專利名稱：預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，大跨度多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系是鋼結(jié)構(gòu)住宅體系發(fā)展的主要方向。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑施工時(shí)采用了大量的現(xiàn)場焊接，施工速度慢，對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重，最重要的是焊縫的質(zhì)量不宜控制，嚴(yán)重影響建筑物的安全性能，裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系有效地克服了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)住宅的缺點(diǎn)。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，梁和梁的現(xiàn)場拼裝節(jié)點(diǎn)是一個(gè)關(guān)鍵問題。在現(xiàn)有的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，通常采用的是兩個(gè)槽鋼進(jìn)行拼裝，兩個(gè)槽鋼的腹板對(duì)接，通過螺栓進(jìn)行連接，形成裝配式H型鋼。但是，在這種拼接方式中，剪力是通過螺栓傳遞給腹板，腹板為平鋼板，所以所需的螺栓數(shù)和腹板的用鋼量很大，抗剪承載力有待提高。同時(shí)，應(yīng)用在大跨度的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中時(shí)，傳統(tǒng)的裝配式鋼構(gòu)件要大幅度地增加梁截面的高度和面積，增加了用鋼量。由此可見，將傳統(tǒng)的型鋼構(gòu)件用在裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系之中效果不是很理想，不僅影響構(gòu)件的受力性能，而且需要消耗大量的鋼材，產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。綜上所述，創(chuàng)新出應(yīng)用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的新型受力構(gòu)件是裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的必經(jīng)之路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其目的在于提供一種成本低廉，受力性能優(yōu)越的適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，尤其是大跨度多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的裝配式鋼梁。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:—種預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，是由兩個(gè)波紋槽鋼梁通過螺栓和預(yù)應(yīng)力索裝配而成；所述兩個(gè)波紋槽鋼梁的腹板咬合對(duì)接，通過采用螺栓在腹板的螺栓孔處進(jìn)行裝配連接，所述預(yù)應(yīng)力索穿過裝配后的腹板和梁端板上的預(yù)應(yīng)力索孔，經(jīng)張拉后由錨具將其固定在波紋槽鋼梁的梁端板上；所述波紋槽鋼梁，其斷面口型由上翼緣、腹板、下翼緣和梁端板組成，所述上翼緣與下翼緣平行，所述腹板垂直位于上翼緣與下翼緣之間；所述腹板的斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波紋，該波紋斷面為矩形波紋曲線、梯形波紋曲線、楔形波紋曲線或正弦曲線；所述腹板上開設(shè)有螺栓孔和預(yù)應(yīng)力索孔，螺栓孔設(shè)置在整個(gè)腹板上，預(yù)應(yīng)力索孔設(shè)置在腹板的斜折板部分；所述上翼緣和下翼緣為鋼板，鋼板中與腹板平行的一條邊為波形曲線，波紋曲線的形狀與腹板的波紋斷面形狀相同；所述腹板放置于上翼緣和下翼緣的波紋曲線邊處，腹板的波紋斷面與上翼緣和下翼緣的波紋曲線邊吻合相連；
所述梁端板為鋼板，與腹板，上翼緣和下翼緣垂直，位于波紋槽鋼梁的兩端，梁端板與上翼緣、腹板和下翼緣焊接相連；梁端板上留有預(yù)應(yīng)力索孔。所述矩形波紋曲線為圓弧角矩形波紋曲線，所述梯形波紋曲線為圓弧角梯形波紋曲線，所述楔形波紋曲線為圓弧角楔形波紋曲線。所述梯形波紋曲線、圓弧角梯形波紋曲線的梯形斜線段的傾角為20° -90°，所述楔形波紋曲線、圓弧角楔形波紋曲線的楔形斜線段的傾角為20° -90°。所述腹板與上翼緣和下翼緣之間分別為單面角焊縫。所述腹板的波紋密度和高度可根據(jù)受力要求改變。所述圓弧角梯形波紋曲線、圓弧角矩形波紋曲線和圓弧角楔形波紋曲線采用數(shù)控折彎技術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成。所述預(yù)應(yīng)力索為預(yù)應(yīng)力索，或者為預(yù)應(yīng)力筋，穿過腹板和梁端板上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔的預(yù)應(yīng)力索是一根或者多根；所述預(yù)應(yīng)力索的線形是凹口向上的，線性的形狀可根據(jù)受力要求改變。本發(fā)明提出了一種適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，通過引入構(gòu)件的咬合作用和預(yù)應(yīng)力技術(shù)大大地改善了裝配式鋼構(gòu)件的受力性能，相比與傳統(tǒng)的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中的裝配式鋼梁，本發(fā)明有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，有效地提高了裝配式咬合鋼梁的承載能力，保證了受力的合理性，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的引用，可以在保證裝配式鋼梁承載能力的前提下，有效地減輕裝配式鋼梁的自重，提高裝配式鋼梁的跨度，使本發(fā)明更適用于大跨度和多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系之中。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力索穿插設(shè)置在裝配式鋼梁的腹板處，可以提高裝配式鋼梁平面內(nèi)的抗拉承載力。本發(fā)明的鋼梁腹板是裝配式波紋鋼板，可以有效地利用波紋鋼板優(yōu)良的平面外剛度、抗屈曲承載能力和較高的疲勞強(qiáng)度，與槽鋼拼裝成的平鋼板相比，在厚度相同的情況下其抗剪承載力和抗面外變形能力都有顯著提高。本發(fā)明的鋼梁承咬合狀，有效的增加裝配式鋼梁的平面內(nèi)的剪切承載力，傳統(tǒng)的裝配式鋼梁的平面內(nèi)的剪力是依靠螺栓承擔(dān)和傳遞的，本發(fā)明是依靠鋼梁的咬合作用使整個(gè)鋼梁來承擔(dān)平面內(nèi)的剪力，有效地提高裝配式鋼梁的抗剪承載能力。因此，采用本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁可以同時(shí)發(fā)揮上述三種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與其他同類產(chǎn)品相比，其力學(xué)性能有顯著提高，有效地促進(jìn)大跨度和多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系在我國的發(fā)展。同時(shí)，本發(fā)明采用全自動(dòng)焊接技術(shù)和專業(yè)定位工裝夾具，能確保腹板和翼緣之間的準(zhǔn)確定位，焊縫軌跡一致，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，可以實(shí)現(xiàn)多規(guī)模生產(chǎn)，有效提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁中，斷面組合最大特點(diǎn)是更大程度上優(yōu)化了斷面力學(xué)性能與產(chǎn)品用鋼量之間的關(guān)系，使其更趨于合理化和科學(xué)化。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的引用可以提高鋼梁的承載能力，減輕鋼梁自重，增加鋼梁的跨度。因此，本發(fā)明具有高承載力和高剛度等優(yōu)良的受力性能，是一種十分理想的結(jié)構(gòu)用型鋼材料。與傳統(tǒng)的裝配式鋼梁相比，本發(fā)明顯著的提高了裝配式鋼梁的承載能力，減少了用鋼量，增加了跨度，降低了工程造價(jià)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)和現(xiàn)場快速裝配式，減少施工周期。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)單元分解圖；圖3是波紋槽鋼梁的示意圖；圖4是波紋槽鋼梁的單元分解圖；圖5是腹板斷面的矩形波紋曲線示意圖；圖6是腹板斷面的梯形波紋曲線示意圖；圖7是腹板斷面的楔形波紋曲線示意圖；圖8是腹板斷面的圓弧角矩形波紋曲線示意圖；圖9是腹板斷面的圓弧角梯形波紋曲線示意圖；圖10是腹板斷面的圓弧角楔形波紋曲線示意圖；圖11是腹板斷面的正弦曲線波紋曲線示意圖；圖12是波紋槽鋼梁的平面示意圖；圖13是預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁的平面示意圖；圖中:1-波紋槽鋼梁，2-上翼緣，3-腹板，4-下翼緣，5-螺栓孔，6_螺栓，7_預(yù)應(yīng)力索，8-預(yù)應(yīng)力索孔，9-錨具，10-梁端板。具體實(shí)現(xiàn)方式 下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。如附圖1-4所示，本發(fā)明提出的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁是由兩個(gè)波紋槽鋼梁I通過螺栓6和預(yù)應(yīng)力索7裝配而成；所述兩個(gè)波紋槽鋼梁I的腹板咬合對(duì)接，通過采用螺栓6在腹板3的螺栓孔5處進(jìn)行裝配連接，所述預(yù)應(yīng)力索7穿過裝配后的腹板3和梁端板10上的預(yù)應(yīng)力索孔8，經(jīng)張拉后由錨具9將其固定在波紋槽鋼梁I的梁端板10上。如附圖3-4所示，波紋槽鋼梁I，其斷面口型由上翼緣2，腹板3，下翼緣4和梁端板10組成，上翼緣2與下翼緣4平行，腹板3垂直位于上翼緣2與下翼緣4之間，所述腹板3上開設(shè)有螺栓孔5和預(yù)應(yīng)力索孔8，螺栓孔5設(shè)置在整個(gè)腹板3上，預(yù)應(yīng)力索孔8設(shè)置在腹板3的斜折板部分。如附圖5-11所示，所述腹板3的斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波紋，該波紋斷面為矩形波紋曲線，或?yàn)閳A弧角矩形波紋曲線，或?yàn)樘菪尾y曲線，或?yàn)閳A弧角梯形波紋曲線，或?yàn)樾ㄐ尾y曲線，或?yàn)閳A弧角楔形波紋曲線，或?yàn)檎仪€波紋曲線。如附圖3-4和附圖12-13所示，所述上翼緣2和下翼緣4為鋼板，鋼板中與腹板3平行的一條邊為波形曲線，波紋曲線的形狀與腹板3的波紋斷面形狀相同，腹板3放置于上翼緣2和下翼緣4的波紋曲線邊處，腹板3的波紋斷面與上翼緣2和下翼緣4的波紋曲線邊吻合相連，腹板3與上翼緣2和下翼緣4之間分別為單面角焊縫；與腹板3，上翼緣2和下翼緣4垂直，位于波紋槽鋼梁I的兩端，梁端板10與上翼緣2、腹板3和下翼緣4焊接相連，梁端板10上留有預(yù)應(yīng)力索孔8。其中，所述梯形波紋曲線、圓弧角梯形波紋曲線的梯形斜線段的傾角為20° -90°，所述楔形波紋曲線、圓弧角楔形波紋曲線的楔形斜線段的傾角為20° -90°，所述腹板3的波紋密度和高度可根據(jù)受力要求改變，所述圓弧角梯形波紋曲線、圓弧角矩形波紋曲線和圓弧角楔形波紋曲線采用數(shù)控折彎技術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成，所述預(yù)應(yīng)力索7為預(yù)應(yīng)力索，或者為預(yù)應(yīng)力筋，穿過腹板3和梁端板10上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔8的預(yù)應(yīng)力索7是一根或者多根。以上是本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:是由兩個(gè)波紋槽鋼梁(I)通過螺栓(6)和預(yù)應(yīng)力索(7)裝配而成；所述兩個(gè)波紋槽鋼梁(I)的腹板咬合對(duì)接，通過采用螺栓(6 )在腹板(3 )的螺栓孔(5 )處進(jìn)行裝配連接，所述預(yù)應(yīng)力索(7 )穿過裝配后的腹板(3 )和梁端板(10)上的預(yù)應(yīng)力索孔(8)，經(jīng)張拉后由錨具(9)將其固定在波紋槽鋼梁(I)的梁端板(10)上； 所述波紋槽鋼梁(1)，其斷面口型由上翼緣(2)、腹板(3)、下翼緣(4)和梁端板(10)組成，所述上翼緣(2)與下翼緣(4)平行，所述腹板(3)垂直位于上翼緣(2)與下翼緣(4)之間； 所述腹板(3)的斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波紋，該波紋斷面為矩形波紋曲線、梯形波紋曲線、楔形波紋曲線或正弦曲線；所述腹板(3)上開設(shè)有螺栓孔(5)和預(yù)應(yīng)力索孔(8)，螺栓孔(5)設(shè)置在整個(gè)腹板(3)上，預(yù)應(yīng)力索孔(8)設(shè)置在腹板(3)的斜折板部分； 所述上翼緣(2)和下翼緣(4)為鋼板，鋼板中與腹板(3)平行的一條邊為波形曲線，波紋曲線的形狀與腹板(3)的波紋斷面形狀相同；所述腹板(3)放置于上翼緣(2)和下翼緣(4)的波紋曲線邊處，腹板(3)的波紋斷面與上翼緣(2)和下翼緣(4)的波紋曲線邊吻合相連； 所述梁端板(10)為鋼板，與腹板(3)，上翼緣(2)和下翼緣(4)垂直，位于波紋槽鋼梁(O的兩端，梁端板(10)與上翼緣(2)、腹板(3)和下翼緣(4)焊接相連；梁端板(10)上留有預(yù)應(yīng)力索孔(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述矩形波紋曲線為圓弧角矩形波紋曲線，所述梯形波紋曲線為圓弧角梯形波紋曲線，所述楔形波紋曲線為圓弧角楔形波紋曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述梯形波紋曲線、圓弧角梯形波紋曲線的梯形斜線段的傾角為20° -90°，所述楔形波紋曲線、圓弧角楔形波紋曲線的楔形斜線段的傾角為20° -90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述腹板(3)與上翼緣(2)和下翼緣(4)之間分別為單面角焊縫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述腹板(3)的波紋密度和高度可根據(jù)受力要求改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述圓弧角梯形波紋曲線、圓弧角矩形波紋曲線和圓弧角楔形波紋曲線采用數(shù)控折彎技術(shù)制成，正弦曲線采用數(shù)控輥壓技術(shù)制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力索(7)為預(yù)應(yīng)力索，或者為預(yù)應(yīng)力筋，穿過腹板(3)和梁端板(10)上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔(8)的預(yù)應(yīng)力索(7)是一根或者多根。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力索(7)的線形是凹口向上的，線性的形狀可根據(jù)受力要求改變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力裝配式波紋腹板咬合鋼梁，屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域。其是由兩個(gè)波紋槽鋼梁通過螺栓和預(yù)應(yīng)力索裝配而成，兩個(gè)波紋槽鋼梁的腹板咬合對(duì)接，通過采用螺栓在腹板的螺栓孔處進(jìn)行裝配連接，預(yù)應(yīng)力索穿過裝配后的腹板和梁端板上的預(yù)應(yīng)力索孔，經(jīng)張拉后由錨具將其固定在波紋槽鋼梁的梁端板上；波紋槽鋼梁的斷面口型由上、下翼緣和腹板構(gòu)成，腹板的斷面呈均勻或不均勻周期性重復(fù)的波形，梁端板垂直于上、下翼緣和腹板，設(shè)置在梁的兩端。本發(fā)明是一種適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，尤其是大跨度多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新型預(yù)應(yīng)力裝配式鋼梁，與傳統(tǒng)的裝配式梁相比，具有自重輕，承載力高和跨度大等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E04C3/10GK103195210SQ20131013827
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者張愛林, 趙亮, 劉學(xué)春, 倪真, 趙越, 葉全喜 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)