钢梁贯通孔补强方法

摘要

本发明公开了一种钢梁贯通孔补强方法，在钢梁的塑性区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环的结构，将补强环焊接在所述通孔上。本发明适用于现代化工程实践的需要，解决了在塑性区内开通孔后补强的问题，扩大了补强方法的适用范围，不仅可以适用于普通的钢框架梁，还可以用于型钢混凝土柱(CFT)钢梁、钢管混凝土柱(SRC)钢梁、钢框架组合梁等形式。

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程中的多层及高层钢结构补强方法，尤其涉及钢梁贯通孔补强方法。

背景技术

现行《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)中规定：当圆形孔直径小于或等于1/3梁高时，可不予补强；当大于1/3梁高时，可用环形加劲肋加强，也可用套管或环形补强板加强。这几种补强措施只能设置在距梁端相当于梁高的范围外，而且要求孔口直径不得大于梁高的1/2。若要求在塑性区内开洞，必须开发一种贯通孔补强方法，以适应现代化工程实践的需求。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述现有技术中的不足，提供一种在塑性区内开通孔后钢梁贯通孔补强方法。

本发明是通过下述技术方案予以实现的：一种钢梁贯通孔补强方法，在钢梁的塑性区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环的结构，将补强环焊接在所述通孔上；其中：所述孔和补强环应满足下述参数要求：①偏心量$e\le \frac{1}{2}(\frac{2}{3}H-D);$②柱子边缘至通孔中心点的距离$L\ge 0.7H-\frac{1}{2}(\frac{2}{3}H-D);$③补强环孔径D为：100～600mm；④孔径比$\frac{D}{H}\le 0.5;$所述H为钢梁高度，所述补强环的外圆面设置有台阶，所述台阶的大圆直径为D₃，所述台阶宽度为h₁，高度为b₁，补强环的宽度为h₂，补强环的厚度为b₂，补强环台阶上的顶圆与台阶的小圆之间为斜面，所述斜面的倾角为α，D₃≥2h₁+2(b₂-b₁)tanα+2h₂+D，其中：h₁＝12±2mm，α＝30°±5°，h₂的取值：I.100≤D≤300mm时，h₂＝20±4mm；II.300≤D≤600mm时，h₂＝40±4mm；b₁＝5～10mm，b₂比需要补强的钢梁腹板厚度厚10mm左右。

所述补强圆环通过正反两面与钢梁焊接。

本发明的有益效果是：适用于现代化工程实践的需要，解决了在塑性区内开通孔后补强的问题，扩大了补强方法的适用范围，不仅可以适用于普通的钢框架梁，还可以用于型钢混凝土柱(CFT)钢梁、钢管混凝土柱(SRC)钢梁、钢框架组合梁等形式。

附图说明

图1是本发明实施的结构示意图；

图2是本发明补强环的结构示意图；

图3是图2的A部放大图；

图4是图2的侧示意图；

图5是补强环焊接示意图。

附图标记：1、柱子，2、钢梁，3、补强环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

如图1～图5所示，本发明一种钢梁贯通孔补强方法，首先根据设计要求，确定开孔直径以及开孔位置，根据开孔直径和位置确定补强环的具体尺寸，即厚度、内径、外径等相关参数。所选的补强环经过焊接加工技术最终形成新的钢梁，需要对其抗弯和抗剪承载力进行验算，以达到强度和使用功能的双重要求。具体方法为：

在钢梁2的塑性区内开通孔；根据开孔位置、孔径确定出所需要的补强环3的结构，将补强环3焊接在所述通孔上；

其中：所述孔和补强环应满足下述参数要求：①偏心量$e\le \frac{1}{2}(\frac{2}{3}H-D);$②柱子1边缘至通孔中心点的距离$L\ge 0.7H-\frac{1}{2}(\frac{2}{3}H-D);$③补强环孔径D为：100～600mm；④孔径比$\frac{D}{H}\le 0.5$；所述H为钢梁2高度，所述补强环3的外圆面设置有台阶，所述台阶的大圆直径为D₃，所述台阶宽度为h₁，高度为b₁，补强环3的宽度为h₂，补强环3的厚度为b₂，补强环3台阶上的顶圆与台阶的小圆之间为斜面，所述斜面的倾角为α，D₃≥2h₁+2(b₂-b₁)tanα+2h₂+D，其中：h₁＝12±2mm，α＝30°±5°，h₂的取值：I.100≤D≤300mm时，h₂＝20±4mm；II.300≤D≤600mm时，h₂＝40±4mm；b1＝5～10mm，b₂比需要补强的钢梁腹板厚度厚10mm左右；所述补强圆环3通过在I侧、II侧正反两面位置与钢梁焊接。

以前关于钢梁补强措施都是要求补强部位必须位于钢梁塑性铰区外，而有时候有些管道、线路等必须要通过塑性铰区，这时塑性铰区外的补强技术就不能完全适用了。针对先前补强技术的这一缺点，该补强方法可以用于塑性铰区，只要符合相关尺寸要求就可以，这样就给设计人员带来了很大的方便。

通过设计后，可以统计钢梁开洞的数量和大小，再根据工程要求按照本发明进行工业化、部品化生产。另外，就是该方法制作安装方便，高效，最后经过补强后的钢梁强度经过验算，可以满足强度和使用的双重要求。

补强环3通过铸造成型，材料性能及加工制作必须满足现行中国工程建设标准化协会标准《铸钢节点技术规程》的要求。先根据设计要求在需要开孔的地方开好通孔，允许通孔公差15mm；安装补强环3时先放好位置，然后通过焊接I侧的外围上下左右四个边缘最高点先点焊进行初步固定；确定无误后，先进行焊接I侧的自动焊接，然后再进行焊接II侧的自动焊接，形成统一整体。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。