一種帶肋背楞及其成型方法

一種帶肋背楞及其成型方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的背楞在使用過(guò)程中發(fā)生變形，大量報(bào)廢的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種帶肋背楞，包括一根中空的、橫截面為矩形的鋼管，以下簡(jiǎn)稱(chēng)矩形鋼管。該矩形鋼管的長(zhǎng)度不限、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)和G，L和G可以相等。所述矩形鋼管的四個(gè)側(cè)面中，至少一個(gè)側(cè)面具有壓痕。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種帶肋背楞及其成型方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑物的模板施工，特別涉及模板施工用到的高強(qiáng)度背楞。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著我國(guó)節(jié)能降耗、節(jié)能減排的為基本國(guó)策的推廣和人民素質(zhì)的提高，人 們的環(huán)保意識(shí)與審美觀點(diǎn)都在發(fā)生變化。在建設(shè)工程中，清水混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣 泛。在傳統(tǒng)的建筑模板體系中，需用大量的木材，但是周轉(zhuǎn)次數(shù)少，材料消耗大，施工中工人 隨意切割，浪費(fèi)嚴(yán)重，而且效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到清水混凝土的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，傳統(tǒng)的模板施工工 藝管理難度大，施工效率低。
[0003] 采用鋼質(zhì)模板可以在一定程度上解決上述問(wèn)題。但是，鋼質(zhì)模板在施工中，需要在 其外側(cè)使用高強(qiáng)度背楞來(lái)支撐?，F(xiàn)有技術(shù)中，采用C型鋼背楞來(lái)支撐鋼質(zhì)模板。
[0004] 但是，混凝土施工環(huán)境復(fù)雜，背楞需要承受各種力的作用。現(xiàn)有的C型鋼背楞抗扭 和抗彎等性能均不盡人意，往往在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生變形，不得不報(bào)廢，帶來(lái)了巨大的損失。
[0005] 另外，C型鋼背楞在施工過(guò)程中不可能不沾上混凝土，特別是C型槽中往往會(huì)淤積 混凝土。在下次使用時(shí)，C型鋼沾上的混凝土不僅給安裝、運(yùn)輸、存放帶來(lái)了極大的麻煩，也 會(huì)影響精度和工程質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的背楞在使用過(guò)程中發(fā)生變形，大量報(bào)廢的問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種帶肋背楞，包括一根中空的、 橫截面為矩形的鋼管，以下簡(jiǎn)稱(chēng)矩形鋼管。該矩形鋼管的長(zhǎng)度不限、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)和G，L和G可 以相等。所述矩形鋼管的四個(gè)側(cè)面中，至少一個(gè)側(cè)面具有壓痕。即所述矩形鋼管的四個(gè)側(cè) 面中，可以是：只有一個(gè)側(cè)面有壓痕、兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的側(cè)面有壓痕、三個(gè)側(cè)面有壓痕或四個(gè)側(cè)面 均有壓痕。
[0008] 進(jìn)一步，所述矩形鋼管其中一個(gè)側(cè)面的寬度為L(zhǎng)，即該矩形鋼管的其中一個(gè)邊長(zhǎng)為 L。該側(cè)面上的壓痕的寬度K = 0. 3L?0. 75L。
[0009] 進(jìn)一步，所述矩形的鋼管的壁厚為D，所述壓痕的深度d = 0. 6D?0. 7D。
[0010] 本發(fā)明還公開(kāi)一種帶肋背楞的成型方法：將一根中空的矩形鋼管至于水平臺(tái)面 上，所述矩形鋼管寬度為L(zhǎng)的一個(gè)側(cè)面朝上。
[0011] 所述矩形鋼管上方，具有一個(gè)鋼質(zhì)滾輪。所述滾輪安裝在轉(zhuǎn)軸上。所述滾輪的外 邊緣的寬度為S，其中S < L。
[0012] 調(diào)整所述滾輪的位置，使得所述滾輪的軸向與矩形鋼管的長(zhǎng)度方向相互垂直，所 述滾輪的外邊緣與矩形鋼管朝上的那個(gè)側(cè)面接觸。對(duì)所述滾輪的轉(zhuǎn)軸施加向下的作用力。 使用所述滾輪反復(fù)碾壓所述矩形鋼管朝上的一個(gè)側(cè)面，使得所述矩形鋼管的一個(gè)側(cè)面上被 碾出深度為d的壓痕。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的。該背楞具有很好的力學(xué)性能。可以適應(yīng)模板施 工中復(fù)雜的環(huán)境，應(yīng)對(duì)各方面的沖擊。流轉(zhuǎn)的時(shí)間常，報(bào)廢率極低。更好的是，本本發(fā)明的 背楞只會(huì)是在表面沾上混凝土，不會(huì)像C型背楞那樣在內(nèi)部淤積大量混凝土。而表面沾上 混凝土很容易被清理掉，不會(huì)影響背楞的下次使用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明背楞的立體圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明背楞的截面圖；
[0016] 圖3為加工本發(fā)明背楞的滾輪的示意圖； 圖4是實(shí)施例1的矩管A的橫截面示意圖； 圖5為矩管抗彎測(cè)試示意圖； 圖6是實(shí)施例1的矩管A抗彎測(cè)試中位移分析； 圖7是實(shí)施例1的矩管A抗彎測(cè)試中的Mises應(yīng)力云圖； 圖8為矩管抗扭測(cè)試示意圖； 圖9是實(shí)施例1的矩管A抗扭測(cè)試中位移分析； 圖10是實(shí)施例1的矩管A抗扭測(cè)試中的Mi ses應(yīng)力云圖； 圖11是實(shí)施例1的矩管A抗扭測(cè)試中總體轉(zhuǎn)角云圖； 圖12是實(shí)施例1的矩管B的橫截面示意圖； 圖13是實(shí)施例1的矩管B抗彎測(cè)試中位移分析； 圖14是實(shí)施例1的矩管B抗彎測(cè)試中的Mi ses應(yīng)力云圖； 圖15是實(shí)施例1的矩管B抗扭測(cè)試中位移分析； 圖16是實(shí)施例1的矩管B抗扭測(cè)試中的Mi ses應(yīng)力云圖； 圖17是實(shí)施例1的矩管B抗扭測(cè)試中總體轉(zhuǎn)角云圖； 圖18是實(shí)施例2的矩管A的橫截面示意圖； 圖19是實(shí)施例2的矩管A抗彎測(cè)試中位移分析； 圖20是實(shí)施例2的矩管A抗彎測(cè)試中的Mises應(yīng)力云圖； 圖21是實(shí)施例2的矩管A抗扭測(cè)試中位移分析； 圖22是實(shí)施例2的矩管A抗扭測(cè)試中的Mises應(yīng)力云圖； 圖23是實(shí)施例2的矩管A抗扭測(cè)試中總體轉(zhuǎn)角云圖； 圖24是實(shí)施例2的矩管B的橫截面示意圖； 圖25是實(shí)施例2的矩管B抗彎測(cè)試中位移分析； 圖26是實(shí)施例2的矩管B抗彎測(cè)試中的Mises應(yīng)力云圖； 圖27是實(shí)施例2的矩管B抗扭測(cè)試中位移分析； 圖28是實(shí)施例2的矩管B抗扭測(cè)試中的Mises應(yīng)力云圖； 圖29是實(shí)施例2的矩管B抗扭測(cè)試中總體轉(zhuǎn)角云圖。 圖中：矩形鋼管1、待加工面2、壓痕3。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題 范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知 識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0018] 實(shí)施例1 :
[0019] 準(zhǔn)備兩根尺寸相同的矩形鋼管（下文簡(jiǎn)稱(chēng)矩管）。這兩根矩管的長(zhǎng)度為1000mm， 橫截面為48mm*38mm(即矩管的其中兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面的寬度38mm，另外兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面的 寬度48mm)，厚度為2. 2mm，材料Q235鋼。兩根尺寸相同的矩形鋼管的性能參數(shù)如下：
[0020] 將其中一根矩管記為矩管A，另一根矩管記為矩管B。
[0021] 參見(jiàn)圖4,圖中數(shù)值的單位為mm，將所述矩管A的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面加工出壓痕。即 對(duì)所述矩管A的、寬度為38mm的兩個(gè)側(cè)面加工出深度為1. 5mm、寬度為18mm的壓痕，其加 工的方式可以是滾壓加工。
[0022] 實(shí)施例中，加工出壓痕的方式是：將置于水平臺(tái)面上，矩管A的上方具有一個(gè)滾 輪。所述滾輪的軸向垂直于矩管A的長(zhǎng)度方向。對(duì)所述滾輪的轉(zhuǎn)軸施加堅(jiān)直向下的力，并 使得所述滾輪的外圓在矩管A朝上的側(cè)面（寬度為38mm)的中心來(lái)回滾壓，使得該側(cè)面上 被碼出壓痕。
[0023] -、通過(guò)上述加工，使得矩管A(圖4)兩面帶肋后，對(duì)矩管A進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試：
[0024] 1、抗彎計(jì)算：
[0025] 參見(jiàn)圖5, ANSYS模型簡(jiǎn)述：兩個(gè)集中荷載，大小均為1KN，作用在被測(cè)矩管（在該 材料的簡(jiǎn)支梁模型）上1/3處。
[0026] 建模分析結(jié)果如下：
[0027] 1)位移分析結(jié)果如圖6,最大位移0· 00147mm。
[0028] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖7,最大應(yīng)力0· 068MPa。
[0029] 2、抗剪計(jì)算：
[0030] 參見(jiàn)圖8，ANSYS模型簡(jiǎn)述：被測(cè)矩管（在該材料的模型）一端固端，另一端為懸臂 端。對(duì)懸臂端施加力矩作用（大小1KN)，分析結(jié)果如下：
[0031] 1)位移分析結(jié)果如圖9,最大位移3. 497mm。
[0032] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖10,最大應(yīng)力114. 504MPa。
[0033] 3)總體轉(zhuǎn)角云圖如圖11，最大轉(zhuǎn)角0. 223rad。
[0034] 二、矩管B (圖12)不進(jìn)行任何加工，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試：
[0035] 1、抗彎計(jì)算：
[0036] 參見(jiàn)圖5, ANSYS模型簡(jiǎn)述：兩個(gè)集中荷載，大小均為1KN，作用在被測(cè)矩管（在該 材料的簡(jiǎn)支梁模型）上1/3處。建模分析結(jié)果如下：
[0037] 1)位移分析結(jié)果如圖13,最大位移0· 00142mm。
[0038] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖14,最大應(yīng)力0· 0657MPa。
[0039] 2、抗剪計(jì)算：
[0040] 參見(jiàn)圖8，ANSYS模型簡(jiǎn)述：被測(cè)矩管（在該材料的模型）一端固端，另一端為懸臂 端。對(duì)懸臂端施加力矩作用（大小1KN)，分析結(jié)果如下：
[0041] 1)位移分析結(jié)果如圖15,最大位移3. 746mm。
[0042] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖16,最大應(yīng)力124. 551MPa。
[0043] 3)總體轉(zhuǎn)角云圖如圖17,最大轉(zhuǎn)角0· 234rad。
[0044] 兩種截面（圖4和圖12)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析如下：
[0045] 從抗彎角度而言，經(jīng)過(guò)滾壓加工的矩管（截面如圖4)與未經(jīng)過(guò)加工的矩管（截面 如圖12)相比，最大應(yīng)力和最大變形變化不大，對(duì)抗彎性能影響不大。但是從抗扭角度而 言，經(jīng)過(guò)滾壓加工的矩管（截面如圖4)與未經(jīng)過(guò)加工的矩管（截面如圖12)相比，施加同 樣的荷載，最大位移，最大應(yīng)力和最大轉(zhuǎn)角均明顯減小，顯著提高了抗扭性能。提高了模架 的使用安全性及經(jīng)濟(jì)效益。
[0046] 實(shí)施例2 :
[0047] 準(zhǔn)備兩根尺寸相同的矩形鋼管（下文簡(jiǎn)稱(chēng)矩管）。這兩根矩管的長(zhǎng)度為1000mm， 橫截面為48mm*38mm(即矩管的其中兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面的寬度38mm，另外兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面的 寬度48mm)，厚度為2. 2mm，材料Q235鋼。兩根尺寸相同的矩形鋼管的性能參數(shù)如下：
[0048] 將其中一根矩管記為矩管A，另一根矩管記為矩管B。
[0049] 參見(jiàn)圖18,圖中數(shù)值的單位為mm，將所述矩管A的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面加工出壓痕。即 對(duì)所述矩管A的、寬度為38mm的兩個(gè)側(cè)面加工出深度為1. 5mm、寬度為13mm的壓痕，其加工 的方式可以是滾壓加工。
[0050] 實(shí)施例中，加工出壓痕的方式是：將置于水平臺(tái)面上，矩管A的上方具有一個(gè)滾 輪。所述滾輪的軸向垂直于矩管A的長(zhǎng)度方向。對(duì)所述滾輪的轉(zhuǎn)軸施加堅(jiān)直向下的力，并 使得所述滾輪的外圓在矩管A朝上的側(cè)面（寬度為38mm)的中心來(lái)回滾壓，使得該側(cè)面上 被碼出壓痕。
[0051] 一、通過(guò)上述加工，使得矩管A(圖18)兩面帶肋后，對(duì)矩管A進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試：
[0052] 1、抗彎計(jì)算：
[0053] 參見(jiàn)圖5, ANSYS模型簡(jiǎn)述：兩個(gè)集中荷載，大小均為1KN，作用在被測(cè)矩管（在該 材料的簡(jiǎn)支梁模型）上1/3處。
[0054] 建模分析結(jié)果如下：
[0055] 1)位移分析結(jié)果如圖19,最大位移0· 00148mm。
[0056] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖20,最大應(yīng)力0· 0694MPa。
[0057] 2、抗剪計(jì)算：
[0058] 參見(jiàn)圖8，ANSYS模型簡(jiǎn)述：被測(cè)矩管（在該材料的模型）一端固端，另一端為懸臂 端。對(duì)懸臂端施加力矩作用（大小1KN)，分析結(jié)果如下：
[0059] 1)位移分析結(jié)果如圖21，最大位移3. 518mm。
[0060] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖22,最大應(yīng)力114MPa。
[0061] 3)總體轉(zhuǎn)角云圖如圖23,最大轉(zhuǎn)角0. 220rad。
[0062] 二、矩管B(圖12)不進(jìn)行任何加工，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試：
[0063] 1、抗彎計(jì)算：
[0064] 參見(jiàn)圖5, ANSYS模型簡(jiǎn)述：兩個(gè)集中荷載，大小均為1KN，作用在被測(cè)矩管（在該 材料的簡(jiǎn)支梁模型）上1/3處。建模分析結(jié)果如下：
[0065] 1)位移分析結(jié)果如圖13,最大位移0· 00142mm。
[0066] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖14,最大應(yīng)力0· 0657MPa。
[0067] 2、抗剪計(jì)算：
[0068] 參見(jiàn)圖8，ANSYS模型簡(jiǎn)述：被測(cè)矩管（在該材料的模型）一端固端，另一端為懸臂 端。對(duì)懸臂端施加力矩作用（大小1KN)，分析結(jié)果如下：
[0069] 1)位移分析結(jié)果如圖15,最大位移3. 746mm。
[0070] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖16,最大應(yīng)力124. 551MPa。
[0071] 3)總體轉(zhuǎn)角云圖如圖17,最大轉(zhuǎn)角0. 234rad。
[0072] 兩種截面（圖18和圖12)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析如下：
[0073] 從抗彎角度而言，經(jīng)過(guò)滾壓加工的矩管（截面如圖18)與未經(jīng)過(guò)加工的矩管（截 面如圖12)相比，最大應(yīng)力和最大變形變化不大，對(duì)抗彎性能影響不大。但是從抗扭角度而 言，經(jīng)過(guò)滾壓加工的矩管（截面如圖18)與未經(jīng)過(guò)加工的矩管（截面如圖12)相比，施加同 樣的荷載，最大位移，最大應(yīng)力和最大轉(zhuǎn)角均明顯減小，顯著提高了抗扭性能。提高了模架 的使用安全性及經(jīng)濟(jì)效益。
[0074] 實(shí)施例3 :
[0075] 準(zhǔn)備兩根尺寸相同的矩形鋼管（下文簡(jiǎn)稱(chēng)矩管）。這兩根矩管的長(zhǎng)度為1000mm， 橫截面為48mm*38mm(即矩管的其中兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面的寬度38mm，另外兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面的 寬度48mm)，厚度為2.2mm，材料Q235鋼。兩根尺寸相同的矩形鋼管的性能參數(shù)如下：
[0076] 將其中一根矩管記為矩管A，另一根矩管記為矩管B。
[0077] 參見(jiàn)圖24,圖中數(shù)值的單位為mm，將所述矩管A的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面加工出壓痕。即 對(duì)所述矩管A的、寬度為38mm的兩個(gè)側(cè)面加工出深度為1. 5mm、寬度為28mm的壓痕，其加工 的方式可以是滾壓加工。
[0078] 實(shí)施例中，加工出壓痕的方式是：將置于水平臺(tái)面上，矩管A的上方具有一個(gè)滾 輪。所述滾輪的軸向垂直于矩管A的長(zhǎng)度方向。對(duì)所述滾輪的轉(zhuǎn)軸施加堅(jiān)直向下的力，并 使得所述滾輪的外圓在矩管A朝上的側(cè)面（寬度為38mm)的中心來(lái)回滾壓，使得該側(cè)面上 被碼出壓痕。
[0079] -、通過(guò)上述加工，使得矩管A(圖24)兩面帶肋后，對(duì)矩管A進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試：
[0080] 1、抗彎計(jì)算：
[0081] 參見(jiàn)圖5, ANSYS模型簡(jiǎn)述：兩個(gè)集中荷載，大小均為1KN，作用在被測(cè)矩管（在該 材料的簡(jiǎn)支梁模型）上1/3處。
[0082] 建模分析結(jié)果如下：
[0083] 1)位移分析結(jié)果如圖25,最大位移0· 00151mm。
[0084] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖26,最大應(yīng)力0· 0698MPa。
[0085] 2、抗剪計(jì)算：
[0086] 參見(jiàn)圖8，ANSYS模型簡(jiǎn)述：被測(cè)矩管（在該材料的模型）一端固端，另一端為懸臂 端。對(duì)懸臂端施加力矩作用（大小1KN)，分析結(jié)果如下：
[0087] 1)位移分析結(jié)果如圖27,最大位移3. 668mm。
[0088] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖28,最大應(yīng)力114.6MPa。
[0089] 3)總體轉(zhuǎn)角云圖如圖29,最大轉(zhuǎn)角0· 229rad。
[0090] 二、矩管B(圖12)不進(jìn)行任何加工，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試：
[0091] 1、抗彎計(jì)算：
[0092] 參見(jiàn)圖5, ANSYS模型簡(jiǎn)述：兩個(gè)集中荷載，大小均為1KN，作用在被測(cè)矩管（在該 材料的簡(jiǎn)支梁模型）上1/3處。建模分析結(jié)果如下：
[0093] 1)位移分析結(jié)果如圖13,最大位移0· 00142mm。
[0094] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖14,最大應(yīng)力0· 0657MPa。
[0095] 2、抗剪計(jì)算：
[0096] 參見(jiàn)圖8，ANSYS模型簡(jiǎn)述：被測(cè)矩管（在該材料的模型）一端固端，另一端為懸臂 端。對(duì)懸臂端施加力矩作用（大小1KN)，分析結(jié)果如下：
[0097] 1)位移分析結(jié)果如圖15,最大位移3. 746mm。
[0098] 2)Mises應(yīng)力云圖如圖16,最大應(yīng)力124. 551MPa。
[0099] 3)總體轉(zhuǎn)角云圖如圖17,最大轉(zhuǎn)角0. 234rad。
[0100] 兩種截面（圖24和圖12)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析如下：
[〇1〇1] 從抗彎角度而言，經(jīng)過(guò)滾壓加工的矩管（截面如圖24)與未經(jīng)過(guò)加工的矩管（截 面如圖12)相比，最大應(yīng)力和最大變形變化不大，對(duì)抗彎性能影響不大。但是從抗扭角度而 言，經(jīng)過(guò)滾壓加工的矩管（截面如圖24)與未經(jīng)過(guò)加工的矩管（截面如圖12)相比，施加同 樣的荷載，最大位移，最大應(yīng)力和最大轉(zhuǎn)角均明顯減小，顯著提高了抗扭性能。提高了模架 的使用安全性及經(jīng)濟(jì)效益。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶肋背楞，其特征在于：包括一根中空的、橫截面為矩形的鋼管，所述矩形的鋼 管的四個(gè)側(cè)面中，至少一個(gè)側(cè)面具有壓痕。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶肋背楞，其特征在于：所述矩形的鋼管其中一個(gè)側(cè)面 的寬度為L(zhǎng)，該側(cè)面上的壓痕的寬度為K = 0. 3L?0. 75L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶肋背楞，其特征在于：所述矩形的鋼管的壁厚為D，所 述壓痕的深度為d = 0. 6D?0. 7D。
4. 一種帶肋背楞的成型方法，其特征在于：將一根中空的矩形鋼管至于水平臺(tái)面上； 所述矩形鋼管上方，具有一個(gè)滾輪；使用所述滾輪反復(fù)碾壓所述矩形鋼管朝上的一個(gè) 側(cè)面，使得所述矩形鋼管的一個(gè)側(cè)面上被碾出壓痕。
【文檔編號(hào)】E04G17/00GK104110133SQ201410321829
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】彭威, 李行明, 周路 申請(qǐng)人:重慶合筑科技有限公司