[发明专利]焊接空心端部的构件及其制造方法

说明书

本发明涉及到一种结构构件和制造这种构件的工艺。

非空心或实心结构构件，例如：工字梁、扎制钢搁栅(RSJ′S)檩条和围梁，这些都是用于建筑结构上的，比如说工厂建筑、住宅建筑和办公建筑。在使用中，发现这些结构构件通常是令人满意的。这些结构构件有一个基本的横截面形状或叫外形，这种形状或外形能非常有效地抵抗弯曲位移。这些普通的结构构件或梁通常是采用热轧工艺来生产的。

但是，这种普通的、通常用热轧工艺生产的实心结构构件或通用梁，一般由二块平行翼和一块单独的扁平或平面腹板所构成，且该翼基本上要比那些腹板厚一些。这种普通的实心结构构件有某些缺点，这些缺点包括下面几个方面：

(i)暴露的表面面积对质量和强度的比值高，这样会导致在防腐蚀和防火两方面增加费用；

(ii)由于考虑到局部压屈的问题，所以常常限制翼宽对其厚度的比值，以避免减少截面承载能力；

(iii)也从局部压屈方面考虑通常限制腹板的宽度对其厚度的比值，以避免减少其截面的承载能力；

(iv)热轧工艺生产法会导致不仅只能提供一个限定的最小厚度，而且会产生大量的轧制氧化皮及锈斑；和

(V)在制造过程中刷底漆，这在实际生产中不可能做到。

也使用过冷轧结构构件，这些构件包括檩条和矩形空心型钢，而且这些构件也存在下面将要描述的某些缺点。

在通常为“C”或“Z”型的特定檩条型钢中，其翼宽对其厚度的比值和腹板宽对其厚度的比值，由于考虑到局部压屈问题，这些比值受到了严格的限定。

矩形空心型钢(RHS)也被推荐作为结构构件，其中，这种矩形构件的每个内壁的厚度基本上是相等的。但是，从弯曲位移方面考虑，这些普通构件并不有效，而且由于考虑局部压屈问题，通常要限定内壁宽度对其厚度的比值，以避免减少承载能力。

在推荐的结构构件中还包括一对空心端部的型钢，这对空心端部由一居中的腹板而被分开了，例如在发明人为Merson的美国专利3342007号中，推荐了一种由一单块钢板采用冷轧成型工艺制成的结构构件，在这构件中，有两个三角形空心端部，由一块平面腹板把它们分开。每个三角形空心端部包括一水平边或翼缘和一对倾射边或翼缘，并且该单块钢板的自由边缘由各个倾射翼缘的端部所组成，相邻的倾射翼缘的端部相互连接在一起。

此外，在上面所述的Merson和Lanternier两人的说明书中所描述的结构构件已明显地减少了对集中荷载的承载能力。

在发明人为Lanternier的美国专利3517474号中也描述了一种带翼缘的结构构件，它包括一对空心的矩形或梯形端部和一块居中的平面腹板。该空心端部和腹板都是分开的部件，该腹板是被焊在该空心端部上。每个端部包括一对自由端或边，把该自由端或边弯折或折曲并聚合到该空心端部的上翼缘或上壁的中心部位上。

在发明人为Ditheridge的美国专利426558号中也描述了一种结构构件，这种结构构件有一对空心端部和一居中的平面腹板，是一整体结构。尽管没有描述制造方法，但是好象Ditheridge指的是在模具内成型的锻制钢梁或槛梁。

但是，在上面提及的几项美国专利中所描述的结构构件，如果考虑到局部压屈，那么这些结构构件的承载力被认为已经明显地减少了。特别对发明人为Merson的美国专利3342007号来说，这似乎更是事实。在那项专利中，那单块钢板的自由边缘由与另一倾斜翼缘邻接的每块倾斜翼缘的一端所组成。这种情况也将适用于Lanternier的专利。

在Lanternier专利中的带翼缘的结构构件不是由一单块的金属板条形成的。由于它是由三部分所形成，所以制造起来还相当昂贵。从上所说的弯折每个矩形或空心端部的自由边的制造工序来看，该制造似乎也复杂，从而增加了其生产成本。

因此，本发明的一个目的是提供一种结构构件和制造这种构件的一种方法，以减少上面提到的现有技术中的缺点。

本发明的结构构件是由一对空心端部和一个居中的腹板所形成，其特点在于每一空心端部被焊接到该居中腹板上，从而沿着该结构构件方向形成了二条焊缝或焊接接缝。

该居中腹板最好主要是平的，而且要成型的结构构件也最好由一整块具有相对边缘的金属板形成，其中一相应边缘位于靠近所说的居中腹板处，并焊在其上，形成焊缝或接缝。

该空心端部可以是各种合适的形状，因此可以是圆形、矩形、三角形或多边形。而且，也没有必要每个空心端部具有相同的形状，所以具有不同形状的空心端部，例如一个是三角形，而另一个是圆形，都属于本发明的范围。