CN112431353A - 波纹t型构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波纹T型构件，包括：第一波纹角钢和第二波纹角钢，第一波纹角钢和第二波纹角钢均包括第一钢板肢和第二钢板肢；第一钢板肢，沿其宽度方向分布有至少一个第一波纹部，第二钢板肢，沿其宽度方向分布有至少一个第二波纹部；在第一波纹角钢和第二波纹角钢中，第一钢板肢的一条长度方向的侧边均与第二钢板肢的一条长度方向的侧边固定连接在一起；并且，第一波纹角钢中的第一钢板肢和第二波纹角钢中的第一钢板肢固定在一起，波纹T型构件的横截面呈T型。通过本发明，缓解了现有技术所存在的装配式钢结构建筑体系中的受力构件的受力性能较差的技术问题。

Description

波纹T型构件
技术领域
本发明涉及建筑构件的技术领域，尤其涉及一种波纹T型构件。
背景技术
按照统一标准的建筑部品规格，来制作房屋单元或构件，然后将房屋单元或构件运至施工现场，装配就位而产生的建筑，称作装配式钢结构建筑体系。装配式钢结构建筑体系具有建筑质量轻、节能环保、施工速度快和工业化程度高等特点，可以提高房屋建造的劳动生产率和房屋产品质量。
装配式钢结构建筑体系中的受力构件，是装配式钢结构建筑体系中的重要组成部分，对施工速度、装配式程度和结构的安全性能具有较大影响。
目前，装配式钢结构建筑体系中的受力构件，通常采用钢结构型钢，主要有热轧工字钢、热轧H型钢、焊接H型钢、热轧方钢管、焊接箱型梁和槽钢。但是，在实践过程中，存在受力性能较差的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种波纹T型构件，以缓解现有技术所存在的装配式钢结构建筑体系中的受力构件的受力性能较差的技术问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种波纹T型构件，包括：第一波纹角钢和第二波纹角钢，所述第一波纹角钢和所述第二波纹角钢均包括第一钢板肢和第二钢板肢；第一钢板肢，沿其宽度方向分布有至少一个第一波纹部，所述第一波纹部的垂直于所述第一钢板肢的长度方向的截面呈波纹状；第二钢板肢，沿其宽度方向分布有至少一个第二波纹部，所述第二波纹部的垂直于所述第二钢板肢的长度方向的截面呈波纹状；在所述第一波纹角钢中，所述第一钢板肢的一条长度方向的侧边与所述第二钢板肢的一条长度方向的侧边固定连接在一起；在所述第二波纹角钢中，所述第一钢板肢的一条长度方向的侧边与所述第二钢板肢的一条长度方向的侧边固定连接在一起；并且，所述第一波纹角钢中的第一钢板肢和所述第二波纹角钢中的第一钢板肢固定在一起，所述第一波纹角钢中的第二钢板肢和所述第二波纹角钢中的第二钢板肢相背离，所述波纹T型构件的横截面呈T型。
在优选的实施方式中，所述波纹T型构件包括多个穿设于所述第一波纹角钢中的第一钢板肢和所述第二波纹角钢中的第一钢板肢的螺栓，所述螺栓将所述第一波纹角钢和所述第二波纹角钢固定在一起。
在优选的实施方式中，所述第一钢板肢与所述第二钢板肢之间焊接连接。
在优选的实施方式中，所述第一波纹角钢中的第一波纹部与所述第二波纹角钢中的第一波纹部相咬合。
在优选的实施方式中，所述第一波纹角钢中的第一波纹部的凹槽与所述第二波纹角钢中的第一波纹部的凹槽相对设置。
在优选的实施方式中，所述第一钢板肢中的所述第一波纹部的数量为多个，多个所述第一波纹部依次首尾相连；所述第二钢板肢中的所述第二波纹部的数量为多个，多个所述第二波纹部依次首尾相连。
在优选的实施方式中，所述第一波纹部的垂直于所述第一钢板肢的长度方向的截面包括依次首尾连接的顶边、第一直边、底边和第二直边，和/或，所述第二波纹部的垂直于所述第二钢板肢的长度方向的截面包括依次首尾连接的顶边、第一直边、底边和第二直边。
在优选的实施方式中，所述顶边与所述底边相互平行，所述第一直边和所述第二直边均垂直于所述底边。
在优选的实施方式中，所述顶边与所述底边相互平行；并且，所述第一直边与所述底边之间的夹角和所述第二直边与所述底边之间的夹角均为钝角，或者，所述第一直边与所述底边之间的夹角和所述第二直边与所述底边之间的夹角均为锐角。
在优选的实施方式中，所述顶边与所述第一直边的连接处、所述第一直边与所述底边的连接处，以及所述底边与所述第二直边的连接处，均采用圆弧过渡；相邻两个所述第一波纹部的连接处采用圆弧过渡，和/或，相邻两个所述第二波纹部的连接处采用圆弧过渡。
在优选的实施方式中，所述第一波纹部的垂直于所述第一钢板肢的长度方向的截面的形状为一个周期的正弦波，和/或，所述第二波纹部的垂直于所述第二钢板肢的长度方向的截面的形状为一个周期的正弦波。
本发明的特点及优点是：第一波纹角钢和第二波纹角钢连接形成T型结构，具有良好的抗弯能力。并且，在第一波纹角钢和第二波纹角钢中，通过第一波纹部，使第一钢板肢在其厚度方向形成凹凸起伏的形状，当承受其长度方向的作用力时，使该作用力在垂直于其自身长度方向的作用面上的分布更加分散，减少了应力集中，有利于提高平面外稳定性能；通过第二波纹部，使第二钢板肢在其厚度方向形成凹凸起伏的形状，当承受其长度方向的作用力时，使该作用力在垂直于其自身长度方向的作用面上的分布更加分散，减少了应力集中，有利于提高平面外稳定性能。这样，使得本发明提供的波纹T型构件具有较好的抗压承载力和抗面外变形能力，提高了抗屈曲承载能力和疲劳强度，从而改善了力学性能。
使用本发明提供的波纹T型构件来建造装配式钢结构建筑体系时，第一波纹部和第二波纹部可以与相拼接的构件形成咬合结构，在拼接位置共同受力，有利于提高装配式钢结构建筑体系整体的受力性能和结构稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明提供的波纹T型构件的第一种实施方式的轴测图；
图2为图1所示的波纹T型构件的俯视图；
图3为本发明提供的波纹T型构件的第二种实施方式的轴测图；
图4为图3所示的波纹T型构件的俯视图；
图5为本发明提供的波纹T型构件的爆炸图；
图6为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹角钢的轴测图；
图7为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹角钢的爆炸图；
图8a为本发明提供的波纹T型构件中第一钢板肢与第二钢板肢第一种实施方式的连接示意图；
图8b为本发明提供的波纹T型构件中第一钢板肢与第二钢板肢第二种实施方式的连接示意图；
图9为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹部或者第二波纹部的第一种实施方式的示意图；
图10为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹部或者第二波纹部的第二种实施方式的示意图；
图11为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹部或者第二波纹部的第三种实施方式的示意图；
图12为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹部或者第二波纹部的第四种实施方式的示意图；
图13为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹部或者第二波纹部的第五种实施方式的示意图；
图14为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹部或者第二波纹部的第六种实施方式的示意图；
图15为本发明提供的波纹T型构件中第一波纹部或者第二波纹部的第七种实施方式的示意图。
附图标号说明：
1、第一波纹角钢；2、第二波纹角钢；3、螺栓；
10、第一钢板肢；11、第一波纹部；12、第一方向；20、第二钢板肢；21、第二波纹部；22、第二方向；31、第一直边；32、第二直边；33、顶边；34、底边；35、第一凹槽；40、第二凹槽。
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。
如图1-图6所示，本发明提供的波纹T型构件包括：第一波纹角钢1和第二波纹角钢2，第一波纹角钢1和第二波纹角钢2均包括第一钢板肢10和第二钢板肢20；第一钢板肢10，沿其宽度方向分布有至少一个第一波纹部11，第一波纹部11的垂直于第一钢板肢10的长度方向的截面呈波纹状；第二钢板肢20，沿其宽度方向分布有至少一个第二波纹部21，第二波纹部21的垂直于第二钢板肢20的长度方向的截面呈波纹状；在第一波纹角钢1中，第一钢板肢10的一条长度方向的侧边与第二钢板肢20的一条长度方向的侧边固定连接在一起；在第二波纹角钢2中，第一钢板肢10 的一条长度方向的侧边与第二钢板肢20的一条长度方向的侧边固定连接在一起；并且，第一波纹角钢1中的第一钢板肢10和第二波纹角钢2中的第一钢板肢10贴合固定在一起，第一波纹角钢1中的第二钢板肢20和第二波纹角钢2中的第二钢板肢20 相背离，该波纹T型构件的横截面垂直于其长度方向，横截面呈T型。
第一波纹角钢1和第二波纹角钢2连接形成T型结构，具有良好的抗弯能力。并且，在第一波纹角钢1和第二波纹角钢2中，通过第一波纹部11，使第一钢板肢10 在其厚度方向形成凹凸起伏的形状，当承受其长度方向的作用力时，使该作用力在垂直于其自身长度方向的作用面上的分布更加分散，减少了应力集中，有利于提高平面外稳定性能；通过第二波纹部21，使第二钢板肢20在其厚度方向形成凹凸起伏的形状，当承受其长度方向的作用力时，使该作用力在垂直于其自身长度方向的作用面上的分布更加分散，减少了应力集中，有利于提高平面外稳定性能。这样，使得本发明提供的波纹T型构件具有较好的抗压承载力和抗面外变形能力，提高了抗屈曲承载能力和疲劳强度，从而改善了力学性能。
使用本发明提供的波纹T型构件来建造装配式钢结构建筑体系时，第一波纹部 11和第二波纹部21可以与相拼接的构件形成咬合结构，在拼接位置共同受力，有利于提高装配式钢结构建筑体系整体的受力性能和结构稳定性。
制作该波纹T型构件时，第一波纹角钢1和第二波纹角钢2可以分别制作成型，然后将两者固定到一起，为了使两者连接得更加牢固，第一波纹角钢1中的第一钢板肢10上设置有多个螺栓孔，第二波纹角钢2中的第一钢板肢10上设有相对应的螺栓孔，如图2、图4和图5所示，通过穿设于该螺栓孔的螺栓3，将第一波纹角钢1和第二波纹角钢2固定连接到一起。
制作第一波纹角钢1和第二波纹角钢2时，第一钢板肢10和第二钢板肢20可以分别制作成型，然后两者通过焊接的方式连接到一起，降低了加工制造的难度。
第一波纹角钢1中的第一钢板肢10和第二波纹角钢2中的第一钢板肢10均具有第一波纹部11，但是，第一波纹角钢1中的第一钢板肢10和第二波纹角钢2中的第一钢板肢10的形状和尺寸可以相同，也可以不相同。
第一波纹角钢1中的第二钢板肢20和第二波纹角钢2中的第二钢板肢20均具有第二波纹部21，但是，第一波纹角钢1中的第二钢板肢20和第二波纹角钢2中的第二钢板肢20的形状和尺寸可以相同，也可以不相同。
具体地，在各个第一钢板肢10中，第一波纹部11的数量可以是一个或者多个；当一个第一钢板肢10中的第一波纹部11的数量为多个时，各个第一波纹部11的形状和尺寸可以相同，也可以不相同。
在各个第二钢板肢20中，第二波纹部21的数量可以是一个或者多个；当一个第二钢板肢20中的第二波纹部21的数量为多个时，各个第二波纹部21的形状和尺寸可以相同，也可以不相同。
在第一波纹角钢1中，第一波纹部11的数量和第二波纹部21的数量可以相等，也可以不相等；第一波纹部11和第二波纹部21相比，形状和尺寸可以相同，也可以不相同。
在第二波纹角钢2中，第一波纹部11的数量和第二波纹部21的数量可以相等，也可以不相等；第一波纹部11和第二波纹部21相比，形状和尺寸可以相同，也可以不相同。
因为第一波纹角钢1和第二波纹角钢2均包括第一钢板肢10和第二钢板肢20，为了便于理解，下面以第一波纹角钢1为例，对第一钢板肢10和第二钢板肢20的实施方式进行介绍。
如图7所示，第一钢板肢10的宽度方向的尺寸L1与第二钢板肢20的宽度方向的尺寸L2可以相等，也可以不相等。在本发明的一实施方式中，L1＝L2，当受到长度方向的作用力时，使该作用力更均匀地分布于第一钢板肢10和第二钢板肢20。
如图7所示，第一钢板肢10的长度方向的尺寸L3与第二钢板肢20的长度方向的尺寸L4可以相等，也可以不相等。优选地，L3＝L4，并且，第一钢板肢10的两端分别与第二钢板肢20的两端相平齐。
为了使第一钢板肢10中的各个位置受力分布更加均匀，第一钢板肢10包括多个形状和尺寸均相同的第一波纹部11，如图8a和图8b所示，各个第一波纹部11依次地首尾相连。为了使第二钢板肢20中的各个位置受力分布更加均匀，第二钢板肢20 包括多个形状和尺寸均相同的第二波纹部21，如图8a和图8b所示，各个第二波纹部21依次地首尾相连。
在第一波纹角钢1中，将第一钢板肢10的宽度方向记为第一方向12，各个第一波纹部11沿第一方向12分布；将第二钢板肢20的宽度方向记为第二方向22，各个第二波纹部21沿第二方向22分布。第一方向12与第二方向22之间的夹角记为β，并且0°<β<180°。优选地，β＝90°。
发明人发现：不同形状的第一波纹部11，会使作用力在第一钢板肢10上的分布，呈现不同的特点；不同形状的第二波纹部21，会使作用力在第二钢板肢20上的分布，呈现不同的特点。因此，为了进一步改善第一波纹角钢1的受力特性，对第一波纹部 11和第二波纹部21的形状做了以下改进：
在本发明的一实施方式中，如图9-图14所示，第一波纹部11的垂直于第一钢板肢10的长度方向的截面包括依次首尾连接的顶边33、第一直边31、底边34和第二直边32，和/或，所述第二波纹部21的垂直于所述第二钢板肢20的长度方向的截面包括依次首尾连接的顶边33、第一直边31、底边34和第二直边32。第一直边31和第二直边32均位于底边34的同一侧，在该侧，第一直边31、底边34和第二直边32 包围形成具有开口的第一凹槽35；顶边33和底边34分别位于第一直边31的两侧。
当多个第一波纹部11首尾相连时，其中相邻的两个第一波纹部11中，前一个第一波纹部11的第二直边32与后一个第一波纹部11的顶边33相连接。
当多个第二波纹部21首尾相连时，其中相邻的两个第二波纹部21中，前一个第二波纹部21的第二直边32与后一个第二波纹部21的顶边33相连接。
优选地，第一钢板肢10包括至少3个第一波纹部11，第二钢板肢20包括至少3 个第二波纹部21。
进一步地，顶边33与底边34相互平行。第一钢板肢10中，顶边33和底边34 均平行于第一方向12；第二钢板肢20中，顶边33和底边34均平行于第二方向22。
如图8a和图8b所示，第一波纹角钢1中，第一钢板肢10和第二钢板肢20包围形成第二凹槽40。优选地，如图8a所示，第一钢板肢10中的与第二钢板肢20相邻近的第一凹槽35的开口背向第二凹槽40，第二钢板肢20中的与第一钢板肢10相邻近的第一凹槽35的开口也背向第二凹槽40；或者，如图8b所示，第一钢板肢10中的与第二钢板肢20相邻近的第一凹槽35的开口朝向第二凹槽40，第二钢板肢20中的与第一钢板肢10相邻近的第一凹槽35的开口也朝向第二凹槽40。进一步地，第一钢板肢10与第二钢板肢20相对称。
在一些实施例中，如图9所示，第一直边31和第二直边32均垂直于底边34，使第一凹槽35的形状为矩形。
在一些实施例中，如图10所示，第一直边31与底边34之间的夹角α和第二直边32与底边34之间的夹角γ均为钝角，使第一凹槽35的形状为倒置的梯形，沿底边34指向顶边33的方向，第一凹槽35的宽度逐渐增大。进一步地，90°<α<170°，且90°<γ<170°。优选地，α＝γ。
在一些实施例中，如图11所示，第一直边31与底边34之间的夹角α和第二直边32与底边34之间的夹角γ均为锐角，使第一凹槽35的形状为梯形，沿底边34 指向顶边33的方向，第一凹槽35的宽度逐渐减小。进一步地，10°<α<90°，且 10°<γ<9°。优选地，α＝γ。
为了进一步改善第一波纹角钢1的受力性能，如图12-图14所示，顶边33与第一直边31的连接处、第一直边31与底边34的连接处和底边34与第二直边32的连接处均采用圆弧过渡，相邻两个波纹部30的连接处采用圆弧过渡，以减少在连接处出现应力集中，提高第一波纹角钢1整体结构的强度和承载能力。圆弧过渡的半径记为R；在一些实施例中，在第一钢板肢10中，各连接处的圆弧过渡的半径均相等；在第二钢板肢20中，各连接处的圆弧过渡的半径均相等。
在本发明的一实施方式中，如图15所示，第一波纹部11的垂直于第一钢板肢 10的长度方向的截面的形状为一个周期的正弦波，和/或，第二波纹部21的垂直于第二钢板肢20的长度方向的截面的形状为一个周期的正弦波。第一钢板肢10中，多个第一波纹部11沿第一方向12首尾连接，组成连续的正弦波；第二钢板肢20中，多个第二波纹部21沿第二方向22首尾连接，组成连续的正弦波。优选地，第一方向 12与第二方向22之间的夹角β＝90°。
上面介绍了第一波纹角钢1中的第一钢板肢10和第二钢板肢20的结构的多种实施方式，以及两者之间的连接结构的多种实施方式。第二波纹角钢2中的第一钢板肢 10和第二钢板肢20的结构和两者之间的连接结构，可以为上述第一波纹角钢1的多种实施方式中的任意一种，并且第一波纹角钢1与第二波纹角钢2可以相同，也可以不相同。
接下来对第一波纹角钢1与第二波纹角钢2的连接方式进行介绍。
在本发明的一些实施方式中，如图1和图2所示，第一波纹角钢1中的第一钢板肢10的第一凹槽35与第二波纹角钢2中的第一钢板肢10第一凹槽35相对设置，第一波纹角钢1中的第一钢板肢10的凸起部分与第二波纹角钢2中的第一钢板肢10 的凸起部分相抵接，在第一波纹角钢1和第二波纹角钢2之间形成沿第一方向12间隔分布的通孔。将本发明提供的波纹T型构件装配到构件体系中后，通孔可以起到吸振的作用，在受到外力冲击，减少对构件体系的损伤。
优选地，第一波纹角钢1与第二波纹角钢2相对称，以提高构件的整体稳定性能。
在本发明的另一些实施方式中，如图3和图4所示，第一波纹角钢1中的第一波纹部11与第二波纹角钢2中的第一波纹部11相咬合，增加了第一波纹角钢1与第二波纹角钢2配合的面积，并且通过咬合结构，可以避免第一波纹角钢1与第二波纹角钢2发生相对滑移，提高连接部位的连接强度，有利于提高构件的整体受力性能。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种波纹T型构件，其特征在于，包括：第一波纹角钢和第二波纹角钢，所述第一波纹角钢和所述第二波纹角钢均包括第一钢板肢和第二钢板肢；
第一钢板肢，沿其宽度方向分布有至少一个第一波纹部，所述第一波纹部的垂直于所述第一钢板肢的长度方向的截面呈波纹状；
第二钢板肢，沿其宽度方向分布有至少一个第二波纹部，所述第二波纹部的垂直于所述第二钢板肢的长度方向的截面呈波纹状；
在所述第一波纹角钢中，所述第一钢板肢的一条长度方向的侧边与所述第二钢板肢的一条长度方向的侧边固定连接在一起；
在所述第二波纹角钢中，所述第一钢板肢的一条长度方向的侧边与所述第二钢板肢的一条长度方向的侧边固定连接在一起；
并且，所述第一波纹角钢中的第一钢板肢和所述第二波纹角钢中的第一钢板肢固定在一起，所述第一波纹角钢中的第二钢板肢和所述第二波纹角钢中的第二钢板肢相背离，所述波纹T型构件的横截面呈T型。
2.根据权利要求1所述的波纹T型构件，其特征在于，所述波纹T型构件包括多个穿设于所述第一波纹角钢中的第一钢板肢和所述第二波纹角钢中的第一钢板肢的螺栓，所述螺栓将所述第一波纹角钢和所述第二波纹角钢固定在一起。
3.根据权利要求1所述的波纹T型构件，其特征在于，所述第一钢板肢与所述第二钢板肢之间焊接连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的波纹T型构件，其特征在于，所述第一波纹角钢中的第一波纹部与所述第二波纹角钢中的第一波纹部相咬合。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的波纹T型构件，其特征在于，所述第一波纹角钢中的第一波纹部的凹槽与所述第二波纹角钢中的第一波纹部的凹槽相对设置。
6.根据权利要求1所述的波纹T型构件，其特征在于，所述第一钢板肢中的所述第一波纹部的数量为多个，多个所述第一波纹部依次首尾相连；
所述第二钢板肢中的所述第二波纹部的数量为多个，多个所述第二波纹部依次首尾相连。
7.根据权利要求1所述的波纹T型构件，其特征在于，所述第一波纹部的垂直于所述第一钢板肢的长度方向的截面包括依次首尾连接的顶边、第一直边、底边和第二直边，
和/或，所述第二波纹部的垂直于所述第二钢板肢的长度方向的截面包括依次首尾连接的顶边、第一直边、底边和第二直边。
8.根据权利要求7所述的波纹T型构件，其特征在于，所述顶边与所述底边相互平行，所述第一直边和所述第二直边均垂直于所述底边。
9.根据权利要求7所述的波纹T型构件，其特征在于，所述顶边与所述底边相互平行；并且，
所述第一直边与所述底边之间的夹角和所述第二直边与所述底边之间的夹角均为钝角，或者，所述第一直边与所述底边之间的夹角和所述第二直边与所述底边之间的夹角均为锐角。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的波纹T型构件，其特征在于，所述顶边与所述第一直边的连接处、所述第一直边与所述底边的连接处，以及所述底边与所述第二直边的连接处，均采用圆弧过渡；
相邻两个所述第一波纹部的连接处采用圆弧过渡，和/或，相邻两个所述第二波纹部的连接处采用圆弧过渡。
11.根据权利要求1所述的波纹T型构件，其特征在于，所述第一波纹部的垂直于所述第一钢板肢的长度方向的截面的形状为一个周期的正弦波，
和/或，所述第二波纹部的垂直于所述第二钢板肢的长度方向的截面的形状为一个周期的正弦波。
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