配有輔助凸緣的金屬開槽芯撐制造技術

一種金屬建筑芯撐，具有至少一個輔助凸緣，其從芯撐腹板的至少一個溝槽來延伸，從而增大芯撐的強度，既抗壓（縱向）又抗磨（橫向）。開槽腹板具有一個收縮的腹板區，可通過它來傳導熱量或聲音，溝槽用于容納隔熱材料，二者均可增加耐熱及降噪效果。溝槽及輔助凸緣還可配備于第一芯撐凸緣內。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種鋼芯撐，其包括從腹板側正交延伸的平行凸緣，尤其涉及一種芯撐，其在腹板內配有至少一個溝槽，并包括從腹板的溝槽側延伸的輔助凸緣。
技術介紹
采用水平槽梁來作為頂部及底部并采用槽梁內的縱芯撐的墻內結構已廣為人知。一般而言。芯撐也采用槽梁形狀，二者均采用冷成形金屬，一般為鋼。同樣，金屬建筑物采用圍梁(側圈梁)及頂梁(頂圈梁)。頂椽、頂梁、底梁及接頭還可采用槽形構件。(以下的“芯撐”、“金屬芯撐”、“鋼芯撐”及“建筑芯撐”不構成限定，而只是一種同義詞，而且包括該芯撐可采的所有材料)。各種缺陷及翹曲(歐拉型或局部型)均可能是災難性的。也就是說，如果構件產生壓縮翹曲，即側向移動并縮短長度，則建筑結構便可能難以承受負荷。鋼質芯撐可用作細長的支撐柱，它的長度大大長于它的截面積。歐拉公式表明，細長支撐柱具有它的臨界翹曲負荷。如果負荷超過臨界負荷，則微小的一點影響便會造成支撐柱產生側彎，如附圖所示，它將增大其彎矩。由于彎矩隨著相對縱向軸線的距離而增大，因而輕微的彎曲也會迅速在支撐柱內產生無限大的橫向位移；即產生翹曲。這意味著，任何翹曲都會進一步加大翹曲量，因而這種缺陷是災難性的。 傳統的鋼芯撐結構包括從腹板來正交延伸的一對并行凸緣。凸緣的遠端一般向內稍微彎曲，從而增大壓縮穩定性，進而使雙維平凸緣形成三維結構。為此目的，“壓縮穩定性，強度或應力”意味著結構在翹曲或變形從而失去支撐力之前可承受的負荷的測量基準值。這種芯撐的節能效果不好。比如，對內壁而言，金屬芯撐起著熱傳導的作用，從而與木材及其它材料相比，可增大整個壁面的熱傳導性。在金屬建筑物中，芯撐(圍梁及頂梁)相對外部材料層為直接金屬接觸，從而成為外層至內層的熱導體。熱量穿過腹板，如果要大大降低熱傳導性，則需要取下腹板上的材料，從而在腹板內開槽。對該溝槽而言，需要除去金屬，從而減小熱通路，因而芯撐將降低傳熱性。此外，該溝槽可容納隔熱材料，從而進一步妨礙傳導性。同樣，鋼質芯撐是良好的聲音傳導體，適于各種用途。長期以來用于降低聲音通過金屬壁芯撐來傳導。對傳熱性而言，腹板或凸緣的主要部分的重新成形將降低芯撐及壁面的聲音傳導性。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于，提高傳統的鋼質芯撐的壓縮穩定性、強度及抗彎性。另一目的在于，降低芯撐的熱傳導性及聲音傳導性，同時提高抗彎性和壓縮穩定性及強度。為此，另一目的在于，在芯撐腹板內設置一個或多個溝槽，從而斷開腹板的傳導性，從溝槽內的腹板外伸，此外還設置第一凸緣，從而增大芯撐在彎曲及壓縮下可承受的負荷。在第一種實施方式中，建筑芯撐具有至少一個輔助凸緣，其從腹板的對應溝槽一側來延伸。在第二實施方式中，建筑芯撐具有多個小孔，其在芯撐內穿插，使腹板或凸緣形成孔洞狀，并從孔洞處外伸。在形成這些輔助凸緣時，在腹板上沖壓出凸緣的三個側邊，然而使輔助凸緣從腹板向第四個未切割邊彎曲，從而在腹板上形成孔洞。其結果是，輔助凸緣從腹板的槽邊外伸。輔助凸緣通常與腹板正交，并與從腹板邊外伸的第一凸緣平行，當然也可以相對腹板成一個角度，而不是正交。芯撐腹板內的溝槽形成一個縮小的腹板區，熱量或聲音可由此而傳導。切割腹板形成溝槽，同時形成凸緣，從而在中部及頂部將腹板的溝槽區分成二個等邊，然后將面板從腹板平面向外折疊，同時形成溝槽及連續的輔助凸緣。也可以在溝頂將溝槽區切割(或沖壓)成U形，并在溝底切割成倒置的U形，然后通過它們之間的中心切槽來連接。將頂部及底部U形板向外折疊，從而在頂部及底部形成水平的輔助凸緣，然后向外折疊側面板，從而形成縱向輔助凸緣。芯撐不會因溝槽而降低強度，相反，芯撐事實上可通過幾個機構來加強強度。首先，傳統芯撐的腹板的縱向長度具有較大的縱向平面，它在負荷下易于產生局部剪切翹曲，從而導致歐拉翹曲。如果溝槽具有輔助凸緣，則會降低其程度。即，與標準的鋼質芯撐相比，輔助凸緣金屬芯撐(″SFMS″)實際上可通過在腹板上產生較小的平面來使腹板平面增大剛度，從而可增大局部剪切翹曲阻力。計算表明，如果對SFMS施加縱向負荷，則可產生更好的翹曲穩定性，因為重心從腹板平面向外移動，從而開啟溝槽部。這樣，縱向負荷可在整個SFMS截面上更均勻地分布；這與標準的鋼質芯撐不同；這樣，局部翹曲效果將需要大于標準鋼質芯撐所能接受的縱向負荷。SFMS還可利用輔助凸緣所提供的新性能來增大抗歐拉翹曲性(長軸側向變形)。簡言之，對在溝槽內彎曲的芯撐而言，與腹板正交的輔助凸緣及主凸緣必須也彎曲，但對輔助凸緣而言，可增大抗彎力。輔助凸緣可以是連續的(完全穿過溝槽)，也可以是斷續的(不完全穿過溝槽)，當然前者比后者可提供更大的強度及結構穩定性。如果最終的SFMS產品均采用傳統的金屬芯撐的原材料，當輔助凸緣從溝槽側的整個長度來延伸時，SFMS將超過傳統芯撐的整個剖面區，這樣，與傳統芯撐相比，可支撐壓縮負荷，并可產生附加剛性，從而改善芯撐的穩定性。下列X軸線及Y軸線彎曲計算可證明這一點。計算表明，在溝槽側及末端增設輔助凸緣，不僅可完全消除因溝槽而引起的任何壓縮強度損失，而且還可在未設置溝槽或輔助凸緣的未改進芯撐上增大它。即，與未設置相比，芯撐可通過溝槽及輔助凸緣來承受更大的壓力，或縱向負荷，或彎曲負荷。下列計算是典型計算下列計算假設采用16號“C”剖面槽鋼，6”×2”(0.0598”壁厚)芯撐。承重柱的強度可由圍繞主軸線X-X的慣性矩來表示，在該位置上可首先發生翹曲。當力矩達到足夠高的值時，即歐拉翹曲，柱梁將發生翹曲。該值與慣性矩成比例，因此，慣性矩越高，柱梁在翹曲前可承受的負荷便越大。下列公式用于計算槽形剖面圍繞軸線X-X的慣性矩(in4)。相應部分如圖27所示。Ix-x=2(A1d12)+2(A2d22)+2(bh312)+2(A3d32)+2(A4d42)]]>式中，h＝0.0598英寸，是16號冷成形鋼的厚度。b＝各剖面的寬度。對Ix-x而言，取決于二個寬度即2.50英寸及1.00英寸之間的中心軸線，且垂直于0.375英寸尺寸。對Iy-y而言，取決于與二個寬度即2.50英寸及1.00英寸垂直的軸線，且平行于0.375英寸尺寸。d＝相對面積″A″的矩心的中心軸線的距離(in)。中心軸線處于芯撐重心CG的矩心處。利用下列公式來確定CGy-yi＝yAi/At式中，Ai表示組成全部剖面區At各區域的剖面面積。 表1利用表1內的值來計算CG，CGy-y＝yA/A＝(0.5533)/(0.7027)＝0.7868英寸，距離腹板的內側面。通過該公式，可計算出輔助凸緣芯撐的Ix-x及Iy-y值。Ix-x=2(A1d12)+2(A2d22)+2(bh312)+2(A3d32)+2(A4d42)=2(0.0598)(2.5)(2.9701)2+]]> 為確定配有輔助凸緣的芯撐可承受的負荷增大比例，接下來計算標準鋼芯撐的主軸線X-X的慣性矩(沒有輔助凸緣的長處)。如上所述代入各值， Ix-x=(bh312)ss+2Adss2+2(bh312)ss+2Adss2=(0.0598(6.0)312)+2(0.0598)(2.5)(3.0)2+]]> 配有輔助凸緣的芯撐的比例改善量為(100)，或者大于同一標準鋼芯撐22.3％。已確認，從腹板外伸且配有輔助本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種建筑結構，包括多個水平平行小梁及與小梁正交的多個垂直平行金屬芯撐，芯撐包括從芯撐側邊延伸的平行主凸緣，改進之處包括所述芯撐，配有處于芯撐中間的第一溝槽及從所述第一溝槽的第一側邊延伸的第一輔助凸緣。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丹尼斯艾德孟勝，
申請(專利權)人：丹尼斯艾德孟勝，
類型：發明
國別省市：US[美國]