【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢结构构造，尤其涉及一种采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，可广泛应用于各类开孔钢梁及开孔钢-混凝土组合梁。
技术介绍
1、为了满足使用功能的需要，建筑结构及船舶结构中存在着大量的管线，包括：电气线路、给排水和供暖通风等。若这些管线从钢梁下方经过，则会极大的影响使用空间的净高。为此目前常见的作法是在钢梁腹板上开孔，让管线穿过钢梁，从而实现节省空间的目的。但是腹板开孔势必会削弱钢梁开孔段的刚度和承载力，对结构的安全性可能造成不利影响，有必要采取补强措施。目前国内外规范中通常采用的补强构造是焊接板条加劲肋，例如：《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)中要求在孔洞边焊接纵向和横向加劲肋，美国钢结构协会设计指南2和欧洲规范en1993-1-13中对于腹板高厚比小于限值的钢梁则推荐仅采用双面纵向加劲肋。然而这些补强措施均是通过增强开孔段局部抗弯能力的方式进行补强，由于缺乏钢梁腹板平面内的竖向板件，因此无法提高钢梁开孔段的抗剪强度。
2、此外对于两端刚接的钢梁，端部存在负弯矩区，即钢梁的下翼缘有受拉转变为受压，而钢梁下翼缘侧向没有楼板提供约束，因此在压应力作用下可能发生畸变屈曲。为避免负弯矩区钢梁发生畸变屈曲的可能，常见的作法是设置隅撑或者横向加劲肋。而设置隅撑可能对建筑室内的空间和美观造成影响。
技术实现思路
1、为了解决技术背景中存在的问题，本专利技术提供了一种采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，包括钢梁和纵向角钢加劲肋；钢梁由上翼缘、下翼缘和腹板组成，其中腹板中部开设有矩形孔洞，矩形孔洞上下分别设有纵向角钢加劲肋；当腹板的高厚比大于时，在矩形洞口左右两侧设置横向加劲肋，其中fy为钢材屈服强度。
4、进一步的，采用纵向角钢加劲肋进行补强，纵向角钢加劲肋的肢尖分别与钢梁翼缘和腹板焊接，形成闭口截面；且纵向角钢加劲肋左右两侧均延伸出矩形孔洞。
5、进一步的，纵向角钢加劲肋的根部不与钢梁接触，且纵向角钢加劲肋的一个肢垂直于上翼缘或下翼缘，另一个肢垂直于腹板。
6、进一步的，所述的纵向角钢加劲肋布置在腹板的单侧或者双侧，且所述的纵向角钢加劲肋左右两端延伸出矩形孔洞的距离相等。
7、进一步的，横向加劲肋采用板条、角钢或者槽钢，且横向加劲肋垂直于腹板。
8、进一步的，横向加劲肋布置在腹板的单侧或者双侧。
9、进一步的，横向加劲肋与腹板为焊接或者栓接。
10、进一步的，横向加劲肋与纵向加劲肋垂直，且横向加劲肋于纵向加劲肋处不打断并焊接。
11、本专利技术的设计原理为：通过对钢梁腹板矩形孔四个角进行圆弧倒角处理，能够有效较小应力集中的影响。
12、通过设置纵向角钢加劲肋，提高钢梁开孔段上下剩余高度截面的局部抗弯承载力，以及开孔截面的整体抗弯承载力，使得开孔后钢梁的抗弯承载力不低于未开孔的情况。
13、通过设置纵向角钢加劲肋，左右两端延长至腹板开洞两侧边缘0.25倍开孔宽度以上，能够有效的传递钢梁开孔段发生局部弯曲时的剪力。
14、通过设置纵向角钢加劲肋，使得加劲肋的一个肢平行于腹板，参与开孔截面抗剪，从而弥补了开孔截面的抗剪承载力损失，使得开孔截面的抗剪承载力不低于未开孔的情况。
15、通过设置纵向角钢加劲肋，纵向角钢加劲肋两个肢相交的根部不与钢梁接触，而两个肢尖分别垂直于钢梁翼缘和腹板，并通过焊接连接，从而形成闭口截面，提高了翼缘和腹板的局部稳定性，以及角钢加劲肋两个肢的局部稳定性。在钢梁的负弯矩区，翼缘、腹板和纵向角钢加劲肋形成的闭口截面能有效地提高下翼缘的抗扭刚度和轴向刚度，防止下翼缘发生畸变屈曲。
16、对于腹板宽高比较大，可能发生腹板剪切屈曲的钢梁，通过在钢梁腹板开孔两侧布置横向加劲肋，能够提高开孔两侧边缘腹板的稳定性和抗剪屈曲承载力，同时也能增加钢梁下翼缘在负弯矩区的稳定性。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1.本专利技术提出的加强方式，不仅能有效提高钢梁开孔段的局部抗弯承载力和截面整体抗弯承载力，而且还能够提高钢梁开孔段的抗剪承载力和刚度；
19、2.本专利技术提出的加强方式，能够与下翼缘结合形成闭口截面，有效的提高了下翼缘的抗扭刚度和轴线刚度，防止钢梁在负弯矩区发生畸变屈曲；
20、3.本专利技术提出的补强方式，构造简单，焊接工作量较传统方案少，加工安装方便。
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1.采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，包括钢梁(1)和纵向角钢加劲肋(5)；钢梁(1)由上翼缘(2)、下翼缘(3)和腹板(4)组成，其中腹板(4)中部开设有矩形孔洞(6)，其特征在于，矩形孔洞(6)上下分别设有纵向角钢加劲肋(5)；当腹板(4)的高厚比大于时，在矩形洞口(6)左右两侧设置横向加劲肋(7)，其中fy为钢材屈服强度。
2.根据权利要求1所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，采用纵向角钢加劲肋(5)进行补强，纵向角钢加劲肋(5)的肢尖分别与钢梁(1)翼缘和腹板(4)焊接，形成闭口截面；且纵向角钢加劲肋(5)左右两侧均延伸出矩形孔洞(6)。
3.根据权利要求1所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，纵向角钢加劲肋(5)的根部不与钢梁(1)接触，且纵向角钢加劲肋(5)的一个肢垂直于上翼缘(2)或下翼缘(3)，另一个肢垂直于腹板(4)。
4.根据权利要求2所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，所述的纵向角钢加劲肋(5)布置在腹板(4)的单侧或者双侧，且所述的纵向
5.根据权利要求1所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，横向加劲肋(7)采用板条、角钢或者槽钢，且横向加劲肋(7)垂直于腹板(4)。
6.根据权利要求5所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，横向加劲肋(7)布置在腹板(4)的单侧或者双侧。
7.根据权利要求1所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，横向加劲肋(7)与腹板(4)为焊接或者栓接。
8.根据权利要求1所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，横向加劲肋(7)与纵向加劲肋(5)垂直，且横向加劲肋于纵向加劲肋处不打断并焊接。
...【技术特征摘要】
1.采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，包括钢梁(1)和纵向角钢加劲肋(5)；钢梁(1)由上翼缘(2)、下翼缘(3)和腹板(4)组成，其中腹板(4)中部开设有矩形孔洞(6)，其特征在于，矩形孔洞(6)上下分别设有纵向角钢加劲肋(5)；当腹板(4)的高厚比大于时，在矩形洞口(6)左右两侧设置横向加劲肋(7)，其中fy为钢材屈服强度。
2.根据权利要求1所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，采用纵向角钢加劲肋(5)进行补强，纵向角钢加劲肋(5)的肢尖分别与钢梁(1)翼缘和腹板(4)焊接，形成闭口截面；且纵向角钢加劲肋(5)左右两侧均延伸出矩形孔洞(6)。
3.根据权利要求1所述的采用角钢加强的钢梁腹板开矩形孔闭口补强构造，其特征在于，纵向角钢加劲肋(5)的根部不与钢梁(1)接触，且纵向角钢加劲肋(5)的一个肢垂直于上翼缘(2)或下翼缘(3)，另一个肢垂直于腹板(4)。
...【专利技术属性】
技术研发人员：刘志鑫，张磊，张克伟，沈文杰，何亮，许照宇，徐正安，童根树，王苗苗，
申请(专利权)人：安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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