CN102639797A - 结构增强件 - Google Patents

Abstract

公开了用于增强相邻的平行间隔开的木结构部件的设备和方法，其中每个结构部件具有相对的第一边缘和第二边缘。该设备包括刚性部件，刚性部件的尺寸被形成为在第一结构部件的第一边缘和邻近的第二结构部件的第二边缘之间延伸。该设备还包括连接到刚性部件的第一端和第二端的第一插口和第二插口，每个的尺寸被形成为在其中容纳一个结构部件的边缘。该方法包括围绕第一结构部件的第一边缘接合第一插口并定位第二结构部件，同时第二结构部件的第二边缘位于第二插口内。该方法还包括在第一结构部件和第二结构部件之间旋转刚性部件，直到第一插口和第二插口围绕结构部件对角线相对的边缘接合。

Description

结构增强件

发明背景

1.发明领域

本发明大体涉及结构增强件，并具体涉及将相邻的木制结构部件相对于彼此而增强。

2.相关技术描述

在建筑领域，经常需要使结构尽可能的强。建筑物的强度对于负载支撑能力以及抵抗外部负载例如地震、风和其他环境负载的目的来说是需要的。

建筑物结构典型地包括连接到彼此以形成墙、天花板、地面和类似物的多个伸长部件。在墙的情形下，这种伸长的墙部件通常称为立柱，而在天花板和屋顶的情形下，其可被称为托梁。

存在的一个困难是当结构部件的长度增加时，相对长的结构部件存在松弛强度和刚度的趋势。而这对于地面和天花板的托梁来说是经常要求的，以便提供不受支撑墙和柱阻挡的较大空间。这些长托梁可共同经受扭转的弯曲失效。地面托梁存在的另一困难是当其暴露给动态环境负载例如地震、强风和类似物时。在这些负载下，地面托梁可沿其长度轴向地旋转以便以平坦放置来取代竖直放置。此地面上的以上全部负载的最终水平和竖直的挠度可贡献于整个建筑物的失效或倒塌。

增强结构部件的传统方法还没有被适当地用于解决以上困难。之前已经试图尝试在相邻的托梁之间定位桥或阻挡物，以将位于单个托梁附近的点负荷分配到相邻的托梁，从而在多于一个的托梁之间分配负载。设置桥涉及在相邻的托梁之间定位一对对角线交叉的木制部件，而设置阻挡物典型地包括在托梁之间横向地定位缩短长度的托梁部件。这些尝试没有恰当地解决以上困难。具体地，设置阻挡物或者设置桥只能用作托梁之间的压缩部件并将具有非常受限的能力以防止托梁彼此远离地运动。

当托梁部件经受扭矩负载时，托梁一侧上的阻挡部件经受相对的负载。例如，当扭转负载沿着结构部件的纵向轴线用于托梁时，紧邻托梁上弦一侧的阻挡部件经受主要压缩的负载，且紧邻上弦相对侧的阻挡部件经受张拉的负载。类似地，对于同样的扭转负载，此托梁相同侧上的下弦还将经受张拉负载。通过阻挡物和托梁弦的接触面，压缩负载可被有效地转移到紧邻上弦的阻挡部件。然而，上弦相对侧上的阻挡部件和底部阻挡部件两者上的张拉负载通过使用的紧固设备全部承受。从而，除非这些紧固件被具体地设计以在重复的负载循环下支撑张拉负载，否则可能导致当这些紧固件例如钉子或螺钉拉出时，引起结构的早期失效。由于设置桥和设置阻挡物以有效处理张拉负载的无能，这些增强将不显著地有助于处于循环环境负载例如地震、风和类似物下结构的增强。

发明概述

根据本发明的第一实施方式，公开了用于增强相邻的平行间隔开的木结构部件的设备，其中每个结构部件具有相对的第一边缘和第二边缘。该设备包括刚性部件，刚性部件具有第一端和第二端并且尺寸被形成为在第一结构部件的第一边缘和相邻的第二结构部件的第二边缘之间延伸。该设备还包括连接到刚性部件的第一端的第一插口和连接到刚性部件的第二端的第二插口。第一插口的尺寸被形成为在其中接纳第一结构部件的第一边缘且第二插口的尺寸被形成为在其中接纳第二结构部件的第二边缘。

第一插口和第二插口可包括通道。通道可包括C形通道。C形通道可垂直于刚性部件的纵向轴线延伸。C形通道可具有竖直定向的开口。C形通道的开口可处于彼此相对的方向上。C形通道的开口可相对于刚性部件成角度地定向。

C形通道可由一对相对的翼缘和其间的腹板部分形成。一对相对翼缘中的一个可固定到刚性部件。一对相对翼缘中的另一个可以可选择地可变形以打开C形通道。C形通道可包括至少一个紧固件孔，其尺寸被形成以使紧固件通过其中，用于将C形通道固定到结构部件。

第一插口和第二插口可刚性地固定到刚性部件。第一插口和第二插口可与刚性部件整体地形成。刚性部件以及第一帽和第二帽可由金属形成。刚性部件可包括伸长梁。梁可选自由管、盒部分、I梁、C形通道、L形通道和三角形横截面梁组成的组。

该设备还可包括一对交叉的刚性部件，每个的尺寸被形成为在相对平行的结构部件的顶边缘和底边缘之间延伸。每个刚性部件可具有尺寸被形成为在其中接纳一对结构部件中的一个的顶边缘的第一插口和尺寸被形成为在其中接纳一对结构部件中的另一个的底边缘的第二插口。该对交叉的刚性部件可通过螺栓枢转地连接到彼此。

根据本发明的另一实施方式，公开了用于增强邻近平行间隔开的木结构部件的方法，其中每个结构部件具有相对的第一边缘和第二边缘。该方法包括将第一结构部件定位在需要的位置并围绕第一结构部件的第一边缘来接合增强装置的第一插口。该方法还包括将第二结构部件定位在需要的位置，同时使第二结构部件的第二边缘位于增强装置的第二插口内，其中增强部件具有在第一插口和第二插口之间延伸的刚性部件。

根据本发明的又一实施方式，公开了用于增强邻近平行间隔开的木结构部件的方法，其中每个结构部件具有相对的第一边缘和第二边缘。该方法包括将第一结构部件定位在需要的位置，并将第二结构部件定位在需要的位置。该方法还包括在第一结构部件和第二结构部件之间旋转增强装置，直到在增强装置第一端处的第一插口围绕第一结构部件的第二边缘来接合，且在增强装置第二端处的第二插口围绕第二结构部件的第一边缘来接合。增强部件具有在第一插口和第二插口之间延伸的刚性部件。

在结合附图阅读本发明特定实施方式的以下描述后，对于本领域技术人员来说，本发明的其他方面和特征将变得清楚。

附图简述

在阐示本发明实施方式的附图中，其中在每幅视图中，参照的类似字符表示相应的部件。

图1是用在多个相邻托梁之间的根据本发明第一实施方式的多个设备的立体图。

图2是图1设备的立体图。

图3是图2设备的一条臂的立体图。

图4是要被用于形成图2设备的一条臂的切片的平面图。

图5是根据本发明另一实施方式的图2设备的一条臂的立体图。

图6是地面结构的剖视图，其中使用被用于第一托梁的图3增强部件和接下来被固定到增强部件的第二托梁。

图7是在邻近托梁之间应用第二增强部件的地面结构的剖视图。

图8是用于邻近墙立柱之间的根据本发明另一实施方式的设备的剖视图。

图9是根据本发明另一实施方式具有成角度定向的顶帽和底帽的图3增强部件的顶部平面图。

详细描述

参照图1和2，根据本发明第一实施方式的用于稳定相邻的结构部件6的设备通常标记为20。设备20包括一对交叉的刚性部件22，每个横跨在一个结构部件的顶边缘8和相邻的结构部件的底边缘10之间。每个刚性部件包括尺寸被形成为接纳结构部件的顶边缘8的第一或顶部插口24和尺寸被形成为接纳结构部件的底边缘10的第二或底部插口26。每组刚性部件22、顶部插口24和底部插口26包括单个结构增强装置28。如图1所示，一个刚性部件22的顶部插口24及其相对应的底部插口26相互协同以在其间保持结构部件。设备20可任意地包括横跨对应的顶部插口和底部插口的张拉部件88，以将插口保持在距离彼此最小的距离上。需要理解的是，此张拉部件88将用于使顶部插口和底部插口24和26保持接合在结构部件上。张拉部件88可由刚性或弹性柔性部件形成，例如通过非限制性方式示例的金属带、杆、链和类似物。

现转向图3，阐述根据本发明第一实施方式的单个增强装置28。图3中所示增强装置28的刚性部件22可由弯成C形通道的金属片形成，其中的C形通道具有一对侧部30和32以及其间的中心腹板部分34。侧部30和32可弯向腹板部分34的相同侧或相对侧，然而需要理解的是，如图1和2中所示，在两个增强装置28需要一起使用的地方，优选地将两个侧部30和32弯向腹板部分34的相同侧。还需要理解的是，虽然图3所示的刚性部件22可由弯曲的金属片形成，但是其还可以由其他方式例如挤出的、浇铸的或焊接的结构形成。还需要理解的是，根据应用的长度需求，侧部30或32中的一个或两个可以被省略。中心腹板部分34包括通过其中的孔37，以允许一堆增强装置28通过螺栓35或类似物枢轴地固定到彼此。

顶部插口24可包括分别由第一和第二顶侧翼缘40和42形成的开口C形通道和形成通道开口46的顶部腹板部分44。顶部通道开口46的尺寸和形状被形成为相应于结构部件的顶边缘8。底部插口26可包括分别由第一和第二底侧翼缘50和52形成的开口C形通道和形成通道开口56的底部腹板部分54。底部通道开口56的尺寸和形状被形成为相应于结构部件的底边缘10。在很多应用中，结构部件6将包括地面托梁，例如通过非限制性示例尺寸化的木材或I托梁。尺寸化的木材通常为1.5英寸宽并因而为了此应用，顶部和底部通道开口46和56的尺寸将被形成为具有类似宽度的开口。需要理解的是，还可以使用通常的其他厚度的结构部件和特定的托梁正弦（joist sin）。在一些应用中，顶部和底部通道开口46和56的尺寸将被制成稍微大于托梁的宽度，以有助于安装。具体地，顶部和底部通道开口46和56可大于其被设计用于的托梁直至3.2mm（1/8英寸）。I托梁的顶部和底部通道开口46和56的尺寸可被类似地选定为相应于要使用的I托梁。

顶部插口和底部插口24和26可包括位于形成插口的翼缘或腹板的任何一个或多个中的一个或多个紧固件孔48。紧固件孔48的尺寸被形成为允许钉子、螺钉或其他合适的紧固件通过其中，以将顶部插口或底部插口24或26固定到结构部件6。任意地，顶部插口和底部插口24和26可包括自其内表面的倒钩、销钉或其他合适的突出物，以便当增强装置28固定到其上时来接合托梁。粘结剂还可用于结构部件的顶边缘和底边缘8和10以及顶部插口和底部插口24和26之间。顶部插口和底部插口24和26可包括任意的连接翼片58，用于通过紧固件和类似物将相邻相邻的顶部插口和底部插口紧固到彼此。

如以上讨论的，刚性部件22的尺寸被制成在一个结构部件6的顶边缘8和相邻结构部件的底边缘10之间延伸。具体地，刚性部件22的长度将依赖于结构部件的高度和其间的间隔距离两者。如图2所示，结构部件6的高度将相应于顶部腹板部分44和底部腹板部分54之间的距离，通常以36指示。相应地，通常以中心到中心的距离表示的结构部件之间的距离将相应于到两个顶部或底部腹板部分44和54中心的距离，通常以38表示。还将清楚成对增强装置28的第一顶侧翼缘40、第二顶侧翼缘42之间的距离。类似的间隔距离将用于成组增强装置28的其他侧翼缘，以保持相邻结构部件6的中心到中心的间隔。通过示例的方式，对于由间隔开406mm（16英寸）的302mm（117/8英寸）高托梁建造的地面，设备20的宽度38将类似地为406mm（16英寸），且设备20的高度36将是302mm（117/8英寸）。需要理解的是，其他的高度和宽度将用于不同高度和间隔的托梁。

如图3所示，顶部插口24的顶部腹板部分44可以相对于刚性部件关于水平轴线以通常由49表示的角度来成角度地对齐。需要理解的是，角度49将允许顶部腹板部分44与结构部件6的顶边缘8成角度地对齐，同时允许刚性部件22与其成角度地对齐。底部插口26的底部腹板部分54将具有类似的相应角度。如图9所示，顶部和底部插口24还可以关于竖直轴线相对于刚性部件成角度地定向。需要理解的是，此布置将允许刚性部件以非垂直的角度横跨相邻相邻的托梁，以允许刚性部件避免障碍和类似物并允许一系列的刚性部件对角线地延伸穿过地面。

转向图4，所示切片用于形成图3的增强装置28。如所示，增强装置可由单个金属片切割，例如通过非限制性方式示例的钢、不锈钢、铝或镀锌钢。金属片可切成坯件60。坯件之后可沿着刚性部件弯曲线62弯曲以形成刚性部件22和插口弯曲线64，从而形成根据已知方法的顶部和底部插口24和26。根据需要可以使用用于提供必要强度的任何厚度的金属，例如12和22标准规格之间的。具体地，已经发现16和20标准规格之间的金属片是有用的。还需要理解的是，增强装置28可由非金属材料形成，例如通过非限制性方式示例的碳纤维、玻璃纤维、塑料、陶瓷和复合材料。

转向图5，本发明的可选择实施方式阐示为具有横跨第一和第二插口24和26之间的中心梁70。第一和第二插口24和26可以是如以上描述的且可通过焊接、栓接或者借助于浇铸或任何其他合适的方式与梁70整体形成的方式固定到梁。梁70可包括任何合适的结构部件，例如通过非限制性方式示例的杆、管、盒部分、I梁、C形通道、L形通道、三角形横截面梁或任何其他合适的部件。还需要理解的是，虽然显示了伸长的、基本直的部件，还可使用不直的部件，例如通过非限制性方式示例的拱形、间隔框架、板或任何其他的形状，只要顶部和底部插口24和26相对于彼此刚性平移地固定，以相对于相邻结构部件的底边缘10固定地定位一个结构部件的顶边缘8。

梁70可包括具有平坦表面74的中心部分72，平坦表面74中具有孔37。平坦表面被竖直地定向，使得配合的增强装置28的相应平坦表面74可与其配合以对齐配合的孔37，用于与螺栓35或类似物连接。虽然螺栓被描述为用于将成对增强装置旋转地固定到彼此，但需要理解的是可以使用其他的枢转方式，例如铰链、夹具、铆钉和轴承。通过将平坦部分浇铸或焊接到梁中或者通过以机器按压或类似物夹持梁70的中间部分72，平坦表面74可以形成在梁70中。还需要理解的是一些梁类型将已经包括适当的平坦表面并将不需要额外的处理。

操作中，第一结构部件6a可位于需要的位置。之后，通过在通常以80所示的向下方向上移动增强装置28来将增强装置28定位在第一结构部件6a上，使得第一结构部件的顶边缘8保持在增强装置的顶部插口24内。然后定位第二结构部件6b，通过在通常以82所示的向下方向上移动第二结构部件6b，使得其底边缘10保持在底部插口26内。之后，随后的增强装置28和结构部件6可被连续地放置以提供单排的增强装置。紧固件还可以穿过紧固件孔48，以将增强装置28固定其上。

转向图7，通过将第二增强装置28b枢转地定位到第一增强装置28，第二增强装置28b可定位在第一和第二结构部件6a和6b之间。之后，可以旋转第二增强装置28b，使得顶部插口24接合第二结构部件6b的顶边缘8且底部插口26接合第一结构部件6a的底边缘10。如所示，顶部插口的第二顶侧翼缘42和底部插口26的第二底侧翼缘52可向外弯曲，以有助于第一插口和第二插口24和26旋转到与结构部件的顶边缘和底边缘来接合。之后，这些侧边缘可以弯回到接合其结构部件相应边缘的位置。

虽然以上描述参照地面托梁，但将清楚设备20还可以用于其他的结构部件。转向图8，本发明的其他实施方式被阐示为用于相邻相邻的墙立柱90。需要理解的是为了用于此应用中，需要增加刚性部件22的长度并增加角度49。依赖于应用的强度需求，还可能需要较厚的材料。

虽然已经描述并阐示了本发明的具体实施方式，但是这些实施方式应被认为仅是对本发明阐示性的，而不应被认为将本发明限制为根据所附权利要求中解释的。

Claims (21)

1.一种用于增强相邻的平行间隔开的木结构部件的设备，每个所述结构部件具有相对的第一边缘和第二边缘，所述设备包括：

刚性部件，所述刚性部件具有第一端和第二端并且尺寸被形成为在第一结构部件的所述第一边缘和邻近的第二结构部件的所述第二边缘之间延伸；

第一插口，所述第一插口连接到所述刚性部件的所述第一端，所述第一插口的尺寸被形成为在其中容纳所述第一结构部件的所述第一边缘；以及

第二插口，所述第二插口连接到所述刚性部件的所述第二端，所述第二插口的尺寸被形成以在其中容纳所述第二结构部件的所述第二边缘。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一插口和所述第二插口包括通道。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述通道包括C形通道。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述C形通道垂直于所述刚性部件的纵向轴线而延伸。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述C形通道具有竖直定向的开口。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述C形通道的所述开口处于彼此相对的方向上。

7.根据权利要求5所述的设备，其中所述C形通道的所述开口相对于所述刚性部件成角度地定向。

8.根据权利要求3所述的设备，其中所述C形通道由一对相对翼缘和其间的腹板部分形成。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述一对相对翼缘中的所述一个固定到所述刚性部件。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述一对相对翼缘中的另一个可选择地可变形以打开所述C形通道。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述C形通道包括至少一个紧固件孔，所述紧固件孔的尺寸被形成以使紧固件通过其中，用于将所述C形通道固定到所述结构部件。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一插口和所述第二插口刚性地固定到所述刚性部件。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一插口和所述第二插口与所述刚性部件一体形成。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述刚性部件以及所述第一帽和所述第二帽是由金属形成。

15.根据权利要求1所述的设备，其中所述刚性部件包括伸长梁。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述梁选自由管、盒部分、I梁、C形通道、L形通道和三角形横截面梁组成的组。

17.根据权利要求1所述的设备，还包括一对交叉的刚性部件，每个所述刚性部件的尺寸被形成以在相对平行的结构部件的顶边缘和底边缘之间延伸，每个所述刚性部件具有第一插口和第二插口，所述第一插口的尺寸被形成为在其中接纳所述一对结构部件中的一个的顶边缘，所述第二插口的尺寸被形成为在其中接纳所述一对结构部件中的另一个的底边缘。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述一对交叉的刚性部件枢转地连接到彼此。

19.根据权利要求18所述的设备，其中所述一对交叉的刚性部件通过螺栓枢转地连接到彼此。

20.一种用于增强相邻的平行间隔开的木结构部件的方法，每个所述结构部件具有相对的第一边缘和第二边缘，所述方法包括：

将第一结构部件定位在需要的位置；

围绕所述第一结构部件的所述第一边缘而接合增强装置的所述第一插口；以及

将所述第二结构部件定位在需要的位置，同时所述第二结构部件的所述第二边缘位于所述增强装置的第二插口内，所述增强部件具有在所述第一插口和所述第二插口之间延伸的刚性部件。

21.一种用于增强邻近平行间隔开的木结构部件的方法，每个所述结构部件具有相对的第一边缘和第二边缘，所述方法包括：

将第一结构部件定位在需要的位置；

将第二结构部件定位在需要的位置；以及

在所述第一结构部件和所述第二结构部件之间旋转增强装置，直到所述增强装置的第一端处的第一插口围绕所述第一结构部件的第二边缘而接合，且所述增强装置的第二端处的第二插口围绕所述第二结构部件的第一边缘而接合，所述增强部件具有在所述第一插口和所述第二插口之间延伸的刚性部件。

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