專利名稱：組合波紋腹板箱梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于建筑用型材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種組合波紋腹板箱梁。
背景技術(shù)：
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。 上述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(ZL 95195718. X)。 此外，也有采用平鋼板焊接而成鋼箱梁，與混凝土板構(gòu)成平腹板鋼箱組合梁。 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型鋼也存在同樣的問題，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要對腹板的高厚 比進(jìn)行限制，造成其腹板厚度一般也較厚，因此用鋼量過大。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。 焊接鋼箱梁采用四塊鋼板焊接而成，其中兩塊鋼板作為腹板，平行放置，兩塊翼緣 板與腹垂直，且翼緣相互平行，翼緣與腹板通過焊接連接。這種構(gòu)件在一定程度上優(yōu)化了構(gòu) 件的性能，尤其是斷面呈箱形，對構(gòu)件的側(cè)向抗變形能力及整體抗扭轉(zhuǎn)能力都有顯著提高， 但由于其仍然采用平鋼板作為腹板，所以腹板用鋼量仍然較大。 我國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范(GB50017-2003)對焊接H型鋼和焊接鋼箱梁的腹板高厚比 都有嚴(yán)格規(guī)定，當(dāng)超過一定限值后，需要采用一定方法如焊接加勁肋對腹板進(jìn)行加強(qiáng)，這樣 就要增加加工工作量，而焊接工藝還會(huì)引起應(yīng)力集中等不利影響，且很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 且傳統(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。 研究和探討用雙波紋腹板鋼箱梁代替?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、延長使用壽命長，是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究目 標(biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低廉、性能優(yōu)越、使用壽命長的組合波紋腹 板箱梁。 本實(shí)用新型提出的組合波紋腹板箱梁，由上翼緣1J復(fù)板2、腹板3、下翼緣4、壓型 鋼板5和鋼筋混凝土翼板8連接構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。其中，上翼緣1與下翼緣4平行，腹板2和腹板3分別垂直位于上翼緣1與下翼緣4之間，腹板2和腹板3的斷面均呈均 勻或不均勻周期性重復(fù)的波形，該波紋斷面為圓弧角梯形或正弦曲線，分別見圖4、圖5，鋼 筋混凝土翼板8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8、壓 型鋼板5、上翼緣1三者通過栓釘6固定，栓釘6可以作為抗剪連接件將鋼筋混凝土翼板8、 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8之間的連接件。本實(shí)用新型中，所述圓弧角梯形的梯形斜線段的傾角為30-90° 。 本實(shí)用新型中，所述腹板2與上翼緣1或下翼緣4之間分別為單面角焊縫。 本實(shí)用新型中，所述腹板3與上翼緣1或下翼緣4之間分別為單面角焊縫。 本實(shí)用新型中，所述腹板2和腹板3對稱放置，呈蜂窩狀斷面結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型中，所述腹板2和腹板3的波紋形狀采用數(shù)控折彎技術(shù)或數(shù)控輥壓技
術(shù)制成。且腹板2和腹板3波紋的密度和高度可根據(jù)要求改變。 本實(shí)用新型通過改變熱軋H型鋼、焊接H型鋼和焊接鋼箱梁的腹板形狀，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)本實(shí) 用新型產(chǎn)品。 本實(shí)用新型中，所述鋼筋混凝土翼板8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8的永久模板，鋼梁上翼緣1、壓型鋼板5和鋼筋混凝土翼板8之間通 過栓釘6連接。 本實(shí)用新型的制備工藝如下將帶鋼沿長度方向彎折成為圓弧角的梯形波紋腹 板，或通過輥壓成為正弦曲線波形腹板，然后與兩翼板采用單面角焊縫焊接成箱形截面。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，本實(shí)用新型具有高承載能力、高剛度、高抗扭能力等優(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)本實(shí)用新型采用全自動(dòng)焊接技術(shù)和專業(yè)定位工裝夾具，能確保兩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。本實(shí)用新 型采用數(shù)控滑移成型技術(shù)和輥壓技術(shù)加工腹板，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品大型化。同時(shí)腹板加工工藝 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)。 本實(shí)用新型與熱軋工字鋼、H型鋼和焊接H型鋼組合梁相比，其側(cè)向剛度和抗扭承 載力有顯著提高，且用鋼量更省。本實(shí)用新型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和整體穩(wěn)定承載力，所以具有較高的經(jīng) 濟(jì)優(yōu)勢。本實(shí)用新型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。 本實(shí)用新型立足于下面兩個(gè)事實(shí) 1)采用雙腹板組成箱形截面，相對于相同高度和材料的單腹板構(gòu)件，可以大大提 高構(gòu)件的穩(wěn)定性和承載力，尤其是抗扭承載力。 2)波紋鋼板與平鋼板相比，在厚度相同的情況下其抗剪承載力和抗面外變形能力 都有顯著提高。將其用于建筑結(jié)構(gòu)用鋼梁能有在保證抗剪承載力的前提下大量節(jié)約鋼材。 因此，采用波紋鋼板作為腹板組成箱形截面，并將其應(yīng)用到組合梁中，可以同時(shí)發(fā) 揮上述兩種技術(shù)優(yōu)勢，其產(chǎn)品較之普通熱軋H型鋼、工字鋼、焊接H型鋼、單波紋腹板H型鋼組合梁等同類產(chǎn)品，其力學(xué)性能有顯著提高，且翼板、腹板厚度均可以降低，從而更能大幅
度節(jié)省鋼材用量，這一點(diǎn)符合我國可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的總體目標(biāo)。 本實(shí)用新型在以下幾個(gè)方面有實(shí)質(zhì)性的優(yōu)勢特點(diǎn) 1)本實(shí)用新型采用特種數(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和 腹板3，可以實(shí)現(xiàn)在受力較大部位減小波長，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，實(shí)現(xiàn)了沿梁長度方向的優(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。 2)本實(shí)用新型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。 3)波紋腹板2和腹板3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。 4)本實(shí)用新型采用波紋腹板2和3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。 5)本實(shí)用新型采用箱形截面，具有更高的抗扭承載力和整體穩(wěn)定承載力，可以作 為主受力構(gòu)件應(yīng)用到結(jié)構(gòu)中。 本實(shí)用新型可以作為傳統(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為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)三維圖示。 圖2為本實(shí)用新型的橫剖面圖示 圖3為本實(shí)用新型的縱剖面圖示。 圖4為梯形波紋腹板的斷面示意圖。 圖5為正弦曲線波紋腹板的斷面示意圖。 圖中標(biāo)號1為上翼緣，2和3為腹板，4為下翼緣，5為壓型鋼板，6為栓釘，7為橫 向鋼筋，8為鋼筋混凝土翼板。
具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例結(jié)構(gòu)附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。 實(shí)施例1 :組合波紋腹板箱梁的其斷面口型由中部腹板2和腹板3和上翼緣1、下 翼緣4連體構(gòu)成，上翼緣1與下翼緣4平行，腹板2和腹板3垂直于上翼緣1與下翼緣4，腹 板2和3為斷面形狀為梯形。鋼筋混凝土翼板8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8、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8厚度為100毫米，采用C20混凝土，栓釘6采用M19 X 100，壓型鋼板5采用 YX38-175-700。試件的上翼緣1和下翼緣4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，其傾斜段的傾角為58° ，波長175毫米:
權(quán)利要求一種組合波紋腹板箱梁，由上翼緣(1)、腹板(2)、腹板(3)、下翼緣(4)、壓型鋼板(5)和鋼筋混凝土翼板(8)連接構(gòu)成，其結(jié)特征在于上翼緣(1)與下翼緣(4)平行，腹板(2)和腹板(3)分別垂直位于上翼緣(1)與下翼緣(4)之間，腹板(2)和腹板(3)的斷面均呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波形，該波紋斷面為圓弧角梯形或正弦曲線，并對稱放置；鋼筋混凝土翼板(8)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(8)、壓型鋼板(5)、上翼緣(1)三者通過栓釘(6)固定，栓釘(6)作為抗剪連接件將鋼筋混凝土翼板(8)、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，作為壓型鋼板(5)和鋼筋混凝土板(8)之間的連接件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合波紋腹板箱梁，其特征在于所述圓弧角梯形的梯形斜線 段的傾角為30-90° 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合波紋腹板箱梁，其特征在于所述腹板(2)與上翼緣(1) 或下翼緣(4)之間分別為單面角焊縫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合波紋腹板箱梁，其特征在于所述腹板(3)與上翼緣(1) 或下翼緣(4)之間分別為單面角焊縫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合波紋腹板箱梁，其特征在于所述腹板(2)和腹板(3)對 稱放置，呈蜂窩狀斷面結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種組合波紋腹板箱梁。其斷面口型由兩個(gè)對稱放置的波紋腹板和上、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。本實(shí)用新型可以取代傳統(tǒng)的熱軋工字鋼、H型鋼組合梁和焊接鋼箱組合梁，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E01D2/00GK201474164SQ200920207778
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者孫飛飛, 張哲 , 李國強(qiáng), 楊芳 申請人:同濟(jì)大學(xué)