蜂窝梁设计与应用

钢结构蜂窝梁的设计及经济性评价作者：张飞燕来源：《价值工程》2018年第11期摘要：蜂窝梁是将工字钢或热轧H型钢经过切割、组装、焊接而成的带腹板孔洞的钢梁。

其自重轻、承载力高、美观、经济等优点使其在实际工程中越来越广泛应用。

本文在以往研究基础上，总结了蜂窝钢梁的结构形式、设计方法并进行了简要的经济评价，为将来的工程设计人员及研究人员提供参考。

Abstract： Castellated beam is a steel beam with web hole made by cutting， assembling and welding the H-beam or hot-rolled H-beam. Its light weight， high carrying capacity， nice shape，economical efficiency and other advantages make it more widely used in practical engineering. Based on previous research， this paper summarizes the structural form and design method of the castellated beam and carries out a brief economic evaluation， which will provide reference for future engineering designers and researchers.关键词：蜂窝梁；钢结构；承载力；刚度；稳定性；经济性Key words： castellated beams；steel structure；bearing capacity；stiffness；stability；economy中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）11-0149-030 引言蜂窝钢梁是一种在腹板部分按不同形式（六边形、八边形、圆形、矩形等）成排开孔的热轧H型钢或工字钢，具有较轻的自重、承载力高、美观、实用、经济等优点，其截面高度为原来型钢的1.3至1.6倍，能够较大地提高型钢梁的刚度和抗弯承载力，在不影响承载力的情况下，能够节约25%至50%的钢材，节约安装运输费用及油漆费用约15%至30%，且蜂窝梁形成的成排的孔洞不仅美观又方便安装电线管道，能够有效减小建筑的层高问题，尤其对于高层建筑非常有利。

现浇混凝土蜂巢空心楼盖工程施工技术解析1、蜂巢芯空心楼盖简介现浇混凝土蜂巢空心楼盖是一种新型混凝土楼盖技术。

该技术是利用蜂巢芯的系列产品在现浇混凝土板中铸塑成内部空间承力单元，形成传力明确的现浇混凝土双向网格肋的水平结构体系，从而起到承受荷载的效果。

蜂巢芯楼盖由蜂巢芯、现浇钢筋混凝土纵横肋梁和框架梁组成。

其中，蜂巢芯是以高强无机胶结料为主要原料，辅以纤维增强，底部带有加强筋复合而成的具有整体性的空心构件，如图1.1。

该楼板的传力途径如下：由蜂巢芯之间的空隙形成工字形肋，按双向正交工字形井字梁将楼板曲格内的荷载传至周边框架梁上，通过框架梁与框架柱共同形成空间受力体系。

图1.1 蜂巢芯结构外形蜂巢芯空心楼盖具有以下特点：1．此种楼板由于较为平整，没有凸出的主梁和次梁，使分隔墙的任意布置成为可能，空间更加开阔美观，这对经常需要变动间隔的公共建筑尤为适合。

2．减小了结构高度，大约每十层楼就可以增加一层楼而总高度不变。

3．大大降低了噪音的传递，具有良好的隔音效果。

4．减少了热量的传递，使楼盖的隔热、保温性能得到了显著的提高。

5．节约了材料、减轻自重，有利于抗震及减小竖向承重结构和基础的负荷和造价。

同时，施工简单，缩短了工期节约了成本，有显著的经济效益。

2 案例解析成都市高新区川投调度中心大楼结构形式为主楼采用钢框架（钢管混凝土柱）-钢筋混凝土筒体结构，总建筑面积约95443m2，其中地下3层（含人防4300m2）。

地上包括1#、2#办公楼和中庭三部分组成，其中1#楼20层、局部21层，建筑檐口高度90.15m；2#楼22层、局部23层，建筑檐口高度98.15m；中庭15层，建筑檐口高度64.35m。

抗震类别为丙类，抗震设防烈度为7度。

主楼5～22层为办公用房约56500m2，裙楼1～4层（含商务中心、员工餐厅、健身设施、国际交流中心设备机房）约12702m2，地下室三层（含厨房、设备机房、地下车库等）约26241m2。

蜂窝板设计方法
蜂窝板是一种轻质、高强度、刚性好、隔热性能优异的结构材料，广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。

蜂窝板的设计方法主要包括以下几个方面：
1. 材料选择：蜂窝板的材料选择要考虑到其使用环境和要求，一般可选用铝合金、FRP、PVC等材料。

不同的材料具有不同的性能和特点，需要根据具体情况进行选择。

2. 蜂窝结构设计：蜂窝板的结构设计是关键，要根据使用要求和材料特性进行合理的设计。

一般可采用正交蜂窝、六边形蜂窝等结构形式，同时还要考虑蜂窝壁厚度、孔径大小、蜂窝板厚度等因素。

3. 加工工艺设计：蜂窝板的加工工艺也是关键，一般采用切割、压制、粘接等工艺。

在加工过程中要注意控制温度、压力等参数，确保蜂窝板的质量和性能。

4. 模拟分析设计：在设计蜂窝板时，可以采用模拟分析的方法，通过有限元分析等软件对蜂窝板的力学性能进行分析和优化，以达到更好的效果。

5. 实验验证设计：在完成蜂窝板设计后，还需要进行实验验证，测试其力学性能、隔热性能等指标是否符合要求，如果不符合要求还需要进行优化和改进。

总之，蜂窝板的设计方法需要综合考虑材料、结构、加工工艺等多个方面，通过模拟分析和实验验证来优化和改进设计，以达到更好的效果。

蜂窝组合梁柱子结构抗倒塌性能研究蜂窝组合梁柱子结构抗倒塌性能研究摘要：随着城市化进程的推进，高层建筑的数量快速增加，对建筑结构的安全性能提出了更高的要求。

本文以蜂窝组合梁柱子结构为研究对象，通过数值模拟和试验验证的方法，对其抗倒塌性能进行了研究。

研究结果表明，蜂窝组合梁柱子结构具有较高的抗倒塌能力，能够保证建筑结构在地震等外部作用下的稳定性。

1. 引言蜂窝组合梁柱子结构作为一种新型的构造体系，具有重量轻、刚度大、耐震性能好等优点，在高层建筑中得到了广泛应用。

然而，由于其结构形式的特殊性，关于其抗倒塌性能的研究相对较少。

因此，本文通过数值模拟和试验验证的方法，对蜂窝组合梁柱子结构的抗倒塌性能进行了研究。

2. 蜂窝组合梁柱子结构的构造特点蜂窝组合梁柱子结构由许多梁柱组合而成，形成一个类似于蜂窝的整体。

其梁列和柱行之间通过连接钢筋绑扎在一起，形成了一个稳定的结构体系。

蜂窝组合梁柱子结构具有刚度大、施工简便等优势，同时也可以提高建筑结构的抗震性能。

3. 数值模拟分析采用ANSYS软件进行了蜂窝组合梁柱子结构的数值模拟分析。

首先，建立了蜂窝组合梁柱子结构的有限元模型，然后加入荷载和边界条件进行计算。

数值模拟结果显示，蜂窝组合梁柱子结构在受到垂直和水平方向的外部荷载时，其变形较小，具有较好的抗倒塌能力。

4. 试验验证为了验证数值模拟结果的准确性，进行了蜂窝组合梁柱子结构的试验研究。

在试验中，采用了静载试验和地震模拟试验两种方法。

试验结果表明，蜂窝组合梁柱子结构在承受一定荷载后仍具有稳定的结构性能，并且在地震模拟试验中展现出较好的抗震性能。

5. 影响蜂窝组合梁柱子结构抗倒塌性能的因素蜂窝组合梁柱子结构的抗倒塌性能受到多种因素的影响，包括构造连接方式、钢筋布置、板厚等。

其中，构造连接方式对结构稳定性影响较大。

因此，在实际工程中，应注意合理选择结构连接方式，以提高蜂窝组合梁柱子结构的抗倒塌能力。

6. 结论通过数值模拟和试验验证的方法，本文对蜂窝组合梁柱子结构的抗倒塌性能进行了研究。

钢结构蜂窝梁现场制作工艺探讨摘要：本文介绍钢结构蜂窝梁现场制作的工艺过程，包括切割下料、变形控制以及组对与焊接等工序要领。

关键词：蜂窝梁变形控制焊接质量神华集团宁煤煤基烯烃项目黑水装置钢结构及供热管廊钢结构工程，大量采用蜂窝梁式结构，总数57根，长度分别为9m、12m、15m和18m，截面规格为H700×300×14×16、H750×200×10×16、H900×200×11×17几种。

蜂窝梁的截面高度比标准H型钢的截面高度有较大扩张，增大了截面惯性矩和抵抗矩，显著提高了梁的刚度和强度，满足大跨度管廊梁刚度好、质量轻的要求，且结构美观，节省钢材，降低工程造价。

1 蜂窝梁的结构特点蜂窝梁是在H型钢腹板上按一定的折线进行切割后，变换位置重新焊接组合而形成的新形式梁。

切割后变换位置可采用平移错开或掉头的方式进行，为保持梁端头平齐，可切除多余部分或加焊钢板补齐。

如图所示。

2 切割及旁弯变形控制根据现场施工条件，采用手工放样、画线、切割下料的方法进行预制。

在切割过程中，可沿H 型钢腹板纵向切割出完整的蜂窝形折线。

但纵向单线切割长条料时，极易产生旁弯变形。

如图2：为解决这一问题，我们采用切割机折线连续切割，每切进1米左右，在割缝上临时点焊一点或点焊立板，待全过程切割完冷却后，再割开点焊焊缝及立板，无明显变形，打磨焊点后即可进行组对。

3 组对焊接3.1 焊接变形分析。

由于腹板较薄，对接焊后产生横向应力作用，造成较大的角变形。

这样造成蜂窝梁截面纵向中位线与腹板中心线偏移，降低了刚度，容易导致失稳。

如图3.3.2 用H型钢铺设组装平台，平台上表面水平误差不超过±1.5mm。

3.3 将腹板对接边用半自动切割机割出45°双边坡口，钝边1-2mm，组对间隙2-3mm，以保证焊透。

3.4 H型钢腹板的折线切割完并开坡口后，将坯料平移错开摆放于组装平台上，用卡具、千斤顶、立筋板、铛铁、楔铁配合组对、点焊固定。

-蜂窝梁受力性能数值分析
蜂窝梁是一种从蜂窝结构延伸发展而来的新型复合材料结构，其外形酷似蜂窝状，结构稳定性好，强度高，自重轻，便于加工和制造。

蜂窝梁受力性能数值分析的具体过程如下：
1. 建立有限元模型：根据实际蜂窝梁结构的参数建立三维有限元模型，并将其划分为多个网格单元。

2. 选择适当的材料属性：蜂窝板通常采用塑料、金属等材料制成，通过分析所采用材料的弹性模量、泊松比和破坏强度等参数，为每一个有限元单元分配相应的材料参数。

3. 载荷和边界条件：在数值模型中引入载荷，来模拟蜂窝梁在实际使用中的负荷。

同时也要规定合理的边界条件，定义其支持方式，如支点、内部支撑等。

4. 进行数值计算：利用有限元方法进行计算，求解出蜂窝梁结构的应力、应变、变形等参数，并验证其受力性能。

通过计算机可以快速地得出结构的数值结果。

5. 结果分析：对计算结果进行分析、评估、比较，并确定合理的取模方法和电脑代码，以及优化结构改进的措施。

通过以上分析，可以得出蜂窝梁在负荷作用下的应力分布、变形和失稳状况，确定结构的受力性能和工作状态，优化结构尺寸、材料、工艺等方面，以提高蜂窝梁的性能并应用于实际情况。

关于“蜂窝梁”的总结报告1.蜂窝梁的发展概况和发展趋势蜂窝梁是用宽翼缘工字钢(H型钢)或普通工字钢，按一定的折线或圆弧切割后，再错位焊接而成的空腹梁。

其另一种做法是，直接在实腹梁上切割或者锻压成孔。

蜂窝梁的开孔形式有多种，最初有六边形和八边形，后来又有了圆孔、矩形孔和椭圆孔等，这些孔一般有规律的“一”排开。

蜂窝梁最初从国外开始发展，1910年美国芝加哥桥梁和钢铁公司的H．E．Horto便开始使用蜂窝梁，由于蜂窝梁是复杂的非等截面杆件，其内部应力复杂，故在蜂窝梁的早期使用中，因为没有适用的计算方法，便只能依据厂家提供的选用表进行设计。

到了上世纪50年代后，出现了以费式空腹桁架法为为代表的简化计算方法，后这种方法经过改进，至此有关蜂窝梁的理论计算方法走向成熟。

至70年代，欧美、日以及前苏联等国家将蜂窝梁的设计列入规范，其中应力分析采用费式空腹桁架法；而挠度计算，大多数国家采用实用估算法，只有少数国家采用复杂的费式空腹桁架法；对于蜂窝梁整体稳定性与局部稳定性的研究尚处于初步阶段，现在只有个别国家的规范中给出了稳定性计算的公式。

现在国外发达国家蜂窝梁的制作，早就采用了自动化的工艺流程。

蜂窝梁被广泛应用于桥梁、厂房、办公楼、高层建筑、大跨度建筑、轮船及吊车桥架等许多领域。

而我国在蜂窝梁的研究与应用方面则起步较晚，上世纪50到70年代，因为钢铁贵而人工费便宜等特殊国情，而限制使用钢结构，只有鞍钢、重钢、攀钢和首钢等冶金企业少量使用过蜂窝梁。

到80年代，蜂窝梁才在我国开始逐渐推广开来，1980年冶金部建筑研究总院和重庆钢铁设计研究院为宝山钢铁公司设计和试验了18m长的蜂窝梁檩条。

当前对于蜂窝梁的研究，是要促使蜂窝梁朝着大跨度、强度和刚度更高、稳定性能更好、内部受力更趋均匀合理、社会经济效益更加显著、外观形式更加美观等方向发展，预期蜂窝梁将会在我国得到更加广泛的应用，也必然会随处可见。

一些发达国家现在已经将蜂窝梁设计纳入设计规范，并在制作上朝着定型化和标准化的方向发展。

蜂窝状腹板刚性梁”设计导则2007-6-18前言2003年锅炉设计开发处所编写的《“蜂窝状腹板刚性梁”设计导则》,经过几个工程的实践应用, 发现在设计结构、质量检查和制造工艺等方面都有进一步完善的必要，特别是2005年国家修订了热轧“H”型钢的标准，为了推广“蜂窝状腹板刚性梁”的技术，提质降耗，对《“蜂窝状腹板刚性梁”设计导则》进行全面修订很有必要。

在公司领导的支持下，由成本管理办公室组织公司相关单位的专家，对蜂窝状腹板刚性梁的制造单位、施工图设计单位及H型钢的生产单位、供货单位等做了系统、全面地调研，并收集了相关资料。

受公司领导的指派，主要由参加本次调研的专家组，对2003年的《“蜂窝状腹板刚性梁”设计导则》进行修订。

在修订过程中，锅炉设计开发处在设计工作十分繁忙的情况下，安排专家，积极配合，对本“导则”（草稿）的顺利完成给以很大帮助。

参加本“导则”编写、调研和修订工作的有：专家组组长李永堂，成本管理办公室主任于卓敏，专家组任振业，锅炉设计开发处高级工程师沈春玲，工艺处高级工程师肖跃玲，分包管理处高级工程师安帮进等同志。

由专家组任振业执笔编写，锅炉设计开发处沈春玲高工进行校对。

本“导则”的完成只是一个初稿，我们希望锅炉设计开发处等技术部门的专家、领导多提宝贵意见，完善本“导则”，经公司相关领导审核、批准后，下发执行，早日付之实施。

哈尔滨锅炉厂有限责任公司成本管理办公室 2007-6-18“蜂窝状腹板刚性梁”设计导则1 本导则适用范围本导则只适用于水平设置的“蜂窝状腹板刚性梁”的设计，不包括实腹式常规刚性梁的设计，不包括刚性梁的总体设计，以及刚性梁的附件设计。

本导则重点给出了“蜂窝状腹板刚性梁”的结构计算方法和结构设计的要求以及设计时的注意事项。

为了设计方便，本导则同时给出了“蜂窝状腹板刚性梁”的设计用表、参考资料等。

2 “蜂窝状腹板刚性梁”的适用范围水平刚性梁的截面越大，采用“蜂窝状腹板刚性梁”的经济效益越好。

GBF蜂巢芯密肋梁楼板施工工法一、前言随着建筑技术的不断发展，各种先进的施工工法出现了。

其中，GBF蜂巢芯密肋梁楼板施工工法是一种较为先进和广泛应用的工法。

该工法具有许多优点，可以大大提高施工效率，保证施工质量并降低成本。

在本文中，我们将全面介绍GBF蜂巢芯密肋梁楼板施工工法的各项内容，以帮助读者更好地了解该工法。

二、工法特点GBF蜂巢芯密肋梁楼板施工工法是一种钢筋混凝土楼板的组合施工工法。

与传统工法相比，它有以下特点：1.施工效率高：该工法采用预制构件和工厂化生产的方法，在现场安装时可以快速拼接构件，大大缩短了施工时间，提高了施工效率。

2.施工质量高：工厂生产的预制构件可以保证施工质量的一致性，并且现场施工过程中会采取各种技术措施来保障施工质量。

3.成本低：由于采用了预制构件和工厂化生产的方法，可以大幅减少现场制造和加工的时间，节约了人力和物料成本。

4.适应性强：该工法不受施工现场环境的限制和影响，适用于各种建筑类型和地形条件。

5.防震性能好：鉴于预制构件的设计和工艺特点，GBF蜂巢芯密肋梁楼板施工工法的防震性能好。

三、适应范围GBF蜂巢芯密肋梁楼板施工工法适用于各种建筑类型和现场环境，特别适用于以下场合：1.大型公共建筑：如商场、办公楼、展览馆等。

2.高层住宅：如公寓、酒店等。

3.大型厂房：如工厂、仓库、生产车间等。

4.桥梁、隧道、地铁等地下工程。

四、工艺原理GBF蜂巢芯密肋梁楼板施工工法的主要原理和特点是：将预制混凝土芯板和GBF蜂巢网板、密肋梁轴网进行拼接组合，构成钢筋混凝土楼板。

具体来说，该工法的实现需要注意以下几点：1.预制芯板：预制芯板是由混凝土预制厂加工制成的标准化构件；需要严格按照设计要求进行加工，保持其表面平整、尺寸精确、强度一致。

2.GBF蜂巢网板：GBF蜂巢网板使用冷轧板材制成，网框内凸干、方块状，具有较高的承载能力，可以有效提高整个楼板的承载能力。

3.密肋梁轴网：密肋梁轴网由圆钢杆与连续轴钢条通过电焊组合而成。