一种装配式蜂窝形腹板组合梁[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103485483 A(43)申请公布日 2014.01.01

(21)申请号 201310418785.X(22)申请日 2013.09.13

(71)申请人北京工业大学

地址100124 北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人张爱林 赵亮 惠怡 刘学春

张劲爱 赵海明(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理

有限公司 11203

代理人张慧(51)Int.Cl.

E04C 3/294(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图4页权利要求书1页 说明书3页 附图4页

(54)发明名称

一种装配式蜂窝形腹板组合梁(57)摘要

本发明涉及一种装配式蜂窝形腹板组合梁，属于建筑型材技术领域。其是由两个波纹腹板槽钢组合梁腹板对接，通过螺栓装配而成。波纹腹板槽钢组合梁的断面口型由钢筋混凝土翼板、压型钢板、上、下翼缘以及腹板构成，腹板的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波形，腹板波纹曲线沿长度方向的最外侧与翼缘沿长度方向的一条边线齐平，腹板与翼缘采用单面角焊缝连接。本发明是一种适用于装配式钢结构体系的创新型的组合梁，与传统的装配式梁相比，具有自重轻、承载力高和力学性能优化的优点。

CN 103485483 ACN 103485483 A

权 利 要 求 书

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1.一种装配式蜂窝形腹板组合梁，其特征在于：该组合梁是由两个波纹腹板槽钢组合梁（1）通过螺栓（10）装配而成，两个波纹腹板槽钢组合梁（1）的腹板（3）对接相连，在腹板（3）处通过螺栓（10）进行装配连接；波纹腹板槽钢组合梁（1）的断面口型由钢筋混凝土翼板（5）、压型钢板（6）、上翼缘（2）、腹板（3）和下翼缘（4）组成，上翼缘（2）与下翼缘（4）平行，腹板（3）垂直位于上翼缘（2）与下翼缘（4）之间；钢筋混凝土翼板（5）位于压型钢板（6）上方，压型钢板（6）位于上翼缘（2）上方，钢筋混凝土翼板（5）、压型钢板（6）、上翼缘（2）三者通过栓钉（7）固定；栓钉（7）可以作为抗剪连接件将钢筋混凝土翼板（5）、压型钢板（6）、钢梁上翼缘（2）连接成整体；横向钢筋（8）焊接于压型钢板上部；腹板（3）的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线、梯形波纹曲线、楔形波纹曲线或正弦曲线；腹板（3）上开有螺栓孔（9）用于连接螺栓（10）；上翼缘（2）和下翼缘（4）为平钢板，腹板（3）整体位于上翼缘（2）和下翼缘（4）之间，腹板（3）的波纹曲线沿长度方向的最外侧与上翼缘（2）和下翼缘（4）沿长度方向的一条边线齐平。

2.根据权利要求1所述的装配式蜂窝形腹板组合梁，其特征在于：矩形波纹曲线为圆弧角矩形波纹曲线，所述梯形波纹曲线为圆弧角梯形波纹曲线，所述楔形波纹曲线为圆弧角楔形波纹曲线；梯形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°—90°；楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°—90°；腹板（3）的波纹密度和高度可根据受力要求改变；圆弧角梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线和圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。

3.根据权利要求1或2所述的一种装配式蜂窝形腹板组合梁，其特征在于：所述腹板（3）与上翼缘（2）和下翼缘（4）之间分别为单面角焊缝连接。

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说 明 书

一种装配式蜂窝形腹板组合梁

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种装配式蜂窝形腹板组合梁，属于建筑型材技术领域。

背景技术

目前，装配式钢结构住宅体系是钢结构住宅体系发展的重要方向。传统钢结构住

宅建筑施工时由于采用大量现场焊接，造成施工速度慢、环境污染严重等问题而且焊缝质量不宜控制，这些对建筑物的安全性能造成极大隐患。装配式钢结构体系能很好地克服传统钢结构住宅缺点，因此在该体系中组合梁和组合梁现场拼装后的力学性能是一个需要重点研究问题。

[0003] 在现有的装配式钢结构体系中，通常采用的是两个槽钢进行拼装，两个槽钢的腹板对接，通过螺栓进行连接，形成装配式的H型钢。在同类领域可以采用的型钢梁包括热轧工字钢、热轧H型钢、焊接H型钢、热轧方钢管、焊接箱型梁和槽钢等，这些型钢在装配式组合梁构件中时，只能通过盖板和螺栓对梁的翼缘进行连接，连接效果较差且连接处的抗剪性能也较差。然而在这种连接方式中，剪力是通过螺栓传递给腹板，腹板一般为平钢板，所以所需螺栓数和腹板用钢量很大。[0004] 由此可见，传统型钢构件用在装配式钢结构之中效果并不理想，其不仅影响构件的受力性能，而且需消耗大量钢材。因此对于装配式钢结构体系的新型受力构件创新研究势在必行，本发明基于以上原因提出一种装配式蜂窝形腹板组合梁，研究和探讨用装配式蜂窝形腹板组合梁代替传统型钢作为组合梁中的钢梁，进而应用于多高层建筑领域，实现降低成本、优化力学性能和延长使用寿命的目的。

[0002]

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供了一种装配式蜂窝形腹板组合梁，该组合梁成本低廉且力学性能优越，适用于装配式钢结构体系。[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种装配式蜂窝形腹板组合梁，该组合梁由两个波纹腹板槽钢梁通过螺栓装配而成，两个波纹腹板槽钢梁腹板对接相连，在腹板对接处通过螺栓进行装配连接。

[0007] 波纹腹板槽组合梁的断面口型由钢筋混凝土翼板、压型钢板、上翼缘、腹板和下翼缘组成，上翼缘与下翼缘平行，腹板垂直位于上翼缘与下翼缘之间；腹板上开有螺栓孔，用于连接螺栓；钢筋混凝土翼板位于压型钢板上方，压型钢板位于上翼缘上方；钢筋混凝土翼板、压型钢板、上翼缘三者通过栓钉固定；栓钉可以作为抗剪连接件将钢筋混凝土翼板、压型钢板、钢梁上翼缘连接成整体，横向钢筋焊接于压型钢板上部。[0008] 腹板断面呈均匀或不均匀周期性重复波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线，或为圆弧角矩形波纹曲线，或为梯形波纹曲线，或为圆弧角梯形波纹曲线，或为楔形波纹曲线，或为圆弧角楔形波纹曲线，或为正弦曲线波纹曲线；梯形波纹曲线和圆弧角梯形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°-90°；楔形波纹曲线和圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾

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说 明 书

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角为20°-90°；腹板波纹密度和高度可根据受力要求改变；圆弧角梯形波纹曲线，圆弧角矩形波纹曲线和圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。

[0009] 上翼缘和下翼缘为平钢板，腹板整体位于上翼缘和下翼缘之间，腹板波纹曲线沿长度方向最外侧与上翼缘和下翼缘沿长度方向的一条边线齐平；腹板与上翼缘和下翼缘之间分别为单面角焊缝，同时本发明采用全自动焊接技术和专业定位工装夹具，确保腹板和翼缘之间的准确定位，焊缝轨迹一致。[0010] 与传统装配式组合梁相比，本发明具有以下优点：[0011] 1、本发明装配后的组合梁腹板呈现波纹曲线型，可以有效地利用波纹钢板优良的平面外刚度、抗屈曲承载能力和较高的疲劳强度，与槽钢拼装成的平钢板相比，在厚度相同的情况下，抗剪承载力和抗面外变形能力都有显著提高。[0012] 2、装配后的组合梁腹板是两个波纹腹板的装配，相当于双波纹腹板，可以有效地提高构件的稳定性和承载能力，尤其是抗扭承载力，腹板的平面布置呈蜂窝状，可以在构件的整体承载力方面获得最优结果，因此与其他同类产品相比其力学性能显著提高。[0013] 3、本发明提出的装配式蜂窝形腹板组合梁中，断面组合最大特点是优化了断面力学性能与产品用钢量之间的关系使其更趋于合理化和科学化，进而提高钢梁的承载能力、减少用钢量、降低工程造价、实现标准化大规模生产，显著提高生产效率。附图说明

[0014] 图1为装配式蜂窝形腹板组合梁的结构示意图；

图2为装配式蜂窝形腹板组合梁的结构单元分解图；

[0016] 图3为波纹腹板槽钢组合梁的示意图；

[0017] 图4为波纹腹板槽钢组合梁的单元分解图；[0018] 图5为腹板断面的矩形波纹曲线示意图；[0019] 图6为腹板断面的梯形波纹曲线示意图；[0020] 图7为腹板断面的楔形波纹曲线示意图；

[0021] 图8为腹板断面的圆弧角矩形波纹曲线示意图；[0022] 图9为腹板断面的圆弧角梯形波纹曲线示意图；[0023] 图10为腹板断面的圆弧角楔形波纹曲线示意图；[0024] 图11为腹板断面的正弦曲线波纹曲线示意图。[0025] 图中：1、波纹槽钢组合梁 2、上翼缘 3、腹板 4、下翼缘 5、钢筋混凝土翼板 6、压型钢板 7、栓钉 8、横向钢筋 9、螺栓孔 10、螺栓。

[0015]

具体实施方式

[0026] 以下将结合附图及实例对本发明作进一步说明。

[0027] 如图1所示为装配式蜂窝形腹板组合梁的结构示意图，图2为装配式蜂窝形腹板组合梁的结构单元分解图，本发明提出的装配式蜂窝形腹板组合梁是由两个波纹腹板槽钢梁1通过螺栓10装配而成，两个波纹腹板槽钢梁1腹板对接相连，在腹板3对接处通过螺栓10进行装配连接。

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说 明 书

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如图3所示为波纹腹板槽钢组合梁的示意图，图4为波纹腹板槽钢组合梁的单元

分解图，本发明提出的装配式蜂窝形腹板组合梁中，波纹腹板槽钢组合梁1的断面口型由钢筋混凝土翼板5、压型钢板6、上翼缘2，腹板3和下翼缘4组成；上翼缘2与下翼缘4平行，腹板3垂直位于上翼缘2与下翼缘4之间；腹板3上开有螺栓孔5，用于连接螺栓6；钢筋混凝土翼板5位于压型钢板6上方，压型钢板6位于上翼缘2上方；钢筋混凝土翼板5、压型钢板6、上翼缘2三者通过栓钉7固定；栓钉7可以作为抗剪连接件将钢筋混凝土翼板5、压型钢板6、钢梁上翼缘2连接成整体；横向钢筋8焊接于压型钢板上部；上翼缘2和下翼缘4为平钢板，腹板3整体位于上翼缘2和下翼缘4之间；腹板3的波纹曲线沿长度方向的最外侧与上翼缘2和下翼缘4沿长度方向的一条边线齐平，腹板3与上翼缘2和下翼缘4之间分别采用单面角焊缝进行焊接；腹板3的波纹密度和高度可根据受力要求改变，且梯形波纹曲线、圆弧角梯形波纹曲线的梯形斜线段的倾角为20°—90°；楔形波纹曲线、圆弧角楔形波纹曲线的楔形斜线段的倾角为20°—90°；圆弧角梯形波纹曲线、圆弧角矩形波纹曲线和圆弧角楔形波纹曲线采用数控折弯技术制成，正弦曲线采用数控辊压技术制成。[0029] 如图5所示为腹板断面的矩形波纹曲线示意图，图6为腹板断面的梯形波纹曲线示意图，图7为腹板断面的楔形波纹曲线示意图，图8为腹板断面的圆弧角矩形波纹曲线示意图，图9为腹板断面的圆弧角梯形波纹曲线示意图，图10为腹板断面的圆弧角楔形波纹曲线示意图，图11为腹板断面的正弦曲线波纹曲线示意图，本发明提出的一种装配式蜂窝形腹板钢梁中，腹板3的断面呈均匀或不均匀周期性重复的波纹，该波纹断面为矩形波纹曲线，或为圆弧角矩形波纹曲线，或为梯形波纹曲线，或为圆弧角梯形波纹曲线，或为楔形波纹曲线，或为圆弧角楔形波纹曲线，或为正弦曲线波纹曲线。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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说 明 书 附 图

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图3

图4

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说 明 书 附 图

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图5

图6

图7

图8

图9

图10

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说 明 书 附 图

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图11

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