CN112711785A - 一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法，该方法包括计算钢梁的总荷载；调整钢梁的腹板和/或翼缘分别与支座的腹板和/或翼缘处于可活动状态，施加钢梁在可活动状态下所要承受的第一荷载及预载；调整钢梁腹板和/或翼缘分别与支座的腹板和/或翼缘焊接，卸除钢梁上的预载以及在钢梁上施加第二荷载。实施本发明的焊接型钢梁的加载及支座连接方法，可使得钢梁的两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，为结构的方案可行性提供了方向。

Description

一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，尤其涉及一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法。

背景技术

在目前的工程结构理论中，对于钢梁腹板及翼缘的连接状态承受的弯矩，通常采用将钢梁支座的腹板及翼缘的连接刚度一次生成，承受全部荷载的方式进行计算，以得到钢梁的弯矩大小及分布情况。

然而，在实际设计和建造(制造)中发现，以单跨梁为例，单跨梁两端的腹板连接，翼缘不连接，形成支座铰支时，单跨梁在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图(图1)呈抛物线状分布，此时，其两端弯矩为零，跨中产生极大值弯矩M_CS＝ql²/8，两端与跨中的弯矩幅差为极大值Δ₁＝ql²/8。而单跨梁两端的腹板及翼缘均连接，形成支座固支时，单跨梁在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图(图2)仍呈抛物线状分布，但此时，单跨梁两端产生极值负弯矩M_Aa＝M_Ba＝-ql²/12，跨中产生小幅正弯矩M_Ca＝ql²/24，两端负弯矩与跨中正弯矩的幅差Δ₂＝ql²/24。由此可知，采用上述加载方式，计算得到的钢梁的弯矩分布极为不均，这种弯矩分布不均的情况会导致需增大钢梁的截面，从而导致需重新设计钢梁的结构，同时加大钢梁的截面也导致钢材的用料增加，材料成本增加。

发明内容

本发明实施例公开了一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法，能够有效均化钢梁的两端与跨中的正负弯矩，从而提高钢梁在结构中的受力性能和经济性。

本发明提供了一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法，其包括

计算钢梁承受的总荷载；

调整所述钢梁的腹板和/或翼缘与支座的腹板和/或翼缘的连接状态为可活动状态，在钢梁上施加第一荷载以及预载；

将所述钢梁的腹板和/或翼缘与支座的腹板和/或翼缘焊接，卸除所述钢梁上的所述预载，以及在所述钢梁上施加第二荷载；

基于所述第一荷载以及所述预载，计算所述钢梁与所述支座处于可活动状态下的内力，以及，基于卸除预载及施加第二荷载，计算所述钢梁与所述支座在焊接状态下的内力，叠加各所述内力，得到目标内力；

其中，所述第一荷载为所述总荷载的一部分荷载，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，在本发明的实施例中，所述可活动状态包括滑动连接、铰支、半固支中的任一种。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述可活动状态为半固支时，对于用于直接支承楼屋面板的翼缘，该所述翼缘焊接。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述钢梁与所述支座的连接状态为可活动状态时，所述钢梁的翼缘可发生沿所述钢梁的轴线方向的位移。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，在将所述钢梁的腹板和/或翼缘与所述支座的腹板和/或翼缘焊接之前，在所述钢梁的翼缘的焊口上方预先放置隔热部件。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述钢梁承受的所述总荷载为所述钢梁的腹板和/或翼缘与所述支座的腹板和/或翼缘焊接状态下承受的总荷载。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述总荷载为均布荷载和/或集中荷载，所述第一荷载以及所述第二荷载为均布荷载和/或集中荷载，所述预载的方向与所述总荷载的方向相同，且所述预载的分布与所述总荷载的分布相同或不同。

作为一种可选的实施方式，在本发明的实施例中，所述总荷载为q，所述预载为p，所述第一荷载为q₁，所述第二荷载为q₂，q₂＞q₁，且q₁+p＜μq，其中，μ为系数，且μ≤1。

与传统技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

(1)有效减少钢梁的弯矩幅差。本发明实施例提出了焊接型钢梁的加载及支座连接方法，通过将钢梁的腹板及翼缘与支座的腹板及翼缘的连接状态分阶段调整为可活动连接及焊接，并对应将其承受的荷载采用分段的方式进行施加，同时施以预内力措施(在可活动状态时施加预载，在焊接后卸除预载)。采用上述操作，利用钢梁的连接节点刚度不同，弯矩分布不同的特点，能够使得加载在钢梁上的弯矩的分布发生变化，使其分布更加均匀，而降低全跨的弯矩幅值，从而使得钢梁的包括两端的全跨截面在结构中都比较充分的发挥其受力性能，进而改善钢梁在结构中的整体受力性能和经济性，为结构的方案可行性提供了方向。

(2)结构性能优良且经济性能佳。采用本发明的焊接型钢梁的加载及支座连接方法，因弯矩分布不再完全集中在全跨的某一个断面，因此无需增大截面或减少截面增大的量，有效降低材料成本，经济性能更佳。

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是传统钢梁的两端支座铰支在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图2是传统钢梁的两端支座固支在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图3是本发明实施例提供的焊接型钢梁的加载及支座连接方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的焊接型钢梁铰接的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的焊接型钢梁焊接的结构示意图；

图6是本发明案例一中钢梁两端支座铰支状态下在第一荷载以及预载作用下的弯矩图；

图7是本发明案例一中钢梁两端支座固支状态下卸除预载和在第二荷载作用下的弯矩图；

图8是图6和图7中的弯矩叠加后的弯矩图；

图9是本发明案例二中钢梁两端铰支状态下在预张力荷载作用下的弯矩图；

图10是本发明案例二中钢梁两端固支状态下卸除预张力荷载和在荷载作用下的弯矩图；

图11是图9和图10叠加后的预张式预内力焊接钢梁的弯矩作用图。

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。

请参阅图3，图3为本发明实施例一公开的焊接型钢梁的加载及支座连接方法的流程示意图；如图3所示，该钢梁包括腹板及翼缘。该一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法可包括：

101、计算钢梁承受的总荷载。

在结构理论中，钢梁的总荷载可根据规范中规定的公式进行计算得到。具体地，钢梁的总荷载可为均布荷载和/或集中荷载。即，钢梁的总荷载可为均布荷载或集中荷载，当然也可同时包括均布荷载和集中荷载。可以理解的是，在其他实施例中，该钢梁的总荷载还可为竖向荷载和/或水平荷载。

具体地，在计算该荷载时，可先将钢梁的腹板及翼缘与支座的腹板及翼缘调整为焊接状态，基于此计算其荷载。当然，在其他实施例中，也可在计算总荷载时，钢梁的腹板及翼缘与支座的腹板及翼缘的连接状态也可调整为其他的固定状态。

102、调整钢梁的腹板和/或翼缘与支座的腹板和/或翼缘的连接状态为可活动状态，在钢梁上施加第一荷载及预载。

在本实施例中，该可活动状态包括但不限于未连接状态、铰支或半固支中的某一种。具体地，当可活动状态为铰支时，则此时，钢梁的腹板与支座的腹板连接，而钢梁的翼缘未与支座的翼缘连接；当可活动状态为未连接状态时，则此时，钢梁的腹板、翼缘均与支座的腹板和翼缘未连接；而当可活动状态为半固支时，则此时，钢梁的腹板与支座的腹板连接，钢梁的上翼缘或下翼缘与支座的上翼缘和下翼缘也处于连接状态。

进一步地，为了便于实际建造(制造)以及荷载的施加和计算，该可活动状态优选为未连接、铰支或半固支，该钢梁与支座处于可活动状态时，钢梁的至少一个翼缘可发生沿钢梁的轴线方向的位移。例如由上述可知，若可活动状态为未连接状态，翼缘未连接，则翼缘可发生相对位移，而若可活动状态为铰支，则腹板处于连接状态，而翼缘暂未连接，此时翼缘同样可发生位移。

更进一步地，若可活动状态为半固支，则对于用于直接支承楼屋面板的翼缘，该翼缘焊接，与该翼缘位于同一端的另一翼缘则不焊接。

采用在钢梁处于可活动状态时施加该第一荷载及预载，可利用第一荷载和预载使得钢梁与支座在可活动状态时承受该第一荷载及预载作用而产生弯矩，从而有利于后续对于钢梁的弯矩均化。

在本实施例中，该第一荷载为总荷载的部分荷载。

本实施例所指的预载是指效应方向与钢梁所受荷载效应方向一致的荷载及各种作用，具体包括与钢梁所受荷载分布一致和/或不一致的任意荷载及作用，例如，可包括分布荷载、集中荷载、堆载、挂载、压力、拉力、张拉、对压、对拉、支座位移、温度作用等等。

可选的，该预载的施加方式可以为：在钢梁处于该可活动状态之后，在钢梁上施加与该钢梁在当前可活动状态下应承受的荷载分布一致的荷载，例如预堆载或者预挂载等。该预载的大小与该第一荷载不同或相同。

例如，如图4所示，可将钢梁的腹板与支座的腹板调整为铰接，翼缘可连接或不连接。以该钢梁为钢主梁，支座为钢次梁为例。如图4所示，钢主梁10的腹板11与钢次梁20的腹板21可活动连接，未完全焊接。图4中的hf箭头方向所指位置未待焊接位置。

103、将所述钢梁的腹板和/或翼缘与支座的腹板和/或翼缘调整为焊接，卸除所述钢梁上的所述预载，以及在所述钢梁上施加第二荷载。

具体地，可以是钢梁的腹板和支座的腹板焊接，钢梁的翼缘和支座的翼缘焊接。也可以是钢梁的腹板和支座的腹板焊接，但钢梁的翼缘和支座的翼缘不焊接。

具体地，卸除该预载时，例如以预载、预张为例，则卸除预载、撤除预张则相当于放张，而以预压为例，卸除预压则相当于卸压，等效于向上加载。其结果是，产生跨中负弯矩的同时，两端产生了支座正弯矩，消减之后施加的其余荷载产生支座较大负弯矩。

也就是说，对于本发明的焊接型的钢梁而言，在卸除施加的预载时，则该钢梁的至少一端的腹板及至少一个翼缘与支座的腹板和翼缘应调整为焊接，且该翼缘优选为与用于直接支承楼屋面板的翼缘对应的另一个翼缘。

可以得知的是，作为另一可选的实施例，在将钢梁的至少一端的腹板及直接支承楼屋面板的翼缘焊接之前，在钢梁的的至少一个翼缘的焊口上方应预先放置隔热部件，例如隔热条、隔热板、隔热膜片或者是隔热罩等等，以防止焊接时损伤与其连接的楼屋面板。

具体地，如图5所示，同样以钢主梁和刚次梁连接为例。钢主梁10的腹板11与钢次梁的腹板21焊接，钢主梁10的翼缘13与钢次梁的翼缘23焊接。图5中的hf箭头所指方向为腹板焊接位置，同时，图5中除了hf箭头之外的另外两个箭头所指位置为翼缘焊接位置。

由于在钢梁的腹板及翼缘焊接后的情况下，卸除了钢梁上施加的预载，这相当于在钢梁上施加了大小相等，方向相反的荷载(反向预载)，同时，该第二荷载为钢梁的总荷载除去第一荷载后的剩余荷载，该第二荷载可同样为竖向荷载和/或水平荷载。具体地，以总荷载为q，第一荷载为q₁，预载为p，第二荷载为q₂，以及卸除该预载时相当于在钢梁上施加了与预载p大小相等，方向相反的荷载p’，因此，由上述可知，总荷载、第一荷载、第二荷载、预载满足以下关系式：

q₁+p+p’+q₂＝q； (1)

P＝-p’； (2)

其中，q＞q₁≥0，q＞p≥0，q≥q₂＞0，且q₁+p<μq，其中，μ为系数，且μ≤1。具体地，μ为荷载系数，当μ等于1时，q₁+p＜q。

进一步地，由于在钢梁处于可活动状态时，在钢梁上施加了预载，因此，在卸除该钢梁的预载这一步骤时，可在钢梁上施加该第二荷载之前或之后进行。即，在将钢梁的腹板及翼缘由可活动状态调整为焊接后，可进行卸除该钢梁的预载的操作，或者是先在钢梁上施加该第二荷载，再进行卸除该钢梁的预载的操作。

此外，由于在钢梁的腹板及翼缘与支座腹板和翼缘的连接为可活动状态时，在钢梁上施加了该预载，而在钢梁的腹板及翼缘与支座的腹板和翼缘焊接后，卸除该预载，则相当于在腹板及翼缘与支座的腹板和翼缘焊接后，在钢梁上施加与预载大小相等但方向相反的力。以该预载为预张力荷载为例，采用这种方式，这一施加预张力荷载和这一卸除预张力荷载的过程相当于预张和放张，从预张到放张，这个过程中，预张荷载完全归零，但由于两个阶段的状态不同(可活动状态为铰支、半固支或未连接状态，而第二阶段则直接为焊接)，因此，该钢梁叠加储存了一定量的内力(以弯矩为例)，这部分弯矩称之为预内力弯矩。

104、基于第一荷载以及预载，计算钢梁在至少一支座的翼缘及腹板处于可活动状态下的内力，以及，基于卸除预载及施加第二荷载，计算钢梁在翼缘及腹板与支座的翼缘和腹板调整为焊接状态下的内力，叠加上述内力，得到目标内力。

具体地，该目标内力的计算方法可为：

先将第一荷载和第二荷载作用下的内力叠加，得到荷载内力，然后再将施加预载和卸除预载的内力叠加，得到预内力，将预内力与荷载内力叠加后，即可得到目标内力。

在本实施例中，对钢梁的结构可行性的判断主要是通过钢梁承受的内力来判断，若内力分布不均，则可能得出钢梁的结构不可行的结论。因此，采用本发明的方法，通过将钢梁承受的总荷载分成第一荷载和第二荷载，然后再将钢梁与支座的连接刚度分成两个阶段生成，对应在这两个阶段分别施加第一荷载和第二荷载，同时施以预内力措施。采用这种加载及预内力方式及支座连接方法，能够有利于钢梁内力的均化。

进一步地，结构基本理论表明，结构内力分布与结构刚度分布有关。刚度大的节点、构件，内力分布较大。刚度小的节点、构件，内力分布较小。本发明采用将钢梁的支座的连接状态分阶段连接(即连接刚度分状态生成)，并对应将承受的全部荷载分阶段分部分加以施加，同时施以预内力措施，从而利用不同连接刚度下承受不同荷载，其内力分布不同的特性，将钢梁的内力加以均化，使得钢梁的受力不再过分集中于某一位置。

其中，预内力措施是指上述在可活动状态施加预载以及在焊接状态卸除预载的措施。

预内力措施中预载的基本定义是预先施加的与所受荷载方向一致，及分布均一致的荷载，如，预堆载、预挂载。预载是指预先施加的与所受荷载方向一致，分布相同或不同的任意荷载和/或作用。从分布特征分，包括分布荷载和/或集中荷载。从施加方法分，可为预张拉力(简称“预张”)、或预压力(简称“预压”)、预对拉、预对压、或者其他荷载或作用。

以下对该目标内力(以弯矩为例)的计算过程进行详细描述。

案例一

请一并参阅图6至图8，以钢梁为单跨梁，梁的跨度为l，第一阶段为铰支(此时钢梁的腹板连接，而钢梁的翼缘不连接)，第二阶段固支，施加的预载为与总荷载分布一致的预载，以及承受的总荷载为全跨均布荷载为例来说明。

如图6所示，如图6中(a)示出了钢梁在铰支状态下承受第一荷载的弯矩图，图6中(b)示出了钢梁在铰支状态下承受预载的弯矩图。

第一阶段，调整钢梁的腹板的连接状态，使其位于铰支状态，在钢梁上施加第一荷载q₁，第一荷载q₁为竖向均布恒荷载，此时，钢梁的两端的弯矩为零，即，M_A1＝M_B1＝0，跨中产生最大弯矩Mc₁＝q₁l²/8。

以及，在钢梁上施加预载p，且预载p的方向竖直向下，此时，钢梁的两端不产生负弯矩，即，M_Ap＝M_Bp＝0，跨中产生极大值正弯矩，即，钢梁的跨中所产生的最大弯矩值为M_Cp＝pl²/8。

如图7所示，图7中(a)示出了钢梁在固支状态下卸除预载的弯矩图，图7中(b)示出了钢梁在固支状态下在第二荷载作用下的弯矩图。

第二阶段，将钢梁的腹板及翼缘焊接，并卸除先前施加的预载p，即做出卸载操作。这一操作与活动状态相比，相当于是在焊接状态下施加了大小相等，方向相反的预载p’，即，p’＝-p，则其产生的弯矩正负分布刚好与传统连接状态的相反，即，此时，钢梁两端产生幅值相对较大的正弯矩M_Ap’＝M_Bp’＝p’l²/12＝pl²/12，跨中产生幅值相对较小的负弯矩M_Cp’＝p’l²/24＝-pl²/24。

由于在可活动状态施加预载p，然后调整为焊接状态卸除预载p，则这个过程中，预载完全归零，但由于两个阶段的状态(主要是连接刚度)不同，从而使得钢梁叠加储存了一定量的弯矩，该一定量的弯矩称为预内力弯矩。该预内力弯矩为常量直线分布，这恰巧与传统的钢梁(连接刚度一次生成承受全部荷载)的两端的负弯矩互为消减，从而使得钢梁的弯矩分布得以进一步均化。

进一步地，在卸除该预载p后，在钢梁上施加该第二荷载q₂，此时，该钢梁的两端产生极值负弯矩M_A2＝M_B2＝-q₂l²/12，跨中产生小幅正弯矩M_C2＝q₂l²/24。

如图8所示，图8中(a)为两连接状态下的预载和卸除预载作用下的弯矩的作用图叠加，图8中(b)为两连接状态下的第一荷载和第二荷载作用下的弯矩的作用图叠加，图8中(c)为图8中(a)和图8中(b)叠加后的弯矩作用图。

将上述两状态下的两端的弯矩分别叠加，得到钢梁的两端的第一弯矩为：

同理，将上述两状态下的跨中的弯矩分别叠加，得到钢梁的跨中的第二目标弯矩为：

将上述公式(3)与公式(4)绝对值相减取绝对值，得到钢梁的弯矩幅差Δ，即，钢梁的两端与跨中的弯矩幅差(即目标弯矩)

由于q₁+q₂=q，且q₁+p＜μq，其中μ≤1，故

弯矩幅差(目标弯矩)

这表明，钢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弯矩幅差为

相较于传统钢梁的连接刚度一次生成且承受全部荷载作用下产生的弯矩幅差有所减小且趋于均化。因此，采用本发明实施例的方式，能够有效减小钢梁的两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。

此外，由上述可知，弯矩幅差为

且q₁+p＜μq；因此，则有q₁+p≤q/4。

当q₁＝0时，则，p≤q/4，当p＝0时，则q₁≤q/4。

即，通过调整第一荷载、第二荷载以及预载的比例，可有效改善钢梁的弯矩幅差，从而使得钢梁的弯矩分布更加均化。

案例二

请一并参阅图9至图11，以钢梁为单跨梁，第一阶段为铰支，第二阶段为固支，施加的预载为与总荷载方向一致的集中预张力以及承受的总荷载为全跨均布荷载为例来说明。

第一阶段，如上述图6中(a)所示，将钢梁通过翼缘及腹板的连接调整为铰支，施加一部分均布竖向荷载q₁(即第一荷载)，则在第一荷载作用下，钢梁的两端支座弯矩为零，跨中产生极大值弯矩M_C1＝q₁l²/8。

如图9所示，在铰支状态下，先施加适量的向下预张力P，两端支座弯矩M_AP＝M_AP＝0，跨中产生较大的正弯矩M_CP＝Pl/4。

将钢梁的翼缘与支座焊接，并卸去先前状态下所施加的预张力P，称作“放张”。与先前状态相比，相当于施加了大小相等，方向相反的预张力P’，产生的弯矩正负分布相反。钢梁的梁端产生幅值相对较大的正弯矩M_AP’＝M_BP’＝Pl/8，跨中产生幅值相对较小的负弯矩M_CP’＝-Pl/8。从预张到放张，这个过程中，预张力荷载完全归零，但由于两个阶段的状态不同，叠加储存了一定量的弯矩M_App’＝M_Bpp’＝M_Cpp’＝Pl/8，称作“预张式预内力弯矩”。预内力弯矩呈全跨正弯矩分布，正弯矩为Pl/8的常量直线分布。这恰巧与传统的较大支座负弯矩互为消减，与传统较小的跨中正弯矩叠加，使传统弯矩分布得以进一步均化。

如图10所示，图10中(a)为钢梁在固支状态下，卸除预张力的弯矩图，图10中(b)为钢梁在固支状态下，承受第二荷载作用的弯矩图。在第二阶段固支状态，施加其余部分的均布竖向荷载q₂及其余部分的其他荷载，第二阶段其实就是传统的两端固支，也就是这部分荷载产生的弯矩分布与传统阶段相同而未变，M_A2＝M_B2＝-q₂l²/12；M_C2＝q₂l²/24。即，第二弯矩为q₂l²/24。

如图11所示，图11中(a)为叠加第一荷载和第二荷载作用的弯矩图，图11中(b)为施加预张力荷载和卸除预张力荷载的弯矩叠加作用图，图11中(c)为叠加第一荷载作用、第二荷载作用、施加预张力作用和卸除预张力作用后叠加的弯矩作用图。

利用结构理论的叠加原理，将支座弯矩消失、跨中弯矩有所增加的第一弯矩和第二弯矩叠加，得到分阶段加载的全载弯矩必然较为均化。再与可改善弯矩分布的预内力弯矩，即，施加了预张式预内力措施得到的预内力弯矩叠加，得到最终弯矩，其中，

将上述支座弯矩值与跨中弯矩值绝对值相减取绝对值，得到钢梁的弯矩幅差Δ，即，钢梁的两端与跨中的弯矩幅差

这表明，钢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弯矩幅差

相较于传统的钢梁的连接状态一次生成且承受全部荷载作用产生的弯矩幅差有所减小且趋于均化。

可以理解的是，当可活动状态为未连接或者半固支，施加的预载为预拉力等，都与上述案例一、案例二的分析过程类同，这里不再详细论证赘述。

进一步地，采用本发明实施例的弯矩均化方式，不仅可适用于单跨梁，对于多跨梁来说也同样适用。

此外，应知的是，本发明中的弯矩均化的定义是指：使得钢梁的弯矩分布趋于均匀化，也就是说，该目标弯矩即为趋于均匀化的弯矩，或者说是均化的弯矩，也可说是弯矩幅差较小甚至为零的弯矩。

同理可知的是，当预载为预张力或者是预拉力，其受力分析过程与预载、预张力的分析过程相同，这里不再赘述。

应该得知的是，本发明的焊接型钢梁的加载及支座连接方法不仅可适用于新建工程，也可适用于既有改造工程。

本发明实施例提出了焊接型钢梁的加载及支座连接方法，通过将钢梁的至少一端支座的腹板及翼缘的连接状态调整为可活动连接及焊接，并对应将其承受的荷载采用分段的方式进行施加，同时施以预内力措施(在可活动状态时施加预载，在焊接时卸除预载)。采用上述操作，利用连接节点刚度不同，弯矩分布不同的特点，能够使得加载在钢梁上的弯矩的分布发生变化，使其分布更加均匀，而不再过分集中，从而使得钢梁的两端在结构中能够充分发挥其受力性能，进而改善钢梁在结构中的整体受力性能和经济性。

以上对本发明实施例公开的一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法进行了详细介绍，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 (8)

1.一种焊接型钢梁的加载及支座连接方法，其特征在于，所述方法包括：

计算钢梁承受的总荷载；

调整所述钢梁的腹板和/或翼缘与支座的腹板和/或翼缘的连接状态为可活动状态，在钢梁上施加第一荷载以及预载；

将所述钢梁的腹板和/或翼缘与支座的腹板和/或翼缘焊接，卸除所述钢梁上的所述预载，以及在所述钢梁上施加第二荷载；

基于所述第一荷载以及所述预载，计算所述钢梁与所述支座处于可活动状态下的内力，以及，基于卸除预载及施加第二荷载，计算所述钢梁与所述支座在焊接状态下的内力，叠加各所述内力，得到目标内力；

其中，所述第一荷载为所述总荷载的一部分荷载，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，所述可活动状态包括滑动连接、铰支、半固支中的任一种。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述可活动状态为半固支时，对于用于直接支承楼屋面板的翼缘，该所述翼缘焊接。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述钢梁与所述支座的连接状态为可活动状态时，所述钢梁的翼缘可发生沿所述钢梁的轴线方向的位移。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在将所述钢梁的腹板和/或翼缘与所述支座的腹板和/或翼缘焊接之前，在所述钢梁的翼缘的焊口上方预先放置隔热部件。

6.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述钢梁承受的所述总荷载为所述钢梁的腹板和/或翼缘与所述支座的腹板和/或翼缘焊接状态下承受的总荷载。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述总荷载为均布荷载和/或集中荷载，所述第一荷载以及所述第二荷载为均布荷载和/或集中荷载，所述预载的方向与所述总荷载的方向相同，且所述预载的分布与所述总荷载的分布相同或不同。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述总荷载为q，所述预载为p，所述第一荷载为q₁，所述第二荷载为q₂，q₂＞q₁，且q₁+p＜μq，其中，μ为系数，且μ≤1。

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