波纹腹板H型钢特性与前景展望

波纹腹板H型梁特性与前景研究

俞焕庆徐海琴

（浙江精功科技股份有限公司浙江312030）

摘要：

波纹腹板H型钢是针对普通H型钢的不足而开发的新型建筑材料，它在保证H型钢同等强度下可以大大降低用钢量，减轻自重，是普通H型钢的理想替代品。它与普通平腹板H 型钢的区别是，翼板之间的腹板改换成了具有类似正弦波波、梯形或三角形等波形成周期性重复排列的波纹腹板。与传统的工字钢和Ｈ型钢梁相比，抗剪全截面有效，突破了传统平腹板H型钢腹板高厚比的限制，克服了平腹板容易局部失稳变形的问题，是一种高效的新型建筑型材。随着自动化生产设备的研制成功，标准及图集的逐步完善，必将进一步推动我国新型波纹腹板H型钢建材的普及与应用。

关键词：波纹腹板H型钢新型建材有限元分析

RIPPLES STOMACH PLANK H TYPE BEAM CHARACTERISTIC AND

FOREGROUND RESEARCH

Yu Huanqing Xu Haiqin

(Zhejiang Jinggong Sceience&Technology Imp&Exp Co.,Ltd.Zhejiang312030)

ABSTRACT：Ripples stomach plank H type steel is ideal substitute for new building material for making up shortage of the common H type steel,it can lower the use of the amount of steel consumedly while guaranteeing the H type steel equal strength, alleviative self weight,is a common H type steel.It is with the ordinary flat web H-beam difference is that the web between the flange with a similar change has become sine wave,trapezoid or triangle wave form such as corrugated webs arranged periodically repeated.With the traditional I-beam,H section steel beam compared to the whole cross-section shear force breaks through the traditional flat web H beam web thickness ratio limits,to overcome the level of local buckling deformation of the web easier to issue a Kinds of efficient new construction profiles.The belief produces along with the automation the equipments researches to manufacture the success,standard and diagram gather gradually perfect,will further push the universality of the new ripples stomach plank of our country for H type steel building materials application.

KEY WORDS:Ripples stomach plank H type steel New building materials Limited an analysis

1、概述

在目前H型钢广泛应用的建筑、桥梁、船舶等建设项目中，普遍采用的是热轧工字钢、热轧H型钢和焊接H型钢，我国是个用钢大国，随着建筑业的飞速发展，每年就需消耗约2000万吨H型钢，可以说，H型钢在我国的建筑行业

中起着举足轻重的作用。由于传统的工字钢和H型钢受工艺的限制，腹板抗屈曲能力较低，所以需要提高腹板厚度。而焊接H型钢由于腹板的高厚比受到限制，其腹板厚度一般也较厚，造成用钢量过大。此外，焊接H型钢在使用时，还需要采取特殊的技术措施，比如加劲肋或者是利用腹板屈曲后提高强度等，设计和施工都较为复杂。

在深度分析普通H型钢平腹板的失稳问题时，人们认识到平腹板的缺陷（如右图），开始主张用波纹腹板取而代之。20世纪80年代，日本住友公司首次采用焊接的方法生产出波纹腹板H型钢，1985年我

国科技人员开发出波纹腹板H型钢轧制工艺并成

功轧制出世界上第一根全波纹腹板H型钢。实验资

料表明，与传统的平腹板H梁相比，波纹腹板H

梁的抗剪能力有很大提高。

2、性能比较

与轧制波纹腹板H型钢相比，近期国内外发展迅速的焊接式波纹腹板H型钢更具优势，制作更灵活，应用更广泛。其结构如图1：

图1图2从构件断面剖口看H梁由波纹腹板和上、下翼缘板连体构成，上翼缘板与下翼缘板平行或呈一角度，波纹腹板垂直于上翼缘板与下翼缘板，与翼缘板间采用单面熔透角焊缝或双面角焊缝，采用单面焊还是双面焊应根据波纹腹板的厚度和焊接工艺确定，与普通平腹板H型钢（见图2）的区别是，翼板之间的腹板改换成了具有类似正弦波波、梯形或三角形等波形成周期性重复排列的波纹腹板。与传统的工字钢和Ｈ型钢梁相比，抗剪全截面有效，突破了传统平腹板H型钢

腹板高厚比的限制，克服了平腹板容易局部失稳变形的问题，是一种高效的新型建筑型材。波形腹板结构目前国内外已广泛应用于桥梁、柱，单跨、多跨框架结构建筑。

波纹腹板H型钢是针对普通H型钢的不足而开发的新型建筑材料，它在与普通H型钢同等强度下可以大大降低用钢量，减轻自重，是普通H型钢的理想替代品。

新型波纹腹板H型钢具有以下几个特点：

2.1、节约钢材

这里可以通过两种H型钢的用钢量来计算论证，经过同济大学结构试验室抗弯强度试验，通常波纹腹板H钢梁高加大10%的情况下，其强度去普通H型钢相当，如普通H型钢900*250*10*12与波纹腹板1000*250*3*12抗弯强度相当。

对于普通H型钢900*250*10*12，参见图1，H=900mm、B=250mm、t=10mm、t(u)=t(d)==12mm，横断面翼板面积为A w=250*12*2=6000mm2，腹板面积为A f =876*10=8760mm2，横断面总面积为A=6000+8760=14760mm2，腹板的钢材用量比率为8760/14760*100%=59%，如果这根梁的长度为10m，则梁重为14760*10*7.85/1000=1159kg，腹板钢材用量为1159*59%=684kg。

对于波纹腹板梁1000*250*3*12，参见图2，H=1000mm、B=250mm、t=3mm、t(u)=t(d)==12mm，横断面翼板面积为A w=250*12*2=6000mm2，腹板面积为A f =976*3=2928mm2，横断面总面积为A=6000+29280=8928mm2，腹板的钢材用量比率为（2928*1.2）/8928*100%=39%（1.2为波纹板展开长度增加量系数），如果这根梁的长度为10m，则梁重为9514*10*7.85/1000=747kg，腹板钢材用量为747*39%=291kg。

波纹腹板梁节约用钢量为（1159-747）/1159*100%=36%

波纹腹板梁腹板节约用钢量为（684-291）/684*100%=57%

由上计算可见，波纹腹板梁能大量减少用钢量，经最大承重量设计，兼具最优化自重，在H梁同等强度下波形腹板梁可节约钢材术20%-50%，其经济性不言而喻。

2.2、外形美观