一種雙曲余弦三維波紋鋼板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種雙曲余弦三維波紋鋼板，雙曲余弦三維波紋鋼板橫斷面呈余弦波形或正弦波形，板縱向有小波紋，板四周有螺栓孔。通過螺栓連接可拼裝成不同跨度、不同矢高、不同曲線形式的拱形結(jié)構(gòu)?？朔藞A弧形三維波紋鋼板存在的截面力學(xué)性能不佳，材料利用率不高等不足，實(shí)現(xiàn)了抗彎剛度、屈曲穩(wěn)定性及動(dòng)力特性等綜合性能較優(yōu)化，具有用料省、抗爆性能好、材料利用率高等特點(diǎn)，可作為大跨度自承載結(jié)構(gòu)和抗爆復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)襯使用。
【專利說明】一種雙曲余弦三維波紋鋼板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于薄壁鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別是涉及一種三維波紋鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有壓型鋼板是根據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GB50018-2002)的規(guī)定生產(chǎn)的，鋼板厚度通常在0.4-1.6mm之間，斷面形式為梯形、矩形等折線型，采用鎖邊連接方法，剛度和強(qiáng)度較低，與被覆鋼筋混凝土連接困難，不宜作為大跨度防護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯。
[0003]2001年，空軍工程設(shè)計(jì)研究局等單位研制了一種三維波紋鋼單元板(劉啟川等，中國實(shí)用新型專利，專利號(hào)CN2430490)，該單元板截面為圓弧形，兩側(cè)各有小圓弧形掛耳用于連接。該單元板可作為大跨度防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)襯，較好解決了與上部混凝土連接問題，提高了復(fù)合結(jié)構(gòu)抗震塌能力。但是試驗(yàn)和理論分析表明，圓弧形單元板存在兩個(gè)方面的不足:一是從強(qiáng)度和剛度等靜載力學(xué)性能來看，在相同材料用量的前提下，圓弧形截面并非較優(yōu)的截面形式，存在剛度和強(qiáng)度更優(yōu)的截面形式；二是從抗爆炸局部荷載作用來看，圓弧形三維波紋鋼板與上部鋼筋混凝土復(fù)合截面的最小抵抗線位于中波處，而大波處較厚的鋼筋混凝土則難以有效發(fā)揮性能，從而造成大量鋼筋混凝土材料的浪費(fèi)。同時(shí)，由于圓弧形波紋鋼板兩側(cè)小圓弧掛耳的曲率半徑過小，在承受爆炸應(yīng)力波荷載時(shí)存在較大的應(yīng)力集中，在試驗(yàn)中表現(xiàn)為此處易產(chǎn)生大量連接螺栓被剪斷，內(nèi)襯鋼板被拉裂等破壞現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供一種抗彎剛度、屈曲穩(wěn)定性及抗爆性能綜合較優(yōu)的三維波紋鋼板。
[0005]本實(shí)用新型的鋼板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長在600-1000mm之間，波高在 200-500mm 之間。
[0006]上述鋼板可以在縱向長度方向具有曲率半徑在3000-30000mm之間的波紋。鋼板四周布置可以有螺栓孔，相鄰鋼板通過在螺栓孔內(nèi)安裝螺栓可以在縱向或橫向相互搭接。
[0007]本實(shí)用新型克服了圓弧形三維波紋鋼板存在的不足，抗彎剛度、屈曲穩(wěn)定性及抗爆性能三者綜合較優(yōu)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1雙曲余弦三維波紋鋼板俯視圖
[0009]圖2雙曲余弦三維波紋鋼板主視圖
[0010]圖3雙曲余弦三維波紋鋼板右視圖
【具體實(shí)施方式】
[0011]根據(jù)薄壁拱形結(jié)構(gòu)屈曲機(jī)理及爆炸應(yīng)力波傳播原理，采用理論計(jì)算和動(dòng)力有限元分析方法，提供的一種雙曲余弦三維波紋鋼板。[0012]圖1、圖2、圖3分別為雙曲余弦三維波紋鋼板的俯視圖、主視圖和右視圖。板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長在600-1000mm之間，波高在200-500mm之間；板縱向長度方向有小波紋，調(diào)整小波紋之波深、波距可使板縱向形成不同曲率的弧形，其曲率半徑在3000-30000mm之間；板四周有螺栓孔。
[0013]由理論計(jì)算得到，在單位面積用鋼量相同的條件下，雙曲余弦三維波紋鋼板的抗彎剛度是圓弧形波紋鋼板的1.43倍；與鋼筋混凝土形成復(fù)合截面時(shí)，在混凝土用量相等的條件下，雙曲余弦三維波紋鋼板復(fù)合截面抗彎剛度是圓弧形波紋鋼板復(fù)合截面的1.33倍；在單位面積平均抗彎剛度相等的條件下，雙曲余弦波紋鋼板復(fù)合截面的混凝土用量和鋼板用量分別是圓形波紋鋼板復(fù)合截面的0.9倍和0.8倍。
[0014]由靜力試驗(yàn)表明，雙曲余弦三維波紋鋼板結(jié)構(gòu)完全能承受相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的風(fēng)、雪荷載及施工荷載的最不利作用，具備較高的強(qiáng)度、剛度和屈曲穩(wěn)定性，可滿足作為自承載結(jié)構(gòu)或復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)襯的要求。由大口徑實(shí)彈攻擊試驗(yàn)表明，雙曲余弦三維波紋鋼板作內(nèi)襯的鋼筋混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，動(dòng)應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯改善，波紋鋼板與鋼筋混凝土結(jié)合緊密，復(fù)合結(jié)構(gòu)整體受力作用十分顯著，抗局部震塌破壞能力明顯提高。由動(dòng)力有限元對(duì)同厚度復(fù)合結(jié)構(gòu)分析得到，在相同爆炸應(yīng)力波荷載作用下，雙曲余弦三維波紋鋼板上最大應(yīng)力僅是圓弧形波紋鋼板上最大應(yīng)力的0.36倍。
[0015]在某種大跨度防護(hù)結(jié)構(gòu)上使用的雙曲余弦三維波紋鋼板復(fù)合結(jié)構(gòu)與圓弧形三維波紋鋼板復(fù)合結(jié)構(gòu)相比，在同抗力條件下，可節(jié)省鋼材20%，節(jié)省鋼筋混凝土 10%。
[0016]下面為一個(gè)具體實(shí)施例:首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定平鋼板尺寸和厚度，厚度通常為1.5-5.0mm之間，然后將平鋼板送入軋制生產(chǎn)線。第一道工序沖螺栓孔；第二道工序軋邊；第三道工序卷?。坏谒牡拦ば蜍埐ㄐ?，使板橫斷面為余弦波形(或正弦波形)，波長在600-1000mm之間，波高在200_500mm之間；第五道工序軋小波紋，調(diào)整小波紋波距和波深，使板縱向形成不同曲率弧形，曲率半徑在5000-30000mm之間。板縱向相互重疊搭接，用螺栓連接，橫向相互重疊搭接，用螺栓連接，可構(gòu)成不同跨度、不同矢高、不同曲線形式的拱形結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙曲余弦三維波紋鋼板，其特征在于:鋼板橫截面呈余弦波形或正弦波形，波長在600-1000mm之間，波高在200_500mm之間。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種雙曲余弦三維波紋鋼板，其特征在于:鋼板縱向長度方向具有曲率半徑在3000-30000mm之間的波紋。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種雙曲余弦三維波紋鋼板，其特征在于:鋼板四周布置有螺栓孔，相鄰鋼板通過在螺栓孔內(nèi)安裝螺栓可以在縱向或橫向相互搭接。
【文檔編號(hào)】F16S1/00GK203413334SQ201320039948
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】姚煥忠, 林茂光, 韓國建, 邊振江, 程國亮, 楊進(jìn)勇 申請(qǐng)人:中國人民解放軍空軍工程設(shè)計(jì)研究局, 中國人民解放軍廣州軍區(qū)空軍工程建設(shè)局