CN201040897Y - 特种抗屈曲腹板h型钢 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于建筑型材技术领域，具体涉及一种特种抗屈曲腹板H型钢。其断面口型由中部腹板和上、下翼缘连体构成，上翼缘与下翼缘平行，腹板垂直位于上翼缘与下翼缘之间，腹板与翼缘采用单面角焊缝连接，腹板为长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形腹板，该波纹断面为圆弧角梯形。本产品可以取代工字钢和H型钢，而且比工字钢和H型钢用途更加广泛，可实现大型化用于特殊领域和特殊地点，包括大跨度桥梁的建造和船舶制造等。
Description
技术领域
本实用新型属于建筑型材技术领域，具体涉及一种特种抗屈曲腹板H型钢。
背景技术
目前在同类领域普遍采用的是热轧工字钢、热轧H型钢和焊接H型钢。工字钢和H型钢在工厂内通过热轧而成，受加工工艺的限制，其腹板必须是直线板。而焊接H型钢则是将两翼板和平面腹板焊接在一起成H型截面，适用于型钢规格无法满足要求时，但焊接H型钢多采用两面角焊缝，焊接工作量较大。
传统的工字钢和H型钢用钢量大，主要原因在于腹板抗屈曲能力较低，所以需要提高腹板厚度。而焊接H型钢由于腹板的高厚比受到限制，其腹板厚度一般也较厚，造成用钢量过大。此外，焊接H型钢在使用时，还要需要采取特殊的技术措施，比如加劲肋或者是利用腹板屈曲后强度等，设计和施工都较为复杂。
传统的热轧工字钢和H型钢由于受加工工艺和加工设备的限制，较难实现产品的大型化，当所要求的承载能力和刚度较大时，传统产品很难满足要求。若通过设计、加工焊接H型钢来完成，则较为费工费时，提高造价，并影响建设速度。
若采用已有专利技术(ZL 200310106253.9)，依据我国国情和目前的加工能力，若要生产大型构件，需要大型设备，设备制造和产品加工都成本较高，且目前实现起来具有一定的难度。
此外，已有专利中所要求的纯梯形腹板，在加工过程中必然造成钢板的局部不均匀拉伸，产生残余应变和材料的硬化，影响产品受力性能。同时，由于腹板拐角处过渡不平缓，必然影响焊接速度和质量，容易在局部出现焊接缺陷和应力集中，同样会影响产品受力性能。
综上所述，研究一种成本低廉、性能优越、使用寿命长的特种抗屈曲腹板H型钢是本领域技术人员的研究目标。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种成本低廉、性能优越、使用寿命长的特种抗屈曲腹板H型钢。
本实用新型提出的特种抗屈曲腹板H型钢，其断面口型由中部腹板2和上、下翼缘连体构成，其结构如图1所示。其中，上翼缘1与下翼缘3平行，腹板2垂直位于上翼缘1与下翼缘3之间，腹板2为一次成形的长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形腹板，该波纹断面为圆弧角梯形。
本实用新型中，所述梯形波纹断面为圆弧过度。
本实用新型中，所述腹板2和上翼缘1、下翼缘3之间分别为单面角焊缝。
本实用新型中，圆弧角梯形采用数控折弯技术制成。
本实用新型中，腹板2波纹密度和高度可根据要求改变，如图3和图4所示。
本实用新型中，所述波纹断面为圆弧角过渡梯形。圆弧过度使腹板2在此处应力流传递流畅，避免了腹板2的复杂应力状态。且腹板2波纹转角处为圆弧过渡，使腹板与翼缘钢板焊接时焊枪行走平滑，易于保证焊接质量，避免焊缝应力集中。
本实用新型通过改变热轧H型钢和焊接H型钢腹板形状，优化了H型钢和焊接H型钢的断面力学性能，通过腹板成形、全自动焊接、防腐、抗火处理等工艺生产本实用新型产品。
本实用新型的制备工艺如下：将带钢沿长度方向折成波纹均匀或不均匀重复的圆弧角的梯形腹板，并与两翼板采用单面角焊缝焊接成H型截面。这种新型的断面组合最大特点是更大程度上优化了断面力学性能与产品用钢量之间的关系，使之更趋于合理化、科学化。因此，本装置具有高承载能力、高刚度、优良的受力性能、优良的抗疲劳性能和自重轻相结合的特点，是十分理想的结构用型钢材料。同时本发明采用全自动焊接技术和专业定位工装夹具，能确保腹板和两翼板之间定位准确，焊缝轨迹一致，容易实现标准化。焊缝美观无飞溅，焊接完产品勿需整形。本实用新型采用数控折弯技术加工腹板，可以实现产品大型化。同时折弯生产效率与工业生产焊接效率相匹配，可以实现规模化工业生产。
本实用新型与热轧工字钢和H型钢相比，在刚度和承载力相等的情况下，用钢量节省40％～60％左右，比焊接H型钢节省30％左右。
与已有专利波纹腹板H型钢(ZL 200310106253.9)相比，本实用新型在以下几个方面有实质性的区别和优势特点：生产时可以将腹板和翼缘之间采用单面角焊缝，这样就减少一半焊接量，并减小了焊接残余应力和残余变形，同时降低造价。通过采用圆弧角避免了已有专利梯形腹板所存在的技术缺陷，即一方面避免了梯形尖角处的焊接缺陷和应变集中，另一方面可以使焊枪行走平滑，确保焊接质量，避免焊缝应力集中。原专利产品采用单一波纹尺寸，腹板厚度必须按照受力最大位置承载力控制，腹板优化空间有限。而采用特种数控折弯技术制作带圆弧角的梯形折线，可以实现在受力较大部位减小波长，加大波纹密度或增大波高，而在受力较小部位采用较稀疏波纹，实现了沿梁长度方向的优化，从而可以达到提高承载力和节约钢材的双重效果。
采用数控折弯技术不会象辊式冷弯、冲压或冷弯轧制成型技术那样造成钢板中面的残余变形和局部拉伸，因而对于梯形折线的制作所形成的残余应变和局部拉伸最小。
本产品可以取代工字钢和H型钢，而且比工字钢和H型钢用途更加广泛，可实现大型化用于特殊领域和特殊地点，包括大跨度桥梁的建造和船舶制造等。
附图说明
图1为本实用新型的结构图示。
图2为腹板断面的圆弧角过渡示意图。
图3为腹板波纹密度改变示意图。
图4为腹板波纹高度改变示意图。
图中标号：1为上翼缘，2为腹板，3为下翼缘。
具体实施方式
下面通过实施例结构附图进一步说明本实用新型。
实施例1：抗屈曲腹板H型钢的其断面口型由中部腹板2和上、下翼缘连体构成，上翼缘1与下翼缘3平行，腹板2垂直位于上翼缘1与下翼缘3之间，腹板2为一次成形的长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形腹板，该波纹断面为圆弧角梯形。
将下列各部件按图1所示方式连接，该领域技术人员均能顺利实施。
(1)制备特种抗屈曲腹板H型钢，其上翼缘1和下翼缘3厚度为14毫米，宽度为280毫米，腹板2厚度2毫米，高度1000毫米，波纹高度50毫米，波长300毫米，转角处过渡圆弧半径30毫米；材料均采用Q235钢。
(2)制备特种抗屈曲腹板H型钢，其上翼缘1和下翼缘3厚度为10毫米，宽度为200毫米，腹板2厚度为1.5毫米，高度500毫米，波纹高度38毫米，波长175毫米，转角处过渡圆弧半径20毫米。材料均采用Q235钢。
Claims (4)
1.一种特种抗屈曲腹板H型钢，其断面口型由中部腹板(2)和上、下翼缘连体构成，其特征在于上翼缘(1)与下翼缘(3)平行，腹板(2)垂直位于上翼缘(1)与下翼缘(3)之间，腹板(2)为长度方向呈均匀或不均匀周期性重复的波形腹板，该波纹断面为圆弧角梯形。
2.根据权利要求1所述的特种抗屈曲腹板H型钢，其特征在于所述腹板(2)梯形波纹断面为圆弧过度。
3.根据权利要求1所述的特种抗屈曲腹板H型钢，其特征在于所述腹板(2)和上翼缘(1)、下翼缘(3)之间连接方式分别为单面角焊缝。
4.根据权利要求1所述的特种抗屈曲腹板H型钢，其特征在于所述圆弧角梯形采用数控折弯技术制成。
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