專利名稱：波紋腹板h型鋼組合梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑用型材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種波紋腹板H型鋼組合梁。
技術(shù)背景目前在同類領(lǐng)域普遍采用的是普通熱軋工字鋼、熱軋H型鋼和焊接H型鋼組合梁。由 下部鋼梁和上部鋼筋混凝土板通過抗剪連接件組成受力構(gòu)件，鋼梁一般采用熱軋工字鋼、 熱軋H型鋼和焊接H型鋼，這種設(shè)計(jì)可見于專利——組合梁(ZL95195718.X)。普通熱軋工字鋼和H型鋼在工廠內(nèi)通過熱軋而成，受加工工藝的限制，其腹板必須是 直線板。而焊接H型鋼則是將兩塊翼緣板和一塊平面腹板焊接在一起組成H型截面，當(dāng)熱 軋型鋼規(guī)格無法滿足要求時(shí)，可以采用焊接H型鋼。但焊接H型鋼多采用兩面角焊縫，焊 接工作量較大。普通熱軋工字鋼和H型鋼用鋼量大，主要原因在于平面腹板抗屈曲能力較低，所以需 要提高腹板厚度。而焊接H型鋼存在同樣的問題，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)腹板的高厚比進(jìn)行 限制，造成其腹板厚度一般也較厚，所以用鋼量過大。此外，焊接H型鋼在使用時(shí)，還要 需要采取特殊的技術(shù)措施，比如加勁肋或者是利用腹板屈曲后強(qiáng)度等，設(shè)計(jì)和施工都較為 復(fù)雜。傳統(tǒng)的熱軋工字鋼和H型鋼由于受加工工藝和加工設(shè)備的限制，較難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的大型 化，當(dāng)所要求的承載能力和剛度較大時(shí)，傳統(tǒng)產(chǎn)品很難滿足要求。若通過設(shè)計(jì)、加工焊接 H型鋼來完成，則較為費(fèi)工費(fèi)時(shí)，提高造價(jià)，并影響建設(shè)速度。研究和探討用波紋腹板H型鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)型鋼作為組合梁中的鋼梁，進(jìn)而應(yīng)用于多高層 建筑領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)降低成本、優(yōu)化性能、延長(zhǎng)使用壽命長(zhǎng)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究目標(biāo)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、性能優(yōu)越、使用壽命長(zhǎng)的波紋腹板H型鋼組合梁。本發(fā)明提出的波紋腹板H型鋼組合梁，由上翼緣l、腹板2、下翼緣3、鋼筋混凝土翼 板4和壓型鋼板5連接構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖l-圖3所示。其中，上翼緣1與下翼緣3平行， 腹板2垂直位于上翼緣1與下翼緣3之間，腹板2的斷面呈梯形波紋或正弦曲線波紋，梯 形波紋傾斜段的傾角為30-90° ，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，鋼筋混凝土翼板4位于壓型鋼板5 上方，壓型鋼板5位于上翼緣1上方，鋼筋混凝土翼板4、壓型鋼板5、上翼緣l三者通 過栓釘6固定，栓釘6可以作為抗剪連接件將鋼筋混凝土翼板4、壓型鋼板5、鋼梁上翼緣1連接成整體，橫向鋼筋7焊接于壓型鋼板5上部，可作為壓型鋼板5和鋼筋混凝土板 4之間的連接件。本發(fā)明中，所述腹板2和上翼緣1、下翼緣3之間分別為單面角焊縫。 本發(fā)明中，壓型鋼板5的斷面呈梯形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，腹板2波紋形狀采用數(shù)控折彎技術(shù)或數(shù)控輥壓技術(shù)制成，且腹板2波紋密 度和高度可根據(jù)受力要求改變。本發(fā)明通過改變熱軋H型鋼和焊接H型鋼腹板形狀，優(yōu)化了組合梁中鋼梁的斷面力學(xué) 性能，通過腹板成形、全自動(dòng)焊接、防腐、抗火處理等工藝生產(chǎn)本發(fā)明產(chǎn)品。本發(fā)明中，所述鋼筋混凝土翼板4為鋼筋混凝土材料，構(gòu)件5為壓型鋼板，可作為鋼 筋混凝土翼板4的永久模板，鋼梁上翼緣l、壓型鋼板5和鋼筋混凝土翼板4之間通過栓 釘6連接。本發(fā)明的制備工藝如下若采用梯形波紋，可以采用數(shù)控折彎技術(shù)，將帶鋼沿長(zhǎng)度方向折成梯形波紋腹板，傾斜段的傾角可以從30度到90度，并與兩翼板采用角焊縫焊接成 H型截面；若采用正弦曲線波紋斷面，可以采用數(shù)控正弦輥壓成型設(shè)備將帶鋼沿長(zhǎng)度方向 輥壓成正弦曲線波紋腹板，然后焊接成H型斷面。這種新型的斷面組合最大特點(diǎn)是更大程度上優(yōu)化了斷面力學(xué)性能與產(chǎn)品用鋼量之間 的關(guān)系，使之更趨于合理化、科學(xué)化。因此，本發(fā)明具有高承載能力、高剛度、優(yōu)良的受 力性能、優(yōu)良的抗疲勞性能和自重輕相結(jié)合的特點(diǎn)，是十分理想的結(jié)構(gòu)用型鋼材料。同時(shí) 本發(fā)明采用全自動(dòng)焊接技術(shù)和專業(yè)定位工裝夾具，能確保腹板和兩翼板之間定位準(zhǔn)確，焊 縫軌跡一致，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。焊縫美觀無飛濺，焊接完產(chǎn)品勿需整形。本發(fā)明采用數(shù)控 折彎技術(shù)和數(shù)控輥壓成型設(shè)備加工腹板，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品大型化，同時(shí)其生產(chǎn)效率與工業(yè)生 產(chǎn)焊接效率相匹配，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明與采用熱軋工字鋼和H型鋼的組合梁相比，由于可以以較薄的腹板厚度獲得較 高的抗屈曲承載力，所以具有較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明與采用熱軋工字鋼和H型鋼的組合 梁相比，在剛度和承載力近似的情況下，鋼梁用鋼量可以節(jié)省40%~60%左右，比焊接H 型鋼節(jié)省30%左右。本發(fā)明在以下幾個(gè)方面有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)1) 生產(chǎn)時(shí)可以將腹板2和上翼緣1、下翼緣3之間采用單面角焊縫，這樣就減少 一半悍接量，并減小了焊接殘余應(yīng)力和殘余變形，同時(shí)降低造價(jià)。2) 采用特種數(shù)控折彎技術(shù)和數(shù)控輥壓成型技術(shù)制作波紋鋼腹板2，可以實(shí)現(xiàn)在受力較大部位減小波長(zhǎng)，加大波紋密度或增大波高，而在受力較小部位采用較稀疏波紋現(xiàn)了沿梁長(zhǎng)度方向的優(yōu)化，從而可以達(dá)到提高承載力和節(jié)約鋼材的雙重效果。3) 在波紋鋼板的制作中采用數(shù)控折彎技術(shù)和數(shù)控輥壓技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的大型 化，例如可以生產(chǎn)出截面高度達(dá)到3米至4米的大型鋼梁。4) 波紋腹板2的制作采用數(shù)控折彎技術(shù)和數(shù)控輥壓技術(shù)，因此所產(chǎn)生的殘余變形 和局部拉伸比沖壓或冷彎軋制等成型技術(shù)顯著降低，因此性能更優(yōu)，且生產(chǎn)效率較高。5) 本發(fā)明采用波紋腹板2比平腹板具有更高的抗疲勞強(qiáng)度，因此可以應(yīng)用在某些 對(duì)構(gòu)件抗疲勞性能要求更高的特定領(lǐng)域，如大型工業(yè)廠房等。本發(fā)明可以作為傳統(tǒng)工字鋼和H型鋼組合梁的替代產(chǎn)品，而且比工字鋼和H型鋼組合梁用途更加廣泛，可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的大型化用于特殊領(lǐng)域和特殊地點(diǎn)，包括大跨度工業(yè)民用建筑和大跨度橋梁的建造等。


圖1為本發(fā)明采用梯形斷面腹板的結(jié)構(gòu)三維圖示。圖2為本發(fā)明采用正弦曲線斷面腹板的結(jié)構(gòu)三維圖示。圖3為本發(fā)明的橫剖面圖示。圖4為本發(fā)明的縱剖面圖示。圖5為梯形波紋腹板的斷面示意圖。圖6為正弦曲線波紋腹板的斷面示意圖。圖中標(biāo)號(hào)l為上翼緣，2為腹板，3為下翼緣，4為鋼筋混凝土翼板，5為壓型鋼板， 6為栓釘，7為橫向鋼筋。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例結(jié)構(gòu)附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1:波紋腹板H型鋼組合梁的其斷面口型由中部腹板2和上翼緣1、下翼緣3 連體構(gòu)成，上翼緣1與下翼緣3平行，腹板2垂直于上翼緣1與下翼緣3，腹板2為斷面 形狀為梯形的波紋鋼板，其傾斜段的傾角為58。。鋼筋混凝土翼板4位于壓型鋼板5上方， 壓型鋼板5位于上翼緣1上方，鋼筋混凝土翼板4、壓型鋼板5、上翼緣1三者通過大頭 栓釘6固定，橫向鋼筋7焊接于壓型鋼板5上部。為驗(yàn)證本裝置性能，制作了試件進(jìn)行研究。試件中鋼材的材料都采用Q235鋼，鋼筋 混凝土翼板4厚度為100毫米，采用C20混凝土，栓釘6采用M19xl00，壓型鋼板5采用 YX38-175-700。試件的上翼緣1和下翼緣3厚度為10毫米，寬度為150毫米，腹板2厚 度為2毫米，高度500毫米，波紋高度38毫米，波長(zhǎng)175毫米，轉(zhuǎn)角處過渡圓弧半徑20 毫米。
權(quán)利要求
1、一種波紋腹板H型鋼組合梁，由上翼緣(1)、腹板(2)、下翼緣(3)、鋼筋混凝土翼板(4)和壓型鋼板(5)連接構(gòu)成，其特征在于上翼緣(1)與下翼緣(3)平行，腹板(2)垂直于上翼緣(1)與下翼緣(3)之間，腹板(2)的斷面呈梯形或正弦曲線波紋，梯形波紋傾斜段的傾角為30--90°，鋼筋混凝土翼板(4)位于壓型鋼板(5)上方，壓型鋼板(5)位于上翼緣(1)上方，鋼筋混凝土翼板(4)、壓型鋼板(5)、上翼緣(1)三者通過栓釘(6)固定，橫向鋼筋(7)焊接于壓型鋼板(5)上部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋腹板H型組合梁，其特征在于所述腹板(2)和上翼緣 (1)、下翼緣(3)之間連接方式分別為單面角焊縫。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋腹板H型組合梁，其特征在于所述腹板(2)波紋形狀 采用數(shù)控折彎技術(shù)或數(shù)控輥壓技術(shù)制成。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種波紋腹板H型鋼組合梁。其斷面口型由波紋腹板和上、下翼緣連體構(gòu)成。上翼緣與下翼緣平行，腹板垂直于上翼緣與下翼緣，腹板與翼緣采用單面角焊縫連接，腹板為長(zhǎng)度方向周期性重復(fù)的梯形波紋或正弦曲線波紋。組合梁上部為鋼筋混凝土翼板及壓型鋼板。上翼緣、鋼筋混凝土板和壓型鋼板之間通過栓釘連接，而鋼筋混凝土翼板和壓型鋼板之間還可以通過附加橫向鋼筋連接。本發(fā)明可以取代傳統(tǒng)的熱軋工字鋼和H型鋼組合梁，而且比工字鋼和H型鋼組合梁用途更加廣泛，可實(shí)現(xiàn)大型化用于特殊領(lǐng)域和特殊地點(diǎn)，包括大跨度工業(yè)民用建筑和大跨度橋梁的建造等。
文檔編號(hào)E04C3/29GK101225688SQ20081003302
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者劉桂然, 孫飛飛, 哲 張, 李國(guó)強(qiáng), 楊濤春, 胡大柱 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)