专利名称：特种正弦曲线波纹腹板h型钢的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑型材技术领域，具体涉及一种特种正弦曲线波纹腹板H型钢。
背景技术：
目前在同类领域普遍采用的是热轧工字钢、热轧H型钢和焊接H型钢。工字钢和H 型钢在工厂内通过热轧而成，受加工工艺的限制，其腹板必须是直线板。当普通型钢规格 无法满足要求时可以采用焊接H型钢，焊接H型钢则是将两翼板和平面腹板焊接在一起成 H型截面，但焊接H型钢多采用两面角焊缝，焊接工作量较大。
传统的工字钢和H型钢用钢量大，主要原因在于腹板抗屈曲能力较低，所以需要提高 腹板厚度。而焊接H型钢由于腹板的高厚比受到限制，其腹板厚度一般也较厚，造成用钢 量过大。此外，焊接H型钢在使用时，还要需要采取特殊的技术措施，比如加劲肋或者是 利用腹板屈曲后强度等，设计和施工都较为复杂。
传统的热轧工字钢和H型钢由于受加工工艺和加工设备的限制，较难实现产品的大型 化，当所要求的承载能力和刚度较大时，传统产品很难满足要求。若通过设计、加工焊接 H型钢来完成，则较为费工费时，提高造价，并影响建设速度。
己有专利技术(ZL200310106253.9)腹板的波纹断面采用圆弧形、梯形或渐开线形状， 但存在一定问题。首先圆弧断面和渐开线断面的弯折幅度过大，造成腹板内残余应力过大； 而梯形断面较易发生腹板的局部屈曲，且这种断面所造成的应力分布将对构件中的翼缘有 不利影响，造成翼缘强度的降低。此外，已有专利中所要求的纯梯形腹板，在加工过程中 必然造成钢板的局部不均匀拉伸，产生残余应变和材料的硬化，影响产品受力性能。同时， 由于腹板拐角处过渡不平缓，必然影响焊接速度和质量，容易在局部出现焊接缺陷和应力 集中，同样会影响产品受力性能。
综上所述，研究一种成本低廉、性能优越、使用寿命长的特种正弦曲线波纹腹板H型 钢是本领域技术人员的研究目标。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种成本低廉、性能优越、使用寿命长的特种正弦曲线波 纹腹板H型钢。
本实用新型提出的特种正弦曲线波纹腹板H型钢，其断面口型由中部腹板2和上、下 翼缘连体构成，其结构如图l所示。其中，上翼缘1与下翼缘3平行，腹板2垂直位于上翼缘l与下翼缘3之间，腹板2为一次成形的长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形 腹板。
本实用新型中，所述波纹断面为正弦曲线。
本实用新型中，所述腹板2和上翼缘1、下翼缘3之间分别为单面角焊缝。 本实用新型中，正弦曲线波纹采用专业数控正弦辊压成型设备制成。 本实用新型中，腹板2波纹密度和高度可根据要求改变。
本实用新型中，所述波纹断面为正弦曲线。这种正弦曲线使腹板2传力流畅，避免了 腹板2的复杂应力状态。且使腹板与翼缘钢板焊接时焊枪行走平滑，易于保证焊接质量， 避免焊缝应力集中。
本实用新型通过改变热轧H型钢和焊接H型钢腹板形状，优化了 H型钢和焊接H型 钢的断面力学性能，通过腹板成形、全自动焊接、防腐、抗火处理等工艺生产本实用新型
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本实用新型中，常规产品进一步加工可实现各种形状的变截面产品的工业化生产。
本实用新型的制备工艺如下将带钢沿长度方向辊压成波纹均匀或不均匀重复的正弦 曲线波形腹板，并与两翼板采用单面角焊缝焊接成H型截面。这种新型的断面组合最大特 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，使之更趋于合理化、科学 化。经国内、外学者大量的实验研究和理论分析， 一致认为采用正弦曲线的波纹形式可以 消除腹板局部屈曲的不利现象，同时也可以消除腹板的波形对翼缘强度降低的影响。同时， 采用正弦曲线波纹造型美观，声学效果优良。本实用新型具有高承载能力、高刚度等受力 性能优势，及优良的抗疲劳性能和自重轻相结合的特点，是十分理想的结构用型钢材料。 本实用新型采用全自动焊接技术和专业定位工装夹具，能确保腹板和两翼板之间定位准 确，焊缝轨迹一致，容易实现标准化，焊缝美观无飞溅，焊接完产品勿需整形。本实用新 型采用专业数控正弦辊压成型技术加工腹板，可以实现产品大型化。同时生产效率与工业 生产焊接效率相匹配，可以实现规模化工业生产。
本实用新型与热轧工字钢和H型钢相比，在刚度和承载力相等的情况下，用钢量节省 40%~60%左右，比焊接H型钢节省30%左右。
与已有专利波纹腹板H型钢(ZL200310106253.9)相比，本实用新型在以下几个方面 有实质性的区别和优势特点生产时可以将腹板和翼缘之间采用单面角焊缝，这样就减少 一半焊接量，并减小了焊接残余应力和残余变形，同时降低造价。通过采用正弦曲线避免 了梯形腹板所存在的局部屈曲问题以及对翼缘强度的影响等技术缺陷，从生产角度，又避 免了梯形尖角处的悍接缺陷和应变集中，并可以使焊枪行走平滑，确保焊接质量，避免焊缝应力集中。原专利产品采用单一波纹尺寸，腹板厚度必须按照受力最大位置承载力控制， 腹板优化空间有限。而采用专业数控正弦辊压成型技术制作正弦曲线波形，可以实现在受 力较大部位减小波长，加大波纹密度或增大波高，而在受力较小部位采用较稀疏波纹，实 现了沿梁长度方向的优化，从而可以达到提高承载力和节约钢材的双重效果。
采用专业数控正弦辊压成型技术制作而成的板材变形流畅，不会象其它曲线辊式冷 弯、冲压或冷弯轧制成型技术那样造成钢板中面的残余变形和局部拉伸，因而正弦曲线波 形对于腹板波纹的制作所形成的残余应变和局部拉伸最小。
本产品可以取代工字钢和H型钢，而且比工字钢和H型钢用途更加广泛，可实现大型 化用于特殊领域和特殊地点，包括大跨度桥梁的建造和船舶制造等。
图1为本实用新型的结构图示。
图2为腹板断面的示意图。
图中标号l为上翼缘，2为腹板，3为下翼缘。
具体实施方式
下面通过实施例结构附图进一步说明本实用新型。
实施例l:抗屈曲腹板H型钢的其断面口型由中部腹板2和上、下翼缘连体构成，上
翼缘1与下翼缘3平行，腹板2垂直位于上翼缘1与下翼缘3之间，腹板2为一次成形的 长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形腹板，该波纹断面为正弦曲线波形。
为验证该产品性能，制作了两种试件进行研究。试件材料都采用Q235钢，第一种试 件的翼缘1和翼缘3厚度为14毫米，宽度为280毫米，腹板2厚度2毫米，高度1000毫 米，波纹高度50毫米，波长300毫米；第二种试件的翼缘1和翼缘3厚度为IO毫米，宽 度为200毫米，腹板2厚度为1.5毫米，高度500毫米，波纹高度38毫米，波长175毫米。
权利要求1、一种特种正弦曲线波纹腹板H型钢，其特征在于断面口型由中部腹板(2)和上翼缘(1)、下翼缘(3)连体构成，其中，上翼缘(1)与下翼缘(3)平行，腹板(2)垂直位于上翼缘(1)与下翼缘(3)之间，腹板(2)为长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形腹板。
2、 根据权利要求1所述的特种正弦曲线波纹腹板H型钢，其特征在于所述波纹断面 为正弦曲线波形。
3、 根据权利要求1所述的特种正弦曲线波纹腹板H型钢，其特征在于所述腹板(2) 和上翼缘(1)、下翼缘(3)之间连接方式分别为单面角焊缝。
4、 根据权利要求1所述的特种正弦曲线波纹腹板H型钢，其特征在于所述正弦曲线 波形采用数控正弦辊压技术制成。
专利摘要本实用新型属于建筑型材技术领域，具体涉及一种特种正弦曲线波纹腹板H型钢。其断面口型由中部腹板和上、下翼缘连体构成，上翼缘与下翼缘平行，腹板垂直位于上翼缘与下翼缘之间，腹板与翼缘采用单面角焊缝连接，腹板为长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形腹板，该波纹断面为正弦曲线波形。本产品可以取代工字钢和H型钢，而且比工字钢和H型钢用途更加广泛，可实现大型化用于特殊领域和特殊地点，包括大跨度桥梁的建造和船舶制造等。
文档编号E04C3/04GK201151971SQ200820054810
公开日2008年11月19日 申请日期2008年1月17日 优先权日2008年1月17日
发明者孙飞飞, 哲 张, 李兴文, 李国强 申请人:同济大学;唐山雄业型钢结构有限公司