專利名稱：厚底薄殼填實(shí)梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬土木建筑工程領(lǐng)域。
梁的使用已有幾千年的歷史。梁的定義是在支點(diǎn)的支持下可以承重的長(zhǎng)度大于高度的構(gòu)件。梁的用途廣泛使用普遍。梁的材料有石頭，木頭，鋼筋混凝土，鋼材，有色金屬，鋁合金等等。梁按形狀，作用，地位等分類又有園梁，方梁，長(zhǎng)方梁，扁梁，管梁，工字梁，空心梁，實(shí)心梁，主梁，次梁，縱梁，橫梁，橫隔梁，簡(jiǎn)支梁，連續(xù)梁，懸臂梁，直梁，曲梁，微彎梁等等。
梁僅是完整的構(gòu)筑物中一件獨(dú)立的構(gòu)件。
本發(fā)明屬于產(chǎn)品或構(gòu)件。
現(xiàn)行梁的構(gòu)造或計(jì)算方式可以從下列有代表性的書(shū)藉中查得《結(jié)構(gòu)力學(xué)》(高等學(xué)校試用教材，湖南大學(xué)西南交通大學(xué)長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院編，李廉錕主編，人民教育出版社，1981年版)；《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1982年版)；《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算》(蔣森榮編，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1978年版)；《新編房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件快速設(shè)計(jì)手冊(cè)》(程健主編，科學(xué)出版社，1992年版)；《材料力學(xué)》(天津大學(xué)材料力學(xué)教研室編，蘇翼林主編，高等教育出版社，1985年6月第九次印刷)；此外也可以通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)專利文獻(xiàn)[Q41，Q44，E01和C]來(lái)檢驗(yàn)。
查證結(jié)果并無(wú)與本發(fā)明結(jié)構(gòu)或構(gòu)造相同的梁。
現(xiàn)行的梁受制于材料性能，梁的跨度受高度的限制，即高跨比，例如鋼筋混凝土梁的高跨比為1/10～1/12，隨著跨度的增加空間高度的占用也就增加；除此，梁的跨度又受材料的自重所制約，因此各種材料均有各自的最大跨度。一般說(shuō)來(lái)實(shí)心的形式簡(jiǎn)單的金屬使用量少的梁既實(shí)用，又易安裝維護(hù)和比較經(jīng)濟(jì)，反之則相反。歷來(lái)的結(jié)構(gòu)工程師和力學(xué)研究者對(duì)梁跨增大問(wèn)題作過(guò)難以數(shù)清的研究，也取得了卓有成效的碩果，從而產(chǎn)生了拱；索；桁架，網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)。但這種構(gòu)件復(fù)雜，造價(jià)較貴，特別是所占空間高度太大，因此除用于特殊構(gòu)筑物外，難以象梁那樣普遍使用，尤其在工業(yè)和民用建筑物中不能用來(lái)作為樓面支承，歸根結(jié)蒂在于占用凈空過(guò)大，太不經(jīng)濟(jì)。
厚底薄殼填實(shí)梁利用″薄殼效應(yīng)″可以提高填充材料抗壓強(qiáng)度的原理，用二種或二種以上的材料制成一種復(fù)合梁，梁的受壓部分用輕質(zhì)抗壓縮的脆性材料其外包裹薄殼構(gòu)成，梁的受拉部分用抗拉的金屬材料組成。這種梁與現(xiàn)行梁的作用一致，用途一致，凡現(xiàn)用梁的場(chǎng)合均可用厚底薄殼填實(shí)梁來(lái)代替。與現(xiàn)行梁的差別在于受彎構(gòu)件中受壓部分的抗壓性能提高了幾倍，從而可以使梁高降低，或在同樣高度條件下使跨度增加。這可以由受彎構(gòu)件(例如鋼筋混凝土)通常的力偶平衡式來(lái)證明。請(qǐng)見(jiàn)下式RWBX＝RYAY式中B-矩形截面的寬度；X-受壓區(qū)高度；Rw-混凝土的彎曲抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度；Ry-鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度；Ay-縱向鋼筋的截面面積。
顯然在鋼筋強(qiáng)度和截面面積不變的條件下，RW的增加，將使受壓區(qū)高度X減?。环粗纱偈逛摻罱孛嬖黾?，從而使梁的跨度增大。
″薄殼效應(yīng)″由實(shí)驗(yàn)得出，由于與構(gòu)造關(guān)系不大，所以略去。
厚底薄殼填實(shí)梁由四部分組成(1)薄殼；(2)厚底；(3)填充材料；(4)封口板，其常用截面構(gòu)造請(qǐng)見(jiàn)附圖
所示。
薄殼由金屬材料制成。在制作中可以與厚底一起成型，即薄殼的其中一底邊較厚且與厚底為同一種材質(zhì)，這種梁通常只有二種材料復(fù)合而成，如附圖中(1)所示。
薄殼可以單獨(dú)制成，然后再加厚底。這樣，厚底的材料可以與薄殼相同，也可以與薄殼不同。并且厚底可以固定在薄殼邊內(nèi)，也可以固定在邊外，如附圖中(2)和(3)。固定方法可以嵌，鉚，焊或鍛壓等。這種梁往往由三種以上的材料復(fù)合而成。
厚底與薄殼始終連在一起。
薄殼的厚度最大為填充料當(dāng)量直徑的5％，通常采用2％。
制造薄殼和厚底的金屬材料通常是鋼材。
填充材料通常采用輕質(zhì)抗壓縮的固體材料多為高強(qiáng)度的水泥混凝土或水泥沙漿，但也可采用輕質(zhì)的金屬材料，如鋁合金材料。填充材料必須填實(shí)。
厚底的厚度由梁的外荷載來(lái)決定。最薄時(shí)可以薄殼殼底替代，即厚底可以略去。厚底的抗拉強(qiáng)度大致與填充材料的抗壓強(qiáng)度相等。厚底的位置通常在底部但在懸臂梁中應(yīng)該在上部，在連續(xù)梁的負(fù)筋部分增加局部厚底。
封口板通常采用與薄殼或厚底相同的材料，其內(nèi)可以帶墊板也可以不帶墊板。封口板一般用鋼材，而墊板可以用銅或鋁合金或鋼材。封口板一定要與薄殼全封閉焊接，與填充材料有全面的接觸，否則要加墊板。封口板是保證產(chǎn)生薄殼效應(yīng)的關(guān)鍵。
厚底薄殼填實(shí)梁的截面除長(zhǎng)方形，方形外，還可以有園形或其他形狀，甚至做成扁梁或板。梁與板的區(qū)別主要在于高寬比。當(dāng)高寬比遠(yuǎn)小于1時(shí)，自然就變成板了。所以厚底薄殼填實(shí)梁同樣可以制成厚底薄殼填實(shí)板。這里需要指出的厚底薄殼填實(shí)板與美國(guó)專利泰柏板或赤曉板的區(qū)別在于1，薄殼，目的在提高填充材料的抗壓強(qiáng)度；而后者為二層網(wǎng)格或二層鐵板夾一層泡塑材料，不形成殼體，目的只在達(dá)到隔音隔熱；2，填充材料，抗壓縮固體，主要受力部分之一；而后者為輕質(zhì)發(fā)泡可壓縮不承擔(dān)受力；3，厚底，另一主受力部分，厚度抗拉與填充材料抗壓相當(dāng)，且與薄殼緊密聯(lián)系，而后者的構(gòu)造僅與泡塑板相關(guān)；4，封口板，這是填充材料提高抗壓強(qiáng)度的必需部分，而后者無(wú)此構(gòu)造。
厚底薄殼填實(shí)梁構(gòu)造的關(guān)鍵是薄殼制造。薄殼必須廠制，厚底與薄殼往往用同一種材料一次制成。填充材料水泥砂漿或混凝土可以在工廠一次完成，這樣也易保證質(zhì)量；但為了運(yùn)輸安全和方便起見(jiàn)，也可以在現(xiàn)場(chǎng)澆灌。封口板作為必要的附件隨梁廠制，在現(xiàn)場(chǎng)安裝。厚底薄殼梁還可以按實(shí)際建筑跨度要求進(jìn)行鋸短，接長(zhǎng)，或倒裝(底朝上)，但必須封口，否則與設(shè)計(jì)算原則不符。出廠跨度附荷載說(shuō)明。
薄殼表面的防銹涂料，可以是油漆或電涂層，不是本專利的構(gòu)造。
厚底薄殼填實(shí)梁的典型用途是作為建筑物中支承樓板的梁或作為橋梁的梁，請(qǐng)見(jiàn)附圖中(4)，但也可作為地梁或支撐梁。
需要強(qiáng)調(diào)，薄殼厚度小于等于填充材料當(dāng)量直徑的5％。
與現(xiàn)行梁相比優(yōu)點(diǎn)如下1，跨度大在相同的梁高下，跨度可以增大幾倍；2，靈活性大同一種規(guī)格可作簡(jiǎn)支梁，連續(xù)梁或懸臂梁，主梁，次梁，過(guò)梁，圈梁均適應(yīng)；3，容易標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化梁的構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用靈活，類別明確，使用方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化；4，經(jīng)濟(jì)性由于與同類型梁相比，梁低跨度大重量輕和批量生產(chǎn)，所以造價(jià)可節(jié)省15～20％，同時(shí)可縮短施工周期。
權(quán)利要求
1，一種由二種或二種以上不同材料組成的梁，其特征是金屬薄殼(1)，厚底(2)，填充材料(3)和二端封口板(4)構(gòu)成；
2，根據(jù)權(quán)利1，其特征為薄殼具有厚底；
3.根據(jù)權(quán)利1，其特征為薄殼中填充抗壓縮的固體材料；
4，根據(jù)權(quán)利1，其特征為薄殼二端用封口板封閉；
5.根據(jù)權(quán)利1，其特征為薄殼的厚度小于等于填充材料當(dāng)量直徑的5％；
6，根據(jù)權(quán)利2或3，其特征為厚底抗拉能力與填實(shí)材料的抗壓能力大體相等；
7，根據(jù)權(quán)利4，其特征為封口板必須與填實(shí)材料全面接觸。
全文摘要
利用“薄殼效應(yīng)”制成的厚底薄殼填實(shí)梁由帶厚底的薄殼，薄殼中填實(shí)抗壓縮的固體材料，梁的二端用封口板緊貼填實(shí)材料封閉所構(gòu)成，薄殼厚度小于等于填充材料當(dāng)量直徑的5％，厚底的抗拉能力與填實(shí)材料的抗壓能力大體相等。
文檔編號(hào)E04C3/29GK1140785SQ9610386
公開(kāi)日1997年1月22日 申請(qǐng)日期1996年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月5日
發(fā)明者謝錫范 申請(qǐng)人:謝錫范