一种三段组合钢梁和组合框架梁柱结构的制作方法

1.本发明涉及装配式建筑领域，尤其涉及到装配式钢结构中的钢框梁的构件截面形式。


背景技术：

2.目前用于钢框架结构中的钢梁用钢量大，造价高，阻碍了钢结构的推广。建筑中存在较多管线，管线占用净空问题突出，存在钢梁预留管线洞口的位置和大小不可控、钢梁开洞后洞口加强工作量大，造价高等问题。


技术实现要素：

3.本发明旨在于提供一种经济效益更好的钢梁，为此，本发明提供了一种三段组合钢梁，其特征在于，包括钢桁架梁体、二实腹钢梁段和二拼接端板，二所述实腹钢梁段通过所述拼接端板连接于所述钢桁架梁体的两端；所述钢桁架梁体包括上弦杆、下弦杆和中间腹杆，所述实腹钢梁段至少包括上弦板、下弦板和实腹板。
4.较佳的，所述实腹钢梁段的长度为所述实腹钢梁段高度的1.5～2.0倍；所述拼接端板位于所述实腹钢梁段的末端，所述拼接端板距离所述实腹钢梁段首端的距离为所述实腹钢梁段1.5～2.0倍梁高。
5.较佳的，所述中间腹杆呈“w”形连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。
6.较佳的，所述中间腹杆为角钢，所述中间腹杆连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。
7.较佳的，所述中间腹杆为方管，所述中间腹杆连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。
8.较佳的，所述中间腹杆为圆管，所述中间腹杆连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。
9.较佳的，所述上弦杆为t形钢，所述中间腹杆与所述上弦杆连接。
10.较佳的，所述下弦杆为t形钢，所述中间腹杆与所述下弦杆连接。
11.较佳的，所述二实腹钢梁段为h形截面或者箱形截面。
12.采用本技术方案的有益效果为：
13.梁柱结构中，框梁一般是梁端弯矩大，跨中弯矩小，组合钢梁可根据框梁的这一受力特点进行分段设计，组合钢梁在受力较大的梁端采用刚度较大、承载力较高的实腹截面，在受力较小的梁中间段采用刚度合适、承载力匹配的钢桁架，从而提高经济性。
14.梁中间段采用钢桁架梁体，桁架形成的空腔便于管线的安装，节省了整体的层高空间，在满足净高的需求下可降低层高，同时也避免了传统实腹钢梁需要开管线孔，并加以补强的繁琐，保证了工程质量，降低了工程造价。
15.在钢结构塑性及弯矩调幅设计中，对形成塑性铰并发生塑性转动的截面，其截面板件的宽厚比等级需要达到[gb 50017-2017]钢结构设计标准中受弯构件板件宽厚比等级
中的s1级要求。由于塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，故在塑性及弯矩调幅设计时只需提高梁端实腹钢梁段的宽厚比等级至s1级即可，对框梁进行塑性或弯矩调幅设计，可大幅降低钢梁用钢量，钢梁截面相较与传统设计较小，减小后的梁截面又使得结构易满足“强柱弱梁”的抗震要求，提高结构的抗震性能。
[0016]
由于框梁塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，距离梁端1.5～2.0倍梁高处的拼接端板与楼板共同作用，对钢梁受压下翼缘进行约束，确保梁下翼缘不发生整体失稳和畸变屈曲，有助于组合钢梁充分发挥塑性能力。
[0017]
本发明还提供了一种组合框架梁柱结构，包括立柱和三段组合钢梁，其特征在于，所述三段组合钢梁与所述立柱刚性连接形成框架结构。
[0018]
采用本技术方案的有益效果为：
[0019]
梁柱结构中，框梁一般是梁端弯矩大，跨中弯矩小，组合钢梁可根据框梁的这一受力特点进行分段设计，组合钢梁在受力较大的梁端采用刚度较大、承载力较高的实腹截面，在受力较小的梁中间段采用刚度合适、承载力匹配的钢桁架，从而提高经济性。
[0020]
梁中间段采用钢桁架梁体，桁架形成的空腔便于管线的安装，节省了整体的层高空间，在满足净高的需求下可降低层高，同时也避免了传统实腹钢梁需要开管线孔，并加以补强的繁琐，保证了工程质量，降低了工程造价。
[0021]
在钢结构塑性及弯矩调幅设计中，对形成塑性铰并发生塑性转动的截面，其截面板件的宽厚比等级需要达到[gb 50017-2017]钢结构设计标准中受弯构件板件宽厚比等级中的s1级要求。由于塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，故在塑性及弯矩调幅设计时只需提高梁端实腹钢梁段的宽厚比等级至s1级即可，对框梁进行塑性或弯矩调幅设计，可大幅降低钢梁用钢量，钢梁截面相较与传统设计较小，减小后的梁截面又使得结构易满足“强柱弱梁”的抗震要求，提高结构的抗震性能。
[0022]
由于框梁塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，距离梁端1.5～2.0倍梁高处的拼接端板与楼板共同作用，对钢梁受压下翼缘进行约束，确保梁下翼缘不发生整体失稳和畸变屈曲，有助于组合钢梁充分发挥塑性能力。
附图说明
[0023]
图1为组合框架梁柱结构的立体结构示意图。
[0024]
图2为组合框架梁柱结构的俯视图。
[0025]
图3为组合框架梁柱结构的正视图。
[0026]
图4为图3中a-a截面图。
[0027]
图5为图3中b-b截面图(实腹板为角钢时)。
[0028]
图6为图3中c-c截面图。
[0029]
图7为以a-a截面为视角中间腹杆与上弦杆、下弦杆的另一种结构形式。
具体实施方式
[0030]
给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中
给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。
[0031]
在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。
[0032]
请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。
[0033]
注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035]
注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。
[0036]
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
[0037]
实施例1:
[0038]
请查阅图1～图7，本实施例提供了一种三段组合钢梁，包括钢桁架梁体4、二实腹钢梁段2和二拼接端板3，二实腹钢梁段2通过拼接端板3连接于钢桁架梁体4的两端；钢桁架梁体4包括上弦杆41、下弦杆42和中间腹杆43，实腹钢梁段2至少包括上弦板21、下弦板23和实腹板22。在梁柱结构中，框梁一般是梁端弯矩大，跨中弯矩小，组合钢梁可根据框梁的这一受力特点进行分段设计，组合钢梁在受力较大的梁端采用刚度较大、承载力较高的实腹截面，在受力较小的梁中间段采用刚度合适、承载力匹配的钢桁架，从而提高经济性。且梁中间段采用钢桁架梁体4，桁架形成的空腔便于管线的安装，节省了整体的层高空间，在满足净高的需求下可降低层高，同时也避免了传统实腹钢梁需要开管线孔，并加以补强的繁琐，保证了工程质量，降低了工程造价。
[0039]
进一步的，实腹钢梁段2的长度为实腹钢梁段2高度的1.5～2.0倍。具体的，拼接端板3位于实腹钢梁段2的末端，拼接端板3距离实腹钢梁段2首端的距离为实腹钢梁段21.5～2.0倍梁高。由于框梁塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，距离梁端1.5～2.0倍梁高处的拼接端板3与梁上的楼板共同作用，对钢梁受压下翼缘进行约束，确保梁下翼缘不发生整体失稳和畸变屈曲，有助于组合钢梁充分发挥塑性能力。
[0040]
进一步地，实腹钢梁段2长度覆盖梁段塑性耗能区，结构抗震设计时，只需提高实腹钢梁段2的板件宽厚比等级即可。较优地，结构塑性或弯矩调幅设计时，只需提高实腹钢梁段2的板件宽厚比等级至s1级即可。
[0041]
钢桁架梁体4包括上弦杆41、下弦杆42和中间腹杆43，其中，中间腹杆43呈“w”形连接于上弦杆41和所述下弦杆42之间。进一步需要表明的是，中间腹杆43的形式不限于w形，其包括市面常见的任何一种桁架的腹杆形式，包括不限于竖形、交叉形、并列斜撑形。
[0042]
具体的，中间腹杆43可以为角钢、方管或圆管，中间腹杆43连接于上弦杆41和下弦杆42之间。当中间腹杆43可以为角钢(请参阅图6)、方管或圆管时，中间腹杆43可以为单杆形式或者双杆形式来加强结构。上弦杆41、下弦杆42还可以采用钢板、钢管和双拼角钢截面等。
[0043]
进一步的，上弦杆41和下弦杆42为t形钢，该中间腹杆43与上弦杆41和下弦杆42连接。其中，请参阅图7，当中间腹杆43为方管或圆管时，在方管或圆管顶部和底部开插槽，方便上弦杆41和下弦杆42插设后焊接。
[0044]
以实腹钢梁段2的截面视角为例，两个实腹钢梁段2为h形截面或者箱形截面，由上弦板21、下弦板23和实腹板22组成。同理，实腹钢梁段2还可以采用箱型截面。
[0045]
作为本实施例一较佳实施方式，拼接端板3厚度取实腹钢梁段2的腹板厚度，高度同梁高，宽度每边宽出实腹钢梁段2的翼缘(即上弦板21和下弦板23)15mm，有利于实腹钢梁段2和钢桁架梁体4与拼接端板33的焊接。拼接端板3与楼板共同约束梁端下翼缘，较好的提高了钢梁的塑性能力。
[0046]
作为本实施例一较佳实施方式，实腹钢梁段2优选为h形截面，整根钢组合梁在工厂加工并组合完成，组合钢梁现场与立柱1刚接连接，降低现场工作量。
[0047]
本实施例的有益效果为：
[0048]
梁柱结构中，框梁一般是梁端弯矩大，跨中弯矩小，组合钢梁可根据框梁的这一受力特点进行分段设计，组合钢梁在受力较大的梁端采用刚度较大、承载力较高的实腹截面，在受力较小的梁中间段采用刚度合适、承载力匹配的钢桁架，从而提高经济性。
[0049]
梁中间段采用钢桁架梁体4，桁架形成的空腔便于管线的安装，节省了整体的层高空间，在满足净高的需求下可降低层高，同时也避免了传统实腹钢梁需要开管线孔，并加以补强的繁琐，保证了工程质量，降低了工程造价。
[0050]
在钢结构塑性及弯矩调幅设计中，对形成塑性铰并发生塑性转动的截面，其截面板件的宽厚比等级需要达到[gb 50017-2017]钢结构设计标准中受弯构件板件宽厚比等级中的s1级要求。由于塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，故在塑性及弯矩调幅设计时只需提高梁端实腹钢梁段2的宽厚比等级至s1级即可，对框梁进行塑性或弯矩调幅设计，可大幅降低钢梁用钢量，钢梁截面相较与传统设计较小，减小后的梁截面又使得结构易满足“强柱弱梁”的抗震要求，提高结构的抗震性能。
[0051]
由于框梁塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，距离梁端1.5～2.0倍梁高处的拼接端板3与楼板共同作用，对钢梁受压下翼缘进行约束，确保梁下翼缘不发生整体失稳和畸变屈曲，有助于组合钢梁充分发挥塑性能力。
[0052]
实施例2：
[0053]
请查阅图1～图7，本实施例还提供了一种组合框架梁柱结构，包括立柱1和三段组
合钢梁，其中，三段组合钢梁与立柱1刚性连接形成框架结构。
[0054]
进一步的，三段组合钢梁包括钢桁架梁体4、二实腹钢梁段2和二拼接端板3，二实腹钢梁段2通过拼接端板3连接于钢桁架梁体4的两端；钢桁架梁体4包括上弦杆41、下弦杆42和中间腹杆43，实腹钢梁段2至少包括上弦板21、下弦板23和实腹板22。
[0055]
进一步的，实腹钢梁段2的长度为实腹钢梁段2高度的1.5～2.0倍。具体的，拼接端板3位于实腹钢梁段2的末端，拼接端板3距离实腹钢梁段2首端的距离为实腹钢梁段21.5～2.0倍梁高。由于框梁塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，距离梁端1.5～2.0倍梁高处的拼接端板3与梁上的楼板共同作用，对钢梁受压下翼缘进行约束，确保梁下翼缘不发生整体失稳和畸变屈曲，有助于组合钢梁充分发挥塑性能力。
[0056]
进一步地，实腹钢梁段2长度覆盖梁段塑性耗能区，结构抗震设计时，只需提高实腹钢梁段2的板件宽厚比等级即可。较优地，结构塑性或弯矩调幅设计时，只需提高实腹钢梁段2的板件宽厚比等级至s1级即可。
[0057]
钢桁架梁体4包括上弦杆41、下弦杆42和中间腹杆43，其中，中间腹杆43呈“w”形连接于上弦杆41和所述下弦杆42之间。进一步需要表明的是，中间腹杆43的形式不限于w形，其包括市面常见的任何一种桁架的腹杆形式，包括不限于菱形、交叉形、人字式、单斜式、再分式、k式、空腹式。
[0058]
具体的，中间腹杆43可以为角钢、方管或圆管，中间腹杆43连接于上弦杆41和下弦杆42之间。当中间腹杆43可以为角钢、方管或圆管时，中间腹杆43可以为单杆形式或者双杆形式来加强结构。上弦杆41、下弦杆42还可以采用钢板、钢管和双拼角钢截面等。
[0059]
进一步的，上弦杆41和下弦杆42为t形钢，该中间腹杆43与上弦杆41和下弦杆42连接。
[0060]
以实腹钢梁段2的截面视角为例，两个实腹钢梁段2为h形截面或者箱形截面，由上弦板21、下弦板23和实腹板22组成。同理，实腹钢梁段2还可以采用箱型截面。
[0061]
作为本实施例一较佳实施方式，拼接端板3厚度取实腹钢梁段2的腹板厚度，高度同梁高，宽度每边宽出实腹钢梁段2的翼缘(即上弦板21和下弦板23)15mm，有利于实腹钢梁段2和钢桁架梁体4与拼接端板33的焊接。拼接端板3与楼板共同约束梁端下翼缘，较好的提高了钢梁的塑性能力。
[0062]
作为本实施例一较佳实施方式，实腹钢梁段2优选为h形截面，整根钢组合梁在工厂加工并组合完成，组合钢梁现场与立柱1刚接连接，降低现场工作量。
[0063]
本实施例的有益效果为：
[0064]
梁柱结构中，框梁一般是梁端弯矩大，跨中弯矩小，组合钢梁可根据框梁的这一受力特点进行分段设计，组合钢梁在受力较大的梁端采用刚度较大、承载力较高的实腹截面，在受力较小的梁中间段采用刚度合适、承载力匹配的钢桁架，从而提高经济性。
[0065]
梁中间段采用钢桁架梁体4，桁架形成的空腔便于管线的安装，节省了整体的层高空间，在满足净高的需求下可降低层高，同时也避免了传统实腹钢梁需要开管线孔，并加以补强的繁琐，保证了工程质量，降低了工程造价。
[0066]
在钢结构塑性及弯矩调幅设计中，对形成塑性铰并发生塑性转动的截面，其截面板件的宽厚比等级需要达到[gb 50017-2017]钢结构设计标准中受弯构件板件宽厚比等级中的s1级要求。由于塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，故在塑性及弯矩调幅设计时只需提
高梁端实腹钢梁段2的宽厚比等级至s1级即可，对框梁进行塑性或弯矩调幅设计，可大幅降低钢梁用钢量，钢梁截面相较与传统设计较小，减小后的梁截面又使得结构易满足“强柱弱梁”的抗震要求，提高结构的抗震性能。
[0067]
由于框梁塑性铰区域在梁端2倍梁高范围内，距离梁端1.5～2.0倍梁高处的拼接端板3与楼板共同作用，对钢梁受压下翼缘进行约束，确保梁下翼缘不发生整体失稳和畸变屈曲，有助于组合钢梁充分发挥塑性能力。
[0068]
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种三段组合钢梁，其特征在于，包括钢桁架梁体、二实腹钢梁段和二拼接端板，二所述实腹钢梁段通过所述拼接端板连接于所述钢桁架梁体的两端；所述钢桁架梁体包括上弦杆、下弦杆和中间腹杆，所述实腹钢梁段至少包括上弦板、下弦板和实腹板。2.如权利要求1所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述实腹钢梁段的长度为所述实腹钢梁段高度的1.5～2.0倍；所述拼接端板位于所述实腹钢梁段的末端，所述拼接端板距离所述实腹钢梁段首端的距离为所述实腹钢梁段1.5～2.0倍梁高。3.如权利要求1或2所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述中间腹杆呈“w”形连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。4.如权利要求3所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述中间腹杆为角钢，所述中间腹杆连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。5.如权利要求3所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述中间腹杆为方管，所述中间腹杆连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。6.如权利要求3所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述中间腹杆为圆管，所述中间腹杆连接于所述上弦杆和所述下弦杆之间。7.如权利要求3所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述上弦杆为t形钢，所述中间腹杆与所述上弦杆连接。8.如权利要求3所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述下弦杆为t形钢，所述中间腹杆与所述下弦杆连接。9.如权利要求1或2所述的三段组合钢梁，其特征在于：所述二实腹钢梁段为h形截面或者箱形截面。10.一种组合框架梁柱结构，包括立柱和上述任意一项权利要求所述的三段组合钢梁，其特征在于，所述三段组合钢梁与所述立柱刚性连接形成框架结构。

技术总结
本发明提供了一种三段组合钢梁和组合框架梁柱结构，属于装配式建筑领域，其中三段组合钢梁包括钢桁架梁体、二实腹钢梁段和二拼接端板，二实腹钢梁段通过拼接端板连接于钢桁架梁体的两端；钢桁架梁体包括上弦杆、下弦杆和中间腹杆，实腹钢梁段至少包括上弦板、下弦板和实腹板。在梁柱结构中，框梁一般是梁端弯矩大，跨中弯矩小，组合钢梁可根据框梁的这一受力特点进行分段设计，组合钢梁在受力较大的梁端采用刚度较大、承载力较高的实腹截面，在受力较小的梁中间段采用刚度合适、承载力匹配的钢桁架，从而提高经济性。且梁中间段采用钢桁架梁体，桁架形成的空腔便于管线的安装，节省了整体的层高空间。了整体的层高空间。了整体的层高空间。


技术研发人员：程俊 彭礼 孔阳
受保护的技术使用者：上海泰大建筑科技有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/13