專利名稱：鋼梁貫通孔補強方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程中的多層及高層鋼結(jié)構(gòu)補強方法，尤其涉及鋼梁貫通孔補強方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)中規(guī)定當圓形孔直徑小于或 等于1/3梁高時，可不予補強；當大于1/3梁高時，可用環(huán)形加勁肋加強，也可用套管或 環(huán)形補強板加強。這幾種補強措施只能設(shè)置在距梁端相當于梁高的范圍外，而且要求孔 口直徑不得大于梁高的1/2。若要求在塑性區(qū)內(nèi)開洞，必須開發(fā)一種貫通孔補強方法，以 適應(yīng)現(xiàn)代化工程實踐的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種在塑性區(qū)內(nèi)開通孔后 鋼梁貫通孔補強方法。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的 一種鋼梁貫通孔補強方法，在鋼梁的塑性 區(qū)內(nèi)開通孔；根據(jù)開孔位置、孔徑確定出所需要的補強環(huán)的結(jié)構(gòu)，將補強環(huán)焊接在所述
通孔上；其中所述孔和補強環(huán)應(yīng)滿足下述參數(shù)要求①偏心量e^丄^iZ-D ;②柱
2
、
、3 乂
1
2
2
子邊緣至通孔中心點的距離Z^0.7/f-丄;③補強環(huán)孔徑Z)為100 600mm;
3
④孔徑比^S0.5;所述//為鋼梁高度，所述補強環(huán)的外圓面設(shè)置有臺階，所述臺階的
大圓直徑為A，所述臺階寬度為&，高度為、，補強環(huán)的寬度為&，補強環(huán)的厚度為62， 補強環(huán)臺階上的頂圓與臺階的小圓之間為斜面，所述斜面的傾角為"，
Z)3 2 +2(62-6,)taim + 2/z2+Z)，其中/z,12土2mm， a = 30°±5°， ^的取值 I .100^D^300mm時，/z7 = 20±4mm; n.300^"^600mm時，/z2 = 40±4mm;6^5 10mm， 62比需要補強的鋼梁腹板厚度厚10mm左右。 所述補強圓環(huán)通過正反兩面與鋼梁焊接。
本發(fā)明的有益效果是適用于現(xiàn)代化工程實踐的需要，解決了在塑性區(qū)內(nèi)開通孔后 補強的問題，擴大了補強方法的適用范圍，不僅可以適用于普通的鋼框架梁，還可以用 于型鋼混凝土柱(CFT)鋼梁、鋼管混凝土柱(SRC)鋼梁、鋼框架組合梁等形式。


圖1是本發(fā)明實施的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明補強環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2的A部放大圖； 圖4是圖2的側(cè)示意圖； 圖5是補強環(huán)焊接示意圖。
附圖標記1、柱子，2 、鋼梁，3 、補強環(huán)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一歩描述
如圖1 圖5所示，本發(fā)明一種鋼梁貫通孔補強方法，首先根據(jù)設(shè)計要求，確定開孔 直徑以及開孔位置，根據(jù)開孔直徑和位置確定補強環(huán)的具體尺寸，即厚度、內(nèi)徑、外徑 等相關(guān)參數(shù)。所選的補強環(huán)經(jīng)過焊接加工技術(shù)最終形成新的鋼梁，需要對其抗彎和抗剪 承載力進行驗算，以達到強度和使用功能的雙重要求。具體方法為
在鋼梁2的塑性區(qū)內(nèi)開通孔；根據(jù)開孔位置、孔徑確定出所需要的補強環(huán)3的結(jié)構(gòu)， 將補強環(huán)3焊接在所述通孔上；
其中所述孔和補強環(huán)應(yīng)滿足下述參數(shù)要求①偏心量e^丄f 2②柱子1
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邊緣至通孔中心點的距離12 0.7//-上一//-Z);③補強環(huán)孔徑D為100 600mm;
④孔徑比^S0.5;所述/Z為鋼梁2高度，所述補強環(huán)3的外圓面設(shè)置有臺階，所述臺 階的大圓直徑為A，所述臺階寬度為&，高度為6,，補強環(huán)3的寬度為&，補強環(huán)3的厚度為62，補強環(huán)3臺階上的頂圓與臺階的小圓之間為斜面，所述斜面的傾角為"， ￡)3 2 2/^+2(62 — A)tana + 2/z2，其中^ = 12±2mm， " = 30°±5°， /;2的取值 I . 100 S Z) S 300mm 時， / 2 = 20±4mm; II. 300 2 Z) S 600 mm時，//2 = 40±4mm; Z)^5 10mm， 62比需要補強的鋼梁腹板厚度厚10mm左右；所述補強圓環(huán)3通過在I側(cè)、 II側(cè)正反兩面位置與鋼梁焊接。
以前關(guān)于鋼梁補強措施都是要求補強部位必須位于鋼梁塑性鉸區(qū)外，而有時候有些 管道、線路等必須要通過塑性鉸區(qū)，這時塑性鉸區(qū)外的補強技術(shù)就不能完全適用了。針 對先前補強技術(shù)的這一缺點，該補強方法可以用于塑性鉸區(qū)，只要符合相關(guān)尺寸要求就 可以，這樣就給設(shè)計人員帶來了很大的方便。
通過設(shè)計后，可以統(tǒng)計鋼梁開洞的數(shù)量和大小，再根據(jù)工程要求按照本發(fā)明進行工 業(yè)化、部品化生產(chǎn)。另外，就是該方法制作安裝方便，高效，最后經(jīng)過補強后的鋼梁強 度經(jīng)過驗算，可以滿足強度和使用的雙重要求。
補強環(huán)3通過鑄造成型，材料性能及加工制作必須滿足現(xiàn)行中國工程建設(shè)標準化協(xié) 會標準《鑄鋼節(jié)點技術(shù)規(guī)程》的要求。先根據(jù)設(shè)計要求在需要開孔的地方開好通孔，允 許通孔公差15mm;安裝補強環(huán)3時先放好位置，然后通過焊接I側(cè)的外圍上下左右四 個邊緣最高點先點焊進行初步固定；確定無誤后，先進行焊接I側(cè)的自動焊接，然后再 進行焊接II側(cè)的自動焊接，形成統(tǒng)一整體。
盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述 的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普
通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下， 還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種鋼梁貫通孔補強方法，其特征在于，在鋼梁的塑性區(qū)內(nèi)開通孔；根據(jù)開孔位置、孔徑確定出所需要的補強環(huán)的結(jié)構(gòu)，將補強環(huán)焊接在所述通孔上；其中所述孔和補強環(huán)應(yīng)滿足下述參數(shù)要求①偏心量②柱子邊緣至通孔中心點的距離③補強環(huán)孔徑D為100～600mm；④孔徑比所述H為鋼梁高度，所述補強環(huán)的外圓面設(shè)置有臺階，所述臺階的大圓直徑為D3，所述臺階寬度為h1，高度為b1，補強環(huán)的寬度為h2，補強環(huán)的厚度為b2，補強環(huán)臺階上的頂圓與臺階的小圓之間為斜面，所述斜面的傾角為α，D3≥2h1+2(b2-b1)tanα+2h2+D，其中h1＝12±2mm，α＝30°±5°，h2的取值I.100≤D≤300mm時，h2＝20±4mm；II.300≤D≤600mm時，h2＝40±4mm；b1＝5～10mm，b2比需要補強的鋼梁腹板厚度厚10mm左右。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋼梁貫通孔補強方法，其特征是，所述補強圓環(huán)通過正反兩 面與鋼梁焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼梁貫通孔補強方法，在鋼梁的塑性區(qū)內(nèi)開通孔；根據(jù)開孔位置、孔徑確定出所需要的補強環(huán)的結(jié)構(gòu)，將補強環(huán)焊接在所述通孔上。本發(fā)明適用于現(xiàn)代化工程實踐的需要，解決了在塑性區(qū)內(nèi)開通孔后補強的問題，擴大了補強方法的適用范圍，不僅可以適用于普通的鋼框架梁，還可以用于型鋼混凝土柱(CFT)鋼梁、鋼管混凝土柱(SRC)鋼梁、鋼框架組合梁等形式。
文檔編號E04G23/02GK101457591SQ20081015469
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者志 楊, 金明昌, 韓慶華 申請人:天津大學(xué)