【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢结构的构造措施领域，具体涉及了一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造。
技术介绍
1、多、高层建筑中的设备管道众多(给排水、电气、暖通、消防等)。在管道跨越梁格时，如将管道布置在钢梁底部，会严重影响建筑的净层高，不利于结构空间的充分利用。为了解决这一问题，常用的方法是在钢梁腹板预设管道孔，将管道布置在钢梁高度范围内。当存在腹板开孔时，开孔梁段的承载能力和刚度必然会被削弱，这会给钢梁的承载能力和变形控制带来不利的影响。我国《钢结构设计规范(gb50017-2017)》和《高层民用建筑钢结构技术规程(jgj99-2015)》要求在孔边焊接纵向和横向加劲肋的方法对腹板开孔钢梁进行加强。按照规范要求，用以加强的加劲肋焊接工作量大(如双面加劲可能需要16块板件与腹板焊接)，且焊接易引起腹板的残余变形，因此实际工程应用带来了许多困难。通过分析表明，现有规范的加劲方法的主要作用是补强开孔截面的抗弯性能，由于补强板无竖向板件，因此对开孔截面的抗剪能力基本没有作用。
2、在实际工程中，柱与主梁之间一般为刚接连接。当钢梁(或组合梁)与钢柱采用刚接连接时，在梁端存在一个负弯矩区，该区域内钢梁下翼缘受压。由于钢梁的下翼缘无侧向约束，因此易发生平面外失稳，对于整个截面来说即为截面的畸变屈曲。为了防止钢梁负弯矩区的畸变屈曲，我国《钢结构设计规范(gb50017-2017)》要求设置水平隅撑或者横向加劲肋。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、补强构造包括钢梁和补强单元；钢梁主要由上翼缘、下翼缘和腹板组成，所述上翼缘和下翼缘平行设置，腹板连接在上翼缘和下翼缘之间；所述腹板的中部开设有矩形孔洞，在腹板的矩形孔洞处设有补强单元。
4、所述的补强单元包括两个竖向型钢和两个水平型钢；
5、两个竖向型钢分别对称设置在矩形孔洞的左右两侧，且竖向型钢沿着钢梁的高度方向设置，两个水平型钢分别对称设置在矩形孔洞的上下两侧，且水平型钢沿着钢梁的长度方向设置；
6、所述竖向型钢和水平型钢之间呈垂直布置，竖向型钢和水平型钢焊接后围成“口”字形结构，且竖向型钢的上、下两侧均延伸出水平型钢。
7、所述竖向型钢的上、下两端分别延伸至钢梁的上翼缘和下翼缘，竖向型钢的上端和下端通过翼缘焊缝分别与钢梁的上翼缘和下翼缘焊接连接，竖向型钢的一个肢通过竖向焊缝或竖向螺栓固定连接在腹板上，竖向型钢的另一个肢所在平面与腹板垂直；
8、所述水平型钢的一个肢通过水平焊缝或水平螺栓固定连接在腹板上，水平型钢的另一个肢所在平面与腹板垂直。
9、所述水平型钢的左右两端分别与两个竖向型钢焊接。
10、所述补强单元布置在腹板的矩形孔洞处的单侧或双侧。
11、所述双侧布置的两个补强单元对称连接在腹板的两侧壁上。
12、所述水平型钢的左、右两端分别伸出矩形孔洞相等的距离。
13、所述竖向型钢采用角钢或槽钢，水平型钢采用角钢。
14、当所述竖向型钢采用槽钢时，槽钢的腹板固定连接在钢梁的腹板上(即槽钢的腹板与钢梁的腹板平行)，槽钢的翼缘板所在平面与钢梁的腹板垂直。
15、当所述竖向型钢采用槽钢时，槽钢的一翼缘板固定连接在钢梁的腹板上(即槽钢的翼缘板与钢梁的腹板平行)，槽钢的腹板所在平面与钢梁的腹板垂直。
16、本专利技术的设计原理为：
17、1、在计算截面抗弯承载能力时，遵循加强后截面的抗弯承载能力不小于未开孔截面的原则，确定水平角钢的面积。在计算截面抗剪承载能力时，保证水平角钢与腹板平行的分肢面积之和不小于钢梁腹板矩形孔的面积，以保证加强后截面的抗剪承载能力。通过上述措施，保证在开孔截面处的抗弯和抗剪承载能力不小于未开孔截面。
18、2、在计算开孔截面的局部稳定性时，考虑钢梁腹板各个区域在水平角钢和竖向角钢(或槽钢)的约束下，局部稳定性承载能力不小于未开孔梁的腹板。
19、3、在计算开孔截面刚度时，考虑开孔截面处的水平角钢和竖向角钢(或槽钢)组成的“口”字形框架结构对刚度的贡献，尽量减小腹板开孔对钢梁刚度削弱的影响。
20、在弯矩作用下，开孔截面的抗弯承载力通过设置在洞口上下的水平角钢的拉、压轴力形成的力偶进行补偿，水平角钢通过与腹板的连接以及两端连接的竖向角钢(或槽钢)传递至整个截面；在剪力作用下，水平角钢和两端的竖向角钢(或槽钢)组成的井字结构的抗剪性能，用以补充开孔截面的抗剪承载能力削弱；开孔截面处，水平角钢和竖向角钢(或槽钢)的支撑作用来提高钢梁腹板的局部稳定性；在梁的负弯局区，竖向角钢(或槽钢)可以防止截面发生畸变屈曲，水平角钢可以有效提高开孔截面“倒t形”结构的轴向抗拉和抗压性能。
21、所述腹板矩形孔洞的高度不小于0.7倍梁高(钢梁)或0.8倍的钢梁高度(钢-混凝土组合梁)。
22、所述水平角钢和竖向角钢(槽钢)可布置在腹板的单侧或双侧；当双侧布置时，加强结构在腹板两侧应对称布置。
23、所述水平角钢和竖向角钢(槽钢)与钢梁腹板接触一面，应保证处于同一平面。竖向角钢(槽钢)在垂直钢梁腹板方向不应超出钢梁翼缘边缘；水平角钢的水平肢宽度不应超过竖向角钢(或槽钢)在垂直钢梁腹板的宽度。
24、水平角钢两端与竖向角钢(或槽钢)焊接，组成“井字结构”，即“口”字形延伸结构。竖向角钢(或槽钢)上下两端与钢梁翼缘焊接，与钢梁腹板可以通过焊缝、螺栓或栓焊混合连接。水平角钢与钢梁腹板可以通过焊缝、螺栓或栓焊混合连接，当采用螺栓连接时，螺栓个数不应少于3个。
25、本专利技术通过竖向角钢(或槽钢)和水平角钢组成的“口”字形延伸结构，可以有效提高腹板开孔梁段的抗弯和抗剪承载力。与现有的补强方法相比，本专利技术采用的构件数量大幅减少，当双面设置时本专利技术需8段加劲型钢，传统方法需16块加劲肋；由于加劲肋数量减少，本专利技术的焊接工作量大幅减小，可有效降低在较薄腹板上焊接带来的残余应力和焊接变形。
26、本专利技术的水平角钢可以与梁腹板采用螺栓连接，在制作时该螺栓可兼作定位螺栓，方便制作加工。
27、本专利技术采用的水平角钢和竖向角钢(槽钢)作为加劲部件，可以使开孔截面的抗弯和抗剪性能大幅提高，传统方法无法弥补开孔截面腹板的面积损失，对抗剪承载力的提高有限；当腹板开孔位置位于钢梁负弯矩区时，竖向角钢(或槽钢)可以同时用以防止钢梁下翼缘的平面外失稳(即截面的畸变屈曲)。本专利技术可实现工厂预制，可大大减少焊接工作量，施工简单、快速，性能优越。
28、本专利技术的有益效果为：
29、1、在受力性能上，本专利技术采用的加强方式，可以显著提高腹板开孔钢梁的抗弯和抗剪承载能力和刚度。
30、2、本专利技术采用的加劲构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述的补强单元包括两个竖向型钢(6)和两个水平型钢(7)；
3.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述竖向型钢(6)的上、下两端分别延伸至钢梁(1)的上翼缘(2)和下翼缘(3)，竖向型钢(6)的上端和下端通过翼缘焊缝(12)分别与钢梁(1)的上翼缘(2)和下翼缘(3)焊接连接，竖向型钢(6)的一个肢通过竖向焊缝(10)或竖向螺栓(11)固定连接在腹板(4)上，竖向型钢(6)的另一个肢所在平面与腹板(4)垂直；
4.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述水平型钢(7)的左右两端分别与两个竖向型钢(6)焊接。
5.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述补强单元布置在腹板(4)的矩形孔洞(5)处的单侧或双侧。
6.根据权利要求5所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩
7.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述水平型钢(7)的左、右两端分别伸出矩形孔洞(5)相等的距离。
8.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述竖向型钢(6)采用角钢或槽钢，水平型钢(7)采用角钢。
9.根据权利要求8所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：当所述竖向型钢(6)采用槽钢时，槽钢的腹板固定连接在钢梁(1)的腹板(4)上，槽钢的翼缘板所在平面与钢梁(1)的腹板(4)垂直。
10.根据权利要求8所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：当所述竖向型钢(6)采用槽钢时，槽钢的一翼缘板固定连接在钢梁(1)的腹板(4)上，槽钢的腹板所在平面与钢梁(1)的腹板(4)垂直。
...【技术特征摘要】
1.一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述的补强单元包括两个竖向型钢(6)和两个水平型钢(7)；
3.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述竖向型钢(6)的上、下两端分别延伸至钢梁(1)的上翼缘(2)和下翼缘(3)，竖向型钢(6)的上端和下端通过翼缘焊缝(12)分别与钢梁(1)的上翼缘(2)和下翼缘(3)焊接连接，竖向型钢(6)的一个肢通过竖向焊缝(10)或竖向螺栓(11)固定连接在腹板(4)上，竖向型钢(6)的另一个肢所在平面与腹板(4)垂直；
4.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述水平型钢(7)的左右两端分别与两个竖向型钢(6)焊接。
5.根据权利要求2所述的一种采用型钢加强的钢梁腹板开矩形孔补强构造，其特征在于：所述补强单元布置在腹板(4)的矩形孔洞(5)处的单侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：周佳，张磊，李常虹，刘宇飞，陈迪，王铭意，
申请(专利权)人：中国建筑西南设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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