新断面型钢的制造方法及用途.pdf

本发明是在合理的腰腿配比的H型钢两条腿的两端焊上合适宽度和厚度的副腿，成为新断面型钢。新断面型钢与H型钢相比，单重相同，承重能力提高9倍至18倍，适用于建筑物柱(桩)型构件或构筑物杆型构件。其新断面结构还可用于其它金属类如铝合金、钛合金、不锈钢等，非金属类如玻璃钢、工程塑料、碳纤维等。上述材料制成的新断面型柱(桩)或杆，既节省材料，又提高承重能力和抗扭能力。

1.   一种新断面型钢是在合理的腰腿配比的H型钢两条腿的两端焊上合适宽度和厚度的副腿，其特征是：设计任何规格时须查找新断面型钢的基体即H型钢Y向与X向抗弯能力倍数表(简称《倍数表》)和副腿焊上后新断面型钢Y向与X向升力倍数的对应表(简称《对应表》)，并运用新断面型钢计算公式a×b≈c，式中a为《倍数表》中某规格的倍数，b为《对应表》中某栏Y向升力倍数，c为《对应表》中上述栏中X向升力倍数。

2.   根据权利要求1所述的新断面型钢，其特征是：求出各类型新断面型钢的基体即H型钢的腿腰合理配比，1∶1型腿腰同厚为优，2∶1和3∶1型腿比腰厚2mm为优，这种求证须在新断面型钢中进行，并遵从“单重相同，承重能力大为优”的原则。

新断面型钢的制造方法及用途
技术领域
本发明涉及一种经济断面型钢。
技术背景
现有的H型钢作为柱(桩)构件，虽在建筑领域发挥了重要作用，但它存在不能节省钢材，提高承重能力的不足。
发明内容
新断面型钢是H型钢的改进型。它是在H型钢两条腿的两端分别焊上合适厚度和宽度的副腿，成为新断面型钢。新断面型钢各种规格的尺寸确定后，用户按照尺寸焊接副腿即可。而新断面型钢一个规格各部尺寸的形成，却较费周折。下面就较小型新断面型钢说明一个规格各部尺寸的由来：第一步，制订表1即H型钢Y向与X向抗弯能力倍数表(简称《倍数表》)。H型钢型号、规格较多，各规格Y向与X向抗弯能力不相同，尤其是2∶1和3∶1型，其Y向与X向抗弯能力相差更大。新断面型钢力求其Y向和X向的抗弯能力的一致或基本一致，才能取得承重能力的最佳值。H型钢竖向承重能力与水平向抗弯能力成正比，即水平向何方抗弯能力大，竖向承重能力也大；反之越小。如同木桶容积取决于短板而不是长板一样，新断面型钢承重能力取决于弱向而不是强向。由于各型号的规格较多，表1仅列举了试验用较小的几个规格。第二步，制订表2即H型钢副腿焊上后Y向与X向升力倍数的对应表(简称《对应表》)。此表决定各种规格的新断面型钢副腿的宽度和厚度。新断面型钢的基体即H型钢可轧制可焊接，而新断面型钢的副腿因其轧制难度太大而只能焊接。不论机械自动焊还是手工焊副腿，均需一定视线，故副腿宽度有一定限制。本发明选择3∶1型新断面型钢副腿宽为腿宽的50％，2∶1型为37.5％，1∶1型为25％(见表2)。当副腿宽度为腿宽的一定比例时，逐步增加副腿厚度，新断面型钢Y向和X向均出现一定升力(升力指抗弯能力上升)。设计各种规格时，须查找《倍数表》和《对应表》，并运用本发明给出的新断面型钢计算公式a ×b≈c，式中a为《倍数表》中某规格的倍数，b为《对应表》中某栏Y向升力倍数，c为《对应表》中上述栏中X向升力倍数。国内外H型钢标准中大多是腿比腰厚，这是试验的结果。新断面型钢基体腿腰厚比经对比性试验，根据“单重相同，承重能力大为优”的原则，确定1∶1型新断面型钢腿腰同厚为优，2∶1和3∶1型新断面型钢腿比腰厚2mm为优。
新断面型钢作为柱(桩)型构件，与H型钢相比，1∶1型：单重相同，承重能力提高9倍；单重减50％，承重能力仍提高4.5倍。2∶1型：单重相同，承重能力提高18倍；单重减50％，承重能力仍提高9倍。3∶1型：单重相同，承重能力提高17倍；单重减50％，承重能力仍提高8.5倍。中国《湖北日报》(2007.9.14)载：世界最高钢结构建筑(高492米)中国上海环球金融中心投资70亿。其钢柱不论用钢多少吨，如采用新断面型钢柱，节省钢板至少50％。钢结构工业厂房和居民住宅楼钢柱，如采用新断面型钢柱，亦可节省钢材至少50％。
新断面型钢不仅可作建筑物柱(桩)型构件，也可作构筑物杆型构件，如高压电网铁塔、电杆、风力发电机立杆等。作电网铁塔，既节省钢材，少占耕地，又提高承重能力和抗扭能力。杆型构件以锥形(上小下大)为佳。新断面结构还可用于其它金属类如铝合金、钛合金、不锈钢等，非金属类如玻璃钢、工程塑料、碳纤维等。上述材料制成的新断面型柱(桩)或杆，既节省材料，又提高承重能力和抗扭能力。
附图说明
图1是本发明新断面型钢左视图，其中H为高度，B为腿宽，t₁为腰厚，t₂为腿厚，C为副腿宽，t₃为副腿厚。
图2是本发明新断面型钢主视图。
具体实施方式
实施例1：设计一副1∶1型较小的新断面型钢即30×30×2×2H型钢成为新断面型钢。已知1；1型腿腰同厚为优。从《倍数表》得知其Y向比X向抗弯能力大3.8倍；再查《对应表》，先看“副腿比腿厚10mm”一栏，可知Y向升力为5倍，那就是说该H型钢焊上12mm厚，宽＝30×25％＝7.5mm副腿后，Y向抗弯力比X向大19(3.8×5)倍，此栏X向升力20.5倍，根据公式，略大，可。此H型钢成为新断面型钢后，承重能力提高19倍，而单重仅增加2倍。
实施例2：设计一副2∶1型较小的新断面型钢，即60×30×2×4H型钢成为新断面型钢。已知2：1型腿比腰厚2mm为优。先查《倍数表》，得知其Y向抗弯能力比X向大10.18倍。再查《对应表》，先看“副腿比腿厚14mm”一栏，Y向升力4倍，那么10.18×4＝40.73倍，而此栏X向升力45倍，后者较大，根据公式，不合；再看上一栏“副腿比腿厚12mm”，Y向升力3.7倍，那么10.18×3.7＝37.6倍，而此栏X向升力37.5倍，根据公式，合。从此栏可看出，副腿厚16mm，宽30×37.5％＝11.25mm。该规格新断面型钢承重能力比该规则H型钢大37.5倍，而单重仅增加2倍。应当注意的是：本栏37.5倍与下一栏40.73
倍相比，在单重相同的情况下，本栏新断面型钢承重能力却大于下一栏新断面型钢。可见副腿不是选得越厚越好。
实施例3：设计一副3∶1型较小的新断面型钢，即90×30×2×4H型钢成为新断面型钢。已知3∶1型腿比腰厚2mm为优。先查《倍数表》得知其Y向抗弯力比X向大22.3倍；再查《对应表》，先看“副腿比腿厚8mm”一栏，Y向升力1.5倍，那么22.3×1.5＝33.45倍，而此栏X向升力30倍，后者较小，根据公式，不合；再看下一栏“副腿比腿厚10mm”，Y向升力1.6倍，那么22.3×1.6＝35.68倍，而此栏X向升力41倍，后者较大，根据公式，也不合。怎么办？可在两栏之间假设一栏“副腿比腿厚9mm”，根据上下栏推算，其Y向升力1.55倍，X向升力35倍。那么22.3×1.55＝34.56倍，根据公式，合。由此可知，副腿厚13mm，宽为30×50％＝15mm。该新断面型钢承重能力比该H型钢大34.5倍，而单重仅增加1.9倍。应当注意的是：经计算得知此假设栏新断面型钢比上一栏或下一栏新断面型钢，在单重相同情况下，其承重能力都要大。可见副腿厚了不行，薄了也不行，合适的厚度才行。
焊接、检验新断面型钢要领：手工焊接新断面型钢，若视线不好，可将焊条扳弯焊，焊后用条形镜自检；机械自动焊接新断面型钢，须对焊机头部作改进至可焊，可用条形镜对位；检验时可借用条形镜查看。
表1Y向与X向抗弯力倍数表