一种装配式波纹腹板咬合h型钢组合梁的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，其是由两个波纹槽钢组合梁腹板咬合对接，并通过螺栓装配而成。波纹槽钢组合梁的断面口型由上翼缘、下翼缘、腹板、压型钢板和钢筋混凝土板构成，腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波形；翼缘为钢板，长度方向的一条边为波形曲线，与腹板断面曲线形状相同；上翼缘与下翼缘平行，腹板垂直位于翼缘之间，翼缘的波纹曲线边与腹板的波纹断面相连，腹板与翼缘采用单面角焊缝连接；钢筋混凝土翼板、压型钢板、上翼缘三者通过栓钉固定。本发明可以适用于全装配式钢结构体系的创新型组合梁，与传统的装配式钢梁、组合梁相比，具有节约钢材、承载力高和受力性能好的优点。
【专利说明】一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，属于建筑型材【技术领域】。
【背景技术】
[0002]装配式钢结构体系有效地克服了传统钢结构住宅现场焊接量大、施工速度慢及施工质量不易控制的缺点，是钢结构住宅体系发展的重要方向。在装配式钢结构体系中，梁和梁的现场拼装是一个需要重点研究问题。
[0003]相比钢梁，组合梁有如下有优势:可利用钢梁上组合楼板混凝土的受压作用，增加梁截面的有效高度，提高钢梁的抗弯刚度及承载力，从而节省钢材和降低造价；钢结构组合梁与钢筋混凝土梁板结构相比，可节约模板减少预埋件，减轻自重，降低层高，方便施工，缩短工期，且便于安装管线；组合梁可以实现高层钢结构体系的全装配式。
[0004]在现有装配式钢结构体系中，传统组合梁通常采用的是两个槽钢组合梁进行拼装，两个槽钢的腹板对接并通过螺栓进行连接，形成装配式H型钢。但是，在这种拼接方式中，剪力是通过螺栓传递给腹板，腹板为平钢板，所需的螺栓数和腹板的用钢量很大，抗剪承载力有待提闻。
[0005]由此可见，将传统的型钢构件用在装配式钢结构之中效果不是很理想，不仅影响构件的受力性能，而且需要消耗大量的钢材，产生不必要的浪费。所以，创新出应用于装配式钢结构体系的新型受力构件势在必行。基于以上分析本发明提出一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，该组合梁可以达到提高梁承载能力和节约钢材双重效果，用途更加广泛，同时可以实现大规模的工业化生产、促进全装配式钢结构体系的发展。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提出一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，其将将波纹腹板咬合H型钢代替传统型钢作为组合梁中的钢梁，进而提供一种成本低廉、受力性能优越、适用于装配式钢结构体系尤其是大跨度多高层装配式钢结构体系的装配式组合梁。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案为一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，该组合梁是由两个波纹槽钢组合梁通过螺栓装配而成，其中，两个波纹槽钢组合梁的腹板咬合对接，在腹板处通过螺栓进行连接；波纹槽钢组合梁，其断面口型由上翼缘、腹板、下翼缘、钢筋混凝土翼板和压型钢板组成，钢筋混凝土翼板、压型钢板、上翼缘三者通过栓钉固定；上翼缘与下翼缘平行，腹板垂直位于上翼缘与下翼缘之间；腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；腹板上开有螺栓孔，用于连接螺栓；上翼缘和下翼缘为钢板，钢板中与腹板平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板的波纹断面形状相同；腹板放置于上翼缘和下翼缘的波纹曲线边处，上翼缘和下翼缘的波纹曲线边与腹板的波纹断面吻合相连；压型钢板位于上翼缘上方，横向钢筋焊接于压型钢板上部，钢筋混凝土翼板位于压型钢板上方，其中压型钢板、钢筋混凝土翼板中与腹板平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板的波纹断面形状相同，可以实现两个槽钢组合梁中钢筋混凝土翼板的咬合连接。
[0008]矩形波纹曲线为圆弧角矩形波纹曲线，所述梯形波纹曲线为圆弧角梯形波纹曲线，楔形波纹曲线为圆弧角楔形波纹曲线；梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20° -90° ;所述楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20° -90° ;腹板与上翼缘和下翼缘之间分别为单面角焊缝；腹板波纹密度和高度可根据受力要求改变；圆弧角矩形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线以及圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。
[0009]相比传统的装配式钢结构体系中的装配式组合梁，本发明有以下几个优点:
[0010]1、装配后的钢梁腹板是装配式波纹钢板，可以有效的利用波纹钢板优良的平面外刚度、抗屈曲承载能力和较高的疲劳强度，与槽钢拼装成的平钢板相比，在厚度相同的情况下其抗剪承载力和抗面外变形能力都有显著提高。
[0011]2、装配后的组合梁呈咬合状，有效的增加装配式组合梁平面内的剪切承载力，传统的装配式组合梁的平面内的剪力是依靠螺栓承担和传递的，本发明是依靠组合梁的咬合作用使整个组合梁来承担平面内的剪力，有效地提高装配式组合梁的抗剪承载能力，可以在保证抗剪承载力的前提下大量节约钢材。
[0012]3、本发明提出的装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁中，断面组合最大特点是更大程度上优化了断面力学性能与产品用钢量之间的关系，使其更趋于合理化和科学化，而且比工字钢和H型钢组合梁用途更加广泛；本发明采用全自动焊接技术和专业定位工装夹具，能确保腹板和翼缘之间的准确定位，焊缝轨迹一致，容易实现标准化，有效提高生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁结构示意图；
[0014]图2为装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁结构单元分解图；
[0015]图3为波纹腹板咬合H型钢组合梁梯形断面腹板的结构示意图；
[0016]图4为波纹腹板咬合H型钢梁的结构示意图；
[0017]图5为波纹腹板咬合H型钢梁的单元分解图；
[0018]图6为波纹槽钢梁的示意图；
[0019]图7为波纹槽钢梁的单元分解图；
[0020]图8为腹板断面的矩形波纹曲线示意图；
[0021]图9为腹板断面的梯形波纹曲线示意图；
[0022]图10为腹板断面的楔形波纹曲线示意图；
[0023]图11为腹板断面的圆弧角矩形波纹曲线示意图；
[0024]图12是腹板断面的圆弧角梯形波纹曲线示意图；
[0025]图13为腹板断面的圆弧角楔形波纹曲线示意图；
[0026]图14为腹板断面的正弦曲线波纹曲线示意图；
[0027]图15为波纹槽钢梁的腹板放置示意图；
[0028]图16为装配式波纹腹板咬合钢梁的腹板放置示意图。
[0029]图中:1、波纹槽钢组合梁2、上翼缘3、腹板4、下翼缘5、螺栓孔6、螺栓7、压型钢板8、钢筋混凝土翼板9、栓钉10、横向钢筋。
【具体实施方式】
[0030]下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
[0031]如图1所示为装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁结构示意图，图2为装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁结构单元分解图，本发明提出的装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁是由两个波纹槽钢组合梁I通过螺栓6装配而成，两个波纹槽钢组合梁I腹板咬合对接，在腹板处通过螺栓6进行装配连接。
[0032]如图3所示为波纹腹板咬合H型钢组合梁梯形断面腹板的结构示意图，图4为波纹腹板咬合H型钢梁的结构示意图，图5为波纹腹板咬合H型钢梁的单元分解图，图6为波纹槽钢梁的示意图，图7为波纹槽钢梁的单元分解图，本发明提出的装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁中，波纹槽钢组合梁I的断面口型由上翼缘2，腹板3，下翼缘4，压型钢板7和钢筋混凝土翼板8组成；上翼缘2与下翼缘4平行，腹板3垂直位于上翼缘2与下翼缘4之间；腹板3上开有螺栓孔5，用于连接螺栓6 ;压型钢板7位于上翼缘2上方，横向钢筋10焊接于压型钢板7上部，钢筋混凝土翼板8位于压型钢板7上方，钢筋混凝土翼板8、压型钢板
7、上翼缘2三者通过栓钉9固定。
[0033]如图8所示为腹板断面的矩形波纹曲线示意图，图9为腹板断面的梯形波纹曲线示意图，图10为腹板断面的楔形波纹曲线示意图，图11为腹板断面的圆弧角矩形波纹曲线示意图，图12是腹板断面的圆弧角梯形波纹曲线示意图，图13为腹板断面的圆弧角楔形波纹曲线示意图，图14为腹板断面的正弦曲线波纹曲线示意图，图15为波纹槽钢梁的腹板放置示意图，图16为装配式波纹腹板咬合钢梁的腹板放置示意图，本发明提出的装配式波纹腹板咬合钢梁中，腹板3的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线，或为圆弧角矩形波纹曲线、或为梯形波纹曲线、或为圆弧角梯形波纹曲线、或为楔形波纹曲线、或为圆弧角楔形波纹曲线、或为正弦曲线波纹曲线；本发明提出的装配式波纹腹板咬合钢梁中，上翼缘2和下翼缘4为钢板，钢板中与腹板3平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板3的波纹断面形状相同；腹板3放置于上翼缘2和下翼缘4的波纹曲线边处，腹板3的波纹断面与上翼缘2和下翼缘4的波纹曲线边吻合相连，腹板3与上翼缘2和下翼缘4之间分别为单面角焊缝；梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20° -90° ;所述楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20° -90° ;腹板3的波纹密度和高度可根据受力要求改变；圆弧角矩形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线以及圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。
【权利要求】
1.一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，其特征在于:该组合梁由波纹槽钢组合梁(I)、上翼缘(2)、腹板(3)、下翼缘(4)、螺栓孔(5)、螺栓(6)、压型钢板(7)、钢筋混凝土翼板(8)、栓钉(9)横向钢筋(10)组成；其中组合梁(I)是由两个波纹槽钢组合梁通过螺栓(6 )装配而成；两个波纹槽钢组合梁(I)的腹板(3 )咬合对接，在腹板(3 )处通过螺栓(6 )装配连接；波纹槽钢组合梁(I)由上翼缘(2)、腹板(3)、下翼缘(4)、钢筋混凝土翼板(8)和压型钢板(7)连接而成；钢筋混凝土翼板(8)、压型钢板(7)、上翼缘(2)三者通过栓钉(9)固定；上翼缘(2)与下翼缘(4)平行，腹板(3)垂直位于上翼缘(2)与下翼缘(4)之间；腹板(3)的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；腹板(3)上开有螺栓孔(5)，用于连接螺栓(6);上翼缘(2)和下翼缘(4)为钢板，钢板中与腹板(3)平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板3的波纹断面形状相同；腹板(3)放置于上翼缘(2)和下翼缘(4)的波纹曲线边处，上翼缘(2)和下翼缘(4)波纹曲线与腹板(3)的波纹断面边吻合相连；压型钢板(7)位于上翼缘(2)上方，横向钢筋(10)焊接于压型钢板(7)上部，钢筋混凝土翼板(8)位于压型钢板7上方，其中压型钢板(7)、钢筋混凝土翼板(8)中与腹板(3)平行的一条边为波形曲线，波纹曲线的形状与腹板(3 )的波纹断面形状相同，可以实现两个槽钢组合梁(I)中钢筋混凝土翼板(8 )的咬合连接。
2.根据权利要求1所述一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，其特征在于:矩形波纹曲线为圆弧角矩形波纹曲线，梯形波纹曲线为圆弧角梯形波纹曲线，楔形波纹曲线为圆弧角楔形波纹曲线；梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20° -90° ;楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20° -90° ;钢梁的腹板(3)与上翼缘(2)和下翼缘(4)之间分别为单面角焊缝；腹板(3)的波纹密度和高度可根据受力要求改变。
3.根据权利要求1或2所述的一种装配式波纹腹板咬合H型钢组合梁，其特征在于:圆弧角矩形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线以及圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。
【文档编号】E04C3/07GK103485476SQ201310418970
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】张爱林, 赵海明, 赵亮, 刘学春, 惠怡, 张劲爱 申请人:北京工业大学