制造梁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造梁的方法，特别是制造结构金属梁的方法。
【背景技术】
[0002]也称为工字梁或者H型梁的通用梁经常用于建筑物结构中。然而，通常使用的这类型梁并未如本来应该的那么有效或者最佳。通常，梁沿其长度具有等截面。从目录尺寸的列表中选择并且基于使用时期望的最大弯矩和剪力来选择截面的尺寸。可以存在额外的标准，例如，屈曲限制和孔留量。因此，截面尺寸基于沿梁长度的最坏情况下的条件。然而，实际上，这些尺寸标准不适用于沿梁长度的所有点，因此，在沿梁的多点处，梁是超过指定要求的；其具有不需要的多余材料和多余重量。
[0003]大多数通用梁沿其长度具有等截面的一个原因在于，大多数这些梁是在通用梁乳机中进行乳制的并且该类乳机的标准技术不允许梁截面沿着梁长度变化。
[0004]最近，已经有各种克服该限制的尝试。W02012032301描述了用于压制深度可变、法兰厚度可变、法兰宽度可变等的梁的设备和方法。EP0756905描述了主要目的在于实现不同法兰厚度的一致的整体梁深度的相关技术。JP2000343102描述了制造具有可变腹板深度和法兰厚度的梁的另一种方法。这些方法具有若干显著缺点。主要问题在于:在乳制沿其长度具有可变截面的单体梁中涉及的材料流型非常复杂，并且难以实现正确的材料性质，也难以避免梁的非期望的曲率。另一问题在于需要新的设备。
[0005]为了避免在乳制沿其长度具有变化截面的梁中涉及的问题，一种替代制造方法是装配梁；即，通过将板材或者剖面焊接或者连接在一起来构造梁。装配式梁的构造是众所周知的，例如，如在提供了拱形梁的US 1843318中所描述的；或者如在US 620, 561中所图示的桁架梁，其中，通过从腹板切割材料然后将切边连接在一起来修改深度。这些梁的特征在于，在腹板和法兰中的材料的厚度沿梁长度是恒定的。沿着梁长度唯一变化的是其深度。另一类众所周知的装配式梁是雉堞状梁或者蜂窝梁，虽然此构造一般用于相对于其母剖面来增加沿梁全长的梁深度并且不用专门改变沿梁长度的剖面。这些现有技术的装配式梁设计的显著缺点在于，因为腹板厚度和法兰厚度沿梁长度是恒定的，因此，能够仅通过修改腹板深度或者法兰宽度来实现剖面的变化。虽然对于一些应用可接受改变腹板深度或者法兰宽度，但是在建筑物应用中，优选地用具有恒定深度和恒定法兰宽度的梁来使地板、天花板件和墙壁的适配更简单。
[0006]在JP2000343102的图5中，图示了沿其部分长度改变剖面的梁。该梁具有法兰厚度不同但腹板深度相同的两个分开的工字梁焊接在一起。显然，通过将若干不同的工字梁剖面焊接在一起，可以产生截面沿长度变化的梁，但这具有若干缺点。首先，为了合理准确地接近沿梁长度变化的负载要求，将需要大量不同的剖面，并且在保持梁的平直度的同时将所有这些剖面焊接在一起是困难的。其次，在梁的法兰中的焊缝将潜在地弱化梁。
[0007]另一种制造沿其长度具有理想截面变化的梁的方法是通过实心棒或者通过始于沿其长度等于或者大于所需最大截面的等截面的梁来机械制造梁。相关的方法是从已经机械制造来给出沿其长度的厚度变化的板材或者剖面来装配梁。然而，这些制造方法十分浪费材料并且是昂贵的，而且通常仅用于在类似飞机等中的梁。对于在建筑物构造中的梁，它们并不是实用的或者成本有效的解决方案。
[0008]另一种制造沿其长度具有截面变化的梁的方法是通过使用纵向压型(longitudinally profiled，LP)板材来装配梁。其中板材厚度沿板材长度改变的LP板材的乳制是众所周知的，并且这类板材常常用于造船和桥梁建设中。如SchKter在“Heavy steel plates for efficient construct1nal steelwork” 以及 Richter 和Schmackpfeffer在“Longitudinally profiled plates cut costs”中所描述的那样，已经通过使用纵向压型板材装配出了大的工字梁。然而，到目前为止，LP板材在工字梁装配中的应用限于非常大的结构，例如桥梁、发电站和非常高的建筑物。在建筑物中，通常用于构造的工字梁仍大多数使用等截面。对此的一个原因在于:在其中厚度沿着标准建筑物工字梁的相对短的长度平稳变化的LP板材的生产并不实际。
【发明内容】
[0009]根据本发明的第一方面，一种制造梁的方法，所述方法包括:在纵向压型乳制过程中乳制两个法兰件，使得每个乳制法兰件的一个表面根据预定厚度分布被压型；以及经由压型表面使所述乳制法兰件连接在一起。
[0010]优选地，所述方法进一步包括乳制所述法兰件，使得每个乳制法兰件的另一表面大致是扁平的。
[0011]所述乳制过程将使法兰件的一面具有轮廓，同时保持相对表面扁平，使得在未多余地使用额外的材料和重量的情况下，使梁在沿其长度的各个点处具有所需的强度，以及使最终用户具有扁平的表面的便利。
[0012]优选地，所述方法进一步包括将所述两个法兰件背靠背地乳制在一起。
[0013]优选地，所述乳制法兰件包括T形法兰件。
[0014]优选地，所制造的梁的远离腹板的法兰表面大致是扁平且平行的。
[0015]根据本发明的第二方面，一种用于制造梁的方法，所述方法包括:在纵向压型乳制过程中乳制法兰件，使得乳制法兰件的多个表面根据预定厚度分布被压型；其中，所述纵向压型乳制过程包括乳制Y形剖面；以及抛光所述Y形剖面以形成T形剖面；以及其中，所述方法进一步包括:经由每个法兰件的压型表面使所述乳制法兰件中的两个连接在一起。
[0016]优选地，所述方法进一步包括:提供相对应的乳制腹板件并且通过所述乳制腹板件连接所述乳制法兰件。
[0017]将每个法兰件的压型表面连接至腹板件的相对应的压型表面以将两个法兰件连接在一起。
[0018]优选地，所述方法进一步包括:在乳制操作期间操纵一个或更多个乳辊，以便沿着梁长改变单独的梁的尺寸。
[0019]优选地，所述方法进一步包括:铸造原材料，其中，在铸造材料中已经存在至少部分所需的厚度变化；以及乳制所述铸造材料。
[0020]本发明提供装配式梁，该装配式梁从具有一个扁平侧面和一个压型侧面的一个或更多个LP板材或者从其中法兰部分的厚度沿梁长度改变的一个或更多个T形剖面构造而成，使得施加更大力的这些部分具有用于强度的额外材料并且使负载相对低的区域具有减小的截面面积。还提供了一种生产沿其长度具有变化厚度的T形剖面的设备。本发明能够生产具有恒定或者几乎恒定的深度和法兰宽度但沿其长度具有变化的法兰和腹板厚度的梁，以满足建筑业对具有恒定深度和恒定法兰宽度的梁的需要，从而使地板、天花板件和墙壁的适配变得简单。
【附图说明】
[0021]现将参照附图描述梁的示例和根据本发明的用于制造梁的方法，在图中:
图1a和图1b图示典型的乳制通用梁的侧视图和截面；
图2图示常规的通用梁乳机的辊缝视图；
图3a到图3c图示针对法兰使用LP压型板材的装配式梁的第一示例的侧视图和截面；图4a到图4c图示针对腹板使用LP压型板材的装配式梁的第二示例的侧视图和截面；图5a到图5d图示根据本发明的装配式梁的侧视图和截面以及用于通过使用具有一个扁平侧的LP压型板材来乳制所述梁的法兰的方法；
图6a到图6d图示根据本发明的具有变化的法兰厚度的T形剖面部分的乳制和装配式梁的构造；
图7图示根据本发明的用于乳制T形剖面部分的可替代方法；
图8a到图Sc图示根据本发明的用于乳制T形剖面部分的可替代乳机构型的辊缝图。
【具体实施方式】
[0022]在如图1a和图1b所图示的常规通用梁中，梁I具有腹板2并且在腹板的每个端部处具有法兰3。如能够从图1b中所见的，法兰厚度4、腹板深度5b和梁深度5沿梁长度是恒定的。由于截面是恒定的并且必须满足沿梁长度的最大负载要求，所以在沿长度的不经历最大负载的那些点处存在比实际需要更多的材料。
[0023]图2图示在常规通用梁乳机中的最终乳制步骤，其中，乳辊101、103对施加乳制力105、106的法兰进行乳制，而乳辊102、104对施加乳制力107、108的腹板进行乳制。实际上，通用梁乳机通常在其侧面将工字梁乳制为H型梁，但原理与图2所图示的相同。
[0024]本发明提供了一种梁和制造梁的方法，该方法使能在沿梁的每个点处将型材裁制成符合负载要求，而不是通过全部使用最大负载要求。通过不断地使剖面性质与梁的沿其长度的应力匹配，可以减小梁的质量。这可以通过在满足在整个梁长度上的所有标准、法规&规则的同时，不断地确定可能的最有效的截面来实现。
[0025]例如在GB1213011.8中所描述的最新进展使能生产在标准建筑物工字梁的短长度中具有多个厚度变化的板材，并且可以有效地通过将乳态长度剪切为若干更短的长度(每个都具有纵剖面)来制造这些LP板材。这可以构造用于一般建筑用途的装配式梁，其中，法兰厚度或者腹板厚度或者这两者沿梁长度变化。然而，在由LP板材制造的建筑物中，用于一般建造使用的梁仍面临一些问题。一个问题在于，难以实现如常规LP板材的扁平顶面和底面以及恒定梁深度。从LP板材构造的装配式梁的另一问题在于，焊缝位于在高应力区域中的法兰与腹板之间的界面或者拐角处，并且由此潜在地弱化梁。
[0026]图3图示对于法兰由LP板材构造的装配式梁。沿长度的厚度变化包括如在GB1213011.8中所描述的多个拐点。在典型应用中，梁的最大负载不是在梁的端部而是在中心，并且最小负载不是在端部而是在沿梁的一部分。轮廓(例如在图3a到图3c中所图示的)针对沿长度的负载的此变