专利名称：钢梁贯通孔补强方法
技术领域：
本发明涉及土木工程中的多层及高层钢结构补强方法，尤其涉及钢梁贯通孔补强方法。
背景技术：
现行《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)中规定当圆形孔直径小于或 等于1/3梁高时，可不予补强；当大于1/3梁高时，可用环形加劲肋加强，也可用套管或 环形补强板加强。这几种补强措施只能设置在距梁端相当于梁高的范围外，而且要求孔 口直径不得大于梁高的1/2。若要求在塑性区内开洞，必须开发一种贯通孔补强方法，以 适应现代化工程实践的需求。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术中的不足，提供一种在塑性区内开通孔后 钢梁贯通孔补强方法。
本发明是通过下述技术方案予以实现的 一种钢梁贯通孔补强方法，在钢梁的塑性 区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环的结构，将补强环焊接在所述
通孔上；其中所述孔和补强环应满足下述参数要求①偏心量e^丄^iZ-D ;②柱
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子边缘至通孔中心点的距离Z^0.7/f-丄;③补强环孔径Z)为100 600mm;
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④孔径比^S0.5;所述//为钢梁高度，所述补强环的外圆面设置有台阶，所述台阶的
大圆直径为A，所述台阶宽度为&，高度为、，补强环的宽度为&，补强环的厚度为62， 补强环台阶上的顶圆与台阶的小圆之间为斜面，所述斜面的倾角为"，
Z)3 2 +2(62-6,)taim + 2/z2+Z)，其中/z,12土2mm， a = 30°±5°， ^的取值 I .100^D^300mm时，/z7 = 20±4mm; n.300^"^600mm时，/z2 = 40±4mm;6^5 10mm， 62比需要补强的钢梁腹板厚度厚10mm左右。 所述补强圆环通过正反两面与钢梁焊接。
本发明的有益效果是适用于现代化工程实践的需要，解决了在塑性区内开通孔后 补强的问题，扩大了补强方法的适用范围，不仅可以适用于普通的钢框架梁，还可以用 于型钢混凝土柱(CFT)钢梁、钢管混凝土柱(SRC)钢梁、钢框架组合梁等形式。
图1是本发明实施的结构示意图； 图2是本发明补强环的结构示意图； 图3是图2的A部放大图； 图4是图2的侧示意图； 图5是补强环焊接示意图。
附图标记1、柱子，2 、钢梁，3 、补强环。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一歩描述
如图1 图5所示，本发明一种钢梁贯通孔补强方法，首先根据设计要求，确定开孔 直径以及开孔位置，根据开孔直径和位置确定补强环的具体尺寸，即厚度、内径、外径 等相关参数。所选的补强环经过焊接加工技术最终形成新的钢梁，需要对其抗弯和抗剪 承载力进行验算，以达到强度和使用功能的双重要求。具体方法为
在钢梁2的塑性区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环3的结构， 将补强环3焊接在所述通孔上；
其中所述孔和补强环应满足下述参数要求①偏心量e^丄f 2②柱子1
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边缘至通孔中心点的距离12 0.7//-上一//-Z);③补强环孔径D为100 600mm;
④孔径比^S0.5;所述/Z为钢梁2高度，所述补强环3的外圆面设置有台阶，所述台 阶的大圆直径为A，所述台阶宽度为&，高度为6,，补强环3的宽度为&，补强环3的厚度为62，补强环3台阶上的顶圆与台阶的小圆之间为斜面，所述斜面的倾角为"， ￡)3 2 2/^+2(62 — A)tana + 2/z2，其中^ = 12±2mm， " = 30°±5°， /;2的取值 I . 100 S Z) S 300mm 时， / 2 = 20±4mm; II. 300 2 Z) S 600 mm时，//2 = 40±4mm; Z)^5 10mm， 62比需要补强的钢梁腹板厚度厚10mm左右；所述补强圆环3通过在I侧、 II侧正反两面位置与钢梁焊接。
以前关于钢梁补强措施都是要求补强部位必须位于钢梁塑性铰区外，而有时候有些 管道、线路等必须要通过塑性铰区，这时塑性铰区外的补强技术就不能完全适用了。针 对先前补强技术的这一缺点，该补强方法可以用于塑性铰区，只要符合相关尺寸要求就 可以，这样就给设计人员带来了很大的方便。
通过设计后，可以统计钢梁开洞的数量和大小，再根据工程要求按照本发明进行工 业化、部品化生产。另外，就是该方法制作安装方便，高效，最后经过补强后的钢梁强 度经过验算，可以满足强度和使用的双重要求。
补强环3通过铸造成型，材料性能及加工制作必须满足现行中国工程建设标准化协 会标准《铸钢节点技术规程》的要求。先根据设计要求在需要开孔的地方开好通孔，允 许通孔公差15mm;安装补强环3时先放好位置，然后通过焊接I侧的外围上下左右四 个边缘最高点先点焊进行初步固定；确定无误后，先进行焊接I侧的自动焊接，然后再 进行焊接II侧的自动焊接，形成统一整体。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述 的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普
通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种钢梁贯通孔补强方法，其特征在于，在钢梁的塑性区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环的结构，将补强环焊接在所述通孔上；其中所述孔和补强环应满足下述参数要求①偏心量②柱子边缘至通孔中心点的距离③补强环孔径D为100～600mm；④孔径比所述H为钢梁高度，所述补强环的外圆面设置有台阶，所述台阶的大圆直径为D3，所述台阶宽度为h1，高度为b1，补强环的宽度为h2，补强环的厚度为b2，补强环台阶上的顶圆与台阶的小圆之间为斜面，所述斜面的倾角为α，D3≥2h1+2(b2-b1)tanα+2h2+D，其中h1＝12±2mm，α＝30°±5°，h2的取值I.100≤D≤300mm时，h2＝20±4mm；II.300≤D≤600mm时，h2＝40±4mm；b1＝5～10mm，b2比需要补强的钢梁腹板厚度厚10mm左右。
2.根据权利要求l所述的钢梁贯通孔补强方法，其特征是，所述补强圆环通过正反两 面与钢梁焊接。
全文摘要
本发明公开了一种钢梁贯通孔补强方法，在钢梁的塑性区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环的结构，将补强环焊接在所述通孔上。本发明适用于现代化工程实践的需要，解决了在塑性区内开通孔后补强的问题，扩大了补强方法的适用范围，不仅可以适用于普通的钢框架梁，还可以用于型钢混凝土柱(CFT)钢梁、钢管混凝土柱(SRC)钢梁、钢框架组合梁等形式。
文档编号E04G23/02GK101457591SQ20081015469
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者志 杨, 金明昌, 韩庆华 申请人:天津大学