[发明专利]一种格构式蜂窝梁节段和大跨度格构式钢梁及其制作安装方法

说明书

一种格构式蜂窝梁节段和大跨度格构式钢梁及其制作安装方法，包括格构式蜂窝梁本体，所述格构式蜂窝梁本体由多个结构相同的工字型节间单元焊接而成，所述工字型节间单元包括焊接在竖向腹杆上下两端的上弦杆、下弦杆，所述上弦杆和下弦杆的两端与竖向腹杆之间分别通过角部斜向腹杆焊接，相邻所述工字型节间单元的上弦杆和上弦杆端部依次焊接形成折线形或曲线形上弦、下弦杆和下弦杆端部依次焊接形成水平下弦，焊接后相邻工字型节间单元的角部斜向腹杆和竖向腹杆形成六边形。本发明经过合理的设计和施工组织时，采用本发明能够克服普通规格的热轧型钢制作蜂窝梁高度的限制，综合造价可比平板网架结构更有市场竞争力。

技术领域

本发明属于大跨度工业与民用建筑建造技术领域，具体涉及一种用于大跨度轻型屋盖承重的格构式蜂窝梁节段和大跨度格构式钢梁及其制作安装方法。

背景技术

民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑，工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等存在一些横向跨越30米以上空间的各类大跨度结构。常用的大跨度屋盖结构主要包括平面桁架、空间桁架、平板网架、空间网壳、索膜结构等。其中，平面桁架结构受力明确，设计简单，施工简便，通常适用于18m～60m跨度的屋盖结构；空间管桁架结构外形简单流畅，节点形式简单，节省材料，施工简便，适用于18m～60m跨度的屋盖结构；平板网架结构空间受力，结构自重轻，刚度大，抗震性能好，适用于20m～120m跨度的屋盖结构；空间网壳结构空间受力，跨越能力强，造型丰富，制作与安装方便。

蜂窝梁是一种由工字钢经切割、焊接而成的空腹梁。由于切割焊接而成的蜂窝梁的截面高度H扩张为原梁截面髙度h的1.2～1.7倍，大大增大了截面惯性矩和截面模量，提高了梁的刚度和承载能力,不仅使钢梁适用跨度大大提高，而且减轻了结构自重，节省了钢材用量。由于具有上述优势，蜂窝梁日益广泛地被应用于桥梁、厂房、办公楼、吊车桥架等工程结构中，随着轧制宽翼缘钢材的出现，蜂窝梁已成为很有发展前途的一种构件形式。然而，对于大跨度及超大跨度的结构，与空间桁架、平板网架、空间网壳等结构相比，传统的蜂窝梁结构难以体现出经济性和适用性的优势。分析其原因，主要存在以下三点：(1)对于大跨度简支构件，横截面的弯矩从跨中向支座成抛物线式递减，整个跨度范围内采用这种由实腹式的工字钢切割、焊接而成等高截面蜂窝梁是不经济的，同时也增大了风荷载对建筑物产生的不利影响；(2)对于大跨度简支构件，传统的蜂窝梁适用性有限，随着跨越空间的增大，跨中所需要的梁高也越来越大，普通规格的热轧型钢往往不能满足要求，需要采用钢板焊接制造加工成本较高，且存在局部稳定等问题；(3)对于大跨度结构，蜂窝梁剪切变形对构件挠曲变形的影响非常显著，相同规格蜂窝梁的挠度比普通的实腹式构件明显增大，在大跨度结构的靠近支座剪力较大的区域采用蜂窝式的腹板对控制结构的整体变形较为不利。

为了充分发挥蜂窝式受弯构件刚度大、承载能力高、结构自重轻、用钢量省等优势，拓展蜂窝梁的适用跨度，克服弯剪区剪切变形对蜂窝式构件挠曲变形的不利影响，亟需研发一种新的适用于大跨度及超大跨度的蜂窝钢梁。

发明内容

本发明解决现有技术的不足而提供一种能够克服普通规格的热轧型钢制作蜂窝梁高度的限制的格构式蜂窝梁节段，以及建筑造型美观，结构布置合理，用钢量节省，工厂制作质量可靠，现场焊接作业量较小的大跨度格构式钢梁和制作安装方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种格构式蜂窝梁节段，包括蜂窝梁本体，所述蜂窝梁本体由多个结构相同的工字型节间单元焊接而成，所述工字型节间单元包括焊接在竖向腹杆上下两端的上弦杆、下弦杆，所述上弦杆和下弦杆的两端与竖向腹杆之间分别通过角部斜向腹杆焊接，相邻所述工字型节间单元的上弦杆和上弦杆端部焊接形成上弦、下弦杆和下弦杆端部焊接形成下弦，焊接后相邻工字型节间单元的角部斜向腹杆和竖向腹杆形成六边形。

所述蜂窝梁本体的上弦由根据设计要求进行端部切割成能够平顺对接的斜面的多根上弦杆首尾焊接成折线形或预弯曲的多根上弦杆首尾焊接成曲线形构成。