專利名稱：設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑、橋梁、各種設(shè)備支架中常用的鋼構(gòu)件，具體涉及一種冷彎開(kāi)口薄壁型鋼。
背景技術(shù)：
我國(guó)鋼產(chǎn)量已超過(guò)美日之和，連續(xù)9年居世界第一，鋼材在我國(guó)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，數(shù)量與日俱增?？紤]提高材料的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是當(dāng)今市場(chǎng)日益發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈的必然需要。因此，冷彎薄壁型鋼在建筑、橋梁、各種設(shè)備支架中的應(yīng)用日益廣泛，這樣一可節(jié)省用材，二可減輕自重、便于運(yùn)輸和安裝，從而降低綜合造價(jià)。冷彎開(kāi)口薄壁型鋼中，冷彎薄壁卷邊槽鋼在實(shí)際工程中的應(yīng)用最為廣泛。
但由理論分析和試驗(yàn)研究可知，冷彎薄壁卷邊槽鋼的壁厚薄到一定程度后，在壓力、彎矩或兩者共同作用下，將會(huì)出現(xiàn)局部屈曲或畸變屈曲，其屈曲的臨界荷載可能遠(yuǎn)小于整體構(gòu)件的臨界荷載，使材料的性能不能被充分利用。工程設(shè)計(jì)中，常常通過(guò)限制開(kāi)口薄壁型鋼構(gòu)件的壁厚來(lái)避免局部屈曲和畸變屈曲的發(fā)生，使不能進(jìn)一步節(jié)省鋼材。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，冷彎薄壁卷邊槽鋼出現(xiàn)畸變屈曲，其屈曲的臨界荷載可能遠(yuǎn)小于整體構(gòu)件的臨界荷載，使材料的性能不能被充分利用存在的問(wèn)題本發(fā)明提供一種經(jīng)過(guò)構(gòu)造處理的設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼—冷彎薄壁卷邊槽鋼，使其比同型號(hào)的原始型鋼具有更大的畸變屈曲臨界荷載，從而提高該型鋼的承載能力，使材料的性能被充分利用以達(dá)到更經(jīng)濟(jì)、適用的目的。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，包括腹板1、翼緣2、卷邊3，在型鋼開(kāi)口之間設(shè)置連桿4。
所述連桿4兩端分別與型鋼的上下卷邊相連接；或連桿4兩端分別與型鋼的上下翼緣相連接。
連桿之間的最大間距不超過(guò)開(kāi)口薄壁型鋼的畸變屈曲半波長(zhǎng)的一半(可以等于半波長(zhǎng)的一半)。
開(kāi)口薄壁型鋼的畸變屈曲半波長(zhǎng)ld應(yīng)按畸變屈曲理論計(jì)算求得，對(duì)卷邊槽鋼也可按下列公式計(jì)算ld=3.2t(bt)0.82(dt)0.7[1+18(hb-1)]]]>式中，t為型鋼的壁厚，b為翼緣的寬度，d為卷邊的高度，h為腹板的高度。
連桿可以采用金屬或非金屬材料制成，其尺寸按受壓支撐的容許長(zhǎng)細(xì)比([λ]＝200])確定。
連桿與上、下翼緣的連接方式為用焊接、錨接、卡接、粘結(jié)或其他簡(jiǎn)單可靠的連接方法。
連桿的間距可以均布，或根據(jù)具體情況布置。
數(shù)值計(jì)算分析表明，采用了上述技術(shù)方案后，相同型號(hào)開(kāi)口薄壁型鋼的壓彎畸變屈曲荷載一般可提高20～30％或以上；提高了型鋼的承載能力，使材料的性能被充分利用。


圖1設(shè)置連桿的卷邊槽鋼示意2A-A剖面圖附圖標(biāo)記腹板1、翼緣2、卷邊3、連桿4、錨釘5。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
如圖1所示，一種設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，包括腹板1、翼緣2、卷邊3，在型鋼開(kāi)口之間設(shè)置連桿4。
所述連桿4兩端分別與型鋼的上下卷邊相連接；或連桿4兩端分別與型鋼的上下翼緣相連接。
連桿之間的最大間距不超過(guò)開(kāi)口薄壁型鋼的畸變屈曲半波長(zhǎng)的一半(可以等于半波長(zhǎng)的一半)；開(kāi)口薄壁卷邊槽鋼的畸變屈曲半波長(zhǎng)ld可按下列公式計(jì)算ld=3.2t(bt)0.82(dt)0.7[1+18(hb-1)]---(1)]]>式中，t為槽鋼的壁厚，b為翼緣2的寬度，d為卷邊3的高度，h為腹板1的高度。
連桿4可以采用金屬或非金屬材料制成，其截面尺寸按受壓支撐的容許長(zhǎng)細(xì)比([λ]＝200])條件確定，即應(yīng)滿足下式要求λ=l1imin≤200---(2)]]>式中λ和l1分別為連桿的最大長(zhǎng)細(xì)比和長(zhǎng)度，imin為連桿截面的最小回轉(zhuǎn)半徑。
連桿與上、下翼緣的連接方式為用焊接、錨接、卡接、粘結(jié)或其他簡(jiǎn)單可靠的連接方法。
實(shí)施例1，如圖2所示，一種開(kāi)口薄壁型鋼-卷邊槽鋼，連桿4兩端分別用錨釘5與上下卷邊相連接。取腹板1高度h＝120mm、翼緣2寬度b＝90mm、卷邊3高度d＝15mm和壁厚t＝1.5mm。
按公式(1)計(jì)算得該型鋼發(fā)生畸變屈曲的半波長(zhǎng)ld＝720mm。連桿采用鋼板條，厚度t1＝1.4mm，寬度b1＝2mm，長(zhǎng)度l1＝80mm，則截面的最小回轉(zhuǎn)半徑imin=I1,minA1=t112=1.412=0.404mm]]>式中A1和I1，min分別為鋼板條截面的面積和最小慣性矩。
鋼板條連桿的最大長(zhǎng)細(xì)比λmax=l1imin=800.404=198<200]]>滿足公式(2)要求，所用連桿截面合適。
分別取連桿4的間距為S＝720mm、360mm(＝ld/2)、180mm和72mm。有限元分析結(jié)果表明，該卷邊槽鋼設(shè)置上述連桿后，除S＝ld＝720mm外，承載能力提高了30～52％，見(jiàn)下表。
表1 加連桿前、后卷邊槽鋼在偏心壓力作用下的承載能力比較*

*承載能力單位為kN或kN·m。
實(shí)施例2，一種開(kāi)口薄壁型鋼，連桿4兩端分別用錨釘5與上下翼緣相連接，其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3，一種開(kāi)口薄壁型鋼，連桿4兩端分別與上下卷邊焊接，其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4，一種開(kāi)口薄壁型鋼，連桿4兩端分別與上下翼緣焊接，其余同實(shí)施例1。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。
本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神和主要特征的具體形式來(lái)概述。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明的上述實(shí)施方案都只能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求書指出了本發(fā)明的范圍，而上述的說(shuō)明并未指出本發(fā)明的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，包括腹板(1)、翼緣(2)、卷邊(3)，其特征在于，在型鋼開(kāi)口之間設(shè)置連桿(4)。
2.如權(quán)利要求1所述設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，其特征在于，所述連桿(4)兩端分別與型鋼的上下卷邊相連接；或連桿(4)兩端分別與型鋼的上下翼緣相連接。
3.如權(quán)利要求1所述設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，其特征在于，所述連桿之間的最大間距不超過(guò)開(kāi)口薄壁型鋼的畸變屈曲半波長(zhǎng)的一半；開(kāi)口薄壁卷邊槽鋼的畸變屈曲半波長(zhǎng)ld可按下列公式計(jì)算ld=3.2t(bt)0.82(dt)0.7[1+18(hb-1)]]]>其中，t為型鋼的壁厚，b為翼緣(2)的寬度，d為卷邊(3)的高度，h為腹板(1)的高度。
4.如權(quán)利要求1或2所述設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，其特征在于，連桿(4)的尺寸按受壓支撐的容許長(zhǎng)細(xì)比([λ]＝200])確定。
5.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，其特征在于，連桿(4)與型鋼的連接方式為焊接、錨接、卡接或粘結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種經(jīng)過(guò)構(gòu)造處理的設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼—冷彎薄壁卷邊槽鋼，使其比同型號(hào)的原始型鋼具有更大的畸變屈曲臨界荷載，從而提高該型鋼的承載能力，使材料的性能被充分利用以達(dá)到更經(jīng)濟(jì)、適用的目的。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是設(shè)置連桿的開(kāi)口薄壁型鋼，包括腹板、翼緣、卷邊，在開(kāi)口之間設(shè)置連桿，連桿兩端分別與上下卷邊或上下翼緣相連接。連桿之間的最大間距不超過(guò)開(kāi)口薄壁型鋼的畸變屈曲半波長(zhǎng)的一半。數(shù)值計(jì)算分析表明，采用了上述技術(shù)方案后，相同型號(hào)開(kāi)口薄壁型鋼的壓彎畸變屈曲荷載一般可提高20～30％或以上；高了型鋼的承載能力，使材料的性能被充分利用。
文檔編號(hào)E04C3/07GK1702258SQ20051004984
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者姚諫, 錢國(guó)楨, 顧建飛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)