專利名稱：自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是用于建筑結(jié)構(gòu)中的自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件，是一 種新型構(gòu)件。
背景技術(shù)：
隨著我國建筑工程的高速發(fā)展，尤其在一些超大跨度結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)了很多 的新型建筑造型，他們的建筑造型非常復雜，為了使結(jié)構(gòu)造型適應(yīng)建筑造型的 要求，這就要求結(jié)構(gòu)中的一些構(gòu)件隨結(jié)構(gòu)的曲率的變化而變化，這些變化包括構(gòu) 件彎曲和扭轉(zhuǎn)等，如圖(1)所示，彎扭構(gòu)件具有斜、彎、異形等特點，目前只 有在道路和橋梁工程中曲線梁橋滿足以上特點，但把曲線梁橋應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中
存在比較大的缺陷(1)曲線梁橋不能滿足扭轉(zhuǎn)要求；(2)曲線梁橋大多為普通 混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，他們本身的自重比較大；(3)混凝土的收縮、徐變 會對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的后期承載力產(chǎn)生比較大的影響。另外當結(jié)構(gòu)中采用這些彎扭構(gòu) 件后，由于這些構(gòu)件的幾何特殊性，構(gòu)件的軸向力將導致產(chǎn)生很大的彎曲效應(yīng)， 使構(gòu)件的受力非常復雜，構(gòu)件的各個位置的受力差異比較大，因此如何滿足構(gòu)件 各個位置的承載力成為彎扭構(gòu)件設(shè)計方面急需解決的問題。
另外由于彎扭構(gòu)件幾何構(gòu)型特殊，特別是為了減輕結(jié)構(gòu)的自重，彎扭構(gòu)件 可以采用薄壁鋼構(gòu)件，很多的國內(nèi)外學者已經(jīng)對焊接薄壁構(gòu)件做了比較好的研 究，并且已經(jīng)在工程應(yīng)用中取得了比較好的效果，它在減輕結(jié)構(gòu)的自重方面具有 較大的優(yōu)勢，但是把他們用于結(jié)構(gòu)中同樣有較大的缺陷例如大尺度薄壁矩形 截面的寬厚比較大，容易發(fā)生局部失穩(wěn)，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定， 截面的有效寬度很小，材料利用率較低。另外在焊接作用下可能會產(chǎn)生較大的應(yīng) 力集中，因此曲面板件容易出現(xiàn)局部曲屈，因此在進行薄壁彎扭構(gòu)件設(shè)計時必須 解決以上難題。
當今建筑技術(shù)的發(fā)展日新月異，建筑造型也千變?nèi)f化，實用新型一種可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)變化的空間彎扭構(gòu)件是一個必要環(huán)節(jié)。
實用新型內(nèi)容
為了解決上述問題，本實用新型提供了一種自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎 扭構(gòu)件，這種構(gòu)件既可以適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)中的造型及受力要求，又能充分發(fā) 揮薄壁構(gòu)件的優(yōu)勢。
本實用新型采用的技術(shù)方案如下本實用新型中的空間扭曲矩形鋼管 構(gòu)件，為由下薄壁板、兩塊側(cè)薄壁板和上薄壁板圍成的截面為矩形的管狀 構(gòu)件。所述的管狀構(gòu)件內(nèi)部固定有橫向加勁肋和縱向加勁肋，橫向加勁板 沿管狀構(gòu)件的徑向布置，在橫向加勁肋上設(shè)置有空洞。
在所述管狀構(gòu)件內(nèi)部還固定有縱向加勁板，縱向加勁板沿管狀構(gòu)件的 軸向布置。
所述縱向加勁肋的截面為T形或L形。
本實用新型既可以根據(jù)結(jié)構(gòu)所承擔的彎矩、剪力、軸力的不同及造型 方面的要求制作為截面大小不同的形式，又可以加工制作為截面大小相同 的形式，所以管狀構(gòu)件的截面既可以為等截面也可以為變截面。
本實用新型所述的自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件不僅在造型方面滿 足要
求，而且可以有效的減輕結(jié)構(gòu)本身自重。而且截面的大小可以根據(jù)構(gòu)件的 實際受力情況做出調(diào)整，從而可以有效地節(jié)約了材料，而且使結(jié)構(gòu)造型更 加美觀。橫向加勁肋有效的束縛了外側(cè)薄壁板件的面外變形，使構(gòu)件截面 應(yīng)力分布比較均勻，并且設(shè)有空洞，可以方便構(gòu)件內(nèi)部的焊接及加工。縱 向加勁肋截面的回轉(zhuǎn)半徑比較大，可以減小板件的寬厚比，增大截面的有 效寬度，使材料的利用率得到提高，使結(jié)構(gòu)有效的抵御溫度變化、風荷載 及地震的作用。

圖1是自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件外觀示意圖； 圖2是等截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件的結(jié)構(gòu)外觀示意圖；圖3是自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件結(jié)構(gòu)組成圖； 圖4是等截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成圖； 圖5是圖3的A-A剖面示意圖中1、下薄壁板，2橫向加勁肋，3、縱向加勁肋，4、側(cè)薄壁板，
5、上薄壁板。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1 圖5對本實用新型實施例作進一步詳述 實施例l:
自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件的結(jié)構(gòu)組成如圖1、圖3和圖5所示。 它是由外側(cè)的下薄壁板件l、兩塊側(cè)薄壁板4、上薄壁板5和內(nèi)部的橫向加 勁肋2及縱向加勁肋3組成。下薄壁板1、兩塊側(cè)薄壁板4和上薄壁板5圍 成了變截面矩形管狀構(gòu)件。截面為矩形的管狀構(gòu)件內(nèi)部焊接有橫向加勁肋2 和縱向加勁肋3，橫向加勁板2沿管狀構(gòu)件的徑向布置，在橫向加勁肋2上
設(shè)置有空洞，可以方便構(gòu)件內(nèi)部的焊接及加工。在管狀構(gòu)件內(nèi)部還固定有 縱向加勁板3，縱向加勁板3沿管狀構(gòu)件的軸向布置，縱向加勁肋3的截面 為L形，如圖5所示。
外側(cè)的下薄壁板1、兩塊側(cè)薄壁板4和上薄壁板5是按結(jié)構(gòu)彎扭形式切 割、彎折而成，四塊薄壁板通過焊接的方式組成截面形狀為矩形的變截面 管狀構(gòu)件。在薄壁管狀構(gòu)件的內(nèi)部焊接按一定間距排列的帶空洞的橫向加 勁肋2，空洞可以方便構(gòu)件內(nèi)部的焊接。沿構(gòu)件縱向設(shè)置截面回轉(zhuǎn)半徑比較 大的縱向加勁肋3，縱向加勁板3的截面形狀可以為T形或L形。在本實施 例中 一方面構(gòu)件可以根據(jù)實際的受力及造型要求改變截面的大小，另一 方面構(gòu)件是由側(cè)薄壁板組成的彎扭構(gòu)件內(nèi)部設(shè)置了橫向加勁肋2和縱向加 勁肋3，這樣三者相互作用使構(gòu)件形成了一個合理空間受力體系，內(nèi)部的加 勁肋可以有效地增強構(gòu)件的承載力和剛度。
在加工制作本實施例中的構(gòu)件時，首先對構(gòu)件的幾何構(gòu)型進行簡化， 采用分段加工的方法制作，把軸線在一個平面的部分單獨分別制作，使構(gòu)件的每個截面都能保持矩形，最后把分段加工的構(gòu)件通過焊接的方式組合 起來，就組成了空間扭曲矩形截面鋼管構(gòu)件。 其具體制作方法如下
1) 切割、彎折出構(gòu)件組裝所需的下薄壁板l、側(cè)薄壁板4、上薄壁板 5和內(nèi)部的橫向加勁肋2、縱向加勁肋3;
2) 對構(gòu)件進行空間定位，支設(shè)模具，構(gòu)件的組裝在模具進行；
3) 對構(gòu)件進行組裝，組裝時選擇構(gòu)件的一塊薄壁板作為下翼緣板進行
組裝，如圖5所示本實施例中選擇下薄壁板l作為下翼緣板，如圖5所 示；
4) 首先在模具上對下翼緣板1進行準確定位，保證下翼緣板1與模具 有可靠的連接。然后對構(gòu)件內(nèi)部的橫向加勁肋2和縱向加勁肋3在下翼緣 板1上準確定位，組裝構(gòu)件兩惻的側(cè)薄壁板4;
5)采用合理的焊接順序進行構(gòu)件內(nèi)部的焊接，即焊接橫向加勁肋2 和縱向加勁板3與下薄壁板1及兩側(cè)的側(cè)薄壁板4之間的焊縫；
6) 然后對構(gòu)件進行封板，吊裝上薄壁板5 ，焊接上翼緣5與內(nèi)部加勁
肋2之間的焊縫；
7) 最后焊接完成構(gòu)件外側(cè)的薄壁板之間的四條棱角焊縫后，即構(gòu)成了 空間扭曲矩形鋼管構(gòu)件；
8) 將分段加工的構(gòu)件通過焊接方式組合起來就形成了空間扭曲矩形鋼 管構(gòu)件。
實施例2:
本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例l基本相同，不同之處僅在于本實用新型中 的管狀構(gòu)件為等截面構(gòu)件，如圖2、圖4所示，還有本實施例中縱向加勁板
3的截面形狀為T形。
權(quán)利要求1、自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件，為由下薄壁板(1)、兩塊側(cè)薄壁板(4)和上薄壁板(5)圍成的截面為矩形的管狀構(gòu)件；其特征在于所述的管狀構(gòu)件內(nèi)部固定有橫向加勁肋(2)和縱向加勁肋(3)，橫向加勁板(2)沿管狀構(gòu)件的徑向布置，在橫向加勁肋(2)上設(shè)置有空洞。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件，，其特征在于在所述管狀構(gòu)件內(nèi)部還固定有縱向加勁板(3)，縱向加勁板(3)沿管狀構(gòu)件的軸向布置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件，其特征在于所述縱向加勁肋(3)的截面為T形或L形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件，其特征在于所述管狀構(gòu)件的截面為等截面或變截面。
專利摘要本實用新型是用于建筑結(jié)構(gòu)中的自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件，是一種新型構(gòu)件。本構(gòu)件為由下薄壁板(1)、兩塊側(cè)薄壁板(4)和上薄壁板(5)圍成的截面為矩形的管狀構(gòu)件。所述的管狀構(gòu)件內(nèi)部固定有橫向加勁肋(2)和縱向加勁肋(3)，橫向加勁板(2)沿管狀構(gòu)件的徑向布置，在橫向加勁肋(2)上設(shè)置有空洞。在所述管狀構(gòu)件內(nèi)部還固定有縱向加勁板(3)，縱向加勁板(3)沿管狀構(gòu)件的軸向布置?？v向加勁肋(3)的截面為T形或L形。本實用新型中的自適應(yīng)變截面矩形鋼管彎扭構(gòu)件不僅在受力及造型方面滿足要求，而且可以有效的減輕結(jié)構(gòu)本身自重，使結(jié)構(gòu)有效的抵御溫度變化、風荷載及地震的作用。
文檔編號E04C3/04GK201347602SQ20082012454
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者張云鵬, 翼 彭, 曹萬林, 重 范, 范學偉 申請人:中國建筑設(shè)計研究院