制造梁的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造梁的方法，特別是制造結(jié)構(gòu)金屬梁的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]也稱(chēng)為工字梁或者H型梁的通用梁經(jīng)常用于建筑物結(jié)構(gòu)中。然而，通常使用的這類(lèi)型梁并未如本來(lái)應(yīng)該的那么有效或者最佳。通常，梁沿其長(zhǎng)度具有等截面。從目錄尺寸的列表中選擇并且基于使用時(shí)期望的最大彎矩和剪力來(lái)選擇截面的尺寸?？梢源嬖陬~外的標(biāo)準(zhǔn)，例如，屈曲限制和孔留量。因此，截面尺寸基于沿梁長(zhǎng)度的最壞情況下的條件。然而，實(shí)際上，這些尺寸標(biāo)準(zhǔn)不適用于沿梁長(zhǎng)度的所有點(diǎn)，因此，在沿梁的多點(diǎn)處，梁是超過(guò)指定要求的；其具有不需要的多余材料和多余重量。
[0003]大多數(shù)通用梁沿其長(zhǎng)度具有等截面的一個(gè)原因在于，大多數(shù)這些梁是在通用梁乳機(jī)中進(jìn)行乳制的并且該類(lèi)乳機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)不允許梁截面沿著梁長(zhǎng)度變化。
[0004]最近，已經(jīng)有各種克服該限制的嘗試。W02012032301描述了用于壓制深度可變、法蘭厚度可變、法蘭寬度可變等的梁的設(shè)備和方法。EP0756905描述了主要目的在于實(shí)現(xiàn)不同法蘭厚度的一致的整體梁深度的相關(guān)技術(shù)。JP2000343102描述了制造具有可變腹板深度和法蘭厚度的梁的另一種方法。這些方法具有若干顯著缺點(diǎn)。主要問(wèn)題在于:在乳制沿其長(zhǎng)度具有可變截面的單體梁中涉及的材料流型非常復(fù)雜，并且難以實(shí)現(xiàn)正確的材料性質(zhì)，也難以避免梁的非期望的曲率。另一問(wèn)題在于需要新的設(shè)備。
[0005]為了避免在乳制沿其長(zhǎng)度具有變化截面的梁中涉及的問(wèn)題，一種替代制造方法是裝配梁；即，通過(guò)將板材或者剖面焊接或者連接在一起來(lái)構(gòu)造梁。裝配式梁的構(gòu)造是眾所周知的，例如，如在提供了拱形梁的US 1843318中所描述的；或者如在US 620, 561中所圖示的桁架梁，其中，通過(guò)從腹板切割材料然后將切邊連接在一起來(lái)修改深度。這些梁的特征在于，在腹板和法蘭中的材料的厚度沿梁長(zhǎng)度是恒定的。沿著梁長(zhǎng)度唯一變化的是其深度。另一類(lèi)眾所周知的裝配式梁是雉堞狀梁或者蜂窩梁，雖然此構(gòu)造一般用于相對(duì)于其母剖面來(lái)增加沿梁全長(zhǎng)的梁深度并且不用專(zhuān)門(mén)改變沿梁長(zhǎng)度的剖面。這些現(xiàn)有技術(shù)的裝配式梁設(shè)計(jì)的顯著缺點(diǎn)在于，因?yàn)楦拱搴穸群头ㄌm厚度沿梁長(zhǎng)度是恒定的，因此，能夠僅通過(guò)修改腹板深度或者法蘭寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)剖面的變化。雖然對(duì)于一些應(yīng)用可接受改變腹板深度或者法蘭寬度，但是在建筑物應(yīng)用中，優(yōu)選地用具有恒定深度和恒定法蘭寬度的梁來(lái)使地板、天花板件和墻壁的適配更簡(jiǎn)單。
[0006]在JP2000343102的圖5中，圖示了沿其部分長(zhǎng)度改變剖面的梁。該梁具有法蘭厚度不同但腹板深度相同的兩個(gè)分開(kāi)的工字梁焊接在一起。顯然，通過(guò)將若干不同的工字梁剖面焊接在一起，可以產(chǎn)生截面沿長(zhǎng)度變化的梁，但這具有若干缺點(diǎn)。首先，為了合理準(zhǔn)確地接近沿梁長(zhǎng)度變化的負(fù)載要求，將需要大量不同的剖面，并且在保持梁的平直度的同時(shí)將所有這些剖面焊接在一起是困難的。其次，在梁的法蘭中的焊縫將潛在地弱化梁。
[0007]另一種制造沿其長(zhǎng)度具有理想截面變化的梁的方法是通過(guò)實(shí)心棒或者通過(guò)始于沿其長(zhǎng)度等于或者大于所需最大截面的等截面的梁來(lái)機(jī)械制造梁。相關(guān)的方法是從已經(jīng)機(jī)械制造來(lái)給出沿其長(zhǎng)度的厚度變化的板材或者剖面來(lái)裝配梁。然而，這些制造方法十分浪費(fèi)材料并且是昂貴的，而且通常僅用于在類(lèi)似飛機(jī)等中的梁。對(duì)于在建筑物構(gòu)造中的梁，它們并不是實(shí)用的或者成本有效的解決方案。
[0008]另一種制造沿其長(zhǎng)度具有截面變化的梁的方法是通過(guò)使用縱向壓型(longitudinally profiled，LP)板材來(lái)裝配梁。其中板材厚度沿板材長(zhǎng)度改變的LP板材的乳制是眾所周知的，并且這類(lèi)板材常常用于造船和橋梁建設(shè)中。如SchKter在“Heavy steel plates for efficient construct1nal steelwork” 以及 Richter 和Schmackpfeffer在“Longitudinally profiled plates cut costs”中所描述的那樣，已經(jīng)通過(guò)使用縱向壓型板材裝配出了大的工字梁。然而，到目前為止，LP板材在工字梁裝配中的應(yīng)用限于非常大的結(jié)構(gòu)，例如橋梁、發(fā)電站和非常高的建筑物。在建筑物中，通常用于構(gòu)造的工字梁仍大多數(shù)使用等截面。對(duì)此的一個(gè)原因在于:在其中厚度沿著標(biāo)準(zhǔn)建筑物工字梁的相對(duì)短的長(zhǎng)度平穩(wěn)變化的LP板材的生產(chǎn)并不實(shí)際。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種制造梁的方法，所述方法包括:在縱向壓型乳制過(guò)程中乳制兩個(gè)法蘭件，使得每個(gè)乳制法蘭件的一個(gè)表面根據(jù)預(yù)定厚度分布被壓型；以及經(jīng)由壓型表面使所述乳制法蘭件連接在一起。
[0010]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括乳制所述法蘭件，使得每個(gè)乳制法蘭件的另一表面大致是扁平的。
[0011]所述乳制過(guò)程將使法蘭件的一面具有輪廓，同時(shí)保持相對(duì)表面扁平，使得在未多余地使用額外的材料和重量的情況下，使梁在沿其長(zhǎng)度的各個(gè)點(diǎn)處具有所需的強(qiáng)度，以及使最終用戶(hù)具有扁平的表面的便利。
[0012]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括將所述兩個(gè)法蘭件背靠背地乳制在一起。
[0013]優(yōu)選地，所述乳制法蘭件包括T形法蘭件。
[0014]優(yōu)選地，所制造的梁的遠(yuǎn)離腹板的法蘭表面大致是扁平且平行的。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種用于制造梁的方法，所述方法包括:在縱向壓型乳制過(guò)程中乳制法蘭件，使得乳制法蘭件的多個(gè)表面根據(jù)預(yù)定厚度分布被壓型；其中，所述縱向壓型乳制過(guò)程包括乳制Y形剖面；以及拋光所述Y形剖面以形成T形剖面；以及其中，所述方法進(jìn)一步包括:經(jīng)由每個(gè)法蘭件的壓型表面使所述乳制法蘭件中的兩個(gè)連接在一起。
[0016]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括:提供相對(duì)應(yīng)的乳制腹板件并且通過(guò)所述乳制腹板件連接所述乳制法蘭件。
[0017]將每個(gè)法蘭件的壓型表面連接至腹板件的相對(duì)應(yīng)的壓型表面以將兩個(gè)法蘭件連接在一起。
[0018]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括:在乳制操作期間操縱一個(gè)或更多個(gè)乳輥，以便沿著梁長(zhǎng)改變單獨(dú)的梁的尺寸。
[0019]優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括:鑄造原材料，其中，在鑄造材料中已經(jīng)存在至少部分所需的厚度變化；以及乳制所述鑄造材料。
[0020]本發(fā)明提供裝配式梁，該裝配式梁從具有一個(gè)扁平側(cè)面和一個(gè)壓型側(cè)面的一個(gè)或更多個(gè)LP板材或者從其中法蘭部分的厚度沿梁長(zhǎng)度改變的一個(gè)或更多個(gè)T形剖面構(gòu)造而成，使得施加更大力的這些部分具有用于強(qiáng)度的額外材料并且使負(fù)載相對(duì)低的區(qū)域具有減小的截面面積。還提供了一種生產(chǎn)沿其長(zhǎng)度具有變化厚度的T形剖面的設(shè)備。本發(fā)明能夠生產(chǎn)具有恒定或者幾乎恒定的深度和法蘭寬度但沿其長(zhǎng)度具有變化的法蘭和腹板厚度的梁，以滿(mǎn)足建筑業(yè)對(duì)具有恒定深度和恒定法蘭寬度的梁的需要，從而使地板、天花板件和墻壁的適配變得簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0021]現(xiàn)將參照附圖描述梁的示例和根據(jù)本發(fā)明的用于制造梁的方法，在圖中:
圖1a和圖1b圖示典型的乳制通用梁的側(cè)視圖和截面；
圖2圖示常規(guī)的通用梁乳機(jī)的輥縫視圖；
圖3a到圖3c圖示針對(duì)法蘭使用LP壓型板材的裝配式梁的第一示例的側(cè)視圖和截面；圖4a到圖4c圖示針對(duì)腹板使用LP壓型板材的裝配式梁的第二示例的側(cè)視圖和截面；圖5a到圖5d圖示根據(jù)本發(fā)明的裝配式梁的側(cè)視圖和截面以及用于通過(guò)使用具有一個(gè)扁平側(cè)的LP壓型板材來(lái)乳制所述梁的法蘭的方法；
圖6a到圖6d圖示根據(jù)本發(fā)明的具有變化的法蘭厚度的T形剖面部分的乳制和裝配式梁的構(gòu)造；
圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的用于乳制T形剖面部分的可替代方法；
圖8a到圖Sc圖示根據(jù)本發(fā)明的用于乳制T形剖面部分的可替代乳機(jī)構(gòu)型的輥縫圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在如圖1a和圖1b所圖示的常規(guī)通用梁中，梁I具有腹板2并且在腹板的每個(gè)端部處具有法蘭3。如能夠從圖1b中所見(jiàn)的，法蘭厚度4、腹板深度5b和梁深度5沿梁長(zhǎng)度是恒定的。由于截面是恒定的并且必須滿(mǎn)足沿梁長(zhǎng)度的最大負(fù)載要求，所以在沿長(zhǎng)度的不經(jīng)歷最大負(fù)載的那些點(diǎn)處存在比實(shí)際需要更多的材料。
[0023]圖2圖示在常規(guī)通用梁乳機(jī)中的最終乳制步驟，其中，乳輥101、103對(duì)施加乳制力105、106的法蘭進(jìn)行乳制，而乳輥102、104對(duì)施加乳制力107、108的腹板進(jìn)行乳制。實(shí)際上，通用梁乳機(jī)通常在其側(cè)面將工字梁乳制為H型梁，但原理與圖2所圖示的相同。
[0024]本發(fā)明提供了一種梁和制造梁的方法，該方法使能在沿梁的每個(gè)點(diǎn)處將型材裁制成符合負(fù)載要求，而不是通過(guò)全部使用最大負(fù)載要求。通過(guò)不斷地使剖面性質(zhì)與梁的沿其長(zhǎng)度的應(yīng)力匹配，可以減小梁的質(zhì)量。這可以通過(guò)在滿(mǎn)足在整個(gè)梁長(zhǎng)度上的所有標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)&規(guī)則的同時(shí)，不斷地確定可能的最有效的截面來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0025]例如在GB1213011.8中所描述的最新進(jìn)展使能生產(chǎn)在標(biāo)準(zhǔn)建筑物工字梁的短長(zhǎng)度中具有多個(gè)厚度變化的板材，并且可以有效地通過(guò)將乳態(tài)長(zhǎng)度剪切為若干更短的長(zhǎng)度(每個(gè)都具有縱剖面)來(lái)制造這些LP板材。這可以構(gòu)造用于一般建筑用途的裝配式梁，其中，法蘭厚度或者腹板厚度或者這兩者沿梁長(zhǎng)度變化。然而，在由LP板材制造的建筑物中，用于一般建造使用的梁仍面臨一些問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題在于，難以實(shí)現(xiàn)如常規(guī)LP板材的扁平頂面和底面以及恒定梁深度。從LP板材構(gòu)造的裝配式梁的另一問(wèn)題在于，焊縫位于在高應(yīng)力區(qū)域中的法蘭與腹板之間的界面或者拐角處，并且由此潛在地弱化梁。
[0026]圖3圖示對(duì)于法蘭由LP板材構(gòu)造的裝配式梁。沿長(zhǎng)度的厚度變化包括如在GB1213011.8中所描述的多個(gè)拐點(diǎn)。在典型應(yīng)用中，梁的最大負(fù)載不是在梁的端部而是在中心，并且最小負(fù)載不是在端部而是在沿梁的一部分。輪廓(例如在圖3a到圖3c中所圖示的)針對(duì)沿長(zhǎng)度的負(fù)載的此變