專利名稱：波浪形腹板鋼拱結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型波浪形腹板鋼拱結構，屬于結構工程技術領域。
背景技術：
目前普遍在建筑屋蓋結構中應用的實腹式鋼拱結構，其腹板通常是平腹板。這種平腹板 鋼拱在截面高度較大時，在較小的剪應力或正應力作用下易于局部屈曲；為了防止腹板過早 的發生局部屈曲，目前通常的做法是直接提高板厚或在腹板兩側配置縱向或橫向加勁肋，這 樣會帶來較大的加工量以及材料的浪費。另外，弧形平腹板的加工用材也非常浪費，因為通 常要在一大塊平整鋼板上按照弧形下料，切割下料后剩余板材的利用率較低，因而帶來邊角 料等浪費較多。
基于上述原因，本發明提出一種波浪形腹板鋼拱結構，其最大特點是可以克服上述平腹 板鋼拱結構的缺點。由于將平腹板輥軋成波浪式的，其一是可以大大提高腹板的局部屈曲強 度，避免腹板易于局部屈曲的缺點，同時也大大地提高了腹板的面外剛度與挺起剛度，使鋼 拱在運輸與吊裝過程中更加穩固與安全，克服了平腹板鋼拱在腹板較薄而高度較高的情況下 剛度不足的缺點。其二是波浪形腹板的下料很規整，不是弧形下料，因而不會產生浪費現象； 首先通過冷彎成型設備將其帶狀平腹板輥軋成波浪均勻的腹板，這時波浪形的腹板在其面內 尚沒有形成弧形板帶，進而通過冷彎成型設備把波浪均勻的腹板再輥軋成沿腹板高度上下不 同波幅深度的腹板，使腹板在面內自動形成拱形結構。沿腹板高度上下壓痕深度差異不同， 形成鋼拱的曲率就不同，其曲率變化依據工程設計參數確定。其三是波浪形的弧形腹板可以 應用較薄的鋼板，常在2 6mm之間變化；與相同板厚的平腹板鋼拱結構比較，波浪形的弧 形腹板的局部屈曲強度要高出幾十倍以上，因而波浪腹板可以做得高而薄，非常節省材料。 總之，波浪形腹板鋼拱結構的腹板易于成型成弧形，而且腹板被輥軋成波浪后提高了其局部 屈曲強度，用板厚較薄，非常節省材料，有廣闊的應用前景。
發明內容
為解決現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種高效經濟的鋼拱結構。 本發明提供的一種波浪形腹板鋼拱結構，其特征在于所述鋼拱結構由上翼緣板1、下
翼緣板3與波浪形的弧形腹板2構成；所述上翼緣板1和下翼緣板3與所述波浪形的弧形腹板2通過焊接連接；所述上翼緣板1和下翼緣板3為熱軋鋼材；所述波浪形的弧形腹板2由 規整的薄平鋼板通過冷彎設備輥軋形成。
在上述的波浪形腹板鋼拱結構中，所述波浪形的弧形腹板2是將規整的條狀鋼板通過冷 彎成型設備先輥軋成波浪均勻的腹板，然后再通過冷彎成型設備輥軋成上下深度不同的波浪， 腹板便自動彎成拱形，并通過調整腹板上下波幅的深度比例即可形成不同矢跨比的波浪形的 弧形腹板。
在上述的波浪形腹板鋼拱結構中，所述波浪形的弧形腹板2的厚度一般為2 6mm。 本發明提出的波浪形腹板鋼拱結構，波浪弧形腹板成型及加工過程方便，節省材料，波
折腹板的局部屈曲強度高，面外剛度大，是一種優秀的拱形鋼結構。
圖1為波浪形腹板鋼拱結構下料示意圖。 圖2為翼緣板的冷彎成型示意圖。 圖3為腹板的波折成型步驟演示圖。 圖4為波浪形腹板鋼拱立體示意圖。 圖5為波浪形腹板鋼拱立面示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進行詳細說明。
如圖1 5所示，圖中1-上翼緣板 2-波浪形的弧形腹板3-下翼緣板。 如圖1所示，波浪形腹板鋼拱構件的下料非常規整。通過冷彎設備，可以將上下翼緣板 冷彎成如圖2所示的拱形。腹板的波折成型分兩步完成，如圖3所示，第一步將腹板波折成 均勻波浪，第二步通過調整腹板上下波幅高度，腹板可以自動形成拱形，并通過調整腹板上 下波幅的高度比例即可形成不同矢跨比的波浪形的弧形腹板。上下翼緣板與腹板通過焊接連 接，實際加工時可通過自動化焊接機器手完成。這樣，便形成一定曲率的波浪形腹板鋼拱構 件。
波浪形腹板鋼拱結構由上、下翼緣板與波浪形的弧形腹板構成。所述翼緣板為熱軋鋼板。 所述波浪形腹板由規整的薄平鋼板通過冷彎設備輥軋形成，腹板所用鋼板的厚度一般為2 6皿。所述翼緣板與所述波浪形的弧形腹板通過焊接連接。
理論和實驗證明，該波浪形腹板鋼拱結構具有下面明顯優點 (1)波浪形腹板可以做得高而薄，可以節約構件的腹板材料，且腹板輥軋成弧形也容 易實現。
4(2) 腹板被輥軋成波浪后，極大地提高了腹板的局部屈曲強度、腹板的面外與挺起剛 度，因而構件在運輸與安裝過程中不易變形，位形易于控制。
(3) 波浪腹板截面上法向力與剪力分擔更加明確截面在軸力與彎矩作用下，僅翼緣 有效，腹板不承受任何軸力；在剪力作用下，僅腹板有效，翼緣不承受任何剪力。
權利要求
1、一種波浪形腹板鋼拱結構，其特征在于所述鋼拱結構由上翼緣板(1)、下翼緣板(3)與波浪形的弧形腹板(2)構成；所述上翼緣板(1)和下翼緣板(3)與所述波浪形的弧形腹板(2)通過焊接連接；所述上翼緣板(1)和下翼緣板(3)為熱軋鋼材；所述波浪形的弧形腹板(2)由規整的薄平鋼板通過輥軋設備形成。
2、 根據權利要求1所述的波浪形腹板鋼拱結構，其特征在于，所述波浪形的弧形腹板(2)是將規整的條狀鋼板通過輥軋設備輥軋成均勻的條狀波浪腹板，然后通過冷彎成型設備輥軋 成上下波幅高度不同的波浪，腹板自動彎成弧形，并通過調整腹板上下波幅的深度比例即可 形成不同矢跨比的拱形波浪腹板。
3、 根據權利要求1所述的波浪形腹板鋼拱結構，其特征在于，所述波浪形的弧形腹板(2) 的厚度一般為2 6mm。
全文摘要
本發明涉及一種新型波浪形腹板鋼拱結構，屬于結構工程技術領域。所述鋼拱結構由上下翼緣板與波浪形的弧形腹板構成；所述上、下翼緣板與所述波浪形的弧形腹板通過焊接連接；所述上翼緣板和下翼緣板為熱軋鋼材；所述波浪形的弧形腹板由規整的薄平鋼板通過冷彎設備輥軋形成。所述波浪形的弧形腹板是將規整的條形鋼板通過冷彎成型設備輥軋成均勻波浪形的腹板，然后再通過冷彎成型設備輥軋成上下波幅深度不同的波浪，腹板便自動彎成拱形，并通過調整腹板上下波幅的深度比例即可形成不同矢跨比的波浪形的弧形腹板。本發明提出的波浪形腹板鋼拱結構，弧形腹板成型加工方便，節省材料，波浪腹板的局部屈曲強度高，面外剛度大，是一種優秀的拱形鋼結構。
文檔編號E04C3/40GK101509303SQ20091008064
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者江磊鑫, 王小安, 田廣宇, 郭彥林 申請人:清華大學