缘与支座未连接(包括活动连接)的主要方式为：在钢梁的翼缘上设置有螺栓孔，在支座上对应该翼缘的螺栓孔设置有螺栓，然后将支座上的螺栓穿过翼缘上的螺栓孔并处于初拧状态，以使该翼缘可相对该支座滑动，则此时，翼缘与支座处于活动连接状态。优选地，该翼缘上的螺栓孔可为长向顺轴圆形螺栓孔。

进一步地，在该钢梁与支座位于第二连接状态时，该翼缘与支座固定连接的方式可为：将支座上的螺栓完全拧紧于翼缘上的螺栓孔，使得翼缘与支座紧紧地固定在一起。

在本发明实施例中，该第二处理单元330在获取钢梁承受的第二荷载之前(此时，楼板混凝土已生成)，可先去除该固定块，然后再将钢梁的翼缘与支座固接，再根据上述的目标弯矩，在钢梁上施加除去第一荷载外的剩余荷载。具体地，当该固定块是直接放置在钢梁的翼缘上时，则去除该钢梁的翼缘上的固定块的方式可具体为：将放置在翼缘上的固定块取下即可。而当该固定块是固定在钢梁的翼缘上时，则去除该钢梁的翼缘上的固定块的方式可具体为：通过剔除工具将该固定块从翼缘上去除，以确保该固定块与翼缘分离。可以理解的是，在其他实施例中，当钢梁的翼缘上采用设置连接槽口的方式来预留出该操作区域时，则在将钢梁的翼缘与支座固接之前，该方法还可包括：采用混凝土或者其他易于剔出的材料填充该连接槽口。

优选地，该第二荷载可包括竖向荷载和/或水平荷载。

作为一种可选的实施方式，该第二荷载可为竖向荷载。由于该第二荷载为钢梁的总荷载除去第一荷载对外的其他荷载，因此，当第一荷载包括钢梁自重荷载及楼板自重荷载时，该第二荷载是除了钢梁自重荷载、楼板自重荷载外的其他荷载，因此，在配置该第二荷载之前，应先在钢梁上施加该第二荷载。

作为另一种可选的实施方式，该第二荷载包括竖向荷载及水平荷载。

在本发明实施例中，该钢梁可为单钢梁或结构钢梁。

当钢梁为单钢梁时，钢梁承受的总荷载为竖向荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，该第一荷载可为部分竖向恒荷载，该第二荷载包括另一部分竖向恒荷载以及该竖向活荷载。也就是说，当上述的钢梁为单钢梁时，仅需考虑其受到的竖向荷载作用，此时，钢梁与支座为第一连接状态时，该第一荷载为竖向恒荷载，其不仅可包括钢梁的自重荷载、楼板自重，还可包括楼板叠合层等。而第二荷载包括另一部分竖向恒荷载及竖向活荷载，即，第二荷载可包括楼板找平层、楼板面层、楼板活荷载及楼板面层活荷载等。

当钢梁为结构钢梁时，钢梁的总荷载包括竖向荷载及水平荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载。其中，第一荷载为第一竖向恒荷载，第二荷载包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载及水平荷载，且该竖向恒荷载为该第一竖向恒荷载与第二竖向恒荷载之和。也就是说，在钢梁与支座位于第一连接状态时，钢梁所承受的第一荷载为第一竖向恒荷载，该第一竖向恒荷载可包括钢梁的自重荷载、楼板自重、楼板叠合层等。在钢梁与支座位于第二连接状态时，钢梁所承受的第二荷载包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载和水平荷载，该第二竖向恒荷载可包括楼板找平层、楼板面层等，该竖向活荷载可包括楼板活荷载及楼板面层活荷载，该水平荷载可包括风荷载、地震荷载等。

实施例四

请参阅图13，图13是本发明实施例四公开的另一种钢梁的固定装置的结构示意图。图13所示的钢梁的固定装置是在图12所示的钢梁的固定装置的基础上优化得到。如图13所示，该钢梁的固定装置还可包括：

建模单元410，用于在获取单元获取钢梁的总荷载之前，获取钢梁模型的预设总荷载；以及，预设钢梁模型的腹板与支座模型固定连接，且该钢梁模型的翼缘与支座模型未连接或活动连接，以使钢梁模型与支座模型处于第一连接状态，配置钢梁模型在第一连接状态下所要承受的第一预设荷载，其中，该第一预设荷载为预设总荷载的部分荷载；以及，根据第一预设荷载计算钢梁模型在第一预设荷载作用下的第一弯矩；以及，将钢梁模型的翼缘与支座模型固接，以使钢梁模型与支座模型由第一连接状态调整为第二连接状态，配置钢梁模型在第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，该第二预设荷载为预设总荷载除去第一预设荷载的剩余荷载；以及，根据该第二预设荷载计算钢梁模型在第二预设荷载作用下的第二弯矩；以及，将第一弯矩与第二弯矩叠加，得到该目标弯矩。以及，基于该目标弯矩，确定钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及确定钢梁在第二连接状态下所要承受的第二荷载。

其中，该钢梁模型的预设总荷载应与该钢梁的总荷载一致，即，该预设总荷载等于该总荷载。

其中，应该得知的是，基于该目标弯矩确定该第一荷载和第二荷载是指：基于目标弯矩中的第一弯矩与第一连接状态以及荷载的对应关系，确定钢梁在第一连接状态下所要承受的第一荷载；以及，基于目标弯矩中的第二弯矩与第二连接状态及荷载的对应关系，确定钢梁在第二连接状态下所要承受的第二荷载。

具体地，该建模单元410在执行完上述步骤之后，即可触发该获取单元310启动。

可选的，该第一预设荷载为竖向荷载。该第一预设荷载可包括钢梁模型的自重荷载及楼板的自重荷载。可以理解的是，该第一预设荷载还可包括楼板找平层、楼板叠合层等荷载。

可选的，该第二预设荷载可为竖向荷载。可以理解的是，该第二预设荷载还可包括竖向荷载和水平荷载。

具体地，如图9至图11所示，以该钢梁模型为楼板简支梁承受满跨均布竖向荷载的情况为例详细说明该目标弯矩的推导及论证过程。

首先，钢梁模型与支座模型位于第一连接状态(即钢梁模型两端铰支的状态)，在钢梁模型上施加第一预设荷载q₁(此时，该第一预设荷载为竖向恒荷载，且第一预设荷载q₁＞0)，此时，由于钢梁模型的钢梁端承受的弯矩为零，因此，根据该第一预设荷载q₁计算该第一弯矩，得到钢梁模型的跨中所产生的最大弯矩值为即，该第一弯矩为(如图9所示)。与传统技术通常采用钢梁的腹板与支座通过螺栓固定连接，钢梁的翼缘与支座不连接，其承受的荷载全部一次生成的方式(如图1所示)的不同在于，本实施例中的第一弯矩相较于传统技术的钢梁的跨中弯矩M_c1＝ql²/8有所减小。

其次，将钢梁模型与支座模型由第一连接状态调整为第二连接状态(即，固接)，此时，钢梁模型的两端处于固支状态，在钢梁模型上施加该第二预设荷载q₂(q₂＝q-q₁)，其中，q为受弯构件模型的总荷载，且第二预设荷载q₂＞0。此时，如图10所示，跨中产生的弯矩钢梁模型两端(即图10中A、B两处)产生的极值负弯矩值为将跨中产生的弯矩值与钢梁模型两端产生的极值负弯矩值的幅值进行相减取绝对值，得到第二弯矩幅差q₂l²/24。由于q₂＝q-q₁，由此可知，该第二弯矩幅差相较于传统技术中通常采用腹板、钢梁的翼缘均与支座固定连接时钢梁一次生成全部荷载的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24(如图2所示)有所减小。

其中，跨中弯矩值为

支座处的极值负弯矩值为

将上述公式(1)与公式(2)计算的弯矩幅值相减取绝对值，得到两者的幅差为

Δ＝|q₂l²/12-(q₁/8+q²/24)l²|＝|q₂l²/24-q₁l²/8|＝|q₁l²/8-q₂l²/24|；公式(3)

由于q、q₁、q₂、l均大于0，且q₁、q₂均小于q；所以必然存在q₁+q₂＝q使得下列公式(4)同时成立，即

Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|＜Δ₂＝ql²/24，Δ＝|q₁l²/8-q₂l²/24|＜Δ₁＝ql²/8。公式(4)

这表明，楼板简支梁在满跨均布竖向荷载的作用下，采用本发明实施例的方案得到的目标弯矩幅差Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|，相较于传统技术中的钢梁的腹板与支座固定连接、钢梁的翼缘与支座不连接分析得到的弯矩幅差Δ₁＝ql²/8，以及相较于传统技术中钢梁的腹板以及翼缘均同时与支座固定连连接的方式分析的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24，都有所减小，弯矩趋于均化。因此，采用本发明实施例的方式来实现钢梁固定的方法，能够有效减小钢梁的梁端与跨中的弯矩幅差，从而有利于提高钢梁在结构中的受力性能，进而有利于提高钢梁在结构中的安全性。

在本发明实施例中，该弯矩均化主要是指：使得钢梁的弯矩趋于均匀化，也就是说，本发明实施例中的目标弯矩是指弯矩趋于均匀化的弯矩。

进一步地，对一般结构钢梁的情况进一步说明如下：

对于结构钢梁，其与上述简支梁的不同之处在于，结构钢梁的内力除了受上述竖向荷载作用之外，还受结构(如框架、排架、刚架等)所承受的水平荷载(例如风荷载、地震荷载等自然荷载)的影响。其中，水平荷载类同竖向活荷载，都是使用阶段荷载，因此，对于竖向活荷载及水平荷载，均考虑在钢梁模型与支座模型位于第二连接状态(即固接)时施加。水平荷载与竖向活荷载的不同之处在于：竖向活荷载的方向是确定始终向下的，其可与竖向恒荷载产生的弯矩一起予以均化。而水平荷载经常是方向变化的往复活荷载，其所产生的弯矩是不可均化的，但这并不影响竖向荷载产生弯矩的可均化性。由此可知，对于结构钢梁来说，其实现弯矩均化，实质上就是竖向荷载作用下的均化弯矩与水平荷载作用下的不可均化弯矩的叠加。也就是说，采用本发明实施例的栓接型钢梁的固定方法，可适用于不仅楼板简支梁，对于结构钢梁来说也同样适用。

本发明实施例提供的栓接型钢梁的固定方法及固定装置，不仅可使得钢梁梁端与跨中的正负弯矩得到有效的均化，有效提高钢梁在结构中的受力性能和经济性；而且对于结构钢梁来说，采用本发明实施例的方案，其断面相较于全过程固接或铰接的方式均有所减小，且刚度有所减弱，因此可满足“强柱弱梁”的原则，进而有效避免加强框架柱的方式，有利于节省材料，减轻自重及减小地震作用，使得结构全面步向良性结构设计。

以上对本发明实施例公开的一种栓接型钢梁的固定方法及固定装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种栓接型钢梁的固定方法，其特征在于，所述方法包括

获取钢梁的总荷载；

将所述钢梁的腹板与所述支座固定连接，并确保所述钢梁的翼缘与所述支座未连接或活动连接，以使所述钢梁与所述支座处于第一连接状态，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载；

将所述钢梁的翼缘与所述支座固接，以使所述钢梁与所述支座由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载，其中，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一连接状态为铰接，所述第二连接状态为固接。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述以使所述钢梁与所述支座位于第一连接状态之后，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载之前，所述方法还包括：

在所述钢梁上支设模板并浇筑楼板混凝土；

在所述楼板混凝土生成后，拆除所述模板，并配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作；或者，

在所述钢梁上安装楼板预制件；

在所述楼板生成后，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作；或者，

在所述钢梁上安装楼板预制件并浇筑叠合楼板混凝土；

在所述楼板混凝土生成后，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一荷载及所述第二荷载为竖向荷载和/或水平荷载。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取钢梁的总荷载之前，所述方法还包括：

获取钢梁模型的预设总荷载；

预设所述钢梁模型的腹板与所述支座模型固定连接，且所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型未连接或活动连接，以使所述钢梁模型与所述支座模型处于第一连接状态，配置所述钢梁模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载，其中，所述第一预设荷载为所述总荷载的部分荷载；

根据所述第一预设荷载计算所述钢梁模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩；

将所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型固接，以使所述钢梁模型与所述支座模型由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载；

根据所述第二预设荷载计算所述钢梁模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩；

将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩；基于所述目标弯矩，确定所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及确定所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。

6.一种钢梁的固定装置，其特征在于，包括

获取单元，用于获取钢梁的总荷载；

第一处理单元，用于将所述钢梁的腹板与所述支座固定连接，并确保所述钢梁的翼缘与所述支座未连接或活动连接，以使所述钢梁与所述支座处于第一连接状态，配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载；

第二处理单元，用于将所述钢梁的翼缘与所述支座固接，以使所述钢梁与所述支座由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载，其中，所述第二荷载为所述总荷载除去所述第一荷载的剩余荷载。

7.根据权利要求6所述的钢梁的固定装置，其特征在于，所述第一连接状态为铰接，所述第二连接状态为固接。

8.根据权利要求6或7所述的钢梁的固定装置，其特征在于，所述第一处理单元还用于在以使所述钢梁与所述支座位于第一连接状态之后，在所述钢梁上支设模板并浇筑楼板混凝土，以及在所述楼板混凝土生成后，拆除所述模板，并触发执行所述的配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载；或者，所述第一处理单元还用于在以使所述钢梁与所述第一连接状态之后，在所述钢梁上安装楼板预制件；以及在所述楼板混凝土生成后，触发执行所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作；或者，所述第一处理单元还用于在以使所述钢梁与所述第一连接状态之后，在所述钢梁上安装楼板预制件并浇筑叠合楼板混凝土；以及在所述楼板混凝土生成后，触发执行所述配置所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的动作。

9.根据权利要求8所述的钢梁的固定装置，其特征在于，所述第一荷载及所述第二荷载为竖向荷载和/或水平荷载。

10.根据权利要求7或9所述的钢梁的固定装置，其特征在于，所述钢梁的固定装置还包括：

建模单元，用于在所述获取单元获取所述钢梁的总荷载之前，获取钢梁模型的预设总荷载；以及，预设所述钢梁模型的腹板与所述支座模型固定连接，且所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型未连接或活动连接，以使所述钢梁模型与所述支座模型处于第一连接状态，配置所述钢梁模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载，其中，所述第一预设荷载为所述预设总荷载的部分荷载；以及，根据所述第一预设荷载计算所述钢梁模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩；以及，将所述钢梁模型的翼缘与所述支座模型固接，以使所述钢梁模型与所述支座模型由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述钢梁模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载；以及，根据所述第二预设荷载计算所述钢梁模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩；以及，将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩；以及基于所述目标弯矩，确定所述钢梁在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及确定所述钢梁在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。