一种实腹钢构件及拱的制作方法

1.本实用新型涉及拱工程技术领域，具体涉及一种实腹钢构件及拱。


背景技术：

2.钢结构中采用的箱形截面，一般为圆形、矩形或者是正方形，矩形或正方形的箱形截面的力学性能关于两个正交的轴对称。但在有些结构件外露的场合会显得过于硕大，影响建筑美观，且这些截面的抗扭性能及承受外部载荷的能力还有再提高的空间。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是部分钢结构在结构件外露的场合会显得硕大，不美观，且这些截面的抗扭性能及承受的外部载荷强度不高，目的在于提供一种实腹钢构件及拱，解决外露的结构件在不影响建筑效果美观的同时增强抗扭性能和抗外部载荷强度的问题。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种实腹钢构件，包括：
6.实腹钢构件本体，所述实腹钢构件本体包括两个第一壁板、两个第二壁板及第三壁板；
7.其中，两个所述第一壁板首端的端面互相焊接，两个所述第二壁板首端的端面分别与两个第一壁板尾端的端面互相焊接，所述第三壁板首尾两端的端面分别与两个所述第二壁板尾端的端面互相焊接，两个所述第一壁板之间的夹角为锐角，所述实腹钢构件本体的构件横截面为五边形，且所述构件横截面的内角中仅有一个锐角，所述构件横截面以锐角的中心线为对称轴呈对称分布。
8.上述技术方案中，若干第一壁板、第二壁板及第三壁板拼接成实腹钢构件本体的外壳，实腹钢构件本体的构件横截面设计为五边形，且以锐角中心线呈对称分布，使得构件横截面始终会存在一个锐角，当从实腹钢构件本体存在锐角的一端看向建筑时，实腹钢构件本体锐角一端的厚度会小于相对一端的厚度，整体构件的尺度显得纤小，以此而达到了轻盈美观的建筑效果，又由于实腹构件本体相较于常规的四边形截面构件壁板离截面形心更远，因此截面的惯性矩更大，能够承担更大的外部荷载，且截面的扭转常数更大，抗扭性能更好。
9.在一些可选的技术方案中，所述构件横截面锐角的角度在20
°‑
80
°
之间。
10.上述技术方案中，构件横截面锐角的角度在20-80
°
之间，可以对实腹钢构件的形状进行限定，保持在一个特定的锐角角度以内，以保证整体的轻盈性和更佳的力学性能。
11.在一些可选的技术方案中，所述第二壁板与第三壁板之间的夹角在90
°‑
150
°
之间。
12.上述技术方案中，第二壁板与第三壁板之间的夹角范围可以确定实腹钢构件的截面的形状。
13.在一些可选的技术方案中，所述第一壁板的宽度范围在200mm-6000mm之间。
14.上述技术方案中，对实腹钢构件的形状进行进一步限定。
15.在一些可选的技术方案中，所述第三壁板的宽度范围在200mm-6000mm之间。
16.上述技术方案中，对第三壁板的宽度进行限定后，实腹钢构件本体的整体形状便确定了。
17.在一些可选的技术方案中，所述第二壁板的宽度范围在200mm-6000mm之间。
18.上述技术方案中，在最后确定出第二壁板的尺寸之后，整个实腹钢构件本体的形状便确定了。
19.在一些可选的技术方案中，所述第一壁板、第二壁板与第三壁板的内壁上均设置有若干第一加劲肋，所述第一加劲肋分别与其连接的实腹钢构件本体的内壁垂直，所述第一加劲肋的长度与所述实腹钢构件本体的长度相等。
20.上述技术方案中，实腹钢构件本体通过第一加劲肋与相邻的实腹钢构件本体的壁板固定，使得实腹钢构件在拼接以后壁板的稳定性能够得到提升。
21.在一些可选的技术方案中，所述实腹钢构件本体的内壁上焊接有若干第二加劲肋，若干所述第二加劲肋沿实腹钢构件本体的长度方向间隔设置，所述第二加劲肋呈板状且中部镂空，所述实腹钢构件本体的内侧设置有若干第三加劲肋，所述第三加劲肋位于所述第二加劲肋内壁的中部。
22.上述技术方案中，实腹钢构件本体通过第二加劲肋，用于增强相邻的实腹钢构件本体的壁板之间的强度及稳定性，位于第二加劲肋中部的第三加劲肋用于支撑其上下位置的实腹钢构件本体的壁板，使得整体的建筑结构的稳定性明显增加。
23.一种拱，包括若干以上任意一项所述的一种实腹钢构件。
24.上述技术方案中，实腹钢构件本体应用于拱上，使其具有轻盈，美观的效果。
25.在一些可选的技术方案中，所述实腹钢构件本体的尺寸沿拱的轴线自拱脚至拱顶处逐渐变小。
26.上述技术方案中，所述实腹钢构件本体的尺寸自拱脚向拱顶处逐渐变小，达到了轻盈的效果。
27.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
28.1.实腹钢构件本体的构件横截面设计为五边形，且只能存在一个锐角，相较构件横截面形状为正方形、矩形的钢构件，从锐角的一端看向建筑，可以从视觉上使建筑达到轻盈的建筑效果，又由于实腹构件本体相较于常规的四边形截面构件壁板离截面形心更远，因此截面的惯性矩更大，能够承担更大的外部荷载，且截面的扭转常数更大，抗扭性能更好。
附图说明
29.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
30.图1为本实用新型中实腹钢构件本体的结构示意图；
31.图2为本实用新型中实腹钢构件本体的构件横截面示意图一；
32.图3为本实用新型中实腹钢构件本体的构件横截面示意图二；
33.图4为本实用新型中实腹钢构件本体的构件横截面示意图三；
34.图5为本实用新型中实腹钢构件本体的场景应用图。
35.附图中标记及对应的零部件名称：
36.1、实腹钢构件本体；11、第一壁板；12、第二壁板；13、第三壁板；2、第一加劲肋；3、第二加劲肋；4、第三加劲肋；51、拱脚；52、拱顶。
具体实施方式
37.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
38.实施例一：
39.如图1所示，一种实腹钢构件，包括：
40.实腹钢构件本体1，所述实腹钢构件本体1包括两个第一壁板11、两个第二壁板12及第三壁板13；
41.其中，两个所述第一壁板11首端的端面互相焊接，两个所述第二壁板12首端的端面分别与两个第一壁板11尾端的端面互相焊接，所述第三壁板13首尾两端的端面分别与两个所述第二壁板12尾端的端面互相焊接，两个所述第一壁板11之间的夹角为锐角，所述实腹钢构件本体1的构件横截面为五边形，且所述构件横截面的内角中仅有一个锐角，所述构件横截面以锐角的中心线为对称轴呈对称分布。
42.若干第一壁板11、第二壁板12和第三壁板13之间相互焊接，组合而成了实腹钢构件本体1，而若干实腹钢构件本体1又相互之间进行焊接而组成了拱，拱整体的形状呈弧形，位于拱的拱脚处的实腹钢构件本体1尺寸最大，而拱的拱顶处的实腹钢构件本体1的尺寸最小，由于实腹钢构件本体1的构件横截面形状呈五边形，构件横截面的锐角边相较于其它夹角的角度明显小的多，因此当若干个这样构件横截面呈五边形的实腹钢构件本体1组成拱之后，其建筑的整体看起来具有轻盈、美观的效果，又由于实腹构件本体1相较于常规的四边形截面构件壁板离截面形心更远，因此截面的惯性矩更大，能够承担更大的外部荷载，且截面的扭转常数更大，抗扭性能更好。
43.如图2所示，构件横截面锐角的角度在20
°‑
80
°
之间。两个第一壁板11为构件横截面的锐角边，第二壁板12分别与两个第一壁板11固定连接，第三壁板13的首尾与两个第二壁板12固定连接。第二壁板12与第三壁板13之间的夹角在90
°‑
150
°
之间。第一壁板11的宽度范围在200mm-6000mm之间。第三壁板13的宽度范围在200mm-6000mm之间。第一壁板、第二壁板及第三壁板的宽度即为构件横截面五边形的各个边长，构件横截面的锐角包含在20
°‑
80
°
之间，其所在的两个锐角边，即两个第一壁板11的宽度为200mm-6000mm之间，第二壁板12与第三壁板13的宽度均在200mm-6000mm之间，由于构件横截面的形状是以其锐角的中心线为对称轴呈对称分布的，因此在确定以上数值之后，便可以确定出构件横截面的形状，既属于五边形，又能达到轻盈的效果。
44.如图2和3所示，第一壁板11、第二壁板12与第三壁板13的内壁上均焊接有若干第一加劲肋2，若干第一加劲肋2分别与其连接的实腹钢构件本体1的内壁垂直，第一加劲肋2的长度与实腹钢构件本体1的长度相等。焊接在第一壁板11上的第一加劲肋2垂直于第一壁
板11，焊接在第二壁板12与第三壁板13上的第一加劲肋2则分别垂直于第二壁板12和第三壁板13，第一加劲肋呈板状，第一加劲肋2的长度与实腹钢构件本体1的长度相等，即在若干实腹钢构件互相焊接形成拱之后，相邻实腹钢构件本体1内的第一加劲肋2也会相互焊接，同时连接而成的第一加劲肋2则会互相支撑实腹钢构件本体1的壁板，增加了壁板的稳定性，另外，根据实腹钢构件本体1承受力学性能的大小不同，不同位置的实腹钢构件本体1内的第一加劲肋的宽度及数量也会相应做出改变。
45.如图1-4所示，实腹钢构件本体1的内壁上焊接有若干第二加劲肋3，若干第二加劲肋3沿实腹钢构件本体1的长度方向间隔设置，实腹钢构件本体1的内侧焊接有若干第三加劲肋4，若干第三加劲肋4分别平行于第一壁板11、第二壁板12及第三壁板13，第三加劲肋4位于第二加劲肋3的中部。第二加劲肋3呈板状，且形状与构件横截面的形状相似，皆为五边形状，但第二加劲肋3的中部镂空，第二加劲肋3均在第一壁板11、第二壁板12和第三壁板13的内壁上间隔设置，且第二加劲肋3的中部连接有第三加劲肋4，第三加劲肋4呈长条状且位于第二加劲肋3的中间位置，间隔设置的第二加劲肋3与第一加劲肋2用于支撑实腹钢构件本体1的壁板，在若干实腹钢构件本体1连接后，第二加劲肋3与第三加劲肋4皆用于支撑实腹钢构件本体1，增加整体的稳定性。
46.另外需要指出的是，在拱脚处的实腹钢构件，由于尺寸大，在考虑力学性能的基础上，除去了第二加劲肋3和第三加劲肋4，只留下了第一加劲肋2，改为用混凝土填充，以及考虑到拱的力学性能，部分位置的第一加劲肋2的宽度与第二加劲肋3的宽度一致，即第一加劲肋2朝向第三加劲肋4的一端与第三加劲肋4焊接。
47.实施例二：
48.如图5所示，一种拱，包括若干以上所述任意一项的一种实腹钢构件，实腹钢构件本体1的尺寸沿拱拱脚51处朝向拱顶52处逐渐变小。
49.实腹钢构件本体1的构件横截面存在一个锐角，其存在锐角的一端会朝向外界，另一端则朝向建筑内，当从锐角的一端看向建筑，实腹钢构件本体1锐角的一端小于其相对一端的厚度，又因为拱呈弧形，实腹钢构件本体1的构件横截面沿构件全长变化截面时，能更好地与内力变化相适应，达到力与美的和谐统一，因此在视觉上达到了轻盈的建筑效果。
50.另外需要指出的是，本实用新型的结构不仅仅只限于作用在拱上，如外露的梁、柱上都可以实现相同的效果，构件横截面的尺寸也可以沿轴向不变，当构件横截面尺寸根据力学性能而设计得较小时，第一加劲肋2、第二加劲肋3、第三加劲肋4也可以不设。
51.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。