CN103161247A - 用于轻钢屋架中梁和柱的固定方法和固定机构 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种轻钢屋架中梁和梁、梁和柱的固定方法，该方法包括确定梁与梁之间、梁与柱之间的接触面；根据所述的接触面选择固定件进行固定连接。本发明还提供了一种用于轻钢屋架中梁和梁、梁和柱的固定机构，该机构包括梁、柱、固定梁和柱的固定件，其中所述的固定件通过所述的梁与梁之间、梁与柱之间的接触面对所述的梁与梁、梁与柱进行固定连接，形成固定梁、柱的固定机构。该固定机构具有抗弯矩、抗剪力、抗压力和抗拉力的功能。本发明的方法提高了双向双梁与柱在固定连接时其交叉节点的抗弯矩和抗剪力，以及增强了梁在节点处的抗压力和抗拉力。

Description

用于轻钢屋架中梁和柱的固定方法和固定机构

技术领域

本发明涉及一种轻钢建筑结构及其固定方法，特别是涉及轻钢屋架中连续梁和梁、梁和柱的固定方法，以及一种加强轻钢屋架中梁和柱节点的抗弯矩抗剪力的固定机构，该固定机构同时增强了梁在节点处的抗压力和抗拉力性能。

背景技术

轻钢屋架的结构和构造作法对轻钢建筑的品质和施工有很大的影响。轻钢屋架的主要支撑构件，如结构梁和结构柱，一般由厚度1.0-5mm的薄钢板经冷弯或冷轧成型的薄壁型钢及其制品所构成。冷弯薄壁型钢型材还包括厚度1.0mm以下各种型式的压型薄钢板，它的制品往往具有支撑和围护两个方面的功能。另外，采用小截面型钢如角钢、管钢、槽钢、扁钢和圆钢等组成的构件，或与冷弯薄壁型钢组成的构件，亦常用作轻钢结构的支撑构件，如檩条连接件、桁架斜撑等。

但是，使用轻钢屋架的轻钢建筑，无论在建筑设计、结构设计，还是在制作安装技术方面，还有很大的改进之处。目前使用的轻钢屋架在现场进行组装时，其中的支撑构件，如由冷弯薄壁型钢、角钢、槽钢或钢板制成的结构梁、结构柱、檩条等，一般采用对接方式（如固定结合或铰接）进行连接、定位或固定。由于目前这种结构的轻钢屋架中的结构梁、结构柱、檩条等数量庞大，这种对接方式造成结合工艺复杂，同时产生严重的误差积累。

为了克服上述缺陷，本发明人于2009年8月20日提交了名称为“设有连续双梁结构的轻钢屋架”、专利号为200920171128.9的实用新型专利。该专利的全部内容作为整体引入本发明中。

在该专利中，本发明人提出了“连续双梁”的技术方案。现有技术中，梁在与柱结合固定的地方是断开的。这样做的缺陷如上所述，即“造成结合工艺复杂，同时产生严重的误差积累”。采用连续双梁，梁和柱在结合固定处梁没有断开，梁是连续的，从而克服了上述缺陷。

采用了连续双梁，在梁与柱的交叉节点，双梁贴合柱子两侧连续通过。梁与柱在其接触面范围内通过机械接合方式固定。但梁和柱的接触面积较小，螺栓或铆钉使用数量受限，并且材料厚度较薄，无法形成有效的抗弯矩及抗剪切的能力。冷弯薄壁型钢结构双梁与柱交叉节点的接触面以机械接合方式固定，机械接合方式包括如螺栓，铆钉以及钻尾丝等。但是由于受接触面积限制，螺栓或铆钉不能数量过多，节点抗弯矩性能与抗剪力性能,以及梁在节点处的抗压力和抗拉力性能较弱。

因此，现有技术中柱和梁的固定方式和结构在实际使用时产生很多缺陷。

有鉴于上述缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，提出了一种新型的柱、梁固定连接方式和结构。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有轻钢屋架中双向双梁与柱固定连接时存在的问题，而提出一种提高双向双梁与柱在节点处固定连接时的抗弯矩抗剪力,以及梁在节点处的抗压力抗拉力的方法。

本发明的另一目的是提供一种用于固定轻钢屋架中柱和梁的机构，该机构能够提高轻钢屋架中双向双梁与柱在节点处固定连接时的抗弯矩抗剪力,以及梁在节点处的抗压力抗拉力。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种轻钢屋架中梁和柱的固定方法，该方法包括：确定梁与梁之间、梁与柱之间的接触面；根据所述的接触面选择固定件；以及所述的固定件通过所述的梁与梁之间、梁与柱之间的接触面对所述的梁与梁、梁与柱进行固定连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的的固定方法，其中所述的梁为冷弯薄壁型钢制成的双向连续双梁，所述的固定件为螺栓或铆钉。

前述的的固定方法，其中所述的固定件穿过所述的柱，将所述柱两侧的同向双梁通过固定件固定连接，所述的固定件为螺栓或铆钉。

前述的的固定方法，其中进一步包括在所述的梁与梁、梁与柱的接触面设置加固梁与梁、梁与柱的连接的加强连接件，所述的加强连接件和所述的梁的结构匹配，并通过所述的固定件固定在所述梁的内侧。

前述的的固定方法，其中所述的加强连接件为方形或三角形的钢构件，该钢构件优选为冷弯薄壁型钢。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种用于轻钢屋架中的固定机构，该机构包括梁、柱、固定梁和柱的固定件，其中所述的固定件通过所述的梁与梁之间、梁与柱之间的接触面对所述的梁与梁、梁与柱进行固定连接，形成固定梁、柱的抗弯矩抗剪力机构，以及梁在节点处的抗压力抗拉力机构。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的固定机构，其中所述的梁为冷弯薄壁型钢制成的双向连续双梁，所述的固定件为螺栓或铆钉。

前述的固定机构，其中所述的固定件穿过所述的柱，将所述柱两侧的同向双梁通过固定件固定连接，所述的固定件为螺栓或铆钉。

前述的固定机构，其中进一步包括在所述的梁与梁、梁与柱的接触面设置加固梁与梁、梁与柱的连接的加强连接件，所述的加强连接件和所述的梁的结构匹配，并通过所述的固定件固定在所述梁的内侧。

前述的固定机构，其中所述的加强连接件为方形或三角形的钢构件。

本发明提出的固定方法和固定机构主要是用于轻钢建筑系统中。轻钢建筑系统中优选采用连续双梁结构，即本发明提出轻钢屋架中梁和柱的固定方法和用于轻钢屋架中的固定机构特别优选适用于“双向连续双梁与柱子的交叉节点”。

具体来说，在梁与柱的交叉节点，双梁贴合柱子两侧连续通过。梁与柱在其接触面范围内通过机械接合方式固定。但梁和柱的接触面积较小，螺栓或铆钉使用数量受限，并且材料厚度较薄，无法形成有效的抗弯矩及抗剪切的能力，这是连续双梁结构之间及和柱子之间的固定过程中存在的技术难题，本发明很好的解决了该技术难题。本发明的技术方案是在梁与柱的交叉节点，一个向度的连续双梁与另一向度的连续双梁在柱子周边上下错开并紧密贴合形成井字交叉，分别通过机械接合方式与柱子固定。两个向度的连续双梁独立作用。在上下两个向度连续双梁的接触面通过机械接合固定并有效联动，形成的固定机构克服了梁柱节点处的抗弯矩及抗剪力较差，以及梁在节点处的抗压力抗拉力不足的问题。

通过两个向度双梁接触面的接合形成联动机制，大幅度提高节点抗弯矩及抗剪力能力，以及梁在节点处的抗压力抗拉力的能力。

在本发明优选的技术方案中，冷弯薄壁型钢结构双向双梁与柱交叉节点抗弯矩抗剪力的加强方法适用于冷弯薄壁型钢结构双向双梁与柱交叉节点的抗弯矩抗剪力的加强，以及梁在节点处的抗压力抗拉力的加强。

具体的技术方案为：双向双梁各自的接触面a1、a2、b1、b2使用螺栓或铆钉连接,双向双梁与柱的交叉节点形成双向交叉双梁的抗弯矩抗剪力机构，以及梁在节点处的抗压力抗拉力机构，并且能够使一个向度双梁与柱的接合点与另一向度双梁与柱的接合点共同承担剪力和梁在节点处的压力和拉力。

具体来说本发明具有以下特点：

第一，在双向双梁与柱的交叉节点中,双向连续双梁的接触面使用螺栓或铆钉连接成形成整体的抗压力抗拉力机构，从而能够在两个向度与柱的共同抵抗梁在节点处的压力和拉力。

第二、一个向度双梁可通过与另一向度双梁的接触面的接合，使一个向度的弯矩由另一向度双梁与柱两侧接合面大小相同、方向相反的抗力承担，形成完整的抗弯矩机构（如图1所示）。

第三、一个向度双梁可通过与另一向度双梁的接触面的接合，能够使一个向度双梁与柱的接合点与另一向度双梁与柱的接合点共同承担剪力，从而形成完整的抗剪力机构。

第四、通过加强连结件F加强接触面与固定连接连续双梁和柱的固定件的连接，加强连结件F在整个断面分散梁的受力。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明提出的轻钢屋架中梁和柱的固定方法，和用于轻钢屋架中的固定机构，至少具有下列优点：

（1）本发明提出的固定方法和现有技术相比，在双向双梁与柱的交叉节点中,双向连续双梁的接触面使用螺栓或铆钉连接成形成整体，从而能够在两个向度与柱共同作用，加强梁在节点处的抗压力抗拉力。

（2）本发明中提出的固定机构，使一个向度的弯矩由另一向度双梁与柱两侧接合面大小相同、方向相反的抗力承担，形成完整的抗弯矩机构。

（3）本发明中提出的固定机构，能够使一个向度的双梁与柱的接合点与另一向度的双梁与柱的接合点共同承担剪力。

（4）本发明中提出的固定机构，采用加强连结件加强接触面和固定件的连接，将梁的受力分散于整个断面，避免了受力集中于梁、梁和柱的连结点。

综上所述，本发明提出的轻钢屋架中梁和柱的固定方法和用于轻钢屋架中的固定机构，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类方法和结构中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的轻钢屋架中梁和柱的固定方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新发明。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1显示的本发明某一节点抗弯矩抗剪力以及梁在节点处的抗压力抗拉力机构的整体示意图,其中AA方向剖视图如图3所示，B-B方向剖视图如图2所示。

图2显示的为图1所示节点另一方向的结构示意图，其中C-C方向剖视图如图1所示。

图3显示的为图1所示节点另一方向的结构示意图。

图4显示的本发明另一节点抗弯矩抗剪力机构的整体示意图,其中DD方向剖视图如图5所示，E-E方向剖视图如图2所示。

图5显示的为图4所示节点另一方向的结构示意图。

图6和图7所示的是加强连接件F的两种结构示意图。

其中，图中的代码所示部件分别如下所示。

A1、A2：某一向度的连续双梁

B1、B2：另一向度的连续双梁

C：柱

a1、a2、b1、b2：某一向度的连续双梁A1、A2与另一向度的连续双梁B1、B2的接触面

e1：固定某一向度的连续双梁A1、A2和柱C的固定件

e2：固定某一向度的连续双梁B1、B2和柱C的固定件

F：A1、A2、B1、B2的接触面a1、b1、a2、b2与固定件e1、e2之间的加强连结件

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的轻钢屋架中梁和柱的固定方法和用于轻钢屋架中的固定机构详细说明如后。

优选的，本发明提出的轻钢屋架中梁和柱的固定方法，其中梁为连续双梁，优选为两个向度的连续双梁A1、A2、B1、B2，该方法包括：

确定一个向度的连续双梁A1、A2和另一向度的连续双梁B1、B2之间的接触面a1、a2、b1、b2；

用固定件（优选为螺栓或铆钉）固定A1、A2、B1、B2；

固定件e1或e2穿过柱C与同一向度的连续双梁A1、A2或B1、B2，将其固定在一起，从而形成抗弯矩抗剪力的机构，以及梁在节点处的抗压力抗拉力机构，实现了连续双梁和柱C的固定连接。

更进一步的，在本实施例中，连续双梁A1、A2、B1、B2与柱C的接触面a1、a2、b1、b2设置了加固A1、A2、B1、B2与柱C的连接的加强连接件F，该加强连接件F和所述的连续双梁A1、A2、B1、B2的结构匹配，并通过所述的固定件固定在A1、A2、B1、B2的内侧。加强连接件F为设有孔的长方体。在另一实施例中，加强连接件F为设有孔的三角体。

图1-5显示了本发明较佳实施例的用于轻钢屋架中的固定机构的结构示意图。其中，图1、图2、图3表示的是连续双梁和柱的一个节点的三个方向的结构示意图，图4、图2、图5表示的是连续双梁和柱的另一个节点的三个方向的结构示意图。

图6和图7所示的是加强连接件F的两种优选的结构示意图。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轻钢屋架中梁和柱的固定方法，该方法包括：

确定梁与梁之间、梁与柱之间的接触面；

根据所述的接触面选择固定件；以及

所述的固定件通过所述的梁与梁之间、梁与柱之间的接触面对所述的梁与梁、梁与柱进行固定连接。

2.根据权利要求1所述的固定方法，其中所述的梁为冷弯薄壁型钢制成的双向连续双梁，所述的固定件为螺栓或铆钉。

3.根据权利要求2所述的固定方法，其中所述的固定件穿过所述的柱，将所述柱两侧的同向双梁通过固定件固定连接，所述的固定件为螺栓或铆钉。

4.根据权利要求1或2所述的固定方法，其中进一步包括在所述的梁与梁、梁与柱的接触面设置加固梁与梁、梁与柱的连接的加强连接件，所述的加强连接件和所述的梁的结构匹配，并通过所述的固定件固定在所述梁的内侧。

5.根据权利要求4所述的固定方法，其中所述的加强连接件为方形或三角形的钢构件。

6.一种用于轻钢屋架中的固定机构，该机构包括梁、柱、固定梁和柱的固定件，其中所述的固定件通过所述的梁与梁之间、梁与柱之间的接触面对所述的梁与梁、梁与柱进行固定连接，形成固定梁、柱节点的固定机构。

7.根据权利要求6所述的固定机构，其中所述的梁为冷弯薄壁型钢制成的双向连续双梁，所述的固定件为螺栓或铆钉。

8.根据权利要求7所述的固定机构，其中所述的固定件穿过所述的柱，将所述柱两侧的同向双梁通过固定件固定连接，所述的固定件为螺栓或铆钉。

9.根据权利要求6或7所述的固定机构，其中进一步包括在所述的梁与梁、梁与柱的接触面设置加固梁与梁、梁与柱的连接的加强连接件，所述的加强连接件和所述的梁的结构匹配，并通过所述的固定件固定在所述梁的内侧。

10.根据权利要求9所述的固定机构，其中所述的加强连接件为方形或三角形的钢构件。

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