一种圆弧顶角双肢厚型角钢及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种圆弧顶角双肢厚型角钢及其设计方法，所述圆弧顶角双肢厚型角钢包括相交形成预设夹角的第一肢和第二肢；所述第一肢和所述第二肢包括凸出所述第一肢和所述第二肢内表面或外表面的至少一个凸台部，所述角钢的惯性矩不小于角钢标准规定对应的角钢的惯性矩，所述角钢的截面面积小于角钢标准规定对应的角钢的截面，所述第一肢和所述第二肢位于角钢外部外表面的相交处为圆弧形，所述圆弧形相交处的角钢厚度大于等于所述第一肢和第二肢的厚度，本发明专利技术可在保证等边角钢截面惯性矩的条件下，通过改变横截面形状减小角钢截面积，降低角钢重量，利于角钢的生产、运输、加工，提高角钢热镀锌质量。

A kind of double leg thick angle steel with arc top angle and its design method

【技术实现步骤摘要】
一种圆弧顶角双肢厚型角钢及其设计方法
本专利技术涉及角钢
，尤其涉及一种圆弧顶角双肢厚型角钢及其设计方法。
技术介绍
角钢是一种较为常用的建筑材料，角钢的截面形状主要为直角形，是指两边互相垂直成直角形的长条钢材，主要应用于金属构件、厂房的构架以及输电线路铁塔或通信铁塔的建设等方面，在使用中要求有较好的可焊性、塑性变形性能以及一定的机械强度。角钢分为等边角钢和不等边角钢，等边角钢截面形状基本为直角形，指两肢边互相垂直成等厚度的直角形长材。等边角钢主要用于金属构件、桥梁、厂房、库房的构架及输电铁塔或通信铁塔等用途。等边角钢按生产工艺又分为热轧等边角钢和冷弯等边角钢。考虑生产成本、加工效率及质量因素，热轧等边角钢广泛应用于输电铁塔，而冷弯角钢鲜有应用。热轧等边角钢主要用途为输电线路铁塔。近几年，我国电网建设获得了长足发展，特别是特高压输电线路建设水平与发展速度走在了世界前列，尤以热轧等边角钢的应用最为广泛，年用量300万吨左右。输电铁塔主要依据热轧等边角钢的强度级别、质量等级、截面面积、截面惯性矩等进行设计。钢结构设计应合理选择材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求。铁塔为空间桁架结构，即所有构件视为二力杆单元，节点简化为铰接点，构件只考虑轴心拉压作用力。铁塔钢结构设计时，需进行构件拉压强度以及受压稳定性分析。目前采用的角钢结构均为等肢厚的角钢，如何通过改变角钢的截面提升角钢的性能对角钢这种传统型钢的深入应用和发展具有重要意义。并且，现有的角钢的外侧顶角为直角。堆垛时，上下两根角钢顶端的接触为线接触，稳定性差，影响储存和运输；构件加工时，需对角钢顶端进行铲背、清根处理，增加工序和成本；热镀锌时顶角处易存在毛刺、锌瘤、锌层偏厚等缺陷，镀锌附着性也较差；在装卸、运输过程中顶角处易造成锌层碰撞、磨损脱落，破坏镀锌层。因此，如何在现有角钢基础上通过优化结构形状来提高性能是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种圆弧顶角双肢厚型角钢，在保证等边角钢截面惯性矩的条件下，通过改变横截面形状减小角钢截面积，降低角钢重量，利于角钢的生产、运输、加工，提高角钢热镀锌质量。本专利技术的另一个目的在于提供一种圆弧顶角双肢厚型角钢的设计方法。为了达到以上目的，本专利技术一方面公开了一种圆弧顶角双肢厚型角钢，包括相交形成预设夹角的第一肢和第二肢；所述第一肢和所述第二肢位于角钢外部外表面的相交处为圆弧形，所述圆弧形相交处的角钢厚度大于等于所述第一肢和第二肢的厚度；所述第一肢和所述第二肢包括凸出所述第一肢和所述第二肢内表面或外表面的至少一个凸台部，所述角钢的惯性矩不小于角钢标准规定对应的角钢的惯性矩，所述角钢的截面面积小于角钢标准规定对应的角钢的截面。优选的，所述圆弧形的半径为1～5mm。优选的，所述角钢为以所述预设夹角的中心线为对称轴的对称结构，所述预设夹角为直角。优选的，所述凸台部的外侧边缘与所述第一肢和所述第二肢远离所述第一肢和所述第二肢相交的一端边缘齐平。优选的，所述圆弧顶角双肢厚型角钢为热轧形成。优选的，所述第一肢或所述第二肢的厚度(t1)与标准肢厚的差值为标准肢厚的10％以下。优选的，所述凸台部的厚度(t2-t1)为标准肢厚的10％。优选的，在角钢剖面中，所述凸台部沿所述第一肢或所述第二肢延伸方向的宽度大于所述第一肢或所述第二肢长度的15％。本专利技术还公开了一种如上所述角钢的设计方法，所述方法包括：确定角钢标准规格参数；确定角钢外表面圆弧形顶角的圆弧半径；确定初始肢厚(t1)、凸台部厚度(t2-t1)和初始宽度比例；确定具有多个不同圆弧半径的角钢形成的惯性矩和剖面面积之比得到与不同圆弧半径对应的惯积比；根据圆弧半径拟合所有惯积比得到惯积比曲线，根据最高惯积比对应的最优圆弧半径；固定角钢的圆弧半径为最优圆弧半径，调整肢厚和凸台部宽度，确定角钢的惯性矩不小于角钢标准规定对应的角钢的惯性矩且所述角钢的截面面积小于角钢标准规定对应的角钢的截面的最优肢厚和凸台部宽度；根据所述最优圆弧半径、最优肢厚和凸台部宽度得到双肢厚型角钢整体的最优设计参数，根据所述最优设计参数设计双肢厚型角钢。本专利技术的圆弧顶角双肢厚型角钢的第一肢和第二肢包括凸出所述第一肢和所述第二肢内表面或外表面的至少一个凸台部。通过改变传统角钢截面形状，本专利技术的圆弧顶角双肢厚型角钢的每一肢均具有至少两种不同厚度的肢厚，在保证惯性矩的条件下，通过改变横截面形状减小角钢截面积，从而减小角钢的整体重量，减少钢铁资料消耗且降低角钢形成的铁塔的重量，可起到优化角钢性能的目的，提高角钢产品的竞争力和应力价值。且本专利技术的圆顶圆弧顶角双肢厚型角钢顶角为圆弧，还有利于角钢的生产、运输、加工，提高热镀锌质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出现有的角钢的截面图；图2示出本专利技术一种圆弧顶角双肢厚型角钢的截面图；图3示出图2中A区域的放大图；图4示出本专利技术一种圆弧顶角双肢厚型角钢的设计方法一个具体实施例的流程图；图5示出适于用来实现本专利技术实施例的计算机设备的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有的角钢标准规定的角钢均为等肢厚的角钢，例如如图1所示的角钢，角钢标准规定了每个型号角钢的截面参数和长度，现有的常见角钢标准包括：热轧等边角钢国家标准为GB/T706-2016《热轧型钢》，输电铁塔用热轧等边角钢执行标准为YB/T4163-2016等。根据本专利技术的一个方面，本实施例公开了一种圆弧顶角双肢厚型角钢。如图2所示，圆弧顶角双肢厚型角钢包括相交形成预设夹角的第一肢1和第二肢2。所述第一肢1和所述第二肢2包括凸出所述第一肢1和所述第二肢2内表面或外表面的至少一个凸台部3，所述角钢的惯性矩不小于角钢标准规定对应的角钢的惯性矩，所述角钢的截面面积小于角钢标准规定对应的角钢的截面。本专利技术的圆弧顶角双肢厚型角钢的第一肢1和第二肢2包括凸出所述第一肢1和所述第二肢2内表面或外表面的至少一个凸台部3。通过改变传统等肢厚的角钢截面形状，本专利技术的圆弧顶角双肢厚型角钢的每一肢均具有至少两种不同厚度的肢厚，在保证惯性矩的条件下，通过改变横截面形状减小角钢截面积，从而减小角钢的整体重量，减少钢铁资料消耗且降低角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆弧顶角双肢厚型角钢，其特征在于，包括相交形成预设夹角的第一肢和第二肢；/n所述第一肢和所述第二肢位于角钢外部外表面的相交处为圆弧形，所述圆弧形相交处的角钢厚度大于等于所述第一肢和第二肢的厚度；/n所述第一肢和所述第二肢包括凸出所述第一肢和所述第二肢内表面或外表面的至少一个凸台部，所述角钢的惯性矩不小于角钢标准规定对应的角钢的惯性矩，所述角钢的截面面积小于角钢标准规定对应的角钢的截面。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆弧顶角双肢厚型角钢，其特征在于，包括相交形成预设夹角的第一肢和第二肢；
所述第一肢和所述第二肢位于角钢外部外表面的相交处为圆弧形，所述圆弧形相交处的角钢厚度大于等于所述第一肢和第二肢的厚度；
所述第一肢和所述第二肢包括凸出所述第一肢和所述第二肢内表面或外表面的至少一个凸台部，所述角钢的惯性矩不小于角钢标准规定对应的角钢的惯性矩，所述角钢的截面面积小于角钢标准规定对应的角钢的截面。


2.根据权利要求1所述的角钢，其特征在于，所述圆弧形的半径为1～5mm。


3.根据权利要求1所述的角钢，其特征在于，所述角钢为以所述预设夹角的中心线为对称轴的对称结构，所述预设夹角为直角。


4.根据权利要求1所述的角钢，其特征在于，所述凸台部的外侧边缘与所述第一肢和所述第二肢远离所述第一肢和所述第二肢相交的一端边缘齐平。


5.根据权利要求1所述的角钢，其特征在于，所述圆弧顶角双肢厚型角钢为热轧形成。


6.根据权利要求1所述的角钢，其特征在于，所述第一肢或所述第二肢的厚度(t1)与标准肢厚的差值为标准肢厚的10...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾尚武，常建伟，李光，徐德录，张磊，张东英，赵明珠，郭夏溦，
申请(专利权)人：北京国网富达科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11