多孔箱形鋁合金梁的製作方法

2023-07-13 06:44:36 1

專利名稱：多孔箱形鋁合金梁的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種梁構件，是房屋建築、橋梁建築的土木工程領域常用的結構杆件。
二背景技術：
凡以彎曲為主要變形的杆件通常稱為梁。梁構件是土木工程廣泛應用的一種杆件。常見的有樓面梁、屋面梁、牆梁、剛架梁、屋面檁條梁等等。按製作材料分有鋼筋混凝土梁、鋼梁、木樑、鋼與混凝土複合梁。按梁的斷面型式分有矩形斷面梁，T形斷面梁，鋼梁有工字形鋼、槽形鋼、H型鋼、C型鋼、Z型鋼、鋼方通、鋼園管等。鋁合金材料質輕(比重是鋼材的三分之一)，高強(六系列鋁材的物理力學性能已接近建築用鋼的923 ，防腐力高(是鋼材的4-6倍)，成型性好(是其他金屬不可比)， 是可以再生的環保建築金屬，目前已廣泛應用於門、窗、幕牆及其他的裝修建築工程領域。 本發明多孔箱形鋁合金梁，就是根據鋁合金材料的特點及梁構件的受力特點，創造多孔箱形斷面的鋁合金梁杆件，得到受力合理，結構可靠，節約材料，可應用於土木工程的屋梁、牆梁、檁條梁等部件的鋁合金梁構件。
三、發明內容1、本發明的目的在外力作用下梁構件的變形主要是彎曲變形。梁在彎曲變形時，在其橫截面上一側纖維受壓而縮短，橫截面上另一側纖維受拉而伸長。梁橫截面上正應力分布分別為相應的受壓區與受拉區，最大壓應力產生在橫截面上受壓區的最外邊緣處，最大拉應力產生在橫截面上受拉區最外邊緣處。構件材料在彈性階段，橫截面最大壓應力過渡到最大拉受力是線性變化的，橫截面中間有一個中性軸。這就是梁構件的應力分布與變形特點。鋁合金材料與建築鋼材一樣同屬塑性材料，其抗壓強度與抗拉強度是相等的，而鋁合金材料的成型性更好，具有便於加工成型的特點。本發明的目的，就是根據上述兩個特點「按需分配」梁截面的質量，找到最大限度發揮材料強度的潛力，又節省材料，又方便加工製作的「合理截面」梁構件。經過分析計算，創造發明了多孔箱形截面鋁合金梁(見圖2)。2、本發明技術方案多孔箱形鋁合金梁，用鋁合金材料使用擠壓方法製作而成，其特徵在於它由上、 下箱壁，左、右箱壁，兩側箱翼及內箱肋的鋁合金板塊構成，根據梁構件橫截面的應力分布與應力大小的特點，合理相應布置箱形梁上述各種板塊的位置及其質量大小，最大限度發揮材料強度潛力，提高了梁的穩定性和平面內剛度與平面外的剛度，得到一種受力合理，節約材料，易於加工製作的「合理截面」梁杆件。以上所述的鋁合金上箱壁①布置在梁橫截面受壓區的外邊緣，即最大壓應力處， 其截面壁厚根據梁跨度及作用的荷載由設計計算確定，上箱壁的板狀可以做成平面板，也可以做成楞面板。以上所述的鋁合金下箱壁②布置在梁橫截面受拉區的外邊緣，即最大拉應力處，其截面壁厚根據梁的跨度及作用的荷載由設計計算確定，下箱壁的板狀可以做成平面板， 也可以做成楞面板。以上所述鋁合金左、右箱壁③、④，布置在梁橫截面兩側邊緣，其壁厚根據梁跨度及作用荷載由設計計算確定，左、右箱壁的板狀可以做成平面板，也可以做成楞面板。以上所述鋁合金箱翼⑤、⑥布置在上箱壁的兩側，箱翼的寬度及厚度根據梁的跨度及作用荷載設計計算確定，其形狀可以做成板翼(圖2)，也可以做成箱翼(圖3)，也可以不設翼。以上所述鋁合金內箱肋⑦、⑧布置在箱形梁內腔，與左、右箱壁連接，或與上、下箱壁連接，形成多孔的箱形截面梁，內箱肋設置多少道及每道肋厚度均由設計計算確定，內箱肋可以設置數道，也可以不設置內箱肋。以上所述的多孔箱形鋁合金梁，其橫截面寬度，即上、下箱壁長度，根據該梁的跨度及作用的荷載由設計計算確定，可以做成上、下箱壁等長，也可以做成上箱壁較長，下箱壁較短，其橫截面高度，即左、右箱壁長度做成等長，其長度根據梁的跨度及作用的荷載設計計算確定，梁橫截面寬度及梁橫截面高度既要滿足梁的強度要求，同時要滿足梁的穩定性和平面內剛度及平面外剛度的要求。以上所述的多孔箱形鋁合金梁，其橫截面箱角可以做成直線匯交的角(如圖2、圖 3)，也可以做成圓角(如圖4)。以上所述多孔箱形鋁合金梁構件可以作為樓面梁、屋面梁、牆梁、屋面檁條梁構件，它由基礎，或柱子，或梁構件，或桁架構件支承，支承構件可以是鋼結構，可以是鋼筋混凝土結構，也可以是鋁合金結構。3、本發明與現有技術相比，其突出的實質性特點和顯著進步(1)本發明多孔箱形鋁合金梁，由上、下箱壁，左、右箱壁，箱翼及內箱肋鋁合金板塊構成，其特徵在於根據梁構件橫截面應力分布與應力大小的特點，「按需分配」，布置組成箱形梁的上述各種板塊的位置及板塊的質量大小，最大限度發揮材料強度的潛力，同時最大限度提高了梁的穩定性和平面內剛度與平面外剛度，是一種節約材料，結構安全可靠 「合理截面」的梁杆件，是C型截面梁、工字形載面梁無法比擬的梁杆件。(2)多孔箱形鋁合金梁充分利用了鋁合金成型性好、加工方便的特性，完全由擠壓加工一次成型，可以實現工廠大批量生產，質量也有保證。(3)多孔箱形鋁合金梁與鋁合金桁架梁、鋁合金屋面板等其他鋁合金建築構件配套使用，可以做到結構同材同質，溫度應力與變形同步，提高了建築物安全度。(4)鋁合金材料質輕(比重是鋼材的三分之一)，高強(六系列鋁材的物理力學性能已接近建築用鋼923 ，防腐力高(是鋼材的4-6倍)，成型性好(是其他金屬不可比)， 是可以再生的環保建築金屬。用鋁合金材料建築土木工程雖然建造投資造價稍高，但可以減輕建築物自重，提高抗震能力與耐腐能力，幾乎終生不用維護，成為長命百歲工程，其使用造價十分低廉，綜合經濟效益十分明顯。
四
圖1是工程上常見的一根梁杆件實例。圖2是圖1的梁杆件選用楞面板箱壁多孔箱型鋁合金梁方案的橫截面圖。[0023]圖3是圖1的梁杆件跨度較大，承受荷載較大時，選用平面板箱壁與加強型箱翼的多孔箱型鋁合金梁方案的橫截面圖。圖4是某廠房屋面檁條梁的平面板箱壁多孔箱型鋁合金梁橫截面圖。圖5是某廠房屋面檁條梁構件選用H型鋼梁方案的橫截面圖。圖中部件序號名稱如下①、②分別為上、下箱壁；③、④分別為左、右箱壁；⑤、⑥ 分別為左、右箱翼；⑦、⑧為內箱肋；L為梁杆件跨度。
五具體實施方式
以下結合附圖對本發明做進一步描述。從圖1中看到，梁是以彎曲為主要變形的杆件，是土木工程中廣泛應用的一種構件。常見有鋼筋混凝土梁、鋼梁、木樑、複合梁等。本發明是鋁合金製造的鋁合金梁。圖2和圖3是多孔箱型鋁合金梁截面的兩個方案，是用鋁合金材料、使用擠壓方法製作而成。是根據梁橫截面的應力分布與應力大小，經過計算，合理布置箱型梁上的上、下箱壁，左、右箱壁，兩側箱翼及內箱肋的位置及其質量大小，最大限度發揮材料強度潛力，同時最大限度提高了梁的穩定性和梁平面內與與平面外的剛度，是「合理截面」的梁構件。以下是本發明的一個工程實例中國南方某廠房屋面檁條梁，跨度L為12m，屋面板為「0.7+75+0. 6」玻璃絲棉卷氈雙層彩鋼板。方案1 原設計為Q235B H型鋼檁條(圖5)，梁截面高300腹板厚6，上、下翼緣寬 150，翼緣板厚4. 5。每根梁用鋼291. 64kg，按每噸5000元計，每根梁造價為1458. 20元。方案2 改用六系鋁合金村料製造，用平面板箱壁多孔箱型鋁合金梁方案(圖4)， 用鋁量為103. ^kg,按每噸22000元計算，每根梁造價為2272. 38元。從上述工程實例看出，在同樣情況下，鋁合金梁每根造價雖然比鋼梁高36 %左右， 然而其重量僅為鋼梁的30%左右，大大減輕了建築物的自重，對支承檁條的屋架梁及下面構件與基礎節約材料，降低工程造價十分有利。況且多孔箱型截面梁，平面內與平面外，剛度都比H型鋼大得多。鋁合金材料成型性比鋼材好，可以由擠壓加工一次成型，便於大量生產。鋁合金梁與鋁合金桁架梁、鋁合金屋面板等構件配套使用，可以做到，同材同質，溫度應力與變型同步，提高了建築物安全度。鋁合金材料防腐力高，鋁合金建築構件雖然建造的造價稍高，但幾呼終生不用維護，成為長命百歲工程，其使用造價十分低廉，經濟效益非常明顯。
權利要求1.多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於它由上、下箱壁，左、右箱壁，兩側箱翼及內箱肋的鋁合金板塊構成。
2.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於上箱壁布置在梁橫截面受壓區的外邊緣，即最大壓應力處，上箱壁的板狀做成平面板，或者做成楞面板。
3.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於下箱壁布量在梁橫截面受拉區的外邊緣，即最大拉應力處，下箱壁的板狀做成平面板，或者做成楞面板。
4.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於左、右箱壁布置在梁橫截面兩側外邊緣，左、右箱壁的板狀做成平面板，或者做成楞面板。
5.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於箱翼布置在上箱壁的兩側， 其形狀可以做成板翼，也可以做成箱翼，也可以不設翼。
6.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於內箱肋布置在箱形梁內腔， 形成多孔的箱形截面梁，可以設數道內箱肋，也可以不設置內箱肋。
7.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於多孔箱形截面箱角可以做成直線匯交的角，也可以做成圓角。
8.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於多孔箱形鋁合金梁其橫截面寬度，即上、下箱壁長度，可以做成上、下箱壁等長，也可以做成上箱壁較長，下箱壁較短， 其橫截面高度，即左、右箱壁長度做成等長的。
9.根據權利要求1所述的多孔箱形鋁合金梁，其特徵在於所述的多孔箱形鋁合金梁杆件可以作為樓面梁、屋面梁、牆梁、屋面檁條梁構件，它由基礎，或柱子，或梁杆件，或桁架構件支承，支承構件可以是鋼結構，可以是鋼筋混凝土結構，也可以是鋁合金結構。
專利摘要多孔箱形鋁合金梁用鋁合金材料，使用擠壓方法製作而成，它由上、下箱壁，左、右箱壁，兩側箱翼及內箱肋的鋁合金板塊構成，其特徵在於；根據梁構件橫截面的應力分布與應力大小的特點，合理相應布置箱形梁上述各種板塊的位置及其質量大小，最大限度發揮材料強度潛力；同時最大限度提高了梁穩定性和平面內剛度與平面外的剛度，得到一種受力合理，節約材料，易於加工製作的「合理截面」梁杆件。
文檔編號E01D101/34GK202081572SQ20102066702
公開日2011年12月21日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者林娟, 梁琨 申請人:林娟, 梁琨