專利名稱：裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系是鋼結(jié)構(gòu)住宅體系發(fā)展的重要方向。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑施工時采用了大量的現(xiàn)場焊接，施工速度慢，對環(huán)境的污染嚴重，最重要的是焊縫的質(zhì)量不宜控制，嚴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。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，梁和梁的現(xiàn)場拼裝是一個需要重點研究的問題。在現(xiàn)有的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，通常采用的是兩個槽鋼進行拼裝，兩個槽鋼的腹板對接，通過螺栓進行連接，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，抗剪承載力有待提聞。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。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

基于上述缺陷，本發(fā)明提出了一種屬于建筑型材技術(shù)領(lǐng)域的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，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)明提出的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，是由兩個預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁通過螺栓裝配而成，兩個預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁腹板咬合對接，在腹板處通過采用螺栓在螺栓孔處進行裝配連接。所述預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁，包括上翼緣，腹板，下翼緣，預(yù)應(yīng)力索，橫向加勁肋，錨具和梁端板；其斷面口型由上翼緣，腹板和下翼緣組成，上翼緣與下翼緣平行，腹板垂直位于上翼緣與下翼緣之間，所述腹板上開設(shè)有螺栓孔。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，或為圓弧角矩形波紋曲線，或為梯形波紋曲線，或為圓弧角梯形波紋曲線，或為楔形波紋曲線，或為圓弧角楔形波紋曲線，或為正弦曲線。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。所述橫向加勁肋為鋼板，在腹板的一側(cè)、上翼緣和下翼緣之間間隔設(shè)置，分別與腹板、上翼緣和下翼緣垂直焊接相連；橫向加勁肋上留有預(yù)應(yīng)力索孔。所述梁端板為鋼板，與橫向加勁肋平行放置，位于預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁的梁端，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。
所述預(yù)應(yīng)力索，穿過橫向加勁肋和梁端板上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔，經(jīng)張拉后由錨具將其固定在預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁兩端的梁端板上。所述預(yù)應(yīng)力索為預(yù)應(yīng)力索，或者為預(yù)應(yīng)力筋，穿過橫向加勁肋和梁端板上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔的預(yù)應(yīng)力索是一根或者多根；預(yù)應(yīng)力索的線形是凹口向上的，線形可根據(jù)受力要求改變。所述梯形波紋曲線、圓弧角矩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。有益效果:本發(fā)明提出了一種適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，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)明有以下幾個優(yōu)點:裝配后的鋼梁采用了兩個預(yù)應(yīng)力索對稱布置，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，增加裝配式鋼梁的跨度，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。裝配后的鋼梁腹板是裝配式波紋鋼板，可以有效的利用波紋鋼板優(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。裝配后的鋼梁承咬合狀，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)明的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁可以同時發(fā)揮上述三種技術(shù)優(yōu)勢，與其他同類產(chǎn)品相比，其力學(xué)性能有顯著提高，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的引用可以大幅度的削減用鋼量，增加裝配式鋼梁的跨度，有效地促進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，本發(fā)明提出的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁中，斷面組合最大特點是更大程度上優(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。本發(fā)明采用全自動焊接技術(shù)和專業(yè)定位工裝夾具，能確保腹板和翼緣之間的準確定位，焊縫軌跡一致，容易實現(xiàn)標準化，可以實現(xiàn)多規(guī)模生產(chǎn)，有效提高生產(chǎn)效率。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，同時可以實現(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是預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁的示意圖；圖4是預(yù)應(yīng)力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是預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁的平面示意圖；圖13是裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁的平面示意圖；圖中:1-預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁，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-橫向加勁肋，9-錨具，10-梁端板，11-預(yù)應(yīng)力索孔。
具體實施例方式下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。如附圖1-2所示，本發(fā)明提出的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁是由兩個預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁I通過螺栓6裝配而成，兩個預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁I腹板咬合對接，在腹板處通過采用螺栓6在螺栓孔5處進行裝配連接。如附圖3-4所示，本發(fā)明提出的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁中，所述預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁1，包括上翼緣2，腹板3，下翼緣4，預(yù)應(yīng)力索7，橫向加勁肋8，錨具9和梁端板10 ;其斷面口型由上翼緣2，腹板3和下翼緣4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上開有螺栓孔5。如附圖5-11所示，本發(fā)明提出的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁中，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，或為圓弧角矩形波紋曲線，或為梯形波紋曲線，或為圓弧角梯形波紋曲線，或為楔形波紋曲線，或為圓弧角楔形波紋曲線，或為正弦曲線波紋曲線。如附圖3-4和附圖12-13所示，本發(fā)明提出的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁中，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；所述橫向加勁肋8為鋼板，在腹板3的一側(cè)、上翼緣2和下翼緣4之間間隔設(shè)置，分別與腹板3、上翼緣2和下翼緣4垂直焊接相連，橫向加勁肋8上留有預(yù)應(yīng)力索孔11 ;所述梁端板10為鋼板，與橫向加勁肋8平行放置，位于預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁I的梁端，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11 ；所述預(yù)應(yīng)力索7，穿過橫向加勁肋8和梁端板10上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔11，經(jīng)張拉后由錨具9將其固定在預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁I兩端的梁端板10上。
其中，預(yù)應(yīng)力索7的線形是凹口向上的，梯形波紋曲線、圓弧角矩形波紋曲線的梯形斜線段的傾角為20° -90° ;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°。腹板3的波紋密度和高度可根據(jù)受力要求改變。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。以上是 本發(fā)明的一個典型實施例，本發(fā)明的實施不限于此。
權(quán)利要求
1.一種裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于，所述鋼梁是由兩個預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁(I)通過螺栓(6)裝配而成，兩個預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁(I)腹板咬合對接，在腹板處通過采用螺栓(6)在螺栓孔(5)處進行裝配連接； 所述預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁(1)，包括上翼緣(2)、腹板(3)、下翼緣(4)、預(yù)應(yīng)力索(7)、橫向加勁肋(8)、錨具(9)和梁端板(10);其斷面口型由上翼緣(2)，腹板(3)和下翼緣(4)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)； 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； 所述橫向加勁肋(8)為鋼板，在腹板(3)的一側(cè)、上翼緣(2 )和下翼緣(4)之間間隔設(shè)置，分別與腹板(3)、上翼緣(2)和下翼緣(4)垂直焊接相連；橫向加勁肋(8)上留有預(yù)應(yīng)力索孔(11); 所述梁端板(10)為鋼板，與橫向加勁肋(8)平行放置，位于預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁(I)的梁端，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(11); 所述預(yù)應(yīng)力索(7)，穿過橫向加勁肋(8)和梁端板(10)上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔(11)，經(jīng)張拉后由錨具(9)將其固定在預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁(I)兩端的梁端板(10)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，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2所述的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述梯形波紋曲線、圓弧角矩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所述的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，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所述的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，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2所述的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，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所述的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，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，穿過橫向加勁肋(8)和梁端板(10)上預(yù)留的預(yù)應(yīng)力索孔(11)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所述的裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力索(7)的線形是凹口向上的，線形可根據(jù)受力要求改變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝配式預(yù)應(yīng)力波紋腹板咬合鋼梁。其是由兩個預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁腹板咬合對接，通過螺栓裝配而成。預(yù)應(yīng)力波紋槽鋼梁是由上翼緣，腹板，下翼緣，預(yù)應(yīng)力索，橫向加勁肋，錨具和梁端板組成。預(yù)應(yīng)力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，橫向加勁肋垂直位于兩翼緣和腹板之間，梁端板平行于橫向加勁肋設(shè)置在梁的兩端，預(yù)應(yīng)力索經(jīng)過張拉后由錨具將其固定在梁端板上。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)新型裝配式預(yù)應(yīng)力鋼梁，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。
文檔編號E04C3/10GK103216034SQ20131013928
公開日2013年7月24日 申請日期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, 馬靖, 郭志鵬 申請人:北京工業(yè)大學(xué)