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轻钢结构厂房中蜂窝梁的研发与设计应用
编辑:山东双天金属制品有限公司   时间:2021-08-23

  在轻钢结构厂房的建设中,利用现有热轧工字钢和H型钢对腹板进行各图形的切割及拼焊可获得比原型钢承载力高15%~25%的蜂窝梁。由于轧制的原因,工字钢与H型钢的腹板厚度过大,约为高度的1/65~1/50,出于充分发挥腹板材料潜力的目的因此诞生了蜂窝梁,运用自动切割机进行切割为不同的图形,可以拼焊成各式蜂窝梁结构。蜂窝梁比原钢梁增加高约50%,腹板厚度降至梁高的1/95~175,由于有蜂孔,其腹板可少用材料35%~40%。蜂窝梁可比轧制工字钢节材约20%~30%,降低造价10%~18%,比焊接工字钢减少制造劳动量25%~35%。

  为了提高蜂窝梁承载力,可在腹板间加焊拼板以增加梁高,为了降低孔角处应力集中,可用曲线切割腹板,应力集中幅值可下降70%~80%。上述两种梁不宜有集中荷载作用,因为集中荷载作用在孔区范围内,梁承载力下降10%。因此又出现错孔蜂窝梁形式,适用于均布和集中荷载,但腹板切割工艺麻烦。

  蜂窝梁能够设成变高度,进一步增加了经济效益。于中心线呈角度的切割腹板可以做成为双坡变截面梁,沿着腹板弧线形进行切割并且藉外力顶合两半之后焊接,可以获得梭形的变截面梁。于两半间进行加焊拼板可增加梁高,增进了承载力;也可以用一半切割的H型钢组焊成梁,适应不同需要。由于切割后型材的两半分离,所以可将不同钢材的两半组焊成强度不同的截面,以满足不同跨段的内力峰值、局部稳定性等条件对截面强度的要求。

  蜂窝梁除在轻钢结构厂房支座及较大集中荷载处设置横向加设劲肋外,一般不需设加劲肋,屋面板及檩条皆可置于梁的实腹处,蜂窝梁可用于12~18m的檩条、屋架梁、托架梁、工作平台梁、吊重小车梁等位置处,及其刚架、拱架等结构的梁柱上。如若原型钢的尺寸较大,则进行组焊后的蜂窝梁的承载力及跨度也随之加大。

  市场内外早在上世纪5060年代对蜂窝梁进行过研究,国外已建有不少蜂窝梁结构的工程,不但投资节省,而且造型美观。蜂窝梁加工制造的工艺效率与良好技术性是推进这种结构的关键。在专项化模具上对梁进行自动化切割与自动化焊接才能使产品批量流水生产并实现商品化。市场内外一些轻钢结构厂房厂商已经掌握了建设关键技术,不存在推广使用蜂窝梁结构的技术障碍。

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