專利名稱：加腋雙鉸直線拱梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種人字鋼梁和鋼筋混凝土柱鉸接組成的雙鉸直線拱梁，具體地說(shuō)是ー種加腋雙鉸直線拱梁。
背景技術(shù)：
由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)內(nèi)建材供應(yīng)情況的變化，我國(guó)エ業(yè)建筑和公共民用建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)ー統(tǒng)天下的局面近20年來(lái)迅速變化，取而代之的是鋼結(jié)構(gòu)。其中門式剛架在エ業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用，這是由于人字型鋼梁兩端與鋼柱頂剛接形成的門式剛架有受カ明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便，施工周期短，便于拆除改造等優(yōu)點(diǎn)，所以很快代替了沿用幾十年的鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)。同時(shí)，大量工程中因使用要求經(jīng)常遇到混凝土柱頂架設(shè)人字鋼梁這樣的混合結(jié)構(gòu)形式，如多層、高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)頂層的大空間房屋(大型會(huì)議室、 展廳、多功能廳等)就常采用這種形式，但其計(jì)算和構(gòu)造做法還不是很明確。若人字鋼梁兩端與混凝土柱頂做成剛接，不但構(gòu)造復(fù)雜，而且由于是兩種不同的材質(zhì)，受カ復(fù)雜、變形也不協(xié)調(diào)，一般常用的做法是普通人字鋼梁兩端與柱頂預(yù)埋螺栓鉸接連接，形成普通雙鉸直線拱梁，這樣的普通雙鉸直線拱梁在豎向荷載作用下，會(huì)產(chǎn)生水平推力，由于壓型板屋面坡度比較平緩，而越平緩水平推力就越大，雖然屋面荷載較小，推力有限，但若不考慮此推力，則其下端的鋼筋混凝土柱顯然存在安全隱患，若考慮此水平推力，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利，同時(shí)混凝土柱截面高度和配筋都需要加大，而且人字鋼梁與鋼筋混凝土柱頂連接用的螺栓承受較大的剪力，這對(duì)螺栓來(lái)說(shuō)，是其力學(xué)性能的弱項(xiàng)，即容易發(fā)生變形甚至剪切破壞。而目前有些設(shè)計(jì)，僅簡(jiǎn)單選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集中相同跨度門式剛架柱頂以上的鋼梁做這類結(jié)構(gòu)的屋面梁，兩端和混凝土柱頂鉸接連接，這樣的設(shè)計(jì)很不合理，存在安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種加腋雙鉸直線拱梁，以解決普通雙鉸直線拱梁在荷載作用下產(chǎn)生水平推力而引起背景技術(shù)中所述的安全隱患問(wèn)題。本實(shí)用新型技術(shù)方案如下一種加腋雙鉸直線拱梁，包括人字鋼梁、鋼筋混凝土柱，所述鋼筋混凝土柱中設(shè)有螺栓孔，所述螺栓孔中預(yù)埋有螺栓，所述人字鋼梁與鋼筋混凝土柱通過(guò)螺栓鉸接連接，所述人字鋼梁的跨中下部設(shè)有加腋板件，所述人字鋼梁和加腋板件通過(guò)連接件剛接連接，所述加腋板件的底面水平，所述加腋板件的頂部為人字形。本實(shí)用新型另ー種實(shí)施方式的技術(shù)方案如下—種加腋雙鉸直線拱梁，包括人字鋼梁、鋼筋混凝土柱，所述鋼筋混凝土柱中設(shè)有螺栓孔，所述螺栓孔中預(yù)埋有螺栓，所述人字鋼梁與鋼筋混凝土柱通過(guò)螺栓鉸接連接，所述人字鋼梁包括左鋼梁和右鋼梁，所述左鋼梁和右鋼梁之間設(shè)有加腋板件，所述左鋼梁和右鋼梁分別通過(guò)連接件與加腋板件剛接連接，所述加腋板件的底面水平，所述加腋板件的頂部為人字形。[0008]本實(shí)用新型消除了普通雙鉸直線拱梁在荷載作用下產(chǎn)生的水平推力，避免螺栓的剪切破壞，使支承拱梁的混凝土柱彎矩大大減少，節(jié)約成本，同時(shí)使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件傳カ途徑簡(jiǎn)捷，受カ明確，抗震有利，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單。并將鉸接連接的螺栓孔設(shè)置成橢圓孔，避免螺栓因鋼梁變形產(chǎn)生次應(yīng)カ而承受剪力，發(fā)生剪切破換，避免了受カ構(gòu)件因材質(zhì)不同、受カ后變形不同而在連接節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生較大的次應(yīng)力，避免結(jié)構(gòu)或構(gòu)件局部破壞或節(jié)點(diǎn)連接破壞。本實(shí)用新型的人字鋼梁采用H型鋼，取材容易，制作簡(jiǎn)單，避免了大片鋼板裁割和長(zhǎng)焊縫的加工量，縮短施工周期；人字鋼梁的斜坡上翼緣又能很好的配合壓型板屋面坡度。由于拱梁重量較小，一般可用輕型吊車起吊安裝，跨度可大可小，應(yīng)用范圍很廣。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖I為現(xiàn)有普通雙鉸直線拱梁的靜カ計(jì)算簡(jiǎn)圖；圖2為加腋雙鉸直線拱梁的簡(jiǎn)化靜カ計(jì)算簡(jiǎn)圖；圖3為加腋雙鉸直線拱梁第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)不意圖；圖4為加腋雙鉸直線拱梁第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為加腋雙鉸直線拱梁與混凝土柱頂連接的螺栓孔的平面圖。
具體實(shí)施方式
圖3為加腋雙鉸直線拱梁第一種實(shí)施方式，適合于跨度小于21米時(shí)用，它包括人字鋼梁I、鋼筋混凝土柱5，鋼筋混凝土柱5中設(shè)有螺栓孔4，螺栓孔4中預(yù)埋有螺栓6，人字鋼梁I與鋼筋混凝土柱5通過(guò)螺栓6鉸接連接，人字鋼梁I的跨中下部設(shè)有加腋板件2，人字鋼梁I和加腋板件2通過(guò)連接件3剛接連接，加腋板件2的底面水平，加腋板件2的頂部為人字形。本實(shí)施方式中人字鋼梁I和加腋板件2在屋脊處通過(guò)連接件3剛接連接組成直線拱梁，是對(duì)人字鋼梁I跨中下部(即普通雙鉸直線拱的拱頂下側(cè))加腋形成，即在人字鋼梁I跨中下部加設(shè)ー適當(dāng)長(zhǎng)度(此長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)力學(xué)公式計(jì)算確定)的腋，該腋由立板和水平板焊接形成，腋的立板厚度同人字鋼梁I的腹板厚，高度按同跨度的直線簡(jiǎn)支鋼梁的梁高選定，腋的水平板寬度和厚度同人字鋼梁I的下翼緣板，這樣的拱梁不按普通雙鉸直線拱計(jì)算，而按直線簡(jiǎn)支梁計(jì)算其彎矩和剪力，并確定梁斷面尺寸，同時(shí)注意梁跨中連接一定要穩(wěn)妥可靠，達(dá)到等強(qiáng)度連接。圖4為加腋雙鉸直線拱梁第二種實(shí)施方式，適合于跨度大于等于21米時(shí)用，它包括人字鋼梁I、鋼筋混凝土柱5，鋼筋混凝土柱5中設(shè)有螺栓孔4，螺栓孔4中預(yù)埋有螺栓6，人字鋼梁I與鋼筋混凝土柱5通過(guò)螺栓6鉸接連接，人字鋼梁I包括左鋼梁11和右鋼梁12，左鋼梁11和右鋼梁12之間設(shè)有加腋板件2，左鋼梁11和右鋼梁12分別通過(guò)連接件3與加腋板件2剛接連接，加腋板件2的底面水平，加腋板件2的頂部為人字形。本實(shí)施方式中，跨度很大時(shí)可在梁的兩個(gè)變截面處各設(shè)ー個(gè)連接點(diǎn)，這樣受力合理，經(jīng)濟(jì)適用，則該直線拱梁的跨中區(qū)段可制作成底平上斜式的變截面エ字型梁段，該變截面エ字型梁段的長(zhǎng)度、高度以及各構(gòu)件的厚度可根據(jù)拱梁的受カ情況按結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)應(yīng)公式計(jì)算得出。[0020]加腋部分是由三塊鋼板焊接形成變截面的エ字型梁段組成或由兩塊鋼板焊接形成變截面的T型梁段再與人字鋼梁的下翼緣焊接組成，人字鋼梁與加腋部分剛性連接，共同承擔(dān)荷載產(chǎn)生的全部彎矩。圖5為加腋雙鉸直線拱梁與混凝土柱頂連接用的橢圓形螺栓孔的平面圖，兩種實(shí)施方式的螺栓孔(4)都為橢圓形螺栓孔，橢圓孔的尺寸可以按常規(guī)計(jì)算方法計(jì)算得出，但ー般按構(gòu)造取兩半圓圓心之間的間距為5 10mm就可以。以結(jié)構(gòu)承受均布荷載為例，圖I為現(xiàn)有普通雙鉸直線拱梁的靜カ計(jì)算簡(jiǎn)圖，其計(jì)算公式為R=ql/2, H=5ql/32f, Mmax=9ql2/512=0. 14x(ql2/8)，其中R 為豎向支座反力，H為水平支座反力，Mmax為雙鉸直線拱梁跨中最大彎矩，q為均布荷載值，I為梁跨度，f為拱梁的拱尚。以結(jié)構(gòu)承受均布荷載為例，圖2為加腋雙鉸直線拱梁的簡(jiǎn)化靜カ計(jì)算簡(jiǎn)圖，其計(jì)算公式為R=ql/2，H=0，Mmax=ql2/8，其中R為豎向支座反力，H為水平支座反力，Mmax為直 線簡(jiǎn)支梁跨中最大彎矩，Q為均布荷載值，I為梁跨度。如圖I至圖2所示，普通雙鉸直線拱梁的彎矩值只有簡(jiǎn)支直線梁的14%，但同時(shí)產(chǎn)生水平力H，且f越小，H越大，而簡(jiǎn)支直線梁的H=0。由干支承人字拱梁的混凝土柱呈懸臂狀態(tài)，承擔(dān)此水平力H很不利，例如IOm高的柱，IOKN的推力，就會(huì)給柱下端節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生100KN. M的彎矩，再與風(fēng)荷載及地震作用疊加，彎矩就會(huì)更大，又因?yàn)槲萆w很輕，即柱的軸カN值相對(duì)很小，必然形成大偏心柱，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性很差。本實(shí)用新型加腋雙鉸直線拱梁為垂直加腋，加腋雙鉸直線拱梁雖然在外形上仍和普通雙鉸直線拱梁相似，但其計(jì)算時(shí)可以不考慮按普通雙鉸直線拱計(jì)算產(chǎn)生的水平推力，因?yàn)楫?dāng)受力后，加腋人字拱梁自身承擔(dān)了全部彎矩，梁兩端只向下傳遞豎向力。由于計(jì)算是基于彈性理論，而應(yīng)カ應(yīng)變是同時(shí)存在的，當(dāng)加腋人字拱梁受カ后，多少會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)變形，較小的水平推力是客觀存在的，而這點(diǎn)次應(yīng)カー般可以不計(jì)算，但如果跨度很大或梁下還有懸掛吊車等較大荷載吋，則可以把加腋雙鉸直線拱梁兩端套在柱頂預(yù)埋螺栓上的螺栓孔作成橢圓狀，以便釋放這些次應(yīng)力，將這部分次應(yīng)カ轉(zhuǎn)換給梁，使梁受カ稍有増加，來(lái)解除混凝土柱頂?shù)乃酵屏Α?br> 權(quán)利要求1.一種加腋雙鉸直線拱梁，包括人字鋼梁、鋼筋混凝土柱，所述鋼筋混凝土柱中設(shè)有螺栓孔，所述螺栓孔中預(yù)埋有螺栓，所述人字鋼梁與鋼筋混凝土柱通過(guò)螺栓鉸接連接，其特征在于所述人字鋼梁(I)的跨中下部設(shè)有加腋板件(2)，所述人字鋼梁(I)和加腋板件(2)通過(guò)連接件(3)剛接連接，所述加腋板件(2)的底面水平，所述加腋板件(2)的頂部為人字形。
2.一種加腋雙鉸直線拱梁，包括人字鋼梁、鋼筋混凝土柱，所述鋼筋混凝土柱中設(shè)有螺栓孔，所述螺栓孔中預(yù)埋有螺栓，所述人字鋼梁與鋼筋混凝土柱通過(guò)螺栓鉸接連接，其特征在于所述人字鋼梁(I)包括左鋼梁(11)和右鋼梁(12)，所述左鋼梁(11)和右鋼梁(12)之間設(shè)有加腋板件(2)，所述左鋼梁(11)和右鋼梁(12)分別通過(guò)連接件(3)與加腋板件(2)剛接連接，所述加腋板件(2)的底面水平，所述加腋板件(2)的頂部為人字形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加腋雙鉸直線拱梁，其特征在于所述螺栓孔(4)為橢圓形。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種加腋雙鉸直線拱梁，以解決普通雙鉸直線拱梁在荷載作用下產(chǎn)生水平推力而引起背景技術(shù)中所述的安全隱患問(wèn)題。它包括人字鋼梁、鋼筋混凝土柱，所述鋼筋混凝土柱中設(shè)有螺栓孔，所述螺栓孔中預(yù)埋有螺栓，所述人字鋼梁與鋼筋混凝土柱通過(guò)螺栓鉸接連接，所述人字鋼梁的跨中下部設(shè)有加腋板件，所述人字鋼梁和加腋板件通過(guò)連接件剛接連接，所述加腋板件的底面水平，所述加腋板件的頂部為人字形。本實(shí)用新型的人字鋼梁采用H型鋼，取材容易，制作簡(jiǎn)單，避免了大片鋼板裁割和長(zhǎng)焊縫的加工量，縮短施工周期；人字鋼梁的斜坡上翼緣又能很好的配合壓型板屋面坡度。由于拱梁重量較小，一般可用輕型吊車起吊安裝，應(yīng)用范圍很廣。
文檔編號(hào)E04C3/40GK202627327SQ20122024926
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者李能能, 權(quán)建中, 谷滿, 宋良雨, 王永發(fā) 申請(qǐng)人:西北礦冶研究院