CN101384777A - 模块化加强结构梁和连接件系统 - Google Patents

模块化加强结构梁和连接件系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101384777A
CN101384777A CNA2007800051779A CN200780005177A CN101384777A CN 101384777 A CN101384777 A CN 101384777A CN A2007800051779 A CNA2007800051779 A CN A2007800051779A CN 200780005177 A CN200780005177 A CN 200780005177A CN 101384777 A CN101384777 A CN 101384777A
Authority
CN
China
Prior art keywords
head
parts
connector
flange
girder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007800051779A
Other languages
English (en)
Inventor
拉姆·纳翁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN101384777A publication Critical patent/CN101384777A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C3/06Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
    • E04C3/07Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web at least partly of bent or otherwise deformed strip- or sheet-like material
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/02Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/02Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs
    • E04B7/022Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs consisting of a plurality of parallel similar trusses or portal frames
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/02Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs
    • E04B7/04Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs supported by horizontal beams or the equivalent resting on the walls
    • E04B7/045Roofs; Roof construction with regard to insulation with plane sloping surfaces, e.g. saddle roofs supported by horizontal beams or the equivalent resting on the walls with connectors made of sheet metal for connecting the roof structure to the supporting wall
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/38Arched girders or portal frames
    • E04C3/40Arched girders or portal frames of metal
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0408Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by assembly or the cross-section
    • E04C2003/0413Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by assembly or the cross-section being built up from several parts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0426Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by material distribution in cross section
    • E04C2003/0439Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by material distribution in cross section the cross-section comprising open parts and hollow parts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0443Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section
    • E04C2003/0452H- or I-shaped
    • E04C2003/0456H- or I-shaped hollow flanged, i.e. "dogbone" metal beams
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0404Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
    • E04C2003/0443Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section
    • E04C2003/0469Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section triangular-shaped

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)

Abstract

一种模块化加强结构梁和连接件系统,该系统包括至少一个组合梁,该组合梁具有两个定向相反的三角形闭合头部和在所述两个闭合头部之间插设的横向延伸的腹板,每个所述梁包括两个单独的部件,所述两个部件布置成使得所述两个部件的对应头部彼此嵌套,并且所述两个部件的相邻元件互相稳定接触。多个连接件连接到所述组合梁中的一个和另一结构元件,并且与它们力传递接触。

Description

模块化加强结构梁和连接件系统
技术领域
本发明涉及结构梁的领域。更具体地说,本发明涉及包括连接件的模块化加强结构梁系统,该系统基于具有三角形头部的新型轻质梁。
背景技术
在商业和住宅建筑中使用各种类型的结构梁,包括预制木桁架、层压木梁、钢筋混凝土梁和钢梁。钢是梁最常用的材料,这些梁构成为I形截面、H形截面、C形截面、Z形截面和槽形截面。结构钢梁的各种构造最常见的是通过热轧或冷轧处理制造,并且通常产生对于给定承载能力而言相对较重的梁。
I形梁由于它们相对较高的承载能力和惯性力矩而成为用于构造钢架梁所最常用的类型的结构梁。这些梁具有腹板和一对垂直于腹板并位于腹板相反边缘的凸缘,使得这些梁可单独或与多个梁结合使用,通常与适于连接两个以上的梁的多个元件一起使用,从而安全地支撑施加在其上的相当大的静载荷。由至少一个梁或柱构成、通常由多个梁或柱构成、以及由多个连接元件构成的组件在这里将称为“梁系统”。
I形梁通过在将熔化的铁铸成坯段之后进行热轧处理而形成。输送至施工工地的大多数I形梁具有标准尺寸(例如6或12m的长度),并且进行额外的施工处理,使得它们定制于给定建筑工程的建筑规格和工程规格,所述施工处理包括:切削和焊接一个或多个腹板或者一个或多个凸缘以获得理想尺寸的梁,将连接元件焊接到梁上,使焊接的接合点光滑,对梁或梁系统进行涂漆和电镀,以及将梁或梁系统组装成框架结构。这些额外的施工处理耗时且昂贵。
理想的是在不损害梁系统的结构特性的情况下降低梁系统的生产和组装成本,这也是本发明的目的。
现有技术已知多种从钢板预制的结构梁,其与I形梁相比,在提供相同承载能力的同时所需的钢较少。例如,授予Brooks的US 991,603和授予Dunn等人的US 3,698,224公开了一种金属拟I形梁,其由在顶部和底部弯曲而形成中空凸缘的单件材料形成。授予本发明的相同发明人的US 5,553,437公开了一种由两个定向相反并交错的部件制成的拟I形梁,所述部件具有三角形头部、腹板部、腹板凸缘和尾部凸缘。头部凸缘的三角形形状由于其双轴对称性而相对于传统的I形梁改进了侧向稳定性。
这些具有三角形头部的现有技术轻质结构梁不容易通过自动处理形成。首先,所述梁通过冷轧处理生产,在该处理期间金属板在其再结晶温度下经过多对辊子,退火并弯曲成理想形状。在三角形的两个顶点成形后,所供给的金属板由于其不易接近性而不能被适当地支撑以形成第三顶点。而且,结构梁的理想长度通常为15m,预制具有三角形头部的结构坚固的梁需要的金属板的所需厚度约为8mm,该厚度比大多数商用冷轧辊所能处理的厚度大得多。
美国的Butler Manufacturing Company制造模块化梁系统,如http://www.butlermfg.com/building_systems/structrual.asp所描述的那样。这些梁系统采用各种构件,例如没有三角形头部的实心腹板主I形梁框架、作为辅助结构件的预打孔的空心腹板桁架檩条、以及杆拉条。在这些系统中,梁系统构件在预制之后进行电镀,并焊接在一起。因此,制造和组装成本较高。另外,连接元件被焊接到凸缘上而不是腹板部上。因此应力集中于凸缘,导致构件甚至更加粗重和昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于具有三角形头部的梁的模块化梁系统。
本发明的附加目的在于提供一种模块化梁系统,其构造成使得其所有构件在不需要焊接的情况下进行组装。
本发明的附加目的在于提供一种模块化梁系统,其设有附接至梁的腹板部的连接元件。
本发明的附加目的在于提供一种梁,其具有与I形梁相同的承载能力,然而由厚度不超过4mm的金属板制成。
本发明的又一附加目的在于提供一种方法,该方法用于用电镀金属板生产具有三角形头部的结构梁。
本发明的又一附加目的在于提供一种方法,该方法用于生产具有三角形头部的结构梁,并且比现有技术的结构梁生产方法更快更经济。
本发明的又一附加目的在于提供一种方法,该方法用于组装梁系统,并且比现有技术的梁系统组装方法更快更经济。
随着描述的继续,将清楚本发明的其它目的和优点。
本发明提供一种模块化加强结构梁和连接件系统,该系统包括:至少一个组合梁,该组合梁具有两个定向相反的三角形闭合头部和在所述两个闭合头部之间插设的横向延伸的腹板,每个所述梁都包括两个单独的部件,所述两个部件布置成使得它们的对应头部彼此嵌套,并且所述两个部件的相邻元件互相稳定接触;以及多个连接件,所述连接件中的至少两个连接到所述组合梁中的一个和另一结构元件,并且与它们力传递接触。
如这里所指,“梁”是刚硬的细长结构件,其在每端被支撑并且以任何适宜定向布置,包括水平定向、在用作柱时的垂直定向、以及用作脊梁时的倾斜定向。“横向”方向表示沿着梁的长度。“纵向”方向表示在梁的两个三角形头部之间的方向。“侧向”方向表示在梁的两个腹板部之间的方向。
通常为较厚金属板的连接件在根据工程考虑需要加强的梁区域,通过任何适当的方式,例如通过冷紧固件和焊接连接到组合梁。
所述组合梁的每个部件均包括第一头部、第二头部和插设在所述第一头部与第二头部之间的纵向布置的腹板部,所述第一头部和第二头部构造有对应的基本侧向布置的凸缘、从所述凸缘的第一侧端延伸到所述腹板部的倾斜元件、以及从所述凸缘的第一侧端延伸并且长度比所述倾斜元件明显短的倾斜唇部。
三角形闭合头部的第一边分别包括所述两个组合梁部件的两个凸缘,第二边和第三边包括所述组合梁部件中的一个的倾斜元件和另一组合梁部件的唇部。相对于闭合头部的第二边和第三边,所述倾斜元件及其对应凸缘之间的角间距基本等于所述唇部元件及其对应凸缘之间的角间距。
第一部件的头部的顶点通过在其中嵌套有所述第一部件头部的第二部件的头部而加固。
在一个优选实施方式中,三角形闭合头部的相邻边角度隔开60度角。
在一个优选实施方式中,每个梁部件被冷轧。因此通过以下步骤自动生产组合梁:供给电镀的金属板通过多个冷轧辊;在所述金属板中冲孔,以利于连接到连接件或者空调设备,或者供电缆穿过所述孔;将所述金属板弯曲成理想形状和理想尺寸以形成第一部件;重复这些步骤形成第二部件;以及至少使所述第二部件移动,使得所述第一部件和第二部件的对应头部彼此嵌套,所述第一部件和第二部件的相邻元件互相稳定接触,并且所述第一部件和第二部件的对应横向边缘对齐。
在一个方面中,所述梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应凸缘接合的装置,例如冷紧固件,以用于防止所述梁部件中的一个的相对横向移动。
在一个方面中,所述梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应腹板部接合的装置,例如冷紧固件。
在一个方面中,梁部件的所述第一头部的凸缘的侧向尺寸比所述第二头部的凸缘长。
在一个方面中,第一部件和第二部件相同,所述第二部件的定向与所述第一部件相反,使得所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内,所述第一部件的所述第一头部嵌套在所述第二部件的所述第二头部内。
在一个方面中,梁部件的所述第一头部的凸缘的侧向尺寸与所述第二凸缘的凸缘相同。所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内,所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。
在一个方面中,所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内,所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。
在一个方面中,所述第一部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部和所述第二部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部在与对应凸缘平行的平面上共面。
在一个方面中,连接件通过可与在该连接件和梁中钻出的对应对齐孔接合的冷紧固件连接到组合梁。从而,连接件可在不需焊接的情况下连接到梁,并且组装梁系统的施工工人不需要专门训练。
每个梁和连接件可由从钢、金属、合金、塑料材料和复合材料的组中选择的材料预制。
所述连接件优选是通过冷紧固件现场连接的成品。
在一个方面中,所述梁系统包括焊接在一起的多于一个的元件。
在一个方面中,连接件通过冷紧固件和内部附接到所述梁的反应板插入件而连接到组合梁。
在一个方面中,连接件构造成具有选定的横向、纵向和侧向尺寸的套管,并且适于完全围绕组合梁周长具有所述选定尺寸的一部分,并与该部分互相稳定接触。
在一个方面中,套管连接到两个共面梁,从而产生横向长度增加并相对轻质的组合梁,与现有技术梁系统的梁相比,该组合梁可跨过明显更长的距离,并且所需的拉条更少。如果组合梁的横向长度与现场间距不同,那么施工工人通过使组合梁的一个或两个梁相对于所述套管滑动并且将该套管和对应梁的对齐孔连接而进行组合梁的伸缩调节。如果孔未对齐,那么钻出附加孔,然后将冷紧固件与对齐孔接合。
在一个方面中,所述套管包括焊接在一起的两个冷轧元件。
在一个方面中,所述套管包括单个元件,该单个元件的两个相邻边缘焊接在一起。
在一个方面中,所述套管包括两个相邻的半套管,它们分别连接到梁的两侧。
在一个方面中,所述连接件仅构造有一个腹板。
在一个方面中,所述连接件的所述腹板明显比附接有所述连接件的所述梁的腹板短。
在一个方面中,所述连接件包括与梁的腹板或凸缘力传递接触的板。
在一个方面中,所述连接件包括两个角度隔开的板和在所述两个板之间延伸并相对于所述两个板倾斜的元件。
在一个方面中,所述连接件还包括至少一个肋。
在一个方面中,所述连接件构造为刚性连接(moment connection)。
附图说明
附图中:
图1是组合梁的两个部件在彼此嵌套时的立体图;
图2是组合梁的侧视图,其中所述两个梁部件处于交替嵌套布置中;
图3是组合梁的立体图,示出了在其腹板和凸缘中钻出的孔;
图4是根据本发明另一实施方式的组合梁的侧视图;
图5是根据本发明另一实施方式的组合梁的侧视图;
图6是构造成套管的连接件的侧视图;
图7是环绕图2的梁并与其互相稳定接触的图6的连接件的侧视图;
图8是具有一个腹板的连接件的侧视图;
图9是连接件的侧视图,其具有一个比待与其连接的梁的腹板明显短的腹板;
图10是适于连接两个横向隔开的梁的连接件的立体图;
图11是适于连接两个纵向隔开的梁的连接件的立体图;
图12是适于将梁连接到平面结构元件上的连接件的立体图;
图13是构造成刚性连接的连接件的立体图;
图14A是构造成刚性连接的连接件的另一实施方式的立体图;
图14B是沿图14A的平面A-A剖切的反应板插入件的垂直剖视图;
图14C是沿图14A的平面B-B剖切的角部套管的水平剖视图,并示出了图14B的反应板插入件的俯视图;
图15是适于将梁连接到桁架的连接件的立体图;
图16是适于成为脊连接的连接件的立体图;
图17是适于将柱和梁以并排关系连接的连接件的立体图;
图18是适于将柱连接到垂直隔开的梁的连接件的立体图;
图19是适于将两个纵向尺寸不同的互相垂直的梁连接的连接件的立体图;
图20和图21分别表示用作线缆连接器的连接件;
图22至26分别表示适于连接到对应檩条的连接件;
图27是构造成板的连接件的侧视图;
图28是连接件的另一实施方式的俯视图;
图29是与图27的两个连接件连接的梁的侧视图;
图30A是与反应板插入件连接的组合梁的侧视图;
图30B是图30A的梁的正视图;
图30C是通过图10的连接件连接的两个梁的正视图;
图31是设有刚性连接和脊连接的梁系统的正视图;
图32是适于连接两个附有柱的梁的梁系统的正视图;
图33是采用多个梁和连接件的梁系统的立体图,该梁系统与现有技术的梁系统的布置类似;
图34是采用多个梁和连接件的另一梁系统的立体图,相对于图33的布置示出了可利用本发明的梁和连接件实现的柱之间的跨距增大;
图35是适于将梁连接到壁的连接件的水平剖视图;
图36A是包括两个同样的定向不同的部件的连接件的侧视图,所述部件焊接在一起以限定具有两个三角形头部的套管;并且
图36B是图36A的其中一个部件的侧视图。
具体实施方式
本发明是一种新型轻质的结构梁,其具有两个三角形头部,所述头部相对于传统的I形梁提供了增强的侧向稳定性和强度重量比。虽然一些现有技术的梁构造有通过冷轧处理生产的三角形头部,但这些头部是闭合三角形,其第三边由于其不易接近性以及辊不能在供给金属板弯曲形成闭合三角形时支撑该金属板而不能迅速自动地成形。相比之下,本发明的梁是由两个单独且定向相反的部件构成的组合梁,使得这两个部件的对应头部彼此嵌套。每个头部是不完全三角形,使得部件的唇部,即末端能够由辊足够地接近而可以形成部件的理想构造。当一个部件的头部嵌套在另一部件的对应头部内时,产生具有双层顶点因此顶点加固了的闭合三角形。使用冷紧固件将这两个部件的腹板连接并将梁连接到连接件,如下所述。不需要焊接,因此生产这种梁和组装采用本发明的一个或多个梁的梁系统比现有技术更加迅速而经济,并且具有基本相同的承载能力。
图1示出了组合梁的两个横向延伸部件在它们彼此嵌套时的立体图。由附图标记10表示的梁包括两个同样的定向相反的部件5和15。下面关于部件5进行描述,应理解部件15类似地构成。
部件5具有第一头部2、第二头部12以及插设在第一头部2与第二头部2之间并纵向布置的腹板部7。第一头部2具有基本侧向(即,垂直于纵向布置的腹板部7)布置的凸缘6、从横向延伸的第一头部接合部4延伸到位于凸缘6的一个侧端的接合部8的倾斜元件3、以及从凸缘6在其另一侧端处的接合部11斜向延伸的唇部13。唇部13指向接合部4;然而其长度明显比倾斜元件3短。第二头部12具有基本侧向布置的凸缘16、从横向延伸的第二头部接合部14延伸到位于凸缘16的一个侧端的接合部18的倾斜元件23、以及从凸缘16在其另一侧端处的接合部26斜向延伸的唇部27,凸缘16的侧向尺寸比第一头部2的凸缘6长。唇部27指向接合部14;然而其长度明显比倾斜元件23短。
第一头部2的唇部13与凸缘6之间的角度基本等于第二头部12的倾斜元件23与凸缘16之间的角度。第二头部12的唇部27与凸缘16之间的角度基本等于第一头部2的倾斜元件3与凸缘6之间的角度。从第二头部12的接合部14到凸缘16的纵向尺寸基本等于从第一头部2的接合部4到凸缘6的纵向尺寸与凸缘6的厚度之和。从而,当部件5的第二头部2嵌套在部件15的第二头部12内时,以及当部件15的第一头部2嵌套在部件5的第二头部12内时(下文称为“第一和第二头部处于交替嵌套布置”),部件5和15的对应元件互相稳定接触,这意味着当外力作用于梁10而使部件5相对于部件15产生不明显的相对移动时,部件5的元件适于与部件15的对应元件体接触并使其稳定,反之亦然。虽然互相稳定接触的两个元件可以不必像处于交替嵌套布置的第一和第二头部那样互相体接触,但所述两个元件在施加外力期间可能体接触。因此互相稳定接触将防止移动元件的进一步移动。如图所示,部件5和15的每个腹板部7、以及倾斜元件3和唇部27与倾斜元件23和唇部13的每对对应的凸缘6和16互相稳定接触。由于梁提供了部件5和15的对应元件之间的互相稳定接触,所以金属板的厚度可仅为4mm,从而需要的冷轧机相对简单而仍提供8mm厚金属板的结构强度。
组合梁10还在第一和第二头部处于交替嵌套布置时促进顶点加固。尽管第一和第二头部是不完全三角形,但在它们处于嵌套布置时形成基本闭合的三角形。从而,参照下组合头部,闭合三角形由凸缘6和16构成的双层基部、部件5的倾斜元件23构成的第一边、部件15的倾斜元件3构成的第二边限定。当部件15的第一头部嵌套在部件5的第二头部内时,部件15的第一头部的在接合部附近连接两个相邻元件的顶点或圆角部通过部件5的第二头部的与该顶点或圆角部互相稳定接触的顶点加固。组合头部的闭合三角形优选是等边三角形,不过具有其它角度组合的闭合三角形也是合适的。
通过组合头部形成闭合三角形提供的另一优点在于,由于第一和第二头部元件的尺寸差,每对第一头部接合部4和第二头部接合部14在与凸缘6和16平行的平面上是共面的。如果与本发明不同,第一头部接合部4和第二头部接合部14在与凸缘6和16平行的平面上不共面,那么两个腹板部7的区域就不会互相稳定接触。例如,参照下组合头部,部件5的接合部14可位于部件15的接合部4的下方,导致部件5的腹板部7的位于部件15的接合部4的下方的区域不受支撑,因此在施加足够大的力时容易弯折。因此,本发明的组合头部的闭合三角形构造增大了梁的侧向稳定性,这在经受强风或地震时是非常重要的。
图2表示定向不同于图1的组合梁10的侧视图。通过用冷紧固件41(例如螺钉、螺栓、螺母和铆钉)将上下组合头部的每一个的一对凸缘6和16连接而防止部件5和15的相对横向移动。盲铆钉由于它们在穿过对应凸缘之后在梁头部内的不易接近性而成为凸缘紧固件的优选选择。冷紧固件41还能够从一个凸缘到另一个凸缘传递拉力和压力以及力矩。应理解,两个相邻的凸缘可通过任意其它合适的连接方式(例如点焊和激光焊)彼此连接,不过冷紧固件由于容易组装而是优选的。部件5和15的两个腹板7分别通过冷紧固件42或任意其它合适的连接方式彼此连接,从而使剪切力能够从一个腹板传递至另一腹板。
图3表示组合梁10的立体图,示出了在梁10中钻出的孔的示例性位置,通过所述孔将下文描述的连接件或冷紧固件附接至梁。如图所示,在腹板7中在其前后横向边缘34和34的附近钻出腹板孔32。在上下对凸缘6(图2)和16中在其前后横向边缘38和39的附近钻出凸缘孔36,不过为了清楚而仅示出了上对凸缘。应理解,腹板孔32和凸缘孔36也可根据附接至梁10的连接件的类型在其它位置钻出。在任何给定位置钻出的孔的数量取决于工程考虑,例如金属板的厚度、梁的尺寸和在所述位置处的应力集中。
应理解,本发明的组合梁不仅可用作定向成使得横向水平或倾斜的梁,而且可用作定向成使得横向为垂直的柱。假定以下描述应用于具有水平横向的梁,但所有其它梁的定向也是可行的。
由于部件5和15是同样的,如参照图1所示,所以这两个部件可在相同的冷轧处理中预制,借此通过电镀金属板形成特征在于不完全三角形的第一头部2和第二头部12。焊接的热轧I形梁的生产成本昂贵得多,因为除了在焊接各种梁元件时涉及的时间和花费之外,还需要将预制梁电镀。然后通过将其中一个部件倒置而生产组合梁10。相对于图1的定向,例如部件15的上方第二头部12比其较小的下方第一头部2大,部件5的上方第一头部2比其下方第二头部12小。然后部件15略微升高,直到其下方第一头部2接收在部件5的下方第二头部12中,并且其上方第二头部12围绕部件5的上方第一头部2。然后部件15横向滑动,直到部件5和15的前后横向边缘38和39(图3)对齐,使得部件5和15在处于交替嵌套布置的同时互相稳定接触。腹板和凸缘孔可在这两个部件嵌套之后,或者可选地在冷轧处理期间根据给定的工程考虑钻孔。生产组合梁10所需的所有上述步骤可利用计算机化的供给和标定设备自动进行。
图4表示组合梁40的侧视图,其中两个部件44和54不同,而是部件44的上头部46和下头部48分别相同,并且部件54的上头部56和下头部58分别相同。部件54的头部小于部件44的头部,并且处于促进顶点加固的嵌套布置,从而部件54的头部56嵌套在部件44的头部46中,部件54的头部58嵌套在部件44的头部48中,并且部件44和54的对应元件互相稳定接触。这两个部件44和54分别通过两个单独的冷轧处理预制,然后部件54略微升高,直到其头部56和58分别接收在部件44的头部46和48中。然后部件54移动直到其与部件44横向对齐。
图5表示组合梁60的侧视图,其中两个部件64和74不同并具有尺寸不同的上头部和下头部。部件74的上头部76嵌套在部件64的上头部66中,部件74的下头部78嵌套在部件64的下头部68中。
由于本发明的组合梁的两个部件互相稳定接触,所以上组合头部和下组合头部的顶点被加固,并且每对第一和第二头部接合部在与对应凸缘平行的平面上共面,与现有技术的梁相比,本发明的梁在提供相同承载能力的情况下对于相同的跨距所需的钢较少。
下表I至III在给定的所需惯性力矩(MOI)的情况下,将本发明的梁(称为“发明”)与各现有技术的I形梁在其重量和最大挠度(称为“%”)方面进行比较。
表I
15米跨距—8米中心距—容许Def.L/250—所需MOI 27204cm4—静载荷25kg/m2.动载荷+风载荷40kg/m2
 
发明520×120×4 INP 400 HEB 320 HEA 340 IPE 450 日本I形梁400×150
 
跨距 15m 15m 15m 15m 15m 15m
Kg/m 57 92.4 127 105 77.6 95.8
100 162 222 184 136 168
表II
20米跨距—4米中心距—容许Def.L/250—所需MOI 32242cm4—静载荷25kg/m2.动载荷+风载荷40kg/m2
 
发明550×120×4 INP 425 HEB 340 HEA 360 IPE 450 日本I形梁400×175
跨距 20m 20m 20m 20m 20m 20m
Kg/m 58.9 104 134 112 77.6 91.7
100 177 228 190 131.7 155.6
表III
20米跨距—8米中心距—容许Def.L/250—所需MOI 64484cm4—静载荷25kg/m2.动载荷+风载荷40kg/m2
 
发明730×120×4 INP 500 HEB 450 HEA 500 IPE 550 日本I形梁600×190
跨距 20m 20m 20m 20m 20m 20m
Kg/m 70.1 141 171 155 106 169.4
100 201 244 221 151.2 241.6
可以看到,与现有技术的I形梁相比,对于相同的跨距和所需MOI,本发明的梁的重量明显更轻,约轻55%。而且,本发明的梁的最大挠度明显小于现有技术。
至今为止,梁在通过焊接到适于支撑屋顶支架或金属平台的诸如C形或Z形檩条的其它结构部件而连接时形成较高的应力集中。由于集中的载荷,梁需要在每个应力集中处例如通过肋来加固。加固件必须通过焊接连接到梁和檩条,从而进一步增加了昂贵、劳动密集且耗时的组装过程。
本发明的梁系统通过提供可由冷紧固件附接到梁的预制连接件,从而明显降低了组装梁系统所需的成本、劳动和时间。连接件又附接到另一结构元件,因此适于将力或力矩从一个结构元件传递至另一个。在组合梁的生产期间在钢板中钻出附接连接件的孔,如图3所示。这些孔可采用任何适宜的形状,包括圆形、矩形和椭圆孔。或者,这些孔可现场钻出。这些孔可根据工程考虑在钢板的任何适宜区域中钻出,无论是在凸缘还是腹板处。因此梁系统在这样的意义上是模块化的,即:相同的梁可用于很多不同的应用,并且还可从第一连接件拆卸并附接至第二连接件。本发明的梁系统的另一优点在于:连接件可附接至现有结构的梁而不用焊接,从而分散了由新安装到结构上的组件(例如工业空调机)施加的载荷。相比之下,对于现有技术的梁系统,结构需要进行包括拉条和焊接在内的改造从而减小由新安装组件施加的集中应力。
图6表示根据本发明一个实施方式、总体由附图标记80表示的连接件的侧视图。连接件80构造成具有所选横向长度的套管,适于完全围绕复合梁周长的具有所述所选横向长度的一部分并与该部分互相稳定接触。该套管可通过将两个以上的冷轧元件(例如两个对称元件)焊接在一起而形成,或者通过将单个元件的两个相邻边缘焊接在一起而形成。或者,如图15的连接件80A所示,套管可包括分别连接到梁的两个侧边的两个相邻的半套管。
如图所示,连接件80具有上三角形头部82、下三角形头部84以及在上头部82与下头部84之间纵向延伸并平行隔开的腹板部86和87。头部82具有凸缘91、分别从凸缘91延伸到腹板部86和87的两个倾斜元件93和94。类似地,头部84具有凸缘95、分别从凸缘95延伸到腹板部86和87的两个倾斜元件97和98。腹板和凸缘在预定位置处钻有孔,从而允许通过冷紧固件将连接件80附接到组合梁。连接件80形成有适当的尺寸和适当的构造,其有利于与复合梁的由连接件80所围绕的对应的面向外的元件互相稳定接触。
在图7中,连接件80示出为围绕组合梁10的部件5和15并且与它们互相稳定接触。进一步参照图1、2和6,连接件80沿着梁10横向移动,直到其布置在其预期受到集中载荷的所选区域。当冷紧固件71经由对应的对齐凸缘孔附接到梁10和连接件80的对应凸缘,并且冷紧固件72经由对应的对齐腹板孔附接到梁10和连接件80的对应腹板之后,梁和连接件的元件传递力并且互相稳定接触。例如,连接件80的凸缘91与部件5的凸缘16接触,并且连接件80的倾斜元件98与部件15的唇部27接触。
凸缘紧固件71通常是盲铆钉,腹板紧固件72通常是穿过对齐的腹板孔的螺栓对并且与对应的螺母螺纹啮合。凸缘紧固件71也可以是与反应板插入件176(图14B)螺纹啮合的螺栓以提供更强的附着力。反应板插入件176包括短板172和长板174,该短板和长板例如以使它们分别在一个横向端部的边缘176和177共面的方式焊接在一起。插入件176通过穿过形成在板172和174中的内螺纹孔171的紧固件附接到对应的梁凸缘对。因此所选连接件的凸缘可通过凸缘紧固件71附接到与梁凸缘隔开的长板174,凸缘紧固件71适于与形成在长板179中的内螺纹孔179接合。
在图8中,连接件100仅构成有一个腹板104,因此适于仅与复合梁的一个侧边进行力传递接触。连接件100还具有沿相同侧向分别从腹板104的上端和下端延伸的倾斜元件101和103、分别经由顶点111和112从倾斜元件101和103延伸的上凸缘107和下凸缘109。凸缘107和109的侧向尺寸与附接有连接件100的梁的凸缘基本相同。然而,凸缘107和109可根据工程考虑而构成有比组合梁的对应凸缘明显小的侧向尺寸。从而连接件100适于与梁的两个头部进行力传递接触。
在图9中,连接件110适于与梁的上部在其一个侧端进行力传递接触。连接件110具有比附接有连接件的梁的腹板明显短的腹板部114。倾斜元件101从腹板部114的上端延伸,凸缘107从毗邻倾斜元件101的顶点111延伸。
如图27所示,连接件45可以是板,例如可以与梁的腹板或凸缘进行力传递接触。图29表示包括板45A和45B的梁50,板45A和45B分别连接到部件5和15的腹板。该梁可利用三个或四个部件(即,部件5和15以及板45A和/或45B)制造。或者,梁可不用板制造,并且板状连接件可现场连接到腹板。
参照图28,在俯视图中示出的连接件55可以与两个结构元件进行局部力传递接触。连接件55包括两个角度隔开(例如以图示的互相垂直布置)的板57和59、以及在板57和59之间延伸并相对于它们倾斜的元件61。板57和59因此适于连接到两个不同的角度隔开的结构元件。
图36A至36B表示连接件420,连接件420包括两个同样的定向不同的部件425和428,它们焊接在一起以限定具有两个三角形头部431和432的套管,从而与组合梁互相稳定接触。相对于部件425,部件428倒置并翻转。
如图36B的定向所示,部件428分别形成有腹板部421、上凸缘部426和下凸缘部427、从凸缘部427的侧端429延伸到腹板部421的纵向下端422的倾斜元件423、从腹板部421的纵向上端432延伸到凸缘部426的侧端439并且基本与倾斜元件423对称的倾斜元件434、以及从凸缘427的侧端442延伸的倾斜唇部438,倾斜唇部438布置成相对于凸缘427的角度与倾斜元件434相对于凸缘426的角度相同。倾斜元件434和438的长度(一个自部件425开始,另一个自部件428开始)选择为使它们在部件428相对于部件425倒置并翻转定向时重叠,从而允许在一对倾斜元件434和438之间施加焊点435A至435B,如图36A所示。每对凸缘426和427通过凸缘紧固件进行互相力传递接触,凸缘紧固件还与在连接到连接件420的组合梁的对应凸缘中钻出的孔接合。
图10至26和图35表示可通过冷紧固件附接到本发明的梁的示例性连接件。这些连接件通常是成品组件,可与梁的两个侧端进行力传递接触,如图6所示,或者与梁的仅一个侧端进行力传递接触,如图8所示。连接件将称为“连接”到组合梁,此时其形状类似所述梁的一部分,与所述梁进行力传递接触,并且通过冷紧固件和/或焊接而附接到所述梁。应理解,任何连接件都可构造成与所示连接件不同,例如形状、定向、尺寸、厚度、紧固件数量和紧固件位置有所不同。
图10表示用于将具有同样外形,即具有相同纵向和侧向尺寸的两个梁122A和122B连接的连接件120。由于运输设备的尺寸和重量限制,通常不能经济地运输横向长度相当长,例如为20m的梁。因此可将两个较短的梁运输到施工工地,然后通过连接件120和冷紧固件71和72将它们现场迅速接合在一起,从而可增加组合梁的横向长度而不需像现有技术中至今为止所实践的那样进行焊接。凸缘紧固件71将连接件的上凸缘122和下凸缘124分别连接到梁的对应的上凸缘和下凸缘。腹板紧固件72将连接件的一个或多个腹板126连接到梁的对应腹板以产生剪切连接。采用四列冷紧固件71和72,两列用于附接到梁122A和连接件120的对齐孔,两列用于附接到梁122B和连接件120的对齐孔。
如果为了某些原因梁和连接件120的孔未对齐,那么本发明的梁系统的模块性为施工工人提供了足够的灵活性来以确保连接件和梁连接的方式重新定位梁或连接件。例如,梁可以按伸缩方式横向移动,直到其孔与连接件120的其它孔对齐。或者,连接件120的孔可适当形成,例如具有椭圆形状,从而当梁略微横向移动时,连接件孔的一部分充分地露出,从而即使所述连接件孔的另一部分被梁周边覆盖,也允许与穿过对应的梁孔的冷紧固件接合。如果梁孔不能与连接件孔对齐,那么可在梁周边中钻出附加孔。应理解,下述的其它连接件也可现场重新定位,从而迅速而不费力地将梁和所选连接件连接。
或者,如图30A至30C所示,连接件120可用于分别通过上反应板插入件127和下反应板插入件128来连接梁122A和122B。图30A表示通过插入件127和128连接到梁122A的连接件120的侧视图。在组装之前,插入件127和128通过凸缘紧固件71附接到梁122A的凸缘,如图30B所示。然后连接件120通过插入件127和128以及细长的凸缘紧固件181(如图30C所示),以及通过穿过在连接件120的腹板中钻出的孔129和在梁122A的腹板中钻出的孔32的腹板紧固件(未示出)附接到梁122A。然后将梁122B在插入连接件120中之后放置成紧靠梁122A,之后将连接件120通过细长紧固件181和腹板紧固件附接到插入件127和128以及梁122B的凸缘。梁122A和122B可在连接件120滑过两个梁并且连接之前紧靠放置。
图11表示连接件130,其用于连接四个梁——两对相邻梁通过连接件130横向连接,两对相邻梁通过连接件130纵向连接。连接件130包括图10的连接件120和分别连接到连接件120的上凸缘122和下凸缘124的两个板132和134。凸缘紧固件71分别用于连接上板132和下板134、连接件120的上凸缘122和下凸缘124以及两个横向连接的梁的上下凸缘。两对相邻梁如上所述关于连接件120横向连接。通过借助于穿过与凸缘紧固件71侧向隔开的板的对齐孔137的冷紧固件将上连接件130的下板134和下连接件130的上板132连接,从而将两对相邻梁纵向连接。
图12表示连接件140,通过连接件140将梁(例如柱)附接到诸如基底或支柱的结构元件148。连接件140包括连接到梁145的横向端的套管状连接件80。连接件80的纵向自由边缘142,即远离梁145延伸的边缘焊接到基本与梁145的腹板7垂直的结构端板146。然后板146放置成与结构元件148抵接并通过连接件149以足够的结构强度附接到其上,从而承受梁145将经受的所有预期的力和力矩。应理解,本发明的任何梁系统都不变地采用用于附接到结构元件的连接件140。
图13表示用于通过刚性连接来连接垂直梁154和水平梁158的连接件150。连接件150包括两个分别通过诸如盲铆钉的凸缘紧固件71以及诸如螺栓和对应螺母的腹板紧固件72连接到梁154和158的角部套管152和153。角部套管152和153具有两个隔开的梯形腹板159,它们构造成使其远端边缘161,即远离角部的边缘基本纵向布置,并且其近端边缘163,即最靠近角部的边缘相对于远端边缘161倾斜,例如倾斜约45度角。角部套管152和153还具有从远端边缘161延伸到近端边缘163的长凸缘164和短凸缘166。倾斜端板167和168放置成分别与角部套管152和153的近端边缘163以及凸缘164和166抵接并焊接到其上。然后将两个倾斜端板167和168螺栓连接在一起。角部套管从其近端边缘到与其力传递接触的对应梁的近端横向边缘的体积是中空的。
图14A至14C表示设有反应板插入件176、用于通过刚性连接将垂直梁154和水平梁158连接的连接件170。连接件170与连接件150(图13)的构造类似,包括分别通过可以与反应板插入件176的对应内螺纹孔171和179接合的细长凸缘紧固件181以及腹板紧固件172连接到梁154和158的两个角部套管182和183。插入件176的短板172附接到对应梁的与连接件170的长凸缘184相邻的凸缘6和16。插入件176的长板174从短板172的近端边缘向近侧延伸,从而允许连接件170的凸缘184的未与梁的凸缘抵接的一部分固定。因此连接件170可承受施加到其上的相对较大的力。角部套管182和183具有两个隔开的梯形腹板,它们的构造类似于图13的腹板159,只是横向尺寸较长。
图15表示连接件190,其适于将梁194连接到桁架195,例如圈梁或脊梁。连接件190包括连接到梁194的横向端的套管80A、连接到桁架195的中间部并基本垂直于套管80A的套管80B、焊接到套管80A的两个腹板并在其间侧向延伸的端板197、以及焊接到套管80B的相邻腹板的中心和端板197的中心并从该处横向延伸的板198。
图16表示连接件200,其适于例如在诸如房顶的结构的顶点处进行脊连接。连接件200包括螺栓连接在一起的两个端板201和202,分别焊接到板201和202的两个对称套管204和205、以及两对对称的三角肋207和208。肋207和208通常(但不是必须地)定向成使得它们的底边缘217和218分别平行于下层地面。套管204和205的横向近端以预定角度切割,然后将近端边缘放置成与对应的端板抵接并焊接到其上。适于加强连接件200的每个肋207和208焊接到对应的连接件凸缘以及对应的端板,从而肋的短支脚与端板接触而长支脚与连接件凸缘接触。然后梁212和214分别插入套管204和205中并与其连接。利用连接件200,梁212与214之间的角度可确保为预定值,并且可维持脊连接的结构一体性。
参照图17,连接件220适于将柱225连接到梁228。连接件220包括设有端板146的图12的连接件140、图28的两个连接件55以及多个预焊接肋229。连接件140连接到梁228的横向端,并且每个连接件55连接到柱225的对应侧端。在柱225的每个侧端,板59通过冷紧固件连接到柱225的腹板,元件61抵接柱225头部中的对应倾斜元件,板57通过冷紧固件连接到端板146(见图28)。多个水平布置的肋229(例如三个,如图所示)焊接到板57和59。
图18表示连接件230,其也适于将柱225连接到梁228。虽然通过图17的连接件220连接的柱和梁为并排关系,但连接件230构造成将垂直隔开的柱和梁连接。也就是说,连接件230与连接件220相同(尽管定向不同),并设有图12的构件140、图28的两个连接件55以及多个预焊接肋229。
图19表示连接件240,其适于将纵向尺寸不同的两个互相垂直的梁242和244连接。连接件240包括图8的单腹板连接件100和形状可变的平面元件245。形状可变元件245具有连接到梁242的腹板的矩形部246和在连接件100的基本横向中心线处焊接到连接件100的细长部248。也就是说,形状可变元件245的横向边缘焊接到连接件100的倾斜元件101和103以及腹板104。
图20和21分别表示用作线缆连接器的连接件250和260。在图20中,连接件250包括图8的单腹板连接件100、沿着连接件100的腹板104的中心线纵向延伸并焊接到其上的加强元件251、以及关于加强元件251对称并从腹板104侧向延伸的共面板253和254。板253和254焊接到腹板104和加强元件251上,并钻有单个对应孔,抗风加强线缆256和257的钩形端259可分别与该孔接合。在图21中,连接件260包括连接到梁252的腹板的L形元件265。元件265的支脚267从梁252的腹板侧向延伸,并钻有两个孔,线缆256和257的钩形端可分别与该孔接合。
图22至26表示连接到对应檩条的连接件。任何理想数量的檩条可通过对应数量的连接件连接到梁。
在图22中,连接件270包括连接到梁272的图6的连接件、沿着连接件80的腹板86的中心线纵向延伸并焊接到其上的加强元件278。C形檩条275的腹板274连接到加强元件278,使其一个横向边缘279与连接件80的腹板86抵接。
在图23中,连接件280是L形元件284,其中支脚286连接到梁282的腹板。垂直于支脚286并且尺寸相同的支脚287连接到C形檩条275的腹板274。
图24表示连接件290,其包括分别连接到梁292的两个侧端的两个图9的连接件110。板295垂直于对应连接件110的腹板114焊接,并且纵向尺寸与腹板114相同。三角肋298焊接到腹板114的底边缘和板295。从而两个共面的C形檩条275可连接到连接件290,从而檩条275的腹板274连接到对应板295并抵接腹板114。
在图25中,连接件300包括连接到梁302的图9的连接件110、三角肋303和矩形板45。肋303的支脚304焊接到连接件110的凸缘107,肋303的支脚307焊接到板45,板45还可焊接到凸缘107。板45又连接到Z形檩条305的腹板309。
在图26中,连接件310包括图27的两个互相垂直的板45C和45D、以及焊接到板45C和45D的三角肋303。板45C连接到梁的凸缘,板45B连接到Z形檩条305的腹板309。
如图35所示,连接件450可连接到组合梁10和壁455。连接件450包括两个对称部件460和465。每个部件包括通过腹板紧固件72连接到梁10的相邻腹板7的腹板部462、通过冷紧固件457连接到壁455的壁抵接板466、以及从腹板部462延伸到壁抵接板466并与梁10的倾斜元件或唇部互相稳定接触的倾斜元件464。
对由本发明的梁系统支撑的结构进行设计的建筑师和土木工程师受益于多种可能性的选择。可以基于设计载荷和应力集中选择上述梁和连接件的各种组合。梁系统的承载能力也可通过改变对梁或连接件预制所用的金属板的厚度而改变,或者通过改变用于连接梁和连接件的冷紧固件的数量和位置而改变。
在图31所示的梁系统350中,例如在提供刚性连接的连接件150(图13)的角部355附近发现最大的应力集中。连接件150连接到柱154和脊梁214,柱154连接到基底附接的连接件140。两个脊梁212和214通过连接件200(图16)连接。连接件150中的应力集中可通过增加构成连接件150的金属板的厚度而减小。相比之下,在现有技术的刚性连接中,为了减小在刚性连接处的应力集中,必须增加整个明显较长的脊梁的厚度,从而需要时间密集且昂贵的组装操作。连接件150中的应力集中还可通过增加其角部套管的横向尺寸而减小。随着连接相邻脊梁的紧固件更靠近刚性连接的角部355,应力集中增加,从而需要更大量的紧固件。因此,通过增加角部套管的横向尺寸而减小冷紧固件所受到的应力集中。
在表示连接到两个梁10的连接件120(图10)的图32所示的梁系统360中,其中梁10又分别通过连接件140(图12)连接到两个柱(未示出),在连接件120插设在两个梁10之间时在连接件120中发现最高的应力集中。可通过增加连接件120的厚度,而不必像现有技术梁系统中至今为止所实践的那样增加梁10的厚度来减小应力集中。
图33表示由多个上述梁和连接件组装的示例性梁系统380。应理解,也可采用其它适当的梁和连接梁。系统380的布置类似于现有技术梁系统的布置,然而由于使用本发明的组合梁和连接件,与系统380相关的用钢量和组装成本明显小于现有技术系统。
梁系统380包括多个柱225,一些柱225隔开L的跨距,一些柱225隔开2L的跨距。前排382包括6个柱,中排384包括5个柱,末侧排386包括5个柱。每个柱225通过对应的连接件140(图12)连接到基底。脊梁212或214通过连接件150(图13)实施的刚性连接而连接到柱225。连接件200(图16)连接一对脊梁212和214,并且沿着每个侧排配置一对脊梁,使得所述多个脊梁对互相平行。为了将连接件200连接到对应的中心柱225C,将水平定向板焊接到对连接件200进行加强的肋207和208(图16)的底边缘。然后连接件140连接到中心柱225C的最上部,使得连接件140的板146面向上,并通过冷紧固件附接到焊接至肋207和208的板。多个檩条305垂直于所述多个脊梁布置,从而支撑金属平台。连接件300(图25)用于将檩条305连接到每个脊梁,连接件300跨过每个脊梁延伸并被脊梁支撑。当檩条附接至刚性连接时,例如沿着前排382,使用包括连接件150的连接件381,在连接件150的角部套管153(图13)的凸缘164焊接有肋303(图25),肋303还焊接到与檩条305的腹板309连接的板45。横梁10,例如沿着末侧排386配置的横梁10通过包括与柱连接的第一连接件80(图6)、与横梁连接的第二连接件80以及水平布置板198(图15)的连接件389连接到每个柱225,水平布置板198焊接到第一连接件的大致横向中心线以及第二连接件的大致纵向中心线上。抗风加强线缆与连接件260(图21)接合。
图34表示由多个与图33的系统380所用相同的梁和连接件组装的示例性梁系统390。由于本发明的组合梁相对于传统I形梁增加的侧向稳定性和强度重量比,并且由于使用与梁力传递接触的连接件,由厚度适中(例如4mm)的金属板制成的梁可在没有拉条或桥接的情况下跨过比现有技术梁的最大自由跨距大得多的距离,例如25m。如图所示,梁系统390沿其前排382具有与图33的梁系统380数量相同的柱225,即6个柱,而其中排384仅包括2个柱,末侧排386仅包括3个柱。因此沿着末侧排386的跨距可以多达4L。而且,横梁是不必要的。
虽然已经通过例示而描述了本发明的一些实施方式,但很明显本领域技术人员可以对本发明进行许多修改、变更和改进,并且使用多种等同或替代解决方案,而不脱离本发明的精神或超出权利要求的范围。

Claims (31)

1.一种模块化加强结构梁和连接件系统,该系统包括:
a)至少一个组合梁,该组合梁具有两个定向相反的三角形闭合头部和在所述两个闭合头部之间插设的横向延伸的腹板,每个所述梁包括两个单独的部件,所述两个部件布置成使得所述两个部件的对应头部彼此嵌套,并且所述两个部件的相邻元件互相稳定接触;以及
b)多个连接件,所述连接件中的至少两个连接到所述组合梁中的一个和另一结构元件,并且与它们力传递接触。
2.根据权利要求1所述的梁系统,其中,所述组合梁的每个部件包括第一头部、第二头部和插设在所述第一头部与第二头部之间的纵向布置的腹板部,所述第一头部和第二头部构造有对应的基本侧向布置的凸缘、从所述凸缘的第一侧端延伸到所述腹板部的倾斜元件、以及从所述凸缘的第一侧端延伸并且长度比所述倾斜元件明显短的倾斜唇部。
3.根据权利要求2所述的梁系统,其中,三角形闭合头部的第一边分别包括所述两个组合梁部件的两个凸缘,第二边和第三边包括所述组合梁部件中的一个的倾斜元件和另一组合梁部件的唇部。
4.根据权利要求3所述的梁系统,其中,相对于闭合头部的第二边和第三边,所述倾斜元件及其对应凸缘之间的角间距基本等于所述唇部元件及其对应凸缘之间的角间距。
5.根据权利要求3所述的梁系统,其中,三角形闭合头部的相邻边角度隔开60度角。
6.根据权利要求2所述的梁系统,其中,每个梁部件被冷轧。
7.根据权利要求2所述的梁系统,该梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应凸缘接合的装置,以用于防止所述梁部件中的一个的相对横向移动。
8.根据权利要求7所述的梁系统,其中,所述凸缘接合装置是冷紧固件。
9.根据权利要求2所述的梁系统,该梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应腹板部接合的装置。
10.根据权利要求9所述的梁系统,其中,所述腹板接合装置是冷紧固件。
11.根据权利要求2所述的梁系统,其中,所述第一头部的凸缘的侧向尺寸比所述第二凸缘部分的凸缘长。
12.根据权利要求11所述的梁系统,其中,第一部件和第二部件相同,所述第二部件的定向与所述第一部件相反,使得所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内,所述第一部件的所述第一头部嵌套在所述第二部件的所述第二头部内。
13.根据权利要求2所述的梁系统,其中,所述第一头部的凸缘的侧向尺寸与所述第二凸缘部分的凸缘相同。
14.根据权利要求13所述的梁系统,其中,所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内,所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。
15.根据权利要求11所述的梁系统,其中,所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内,所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。
16.根据权利要求1所述的梁系统,其中,第一部件的头部的顶点通过在其中嵌套有所述第一部件头部的第二部件的头部加固。
17.根据权利要求16所述的梁系统,其中,所述第一部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部和所述第二部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部在与对应凸缘平行的平面上共面。
18.根据权利要求2所述的梁系统,其中,连接件通过能够与在该连接件和梁中钻出的对应对齐孔接合的冷紧固件连接到组合梁。
19.根据权利要求18所述的梁系统,其中,所述连接件是通过冷紧固件现场连接的成品。
20.根据权利要求19所述的梁系统,其中,所述连接件包括焊接在一起的多于一个的元件。
21.根据权利要求18所述的梁系统,其中,连接件通过冷紧固件和内部附接到所述梁的反应板插入件而连接到组合梁。
22.根据权利要求18所述的梁系统,其中,连接件构造成具有选定的横向、纵向和侧向尺寸的套管,并且适于完全围绕组合梁周长具有所述选定尺寸的一部分,并与该部分互相稳定接触。
23.根据权利要求22所述的梁系统,其中,所述套管包括焊接在一起的两个冷轧元件。
24.根据权利要求22所述的梁系统,其中,所述套管包括单个元件,该单个元件的两个相邻边缘焊接在一起。
25.根据权利要求22所述的梁系统,其中,所述套管包括两个相邻的半套管,它们分别连接到梁的两个侧向边。
26.根据权利要求19所述的梁系统,其中,所述连接件仅构造有一个腹板。
27.根据权利要求26所述的梁系统,其中,所述连接件的所述腹板明显比附接有所述连接件的所述梁的腹板短。
28.根据权利要求20所述的梁系统,其中,所述连接件包括与梁的腹板或凸缘力传递接触的板。
29.根据权利要求28所述的梁系统,其中,所述连接件包括两个角度隔开的板和在所述两个板之间延伸并相对于所述两个板倾斜的元件。
30.根据权利要求20所述的梁系统,其中,所述连接件还包括至少一个肋。
31.根据权利要求20所述的梁系统,其中,所述连接件构造为刚性连接。
CNA2007800051779A 2006-02-12 2007-02-12 模块化加强结构梁和连接件系统 Pending CN101384777A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL173661A IL173661A0 (en) 2006-02-12 2006-02-12 Structural beam and method of using
IL173661 2006-02-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101384777A true CN101384777A (zh) 2009-03-11

Family

ID=38169629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007800051779A Pending CN101384777A (zh) 2006-02-12 2007-02-12 模块化加强结构梁和连接件系统

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20090007520A1 (zh)
EP (1) EP1989364A1 (zh)
JP (1) JP2009526150A (zh)
KR (1) KR20080091806A (zh)
CN (1) CN101384777A (zh)
CA (1) CA2640189A1 (zh)
EA (1) EA014454B1 (zh)
IL (1) IL173661A0 (zh)
WO (1) WO2007091274A1 (zh)
ZA (1) ZA200806918B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107905450A (zh) * 2017-11-08 2018-04-13 张益� 一种方形防腐檩条及其制备方法

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8312678B1 (en) * 2009-07-23 2012-11-20 Haddock Robert M M Roof framing structure using triangular structural framing
US10054336B2 (en) 2010-03-03 2018-08-21 Robert M. M. Haddock Photovoltaic module mounting assembly
US9376797B2 (en) 2010-04-19 2016-06-28 Weihong Yang Bolted steel connections with 3-D jacket plates and tension rods
US8800239B2 (en) * 2010-04-19 2014-08-12 Weihong Yang Bolted steel connections with 3-D jacket plates and tension rods
US9611652B2 (en) 2011-02-25 2017-04-04 Dustin M. M. Haddock Mounting device for building surfaces having elongated mounting slot
US8316621B2 (en) * 2011-02-27 2012-11-27 Kamal Safari Kermanshahi Cold formed roof and columns building structure system
US9022021B2 (en) * 2011-04-19 2015-05-05 Sunrun South Llc Racking assemblies for solar panel installations
WO2013101597A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Haddock Dustin M M Mounting device for nail strip panels
US9163582B2 (en) * 2012-05-30 2015-10-20 United Technologies Corporation Convergent-divergent gas turbine nozzle comprising movable flaps having a variable thickness in a lateral direction
US20140165499A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 John Louis Vanker Stud assembly
US9394008B2 (en) * 2013-06-28 2016-07-19 GM Global Technology Operations LLC Rotated section stabilizer
US9386855B2 (en) 2013-09-27 2016-07-12 Pro-Mart Industries, Inc. Storage rack and cross-bar support
KR101654805B1 (ko) * 2015-01-06 2016-09-06 삼성물산 주식회사 철골보 접합구조
AU2017302659B2 (en) 2016-07-29 2020-07-16 Rmh Tech Llc Trapezoidal rib mounting bracket with flexible legs
US9790686B1 (en) * 2016-08-10 2017-10-17 United States Gypsum Company Triangular stud shaft wall system
US10640980B2 (en) 2016-10-31 2020-05-05 Rmh Tech Llc Metal panel electrical bonding clip
RU172871U1 (ru) * 2016-12-07 2017-07-28 Сергей Михайлович Черков Металлокомпозитная балка
AU2018262551A1 (en) * 2017-05-01 2019-11-28 Ram Navon Reinforced beam system
KR102045623B1 (ko) * 2017-08-10 2019-11-15 주식회사 포스코 구조부재의 접합구조
WO2019074956A1 (en) 2017-10-09 2019-04-18 Rmh Tech Llc RAIL ASSEMBLY WITH REVERSIBLE LATERAL MOUNT ADAPTER FOR DIRECT AND INDIRECT MOUNTING APPLICATIONS
MX2020009805A (es) 2018-03-21 2020-10-14 Rmh Tech Llc Ensamble de montaje de modulo pv con acomodo de fijacion/montaje vertical.
CN113412396A (zh) 2018-12-14 2021-09-17 Rmh技术有限责任公司 用于钉带面板的安装装置
JP7210330B2 (ja) * 2019-03-01 2023-01-23 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム合金部材
AU2021239972C1 (en) 2020-03-16 2025-04-03 Rmh Tech Llc Mounting device for a metal roof
US11041310B1 (en) 2020-03-17 2021-06-22 Rmh Tech Llc Mounting device for controlling uplift of a metal roof
EP4179219A4 (en) 2020-07-09 2024-07-17 RMH Tech LLC MOUNTING SYSTEM, DEVICE AND METHOD
WO2022044008A1 (en) * 2020-08-26 2022-03-03 Ram Navon A curtain wall construction system and method
CA3226374A1 (en) 2021-07-21 2023-01-26 David George ALBERS Modular decking system with securement beams
US12483185B2 (en) 2021-09-09 2025-11-25 Rmh Tech Llc Torque actuated rail assembly
USD1075493S1 (en) 2022-07-06 2025-05-20 Rmh Tech Llc Clamp for a photovoltaic module mounting assembly
US12497828B2 (en) 2023-08-04 2025-12-16 Patio Designs, Llc Structural beam assembly

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1476324A (en) * 1974-07-17 1977-06-10 Ward Bros Ltd Elongate structural members
US5553437A (en) * 1990-05-03 1996-09-10 Navon; Ram Structural beam
WO1992021913A1 (en) * 1991-05-28 1992-12-10 John Vincent Moore (Consulting Engineers) Pty. Ltd Steel beam and method of fabrication
US5464302A (en) * 1993-08-23 1995-11-07 National Gypsum Company Extendible interconnected C-studs
JP2003013547A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Nippon Steel Corp 建築用部材
US20030089069A1 (en) * 2001-08-20 2003-05-15 Babich William Lon Chord reinforcement piece

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107905450A (zh) * 2017-11-08 2018-04-13 张益� 一种方形防腐檩条及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
IL173661A0 (en) 2006-07-05
EA014454B1 (ru) 2010-12-30
EA200801830A1 (ru) 2009-02-27
US20090007520A1 (en) 2009-01-08
CA2640189A1 (en) 2007-08-16
WO2007091274A1 (en) 2007-08-16
KR20080091806A (ko) 2008-10-14
EP1989364A1 (en) 2008-11-12
JP2009526150A (ja) 2009-07-16
ZA200806918B (en) 2009-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101384777A (zh) 模块化加强结构梁和连接件系统
EP2274115B1 (en) Structural building components and method of constructing same
US10072416B2 (en) Tubular joist structures and assemblies and methods of using
US10858820B2 (en) Reinforced beam system
MXPA05014101A (es) Una viga mejorada.
EP2666924A2 (en) Truss structure using a material having a pi-shaped cross-section as an upper chord
CA2271403A1 (en) Bolted metal joist
CN103890292A (zh) 大跨度静定结构
WO2018089558A1 (en) Modular truss joint
US20060053732A1 (en) Cold-formed steel joists
US6993881B1 (en) Joist assembly and chord for use in such joist assembly
US6415577B1 (en) Corrugated web beam connected to a top tube and bottom tube
US4937997A (en) Open web Z-shaped structural metal beam
US6912787B1 (en) Method of forming a joist assembly and a chord used in such joist assembly
RU220352U1 (ru) Регулируемый четырехстоечный несущий элемент для эстакады
EP3913158A1 (en) A load-bearing frame for a single-nave hall
JP7594978B2 (ja) 建物
Stsepaniuk et al. Cold-formed Steel Framing of a Dairy Products Warehouse in Brest, Belarus
AU724555B2 (en) Hollow flange section
TR2023002204U5 (tr) Ki̇ri̇ş yüksekli̇ği̇ i̇çi̇nde kolon ekli̇ modüler bi̇na bi̇rleşi̇m konstrüksi̇yonu
JP2021139246A (ja) 建物ユニット調整治具及びユニット建物
Patel Design of an Industrial Building and comparision of Codal provisions including Draft Code and use of Rolled and Tubular Sections

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090311