制造梁的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造梁的方法，特別是制造結構金屬梁的方法。
【背景技術】
[0002]也稱為工字梁或者H型梁的通用梁經(jīng)常用于建筑物結構中。然而，通常使用的這類型梁并未如本來應該的那么有效或者最佳。通常，梁沿其長度具有等截面。從目錄尺寸的列表中選擇并且基于使用時期望的最大彎矩和剪力來選擇截面的尺寸。可以存在額外的標準，例如，屈曲限制和孔留量。因此，截面尺寸基于沿梁長度的最壞情況下的條件。然而，實際上，這些尺寸標準不適用于沿梁長度的所有點，因此，在沿梁的多點處，梁是超過指定要求的；其具有不需要的多余材料和多余重量。
[0003]大多數(shù)通用梁沿其長度具有等截面的一個原因在于，大多數(shù)這些梁是在通用梁乳機中進行乳制的并且該類乳機的標準技術不允許梁截面沿著梁長度變化。
[0004]最近，已經(jīng)有各種克服該限制的嘗試。W02012032301描述了用于壓制深度可變、法蘭厚度可變、法蘭寬度可變等的梁的設備和方法。EP0756905描述了主要目的在于實現(xiàn)不同法蘭厚度的一致的整體梁深度的相關技術。JP2000343102描述了制造具有可變腹板深度和法蘭厚度的梁的另一種方法。這些方法具有若干顯著缺點。主要問題在于:在乳制沿其長度具有可變截面的單體梁中涉及的材料流型非常復雜，并且難以實現(xiàn)正確的材料性質，也難以避免梁的非期望的曲率。另一問題在于需要新的設備。
[0005]為了避免在乳制沿其長度具有變化截面的梁中涉及的問題，一種替代制造方法是裝配梁；即，通過將板材或者剖面焊接或者連接在一起來構造梁。裝配式梁的構造是眾所周知的，例如，如在提供了拱形梁的US 1843318中所描述的；或者如在US 620, 561中所圖示的桁架梁，其中，通過從腹板切割材料然后將切邊連接在一起來修改深度。這些梁的特征在于，在腹板和法蘭中的材料的厚度沿梁長度是恒定的。沿著梁長度唯一變化的是其深度。另一類眾所周知的裝配式梁是雉堞狀梁或者蜂窩梁，雖然此構造一般用于相對于其母剖面來增加沿梁全長的梁深度并且不用專門改變沿梁長度的剖面。這些現(xiàn)有技術的裝配式梁設計的顯著缺點在于，因為腹板厚度和法蘭厚度沿梁長度是恒定的，因此，能夠僅通過修改腹板深度或者法蘭寬度來實現(xiàn)剖面的變化。雖然對于一些應用可接受改變腹板深度或者法蘭寬度，但是在建筑物應用中，優(yōu)選地用具有恒定深度和恒定法蘭寬度的梁來使地板、天花板件和墻壁的適配更簡單。
[0006]在JP2000343102的圖5中，圖示了沿其部分長度改變剖面的梁。該梁具有法蘭厚度不同但腹板深度相同的兩個分開的工字梁焊接在一起。顯然，通過將若干不同的工字梁剖面焊接在一起，可以產生截面沿長度變化的梁，但這具有若干缺點。首先，為了合理準確地接近沿梁長度變化的負載要求，將需要大量不同的剖面，并且在保持梁的平直度的同時將所有這些剖面焊接在一起是困難的。其次，在梁的法蘭中的焊縫將潛在地弱化梁。
[0007]另一種制造沿其長度具有理想截面變化的梁的方法是通過實心棒或者通過始于沿其長度等于或者大于所需最大截面的等截面的梁來機械制造梁。相關的方法是從已經(jīng)機械制造來給出沿其長度的厚度變化的板材或者剖面來裝配梁。然而，這些制造方法十分浪費材料并且是昂貴的，而且通常僅用于在類似飛機等中的梁。對于在建筑物構造中的梁，它們并不是實用的或者成本有效的解決方案。
[0008]另一種制造沿其長度具有截面變化的梁的方法是通過使用縱向壓型(longitudinally profiled，LP)板材來裝配梁。其中板材厚度沿板材長度改變的LP板材的乳制是眾所周知的，并且這類板材常常用于造船和橋梁建設中。如SchKter在“Heavy steel plates for efficient construct1nal steelwork” 以及 Richter 和Schmackpfeffer在“Longitudinally profiled plates cut costs”中所描述的那樣，已經(jīng)通過使用縱向壓型板材裝配出了大的工字梁。然而，到目前為止，LP板材在工字梁裝配中的應用限于非常大的結構，例如橋梁、發(fā)電站和非常高的建筑物。在建筑物中，通常用于構造的工字梁仍大多數(shù)使用等截面。對此的一個原因在于:在其中厚度沿著標準建筑物工字梁的相對短的長度平穩(wěn)變化的LP板材的生產并不實際。

【發(fā)明內容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種制造梁的方法，所述方法包括:在縱向壓型乳制過程中乳制兩個法蘭件，使得每個乳制法蘭件的一個表面根據(jù)預定厚度分布被壓型；以及經(jīng)由壓型表面使所述乳制法蘭件連接在一起。
[0010]優(yōu)選地，所述方法進一步包括乳制所述法蘭件，使得每個乳制法蘭件的另一表面大致是扁平的。
[0011]所述乳制過程將使法蘭件的一面具有輪廓，同時保持相對表面扁平，使得在未多余地使用額外的材料和重量的情況下，使梁在沿其長度的各個點處具有所需的強度，以及使最終用戶具有扁平的表面的便利。
[0012]優(yōu)選地，所述方法進一步包括將所述兩個法蘭件背靠背地乳制在一起。
[0013]優(yōu)選地，所述乳制法蘭件包括T形法蘭件。
[0014]優(yōu)選地，所制造的梁的遠離腹板的法蘭表面大致是扁平且平行的。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種用于制造梁的方法，所述方法包括:在縱向壓型乳制過程中乳制法蘭件，使得乳制法蘭件的多個表面根據(jù)預定厚度分布被壓型；其中，所述縱向壓型乳制過程包括乳制Y形剖面；以及拋光所述Y形剖面以形成T形剖面；以及其中，所述方法進一步包括:經(jīng)由每個法蘭件的壓型表面使所述乳制法蘭件中的兩個連接在一起。
[0016]優(yōu)選地，所述方法進一步包括:提供相對應的乳制腹板件并且通過所述乳制腹板件連接所述乳制法蘭件。
[0017]將每個法蘭件的壓型表面連接至腹板件的相對應的壓型表面以將兩個法蘭件連接在一起。
[0018]優(yōu)選地，所述方法進一步包括:在乳制操作期間操縱一個或更多個乳輥，以便沿著梁長改變單獨的梁的尺寸。
[0019]優(yōu)選地，所述方法進一步包括:鑄造原材料，其中，在鑄造材料中已經(jīng)存在至少部分所需的厚度變化；以及乳制所述鑄造材料。
[0020]本發(fā)明提供裝配式梁，該裝配式梁從具有一個扁平側面和一個壓型側面的一個或更多個LP板材或者從其中法蘭部分的厚度沿梁長度改變的一個或更多個T形剖面構造而成，使得施加更大力的這些部分具有用于強度的額外材料并且使負載相對低的區(qū)域具有減小的截面面積。還提供了一種生產沿其長度具有變化厚度的T形剖面的設備。本發(fā)明能夠生產具有恒定或者幾乎恒定的深度和法蘭寬度但沿其長度具有變化的法蘭和腹板厚度的梁，以滿足建筑業(yè)對具有恒定深度和恒定法蘭寬度的梁的需要，從而使地板、天花板件和墻壁的適配變得簡單。
【附圖說明】
[0021]現(xiàn)將參照附圖描述梁的示例和根據(jù)本發(fā)明的用于制造梁的方法，在圖中:
圖1a和圖1b圖示典型的乳制通用梁的側視圖和截面；
圖2圖示常規(guī)的通用梁乳機的輥縫視圖；
圖3a到圖3c圖示針對法蘭使用LP壓型板材的裝配式梁的第一示例的側視圖和截面；圖4a到圖4c圖示針對腹板使用LP壓型板材的裝配式梁的第二示例的側視圖和截面；圖5a到圖5d圖示根據(jù)本發(fā)明的裝配式梁的側視圖和截面以及用于通過使用具有一個扁平側的LP壓型板材來乳制所述梁的法蘭的方法；
圖6a到圖6d圖示根據(jù)本發(fā)明的具有變化的法蘭厚度的T形剖面部分的乳制和裝配式梁的構造；
圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的用于乳制T形剖面部分的可替代方法；
圖8a到圖Sc圖示根據(jù)本發(fā)明的用于乳制T形剖面部分的可替代乳機構型的輥縫圖。
【具體實施方式】
[0022]在如圖1a和圖1b所圖示的常規(guī)通用梁中，梁I具有腹板2并且在腹板的每個端部處具有法蘭3。如能夠從圖1b中所見的，法蘭厚度4、腹板深度5b和梁深度5沿梁長度是恒定的。由于截面是恒定的并且必須滿足沿梁長度的最大負載要求，所以在沿長度的不經(jīng)歷最大負載的那些點處存在比實際需要更多的材料。
[0023]圖2圖示在常規(guī)通用梁乳機中的最終乳制步驟，其中，乳輥101、103對施加乳制力105、106的法蘭進行乳制，而乳輥102、104對施加乳制力107、108的腹板進行乳制。實際上，通用梁乳機通常在其側面將工字梁乳制為H型梁，但原理與圖2所圖示的相同。
[0024]本發(fā)明提供了一種梁和制造梁的方法，該方法使能在沿梁的每個點處將型材裁制成符合負載要求，而不是通過全部使用最大負載要求。通過不斷地使剖面性質與梁的沿其長度的應力匹配，可以減小梁的質量。這可以通過在滿足在整個梁長度上的所有標準、法規(guī)&規(guī)則的同時，不斷地確定可能的最有效的截面來實現(xiàn)。
[0025]例如在GB1213011.8中所描述的最新進展使能生產在標準建筑物工字梁的短長度中具有多個厚度變化的板材，并且可以有效地通過將乳態(tài)長度剪切為若干更短的長度(每個都具有縱剖面)來制造這些LP板材。這可以構造用于一般建筑用途的裝配式梁，其中，法蘭厚度或者腹板厚度或者這兩者沿梁長度變化。然而，在由LP板材制造的建筑物中，用于一般建造使用的梁仍面臨一些問題。一個問題在于，難以實現(xiàn)如常規(guī)LP板材的扁平頂面和底面以及恒定梁深度。從LP板材構造的裝配式梁的另一問題在于，焊縫位于在高應力區(qū)域中的法蘭與腹板之間的界面或者拐角處，并且由此潛在地弱化梁。
[0026]圖3圖示對于法蘭由LP板材構造的裝配式梁。沿長度的厚度變化包括如在GB1213011.8中所描述的多個拐點。在典型應用中，梁的最大負載不是在梁的端部而是在中心，并且最小負載不是在端部而是在沿梁的一部分。輪廓(例如在圖3a到圖3c中所圖示的)針對沿長度的負載的此變