[发明专利]自适应变截面矩形钢管弯扭构件

说明书

技术领域

本发明是用于建筑结构中的自适应变截面矩形钢管弯扭构件，是一种新 型构件。

背景技术

随着我国建筑工程的高速发展，尤其在一些超大跨度结构中，出现了很多 的新型建筑造型，他们的建筑造型非常复杂，为了使结构造型适应建筑造型的 要求，这就要求结构中的一些构件随结构的曲率的变化而变化，这些变化包括构 件弯曲和扭转等，如图(1)所示，弯扭构件具有斜、弯、异形等特点，目前只 有在道路和桥梁工程中曲线梁桥满足以上特点，但把曲线梁桥应用于建筑结构中 存在比较大的缺陷：(1)曲线梁桥不能满足扭转要求；(2)曲线梁桥大多为普通 混凝土或预应力混凝土结构，他们本身的自重比较大；(3)混凝土的收缩、徐变 会对结构或构件的后期承载力产生比较大的影响。另外当结构中采用这些弯扭构 件后，由于这些构件的几何特殊性，构件的轴向力将导致产生很大的弯曲效应， 使构件的受力非常复杂，构件的各个位置的受力差异比较大，因此如何满足构件 各个位置的承载力成为弯扭构件设计方面急需解决的问题。

另外由于弯扭构件几何构型特殊，特别是为了减轻结构的自重，弯扭构件 可以采用薄壁钢构件，很多的国内外学者已经对焊接薄壁构件做了比较好的研 究，并且已经在工程应用中取得了比较好的效果，它在减轻结构的自重方面具有 较大的优势，但是把他们用于结构中同样有较大的缺陷：例如大尺度薄壁矩形 截面的宽厚比较大，容易发生局部失稳，根据《钢结构设计规范》的有关规定， 截面的有效宽度很小，材料利用率较低。另外在焊接作用下可能会产生较大的应 力集中，因此曲面板件容易出现局部曲屈，因此在进行薄壁弯扭构件设计时必须 解决以上难题。

当今建筑技术的发展日新月异，建筑造型也千变万化，发明一种可以适应 结构变化的空间弯扭构件是一个必要环节。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应变截面矩形钢管弯扭构 件，这种构件既可以适应建筑结构中的造型及受力要求，又能充分发挥薄 壁构件的优势。

本发明采用的技术方案如下：本发明中的空间扭曲矩形钢管构件，为 由下薄壁板、两块侧薄壁板和上薄壁板围成的截面为矩形的管状构件。所 述的管状构件内部固定有横向加劲肋和纵向加劲肋，横向加劲肋沿管状构 件的径向布置，在横向加劲肋上设置有空洞。

在所述管状构件内部还固定有纵向加劲肋，纵向加劲肋沿管状构件的 轴向布置。

所述纵向加劲肋的截面为T形或L形。

本发明既可以根据结构所承担的弯矩、剪力、轴力的不同及造型方面 的要求制作为截面大小不同的形式，又可以加工制作为截面大小相同的形 式，所以管状构件的截面既可以为等截面也可以为变截面。

本发明所述的自适应变截面矩形钢管弯扭构件不仅在造型方面满足要 求，而且可以有效的减轻结构本身自重。而且截面的大小可以根据构件的 实际受力情况做出调整，从而可以有效地节约了材料，而且使结构造型更 加美观。横向加劲肋有效的束缚了外侧薄壁板件的面外变形，使构件截面 应力分布比较均匀，并且设有空洞，可以方便构件内部的焊接及加工。纵 向加劲肋截面的回转半径比较大，可以减小板件的宽厚比，增大截面的有 效宽度，使材料的利用率得到提高，使结构有效的抵御温度变化、风荷载 及地震的作用。

附图说明

图1是自适应变截面矩形钢管弯扭构件外观示意图；

图2是等截面矩形钢管弯扭构件的结构外观示意图；

图3是自适应变截面矩形钢管弯扭构件结构组成图；

图4是等截面矩形钢管弯扭构件的结构结构组成图；

图5是图3的A-A剖面示意图；

图中：1、下薄壁板，2横向加劲肋，3、纵向加劲肋，4、侧薄壁板， 5、上薄壁板。

具体实施方式

下面结合图1～图5对本发明实施例作进一步详述：

实施例1：