CN102695927A - 模块化支撑结构 - Google Patents

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Abstract

提供了一种细长结构元件，该细长结构元件包括形成有至少一个纵向U状形沟槽的刚性细长管状体。该沟槽被限定在一对面对的侧壁与横跨在其间的底壁之间。这些侧壁各自形成有从此突出的多个平行延伸的、隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分。该沟槽被形成为使得沟槽的高度与这些侧壁间的距离之间的比率不大于1.8。去除旋拧在沟槽中并完全穿透底壁的螺钉所需的以牛顿为单位的轴向力小于结构元件的材料的抗拉屈服强度与以毫米为单位的侧壁间的距离的乘积的3.7倍。

Description

模块化支撑结构
技术领域
本公开的主题涉及一种支撑结构、它的部件和它的组件。更特别地，本发明涉及一种模块化支撑系统、部件和它的组件。
根据本公开的主题的支撑结构适于支撑各种不同的元件，诸如，例如，太阳能电池板、住宅结构、墙壁/屋顶/隔间结构等。
背景技术
经常需要在短时间内建造刚性结构或者支撑结构，同时一方面要保持低成本，而另一方面获得刚性、坚固和可靠的结构。
已知多种模块化结构。例如，EP 0976891公开了一种用于结构系统的结构轮廓，其中至少一个张力锁被插入到成形支撑件的核心部分中的至少一个腔中。用于张力锁的腔被结合在插入到指向成形支撑体内部的导向装置中的至少一个适配器中。导向装置具有螺钉被轴向地固定在其中而将适配器固定在导向装置中的通孔。适配器具有侧面开口以用于操作张力锁的凸轮。板状适配器的相互面对的窄侧具有与其它导向装置相配合的导向装置。
US 2005/034390公开了一种用于接收用在加热或者冷却系统中以为特殊结构中的气候控制提供强迫通风的多个部件的空气处理单元（AHU）包括：具有低导热率和增强的机械性能以用于提升AHU的单通道结构；具有最小数量的部件和增强的机械性能以用作AHU隔间中的地板的单绝缘板结构；以使与建造和安装相关的成本最小化。
发明内容
所公开的主体涉及一种支撑结构系统和它的部件，其便于用于快速建造刚性支撑结构的模块化结构。
根据本公开主题的一个方面，在此公开了一种联接器系统，包括梁元件，该梁元件被构造有平行于梁的纵向轴线延伸的至少一个沟槽，其中一对互相面对的侧壁形成有多个平行延伸的、互相隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分。所述沟槽是U状形的，即具有两个肋形侧壁和在其间延伸的底壁部分。
本公开还针对一种结构系统，包括沿纵向轴线延伸的结构梁、以及能够在结构梁内紧贴地滑动并至少通过贯穿它的螺纹紧固件稳固地固定的插入连接梁；其中所述结构梁和所述插入连接梁中的至少一个被构造有平行于所述纵向轴线延伸的至少一个沟槽，其中一对互相面对的侧壁形成有多个平行延伸的、互相隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分。所述沟槽是U状形的，即具有两个肋形侧壁和在其间延伸的底壁部分。沟槽被如此形成：
H/D≤1.8
其中H是沟槽的高度，并且D是侧壁之间的距离，并且其中去除旋拧在沟槽中并完全穿透底壁的螺钉所需的轴向力被给出为：
F<3.7×TYS×D
其中F是以牛顿为单位的轴向力，并且TYS是结构梁的材料的以N/mm2为单位的抗拉屈服强度。
参考模拟公称螺纹的孔的一部分意思是具有公称螺纹尺寸的螺母形的螺纹部分被构造成具有隔开的壁，这些壁不构成具有封闭壁的孔，但满足与相应公称直径的螺钉的螺钉接合。应当认识到，沟槽的互相面对的侧壁的纵向肋以竖直移位来构造，即，互相面对的肋不是等水平的。
另外，底壁部分可被加厚以呈现V形，从而增加与从此穿透的螺钉的接触表面积，即加强螺钉的螺纹抓紧。这导致更好的抗剪切/抗撕裂。这种布置增大了底壁部分与从此穿透的螺钉之间的接触表面积，而不需要相应地增大从此穿透所需的力或者螺钉穿透底壁的能力，不需要改变沟槽的高度与它的壁之间的距离的比率。
这种布置的一个优势在于，它便于沿结构元件在任何期望的位置施加螺钉，但不需要对提供预带螺纹的孔进行任何限制。再一个优势在于，便于将一个或者多个螺钉预引入到所谓的螺纹沟槽中。而且，当穿过结构单元的沟槽施加自攻螺钉时，基本不需要使螺钉穿透材料所需的轴向力，而是仅需要扭矩。然而应当注意到，沟槽底部的材料还可通过使用自攻螺钉来穿透（不需要自钻螺钉或预钻孔）。
一旦螺杆的一部分已经与沟槽的肋形壁接合，并且在螺钉穿透沟槽底部的材料之后，螺钉被很好地保持在细长梁中，并且它的拔出需要很大的力。这是由于螺钉螺纹与肋形壁并与沟槽底部的固体材料相接合这一事实。
根据本公开的主题的结构系统可适用于各种支撑结构。根据一个特殊应用，此系统被构造成用于支承通过多个紧固件固定于此的多个太阳能电池板，这多个紧固件被构造成用于通过螺钉连接至纵向沟槽。
本公开的主题还涉及一种细长结构元件，包括形成有至少一个纵向沟槽的刚性细长管状体，该纵向沟槽被构造有一对互相面对的侧壁，每个侧壁形成有多个平行延伸、互相隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分。
根据一个实施例，提供了一种结构梁，该结构梁沿一纵向轴线延伸并形成有至少一个纵向沟槽，该纵向沟槽平行于所述纵向轴线延伸并被构造有一对互相面对的侧壁，每个侧壁形成有多个平行延伸、互相隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分。
根据再一个实施例，公开了一种用于结构系统的插入连接梁，所述插入连接梁被构造成用于在结构梁内紧贴地滑动并用于通过至少一个紧固件稳固地固定于此，所述插入连接梁被构造有至少一个纵向沟槽，其中一对互相面对的侧壁形成有多个平行延伸、互相隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分。
以下设计和特征中的任何一个或者多个可与支撑结构系统和它的部件相关：
●结构梁安装有至少一对纵向肋以用于连接至通道隐藏盖；
●通道隐藏盖被滑动地铰接在结构梁的纵向肋内；
●通道隐藏盖被卡扣地铰接在结构梁的纵向肋内；
●至少一个纵向沟槽被构造成用于接收轴向地旋拧到纵向沟槽中的螺钉（与公称螺纹相对应）（然而，在此结构中，螺纹螺钉将在纵向肋中形成新的螺纹）；
●纵向肋被构造成用于接收轴向地旋拧到纵向肋中的螺钉（与公称螺纹相对应）（然而，在此结构中，螺纹螺钉将在纵向肋中形成新的螺纹）；
●一个或多个纵向沟槽中的一个或多个包括在两个肋形侧壁之间延伸的双壁式底壁，两个（或者更多）底壁根据一种特殊构造互相隔开并互相平行；
●纵向沟槽的一个或者多个底壁具有锥形的横截面，该锥形的横截面具有在相应沟槽的中部处延伸的顶点；
●提供连接支架以用于将至少一个第二结构梁以一交叉角连接至第一结构梁，所述连接支架包括用于铰接至第一结构梁的第一凸缘部分以及用于铰接至至少一个第二结构梁的至少一个第二凸缘部分，其中所述凸缘部分形成有与形成在每个结构梁上的至少一个沟槽的位置相一致的孔；
●提供连接支架以用于将第二结构梁以一交叉角连接至第一结构梁，其中所述连接支架包括第二结构梁接收部分以及用于紧靠所述第一结构梁而紧固的至少一个固定翼，所述接收部分和所述至少一个固定翼安装有与纵向沟槽对齐地定位的孔以用于与纵向沟槽通过螺钉连接；
●连接支架包括三个固定翼，这三个固定翼中的两个共面地延伸并被构造成用于固定至第一结构梁的第一表面，并且第三固定翼用于固定至第一结构梁的第二表面；
●提供支撑支架以用于将结构梁的一端部支撑在一表面上，所述支撑支架包括用于固定地接收结构梁的端部的凸缘部分以及用于将支撑支架设置在一表面上的支承部分，其中所述凸缘部分被枢转地固定至支承部分；
●凸缘部分和支承部分通过突出以用于以不透液体的布置固定至该表面的紧固件元件枢转地铰接；
●支撑支架的槽形支承部分被加上衬垫（pad）；
●支撑支架的支承部分具有大致为槽形的形状；
●至少一个纵向沟槽具有开口端；
●至少一个纵向沟槽是U状形的。
附图说明
为了理解本发明并且理解它在实际中是如何实现的，现将结合附图仅通过非限定性实施例的方式对实施例进行描述，在附图中：
图1A是安装在根据本公开的支撑结构上的太阳能电池板阵列的前视立体图；
图1B是图1A的后视立体图；
图1C是图1B中标记为III的部分的放大图；
图1D是图1A的侧视图；
图1E示出了安装在根据本公开的主题的固定在波浪形屋顶部分上的支撑系统上的太阳能电池板阵列；
图1F是支撑太阳能电池板阵列的地面安装结构系统的立体图；
图1G是图1F中标记为II的部分的放大后视立体图；
图1H是图1F中标记为II的部分的放大图；
图1I是图1E中标记为I的部分的放大图；
图2示出了根据本公开的主题的适于安装在瓦片屋顶上的支撑系统；
图3是用在根据本公开的主题的结构系统中的几个部件的分解等距视图；
图4A是用在本公开的主题的结构系统的结构梁的立体图，其安装有处于打开位置的通道盖；
图4B是图4A的前视图；
图5A是根据本公开的主题的并安装有太阳能电池板联接器的结构系统的组装部分的右侧等距视图；
图5B是图5A的左前等距视图；
图5C是图5A的前视图；
图6A是接收在结构梁内的插入连接梁的前视图，其安装有处于打开位置的通道盖；
图6B示出了螺钉穿透到图6A的组件中并且通道盖处于它的关闭位置；
图7A至7D是沿图5A中的线V-V的各个纵向截面；
图8A至8C是根据所公开的发明的结构梁的可替代实例的各个立体图；
图9是根据所公开的发明的插入连接梁的可替代实例的立体图；
图10A和10B是与根据所公开的发明的结构梁或者插入连接梁相配合使用的板联接器的立体图；
图11A至11K是与根据所公开的发明的结构梁或者插入连接梁相配合使用的联接器支架的实例；
图12A至12C是根据所公开的发明的结构梁的其它可替代实例的立体图；
图13A是根据另一个实例的被构造有肋形沟槽的梁的等距视图；
图13B是图13A的梁的正面图；
图13C是图13B中标记为XIII的部分的放大图；
图14A至14D是图13B中标记为XIII的部分的放大图，示出了将螺钉紧固在沟槽中的连续步骤；并且
图14E示出了图13B的梁，其中螺钉被旋拧到沟槽中。
具体实施方式
图1A至1D示出了总体上标示为10的太阳能收集器结构，包括多个太阳能电池板12A、12B、12C，这多个太阳能电池板安装在总体上标示为20的刚性支撑结构上以用于以倾斜位置（最好面向太阳）支撑太阳能电池板。
支撑结构由多个结构梁22组装而成以形成期望的支撑结构。结构梁22通过各种类型的多个连接支架相互连接，（例如L形支架26、倾斜安装支架28、以及I形支架（图1A到图1D中未示出）），并且还提供了多个支撑支架32以用于将结构梁支撑在支承结构系统10的一表面上，如此后将进一步详细论述的。
还应当注意到，由于结构梁22有时会有相当大的长度，可能需要这些结构梁以刚性方式互相同等延伸地连接。这通过插入连接梁（参考此后结合其它图进行的进一步详细描述）来帮助完成。
还应当注意到，在图1A至图1D中，太阳能电池板12A至12C通过被构造成用于将太阳能电池板的各个边缘夹紧至支撑梁22的多个紧固件36固定至各个支承结构梁，如从下文将变得显而易见的。
在图1E中示出了一个太阳能电池板阵列包括三个太阳能电池板12A、12B和12C，其中支撑机构20被安装在波浪形屋顶38上，并且其中结构系统通过多个I形支架35（将结构梁连接至其它细长结构元件40）和用于将结构支撑在波浪形屋顶38上的多个支撑支架46安装并固定至屋顶。
图1F针对相关公开的系统，其中支撑结构被设置在地面上并通过U状形支撑支架41支撑于多个重混凝土板39，这些U状形支撑支架通过螺纹连接至板29以用于高度调整。
现在转向图2，其是一种上文所公开的类型的太阳能收集，其中太阳能电池板12A、12B和12C被安装在细长结构梁22上并通过多个紧固件36固定在其上，如下文将论述的。细长结构梁22又通过多个支架56固定至屋顶元件52，支架56被构造成以基本不干扰瓦片系统（即不会引起例如水由此渗透的问题）的方式贯穿屋顶瓦片58。
图3示出了用在上述公开的结构系统中的几个部件，包括结构梁22、插入连接梁62、通道隐藏盖（raceway concealing cover）64和板紧固件36。
首先参照结构梁22，它被构造为细长挤压成型轮廓件，由例如铝或者其它合适的材料制造，并包括平行于梁22的纵向轴线的多个纵向沟槽72，其中轮廓件的顶面和底面每个包括两个这样的沟槽，并且右面和左面每个仅包括一个这样的沟槽。如图4B中最佳所示，每个纵向沟槽72被构造成具有限定沟槽的高度H的一对互相面对的侧壁70A和70B（图4B中清晰可见），并且这些侧壁安装有从此突出的多个互相隔开的纵向肋74，这些纵向肋一起模拟出大直径D（即相对肋的底部74A之间在垂直于沟槽72的轴向方向的方向上的距离，即，相互面对的壁70A、70B之间的距离）、小直径d（即，相对肋的顶部74B之间在垂直于沟槽72的轴向方向的方向上的距离）、以及节距p（即，相邻肋的顶部之间的距离；应当意识到，关于肋74的特征的相同特征适用于本文所述的所有实例，已作必要的修正）的公称螺纹孔的一部分。底壁86横跨在互相面对的壁70A、70B之间。互相面对的壁70A、70B和底壁86一起为沟槽72赋予了U状形形式。
由沟槽72限定的螺纹模拟部分将便于相应公称直径的螺栓80的螺纹连接。然而应当意识到，这种螺钉80可旋拧到沟槽72的螺纹腔中或者其可通过沟槽72的开口边缘83中的一个滑动引入。应当意识到，互相面对的侧壁的纵向肋74不是等水平的，即一个面上的肋与相对侧壁的那些肋错落排列。
如所提及的，肋74一起模拟出大直径D、小直径d、以及节距P的公称螺纹孔的一部分。如此，具有将与以肋74的特征D、d和P为特征的螺纹孔相配合的螺纹的螺钉或者螺栓将能够通过旋拧被沟槽72接收。沟槽能够被设计成使得其大直径D和高度H根据以下公式互相相关：
H/D≤1.8
另外，结构梁22被设计和构造成使得沟槽72及其组成部分将螺钉保持在其中，从而需要轴向力F将螺钉从沟槽中去除，当螺钉完全穿透（即，应当意识到，在本说明书和权利要求中，术语“完全穿透（fully penetrates）”当用在螺钉的情况中时是指螺钉被旋拧到所穿透的元件内以使仅是螺钉的螺纹部分的最大直径处于元件内）底壁86时，被给出为：
F<2.02×TYS×D
其中F是以牛顿为单位的将螺钉从沟槽72中去除所需的轴向力，TYS是结构梁22的材料的以N/mm2为单位的抗拉屈服强度，并且D是以毫米为单位的沟槽的大直径。此设计力可这样来实现，即，例如通过以使得需要更大的轴向力将螺钉从沟槽中去除的方式等来提供沟槽72的底壁86。
还应当注意到，底壁86能够稍微成锥形，从而使其顶端构成弱化部分，以便螺钉从此容易地穿透。
还应当注意到，沟槽72的直径D使得其便于螺钉80A的受迫旋拧，具有与螺钉80基本相似的直径，其中螺钉有效地机加工出穿过纵向肋74的螺纹。
还应当注意到，在结构梁22的每个相应的角处，形成有纵向凹槽90，该纵向凹槽具有基本为圆形横截面并便于形成有相应的圆柱形边缘96和半圆形边缘98的通道隐藏盖64的滑动或者可替代地便于通道隐藏盖的卡扣接合，圆柱形边缘96形成用于通过在箭头100（图4A和4B）的方向上的枢转移动使得通道隐藏盖64卡扣接合到它的锁定位置中进而与结构梁22的上凹槽90的卡扣接合的枢轴。从图中显而易见的是，凹槽90的直径使得能够接收螺钉80B（图4），该螺钉具有与螺钉80基本相同的公称直径，并且该螺钉在将螺钉紧固在凹槽90中期间将机加工出通过凹槽的相应螺纹。一旦安装在结构梁22上，通道66被建立，电线、电缆等可穿过该通道。
应当注意到，构造在结构梁22上的纵向沟槽的数量可根据需要而改变。此外，沟槽可具有不同的尺寸和方向（例如，沟槽的侧壁相对于结构梁的侧壁可倾斜）。
现在转向插入连接梁62，其成形并构造成具有用于在结构梁22内紧贴地滑动的外部尺寸，如图5和图6清晰示出的。插入连接梁62同样典型地由挤压成型工艺制造并构造有基本平的光滑的表面106，表面106在组装位置被滑动接收并与结构梁22的相应内表面107接触。同样地，插入连接梁62在它的四个角被构造有与形成在此的纵向凹槽90的内部形状相一致的弧形凹槽110，插入连接梁62的整个截面与结构梁22的整个截面相对应，适于通过紧贴地滑动接收在其中。
还应当认识到，插入连接梁62被构造成具有多个纵向沟槽120，每个沟槽形成有一对互相面对的侧壁122，每个侧壁形成有多个平行延伸、互相隔开的纵向肋126，这些纵向肋一起形成公称螺纹孔（即类似于结合结构梁22公开的螺纹沟槽）的一部分。在特定实例中，模拟出的沟槽120的螺纹部分模拟出直径为D的螺纹，类似于结构梁22的沟槽72的螺纹，其中相同的螺钉80可用于基本竖直地或者平行于沟槽的纵向轴线地螺钉连接到螺纹沟槽120中。在本实例中，插入连接梁62形成有在组装位置紧贴地接收形成在结构梁22中的沟槽72的相对延伸部分的多个沟槽129。应当认识到，插入连接梁62的沟槽120可根据与高度/直径比相关的相同标准来设计，并且去除螺钉所需的轴向力可与结合结构梁22的沟槽72进行的以上描述相同。
还应当注意到，插入连接梁62在它的各个角处形成有面向内的纵向沟槽130，相同公称尺寸的螺钉80可被旋拧到纵向沟槽130中（然而导致机加工出螺纹以保持螺钉处于紧贴螺钉连接接合）。
对于联接器36，应当注意到，其具有倒置的Ω形，具有基本平的底面140，底面140形成有通孔142和两个侧板保持翼146。
此布置使得通过采用螺钉80将联接器36固定至结构梁22或插入连接梁62，并且联接器的底面140压在相应的外平滑表面上（结构梁22的67或者插入连接梁62的106）。
还参照图5A至图7D，一对结构梁22以共同延伸方式的连接通过如下方式来实现，即，一旦结构梁的相应前部（端部边缘）互相紧贴或紧靠时，将插入连接梁62引入到结构梁22的两个相应邻接端部中并通过合适的螺钉80将插入连接梁固定至相应的结构梁。应当意识到，螺钉80被容易地旋拧到结构梁22的沟槽72的螺纹部分中，同时分别穿透结构梁和插入连接梁的沟槽的底壁86和89需要施加扭矩。
用于将插入连接梁在结构梁内的固定和定位的螺钉可以是与用于将联接器36固定至结构梁22相同的螺钉（如图5A至图7D所示出的）。
现在转向图8A至图8C，示出了结构梁的三个不同实例，其中在图8A中，结构梁180具有带有四个纵向肋形沟槽182的矩形横截面，这四个纵向肋形沟槽182关于结构梁的周界对称布置。图8B的结构梁190具有仅带有两个纵向肋形沟槽192的矩形横截面，这两个纵向肋形沟槽192关于结构梁的相对面194布置。图8C的结构梁200类似于结合图8B所公开的结构梁并包括两个纵向肋形沟槽202，这两个纵向肋形沟槽202关于结构梁的相对面204布置，然而结构梁200具有构成纵向沟槽211的整体凸缘部分208。
图9示出了具有基本对称的横截面并形成有四个纵向沟槽212的插入连接梁210，每个纵向沟槽212布置在插入连接梁210的一个相应面上，然而其中所述沟槽是普通沟槽，即没有结合先前所公开的插入连接梁而公开的螺纹形成的肋。尽管如此，插入连接梁210被构造成用于如前所述的与结构梁配合和连接接合。为此插入连接梁210被构造成具有相应的形状和尺寸，其中沟槽212将容纳相应结构梁的相应沟槽部分，并且插入连接梁210形成有角弧形沟槽214、用于螺纹接合的纵向沟槽216、平且平滑的外表面218等。
图10A和10B示出了用于例如将太阳能电池板固定于支撑结构的类型的紧固件/联接器，如已经结合紧固件36（图5A至图5C）所论述的。图10A和图10B的紧固件230和240每个分别形成有底面252以用于压靠在结构梁的外表面67上，紧固件230和240具有尺寸适于紧贴地安装在结构梁的纵向沟槽72中的一对面向下的肋。孔形成在联接器的底部处，紧固螺钉80贯穿该孔，该螺钉用于将紧固件设定和紧固于结构梁和用于夹紧太阳能电池板等（图1和图2）。图10B的紧固件240与图10A的紧固件230的不同之处在于存在向下延伸的凸缘部分260并仅设置一个夹紧/保持翼262。这种紧固件适于用作端部紧固件（仅夹紧一个太阳能电池板），而紧固件230被构造成用于同时夹紧两个相邻的板。
注意到系统的模块化，结构梁可通过提供如前所述的插入连接梁而共同延伸地伸长，并且其中结构可通过提供下文中将结合图11A至图11K论述的合适的支撑支架通过使结构梁相互固定或者将结构梁固定至支撑固定装置而竖立。
图11A的连接支架300用于以一交叉角（在本实例中是直角）将至少一个第二结构梁306（由虚线示意性表示）连接至第一结构梁308（由虚线示意性表示），所述连接支架300包括：第一U状形凸缘部分312，用于铰接（articulation）至第一结构梁308；以及以直角延伸的翼316A、316B和316C的形式的第二凸缘部分。第一U状形凸缘部分312的形状和尺寸被构造成适于容纳结构梁308，同时第二结构梁306压在翼316A和316B上并且由翼316C支撑。此布置使得孔形成在每个凸缘中，所述孔被定位成使得在组装位置它们与相应的肋形沟槽（例如结构梁22的72）相对地延伸，以用于容易地与肋形沟槽螺纹连接和紧固。因此，位于相应的距离d1、d2和d3处的孔的位置对应于结构梁上的沟槽的位置。类似地，第一凸缘部分的宽度W对应于结构梁的宽度。
图11B公开了旨在用于将本发明的支撑系统的结构梁的一端支撑在波浪形屋顶上的支撑支架350。支撑支架350包括凸缘部分352以用于固定地接收结构梁354（由虚线示意性表示）的下端。另外，支撑支架350包括支承部分358以用于将支撑支架设置在波浪形表面（未示出）上，其中所述凸缘部分352通过螺钉362枢转地固定至支承部分358，螺钉362还用于将支撑支架350固定至屋顶。根据此特殊实例，凸缘部分352和支承部分358以不透液体的方式枢转连接以防止水从螺钉接收孔渗漏。这种不透液体的布置通过设置不漏水的垫圈获得。
图11C至图11K中示出的实例针对支撑支架370至440，所有支撑支架具有共同的特征，即，包括：至少一个第一支撑梁接收部分（即至少部分包围结构梁），共同标示为372；以及至少一个其它连接部分，共同标示为376，用于与细长结构梁接合，并且其中所述梁接收部分372和连接部分376被构造（形状和尺寸）成用于接收根据所公开的主题的支撑梁或者细长梁的相应端部或者中间部分，并且其中接收部分372和连接部分中的每个形成有与形成在所述梁和细长构件上的肋形沟槽的位置相一致的一个或者多个孔382，以用于固定紧固和安装于此。
图11K示出了被构造成用于支撑根据所公开的主题的结构梁的紧固件支架460，所述支架被构造成用于以基本不干扰瓦片系统（即不会引起例如水从此渗透的问题）的方式贯穿屋顶瓦片（例如在图2中所见）。为此紧固件支架460为具有与在邻近瓦片之间延伸的檐槽间隙相一致的不规则形状的基本平的元件。孔462用于将支架固定至屋顶结构梁，并且孔468用于固定至结构。
图12A、12B和12C示出了结构梁的三个不同实例，其中在图12A中，总体上标示为500的结构梁具有带有三个纵向肋形沟槽502的矩形横截面，其中每个纵向沟槽具有基本为U状形的横截面，该基本为U状形的横截面由两个相互面对的肋形侧壁504A和504B以及在两个肋形侧壁之间延伸的双壁式底壁组成，两个底壁506和508互相隔开并互相平行。另外注意到，纵向沟槽的底壁506和508每个具有锥形的横截面，该锥形的横截面分别具有平行延伸并位于相应沟槽的中部的顶端510和512。类似于先前的实例，结构梁500被构造有一对具有基本为圆形的横截面的纵向沟槽522，并便于通道隐藏盖的滑动或者可替代地便于通道隐藏盖的卡扣接合。
图12B针对具有带有两个纵向肋形沟槽的矩形横截面的总体上标示为550的结构梁，这两个纵向肋形沟槽中的第一沟槽552在结构梁的一个面上延伸，并且第一沟槽552的肋形侧壁556A和556B基本平行于结构梁的侧面延伸，并且第二沟槽554沿矩形结构梁的一条边延伸，并且第二沟槽554的侧壁558A和558B与结构梁的面相交（事实上，在所示出的实例中侧壁558A和558B平行于矩形的对角线）。类似于先前的实例，纵向沟槽552和554具有基本为U状形的横截面，该基本为U状形的横截面分别由两个相互面对的肋形侧壁556A和556B以及558A和558B和在两个肋形侧壁之间延伸的双壁式底壁构成，两个底壁560和562互相隔开并互相平行。底壁560和562每个具有锥形的横截面，该锥形的横截面分别具有平行延伸并位于相应沟槽的中部的顶端570和572。此结构梁同样被构造有一对具有基本为圆形的横截面的纵向沟槽522，并便于通道隐藏盖的滑动或者可替代地便于通道隐藏盖的卡扣接合。
图12C的结构梁580类似于结合图12B所公开的结构梁，但它具有梯形的横截面并包括两个纵向肋形沟槽582和584，其以与结合图12A和图12B的实例所论述的相似的方式构造。
应当注意到，如结合图12A、图12B和图12C的实例所公开的双壁式底部旨在强化梁的横截面，并且特别地为螺栓提供更大的接合截面面积以从此穿透并接合，从而赋予它更刚硬/坚固的螺纹连接。
现在转向图13A和图13B，示出了具有总体上为矩形横截面的总体上标示为600的梁，然而具有一个斜面606，即相对于直角面604、606、608和610以一角度延伸。面602和610每个构造有肋形沟槽612，如下文将进一步详细论述的。面608结构的各个角每个形成有纵向凹槽618，该纵向凹槽具有基本为圆形的横截面，并便于通道隐藏盖（例如图3中的64）的滑动或者可替代地便于通道隐藏盖的卡扣接合。
如在图13C和图14A至图14E的放大图中最佳可见的，纵向沟槽612被构造有一对相互面对的侧壁622A和622B（在图13C和图14E中清晰可见），每个侧壁分别形成有多个平行延伸的互相隔开的纵向肋626A、626A'、626B和626B'，这些纵向肋一起模拟出直径为D的公称螺纹孔的一部分。根据图13C至图14E中示出的实例，最低的（即，最靠近梁的内部的；最内部的）肋626A'、626B'比最高的肋更向内突出。最高的（即，离梁的内部最远的；最外部的）肋626A、626B在沟槽的每侧上延伸相同的量，即，它们的顶部互相并行并平行于侧壁。所有肋626A、626A'、626B和626B'的顶部一起形成自攻螺钉（成型螺钉）的轮廓线。
对于如此设计和构造的沟槽612，其构成部分将螺钉保持在其中，从而需要轴向力F将螺钉从沟槽中去除，当螺钉完全穿透底壁86时，被给出为：
F<3.7×TYS×D
其中F为以牛顿为单位的将螺钉从沟槽72中去除所需的轴向力，TYS是结构梁22的材料的以N/mm2为单位的抗拉屈服强度，并且D是以毫米为单位的沟槽的大直径。此设计力可这样来实现，即，例如通过以使得需要更大的轴向力将螺钉从沟槽中去除的方式等来提供沟槽72的底壁86。
由沟槽限定的螺纹模拟部分将便于相应公称直径D的螺栓632的螺纹连接。然而应当意识到，这种螺钉80可旋拧到沟槽的螺纹腔中或者其可通过沟槽的开口边缘中的一个滑动引入。还应当意识到，互相面对的侧壁622A和622B的纵向肋626A和626B分别不是等水平的，即一个面上的肋与相对侧壁的那些肋错落排列。这由在图14E中分别标记为636A和636B的平行延伸的线示例性示出。
还应当注意到，每个沟槽612具有稍微成锥形的底壁640，其顶端构成弱化部分，以便于螺钉从此容易地穿透。然而，在图13A至图14D中的实例中，底壁被加厚以呈现V形，从而增加与从此穿透的螺钉的接触表面积，即加强螺钉的螺纹抓紧。这导致更好的抗剪切/抗撕裂。
本公开的主题所属领域的术人员将容易认识到，在不背离本公开的主题的范围的前提下，已作必要的修正时，能做出多种改变、变型和修改。

Claims (45)

1.一种结构系统，包括：
（a）一个结构梁，该结构梁沿一纵向轴线延伸并形成有平行于所述纵向轴线的至少一个纵向沟槽；以及
（b）一个插入连接梁，该插入连接梁在所述结构梁内是紧贴地可滑动的并至少通过贯穿所述纵向沟槽的多个螺纹紧固件被稳定地固定；
其中，所述结构梁和所述插入连接梁中的至少一个包括在一对面对的侧壁与横跨在其间的一个底壁之间限定的至少一个U状形沟槽，所述侧壁形成有从此突出的多个平行的、隔开的纵向肋，所述纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分，并且其中，该沟槽如此形成：
H/D≤1.8
其中，H是该沟槽的高度，并且D是所述侧壁之间的距离，并且其中，去除旋拧在该沟槽中并完全穿透所述底壁的螺钉所需的轴向力被给出为：
F<3.7×TYS×D
其中，F是以牛顿为单位的所述轴向力，并且TYS是该结构梁的材料的以N/mm2为单位的抗拉屈服强度。
2.根据权利要求1所述的结构系统，其中，最内部的多个肋比最外部的多个肋突出得更远，所述最外部的多个肋中的至少一些从这些侧壁中的每一个中延伸彼此相同的量。
3.根据权利要求1所述的结构系统，其中，所有的肋突出基本相同的距离，所述轴向力被给出为：
F<2.02×TYS×D。
4.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，其中，该结构梁安装有至少一对纵向肋以用于连接至一个通道隐藏盖上。
5.根据权利要求4所述的结构系统，其中，该通道隐藏盖滑动地铰接在该结构梁的这些纵向肋内。
6.根据权利要求4所述的结构系统，其中，该通道隐藏盖卡扣地铰接在该结构梁的这些纵向肋内。
7.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，其中，该至少一个纵向沟槽被构造成用于接收轴向地旋拧到一纵向沟槽中的螺钉。
8.根据权利要求4所述的结构系统，其中，所述这些纵向肋被构造成用于接收轴向地旋拧到这些纵向肋中的一个螺钉。
9.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，进一步包括一个连接支架以用于将至少一个第二结构梁以一交叉角连接至第一结构梁上，所述连接支架包括用于铰接至该第一结构梁上的第一凸缘部分以及用于铰接至该至少一个第二结构梁上的至少一个第二凸缘部分，其中，所述凸缘部分形成有与形成在每个结构梁上的该至少一个纵向沟槽的位置相一致的孔。
10.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，进一步包括一个连接支架以用于将第二结构梁以一交叉角连接至第一结构梁上，其中，所述连接支架包括一个第二结构梁接收部分以及用于紧靠所述第一结构梁而紧固的至少一个固定翼，所述第二结构梁接收部分和所述至少一个固定翼两者都安装有与该纵向沟槽对齐地定位的孔以用于与该纵向沟槽通过螺钉连接。
11.根据权利要求10所述的结构系统，其中，该连接支架包括三个固定翼，所述三个固定翼中的两个共面地延伸并被构造成用于固定至该第一结构梁的第一表面，并且第三固定翼用于固定至该第一结构梁的第二表面上。
12.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，进一步包括一个支撑支架以用于将一结构梁的一端部支撑在一个表面上，所述支撑支架包括用于固定地接收所述结构梁的所述端部的一个凸缘部分以及用于将该支撑支架设置在表面上的一个支承部分，其中，所述凸缘部分枢转地固定至所述支承部分。
13.根据权利要求12所述的结构系统，其中，该凸缘部分和该支承部分通过突出以用于以不透液体的布置固定至该表面的紧固件元件枢转地铰接。
14.根据权利要求13所述的结构系统，其中，该支撑支架的槽形支承部分被加上衬垫。
15.根据权利要求13所述的结构系统，其中，该支撑支架的该支承部分具有基本为槽形的形状。
16.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，被构造成用于支承通过多个紧固件固定于此的多个太阳能电池板，该多个紧固件被构造成用于通过螺钉连接至这些纵向沟槽。
17.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，其中，该至少一个纵向沟槽具有开口端。
18.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，其中，该至少一个纵向沟槽是U状形的。
19.根据以上权利要求中任一项所述的结构系统，其中，该一个或多个纵向沟槽中的一个或多个包括在两个肋形侧壁之间延伸的双壁式底壁，这两个底壁互相隔开并互相平行。
20.根据权利要求19所述的结构系统，其中，该纵向沟槽的底壁具有一个锥形的横截面，该锥形的横截面具有在相应沟槽的中部处延伸的顶点。
21.根据权利要求19和20中任一项所述的结构系统，其中，所述面对的侧壁的纵向肋互相平行但不是等水平的。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的结构系统，其中，所述底壁被加厚以呈现加固的V形。
23.一种结构梁，该结构梁沿一纵向轴线延伸并形成有至少一个纵向U状形沟槽，该纵向沟槽平行于所述纵向轴线并被限定在一对面对的侧壁与横跨在其间的一个底壁之间，所述侧壁形成有从此突出的多个平行的、隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分，并且其中，该沟槽如此形成：
H/D≤1.8
其中，H是该沟槽的高度，并且D是所述侧壁之间的距离，并且其中，去除旋拧在该沟槽中并完全穿透所述底壁的螺钉所需的轴向力被给出为：
F<3.7×TYS×D
其中，F是以牛顿为单位的所述轴向力，并且TYS是该结构梁的材料的以N/mm2为单位的抗拉屈服强度。
24.根据权利要求23所述的结构梁，其中，最内部的肋比最外部的肋突出得更远，所述最外部的肋中的至少一些从每个所述侧壁延伸彼此相同的量。
25.根据权利要求23所述的结构梁，其中，所有的肋突出基本相同的距离，所述轴向力被给出为：
F<2.02×TYS×D。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的结构梁，其中，该至少一个纵向沟槽具有开口端。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的结构梁，其中，该至少一个纵向沟槽是U状形的。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的结构梁，其中，该一个或多个纵向沟槽中的一个或多个包括在两个肋形侧壁之间延伸的双壁式底壁，这两个底壁互相隔开并互相平行。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的结构梁，其中，该纵向沟槽的底壁具有锥形的横截面，所述锥形的横截面具有一个在相应沟槽的中部处延伸的顶点。
30.一种用于结构系统的插入连接梁，所述插入连接梁被构造成用于在一结构梁内紧贴地滑动并通过至少一个紧固件稳固地固定于此，所述插入连接梁包括在一对面对的侧壁与横跨在其间的底壁之间限定的至少一个纵向U状形沟槽，所述侧壁形成有从此突出的多个平行的、隔开的纵向肋，所述纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分，并且其中，所述沟槽如此形成：
H/D≤1.8
其中，H是该沟槽的高度，并且D是所述侧壁之间的距离，并且其中，去除旋拧在该沟槽中并完全穿透所述底壁的螺钉所需的轴向力被给出为：
F<3.7×TYS×D
其中，F是以牛顿为单位的所述轴向力，并且TYS是所述结构梁的材料的以N/mm2为单位的抗拉屈服强度。
31.根据权利要求30所述的插入连接梁，其中，最内部的肋比最外部的肋突出得更远，所述最外部的肋中的至少一些从每个所述侧壁延伸彼此相同的量。
32.根据权利要求30所述的插入连接梁，其中，其中，所有的肋突出基本相同的距离，所述轴向力被给出为：
F<2.02×TYS×D。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的插入连接梁，其中，所述至少一个纵向沟槽具有开口端。
34.根据权利要求30至33中任一项所述的插入连接梁，其中，所述至少一个纵向沟槽是U状形的。
35.根据权利要求30至34中任一项所述的插入连接梁，其中，一个或多个纵向沟槽中的一个或多个包括在两个肋形侧壁之间延伸的双壁式底壁，这两个底壁互相隔开并互相平行。
36.根据权利要求30至35中任一项所述的插入连接梁，其中，该纵向沟槽的底壁具有锥形的横截面，该锥形的横截面具有一个在相应沟槽的中部处延伸的顶点。
37.一种细长结构元件，包括形成有至少一个纵向U状形沟槽的刚性细长管状体，该纵向沟槽被限定在一对面对的侧壁与横跨在其间的底壁之间，所述侧壁形成有从此突出的多个平行的、隔开的纵向肋，这些纵向肋一起模拟出公称螺纹孔的一部分，并且其中，所述沟槽如此形成：
H/D≤1.8
其中，H是该沟槽的高度，并且D是所述侧壁之间的距离，并且其中，去除旋拧在所述沟槽中并完全穿透所述底壁的螺钉所需的轴向力被给出为：
F<3.7×TYS×D
其中，F是以牛顿为单位的所述轴向力，并且TYS是所述结构梁的材料的以N/mm2为单位的抗拉屈服强度。
38.根据权利要求37所述的细长结构元件，其中，最内部的肋比最外部的肋突出得更远，所述最外部的肋中的至少一些从每个所述侧壁延伸彼此相同的量。
39.根据权利要求37所述的细长结构元件，其中，所有的肋突出基本相同的距离，所述轴向力被给出为：
F<2.02×TYS×D。
40.根据权利要求37至39中任一项所述的细长结构元件，其中，该至少一个纵向沟槽具有开口端。
41.根据权利要求37至40中任一项所述的细长结构元件，其中，该至少一个纵向沟槽是U状形的。
42.根据权利要求37至41中任一项所述的细长结构元件，其中，该一个或多个纵向沟槽中的一个或多个包括在两个肋形侧壁之间延伸的双壁式底壁，这两个底壁互相隔开并互相平行。
43.根据权利要求42所述细长结构元件，其中，该纵向沟槽的底壁具有锥形的横截面，该锥形的横截面具有一个在相应沟槽的中部处延伸的顶点。
44.根据权利要求42和43中任一项所述的细长结构元件，其中，多个面对的侧壁的纵向肋互相平行但不是等水平的。
45.根据权利要求42至44中任一项所述的细长结构元件，其中，该底壁被加厚以呈现一个加固的V状。
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