CN114960941A - 一种高效能的焊接h型钢及其应用技术 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，包括H型钢，H型钢包括翼缘，设置为高标号钢材，包括上翼缘和下翼缘，上翼缘和下翼缘平行设置且厚度不等；腹板，设置为低标号钢材，腹板垂直设置于上翼缘和下翼缘之间，且腹板的两端分别与上翼缘和下翼缘焊接连接，本发明涉及建筑工程技术领域，通过设置高标号钢材翼缘和低标号钢材腹板，上翼缘和下翼缘平行设置且厚度不等，连接板或牛腿的钢号设置为与翼缘钢号相同的钢材，实现H型钢一方面具有较高的钢材强度，另一方面高强钢材的强度可以充分的发挥。

Description

一种高效能的焊接H型钢及其应用技术
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体领域为一种高效能的焊接H型钢及其应用技术。
背景技术
目前，在楼盖结构建筑中，钢结构建筑符合绿色建筑发展理念，应用前景广阔，且我国的钢产量越来越多，为钢结构的发展提供了足够支撑。钢结构建筑中，钢梁的用钢量占总用钢量的60％左右，且跨度越大其占比可能更高；在钢梁的用钢量中，腹板的用钢量占比在40～50％，腹板的厚度基本由板件的高厚比控制；然而在实际钢结构中，钢梁的抗剪承载力一般不起控制作用，对于大跨结构，梁高动辄1米以上，受高厚比限制，腹板必然较厚，钢材强度得不到发挥，实属浪费。
现有技术中，钢材板件的高厚比与钢材的屈服强度有关，屈服强度越高，宽厚比限值越小，越不利于钢材强度的充分发挥；H型钢一方面需要较高的钢材强度，另一方面高强钢材的强度又不能充分发挥，为此，提出一种高效能的焊接H型钢及其应用技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，以解决H型钢一方面需要较高的钢材强度，另一方面高强钢材的强度又不能充分发挥的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，包括H型钢，所述H型钢包括
翼缘，设置为高标号钢材，包括上翼缘和下翼缘，所述上翼缘和下翼缘平行设置且厚度不等；
腹板，设置为低标号钢材，腹板垂直设置于上翼缘和下翼缘之间，且腹板的两端分别与上翼缘和下翼缘焊接连接。
优选的，所述翼缘外挑长度受板件宽厚的比限值为S3，减薄所述的上翼缘宽厚的比限值为S4。
优选的，所述H型钢与混凝土楼板之间栓钉连接。
优选的，所述上翼缘通过栓钉与栓钉之间的间距和栓钉与上翼缘的边距进行调节宽厚比。
优选的，对于高层钢结构，还包括高标号钢材的框架柱，所述H型钢与框架柱的节点设有连接板或牛腿。
优选的，所述连接板的钢号设置为与翼缘钢号相同的钢材。
优选的，所述牛腿的钢号设置为与翼缘钢号相同的钢材。
优选的，所述腹板最大应力大于等于腹板钢号时，所述腹板屈服进入塑性区，所述H型钢的抗弯承载力剖出所述塑性区。
优选的，根据三角形相似原理计算，塑性区计算公式：
Figure BDA0003651408870000021
抗弯承载力计算公式：M＝γσ*w-0.5*(σ-fy)*X*(h-2tw-2X/3)*tf；
γ为截面的塑性发展系数,fy为腹板的屈服强度，腹板可采用Q235钢材；将塑性区计算公式的X带入抗弯承载力计算公式得到抗弯承载力M。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，通过设置高标号钢材翼缘和低标号钢材腹板，上翼缘和下翼缘平行设置且厚度不等，连接板或牛腿的钢号设置为与翼缘钢号相同的钢材，实现H 型钢一方面具有较高的钢材强度，另一方面高强钢材的强度可以充分的发挥。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-H型钢、2-翼缘、21-上翼缘、22-下翼缘、3-腹板。
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。
实施例1：
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高效能的焊接H型钢1及其应用技术，包括H型钢1，H型钢1包括翼缘2，设置为高标号钢材(如Q355 或Q390)，包括上翼缘21和下翼缘22，上翼缘21和下翼缘22平行设置且厚度不等；腹板3，设置为低标号钢材(Q235)，腹板3垂直设置于上翼缘21和下翼缘22之间，且腹板3的两端分别与上翼缘21和下翼缘22焊接连接，通过高强度等级的钢材(如Q355或Q390)做翼缘2，低强度等级的钢材(Q235)做腹板3，将二者组合在一起焊接成H型钢1，H型钢1用做钢梁使用时，腹板3高厚比按低等级强度的钢材控制，翼缘2按高等级钢材控制，能够发挥H型钢1 对翼缘2高承载，腹板3低承载能力的要求，实现H型钢1一方面具有较高的钢材强度，另一方面高强钢材的强度可以充分的发挥。
具体而言，翼缘21外挑长度受板件宽厚的比限值为S3，考虑了混凝土楼板对H型钢1翼缘2的约束作用，减薄的上翼缘21宽厚的比限值为S4，形成上下翼缘22不等厚H型钢1，H型钢1与混凝土楼板之间栓钉连接，对混凝土楼板对翼缘2板的局部失稳有一定的约束作用，上翼缘21通过栓钉与栓钉之间的间距和栓钉与上翼缘21的边距进行调节宽厚比，实现对H型钢1的上翼缘21的约束，放松宽厚比对翼缘2宽度的束缚，实现上翼缘21强度的充分发挥。
具体而言，对于高层钢结构，还包括高标号钢材(如Q420和Q460)的框架柱，H型钢1与框架柱的节点设有连接板，连接板的钢号设置为与翼缘2钢号相同的钢材，转化为两种钢材(Q355和Q420或Q355和Q460)间的连接，实现三个钢种间的连接转化为两个钢种间钢的连接，可利用现有技术完成连接设计和施工。
具体而言，翼缘2采用高标号钢材，腹板3采用(Q235)时，当腹板3最大应力小于235MPa时，计算公式认为规范公式，当腹板3最大应力大于等于腹板3钢号235MPa时，腹板3屈服进入塑性区，进入塑性部分的应力不再提高，而翼缘2仍处于弹性阶段，应力仍可进一步提高，H型钢1与框架柱的连接技术及腹板与翼缘钢号不同时的计算方法：
根据三角形相似原理计算，塑性区计算公式：
Figure BDA0003651408870000041
H型钢1的抗弯承载力剖出塑性区；
抗弯承载力计算公式：M＝γσ*w-0.5*(σ-fy)*X*(h-2tw-2X/3)*tf；
γ为截面的塑性发展系数,fy为腹板3的屈服强度，腹板3可采用Q235钢材；将塑性区计算公式的X带入抗弯承载力计算公式得到抗弯承载力M。
实施例2：
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高效能的焊接H型钢1及其应用技术，包括H型钢1，H型钢1包括翼缘2，设置为高标号钢材(如Q355 或Q390)，包括上翼缘21和下翼缘22，上翼缘21和下翼缘22平行设置且厚度不等；腹板3，设置为低标号钢材(Q235)，腹板3垂直设置于上翼缘21和下翼缘22之间，且腹板3的两端分别与上翼缘21和下翼缘22焊接连接，通过高强度等级的钢材(如Q355或Q390)做翼缘2，低强度等级的钢材(Q235)做腹板3，将二者组合在一起焊接成H型钢1，H型钢1用做钢梁使用时，腹板3高厚比按低等级强度的钢材控制，翼缘2按高等级钢材控制，能够发挥H型钢1 对翼缘2高承载，腹板3低承载能力的要求，实现H型钢1一方面具有较高的钢材强度，另一方面高强钢材的强度可以充分的发挥。
具体而言，翼缘21外挑长度受板件宽厚的比限值为S3，考虑了混凝土楼板对H型钢1翼缘2的约束作用，减薄的上翼缘21宽厚的比限值为S4，形成上下翼缘22不等厚H型钢1，H型钢1与混凝土楼板之间栓钉连接，对混凝土楼板对翼缘2板的局部失稳有一定的约束作用，上翼缘21通过栓钉与栓钉之间的间距和栓钉与上翼缘21的边距进行调节宽厚比，实现对H型钢1的上翼缘21的约束，放松宽厚比对翼缘2宽度的束缚，实现上翼缘21强度的充分发挥。
具体而言，对于高层钢结构，还包括高标号钢材(如Q420和Q460)的框架柱，H型钢1与框架柱的节点设有牛腿，牛腿的钢号设置为与翼缘2钢号相同的钢材，转化为两种钢材(Q355和Q420或Q355和Q460)间的连接，实现三个钢种间的连接转化为两个钢种间钢的连接，可利用现有技术完成连接设计和施工。
具体而言，翼缘2采用高标号钢材，腹板3采用(Q235)时，当腹板3最大应力小于235MPa时，计算公式认为规范公式，当腹板3最大应力大于等于腹板3钢号235MPa时，腹板3屈服进入塑性区，进入塑性部分的应力不再提高，而翼缘2仍处于弹性阶段，应力仍可进一步提高，H型钢1与框架柱的连接技术及腹板与翼缘钢号不同时的计算方法：
根据三角形相似原理计算，塑性区计算公式：
Figure BDA0003651408870000051
H型钢1的抗弯承载力剖出塑性区；
抗弯承载力计算公式：M＝γσ*w-0.5*(σ-fy)*X*(h-2tw-2X/3)*tf；
γ为截面的塑性发展系数,fy为腹板3的屈服强度，腹板3可采用Q235钢材；将塑性区计算公式的X带入抗弯承载力计算公式得到抗弯承载力M。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，包括H型钢(1)，其特征在于：所述H型钢(1)包括
翼缘(2)，设置为高标号钢材，包括上翼缘(21)和下翼缘(22)，所述上翼缘(21)和下翼缘(22)平行设置且厚度不等；
腹板(3)，设置为低标号钢材，腹板(3)垂直设置于上翼缘(21)和下翼缘(22)之间，且腹板(3)的两端分别与上翼缘(21)和下翼缘(22)焊接连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：所述翼缘(2)外挑长度受板件宽厚的比限值为S3级，减薄所述的上翼缘(21)宽厚的比限值为S4。
3.根据权利要求1所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：所述H型钢(1)与混凝土楼板之间栓钉连接。
4.根据权利要求3所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：所述上翼缘(21)通过栓钉与栓钉之间的间距和栓钉与上翼缘(21)的边距进行调节宽厚比。
5.根据权利要求1所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：对于高层钢结构，还包括高标号钢材的框架柱，所述H型钢(1)与框架柱的节点设有连接板或牛腿。
6.根据权利要求5所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：所述连接板的钢号设置为与翼缘(2)钢号相同的钢材。
7.根据权利要求5所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：所述牛腿的钢号设置为与翼缘(2)钢号相同的钢材。
8.根据权利要求1所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：所述腹板(3)最大应力大于等于腹板(3)钢号时，所述腹板(3)屈服进入塑性区，所述H型钢(1)的抗弯承载力剖出所述塑性区。
9.根据权利要求7所述的一种高效能的焊接H型钢及其应用技术，其特征在于：根据三角形相似原理计算，塑性区计算公式：
Figure FDA0003651408860000021
抗弯承载力计算公式：M＝γσ*w-0.5*(σ-fy)*X*(h-2tw-2X/3)*tf；
γ为截面的塑性发展系数,fy为腹板(3)的屈服强度，腹板(3)可采用Q235钢材；将塑性区计算公式的X带入抗弯承载力计算公式得到抗弯承载力M。
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