CN103906883B - 多角度屋架束缚装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种屋架束缚装置，其包括销与支架组合，使墙框能在任何角度适应任何风格的屋架。本发明还涉及一种建造这种屋顶构架的方法。

Description

多角度屋架束缚装置及方法

技术领域

本发明涉及一种屋架束缚装置，其包括销与支架组合，使墙框能在任何角度适应任何风格的屋架。本发明还涉及一种具有所述束缚装置的房屋构架组合，及一种使用束缚装置的屋顶建造方法。

背景技术

用于建筑工业的屋架通常由钢或木材制成，其在工厂预制，现场组装在一起。这种组合通常包括通过现有固定系统，如螺栓、螺丝钉、钉或铆钉，将屋架连接到房屋构架。很常见的是屋架需要安装在非垂直于墙框的角度。

许多风格的屋顶建造如四坡屋顶，包括直接屋架相互连接。要做到这一点，通常将第一个屋架支撑定位，然后增加后续的屋架，直到屋顶构架完成自立。

然而，这些方法通常要求在屋架连接一起形成屋顶构架之前，以一固定角度安装每一屋架到墙框上。目前，在工厂里将束缚装置安装在屋架和/或墙框，且以允许屋架以单一角度固定到墙壁的方式配置束缚装置。由于如果屋架到达现场，安装、配置或定位束缚装置错误，屋架是不能够被安装在所需角度，因此，现有的束缚方法从而容易出错。这样的错误可能导致延长装配时间，增加劳力需求，增加生产，最终对制造商与终端消费者产生更高的费用。

申请人没见过允许以任意角度安装屋架到墙框（包括现场组装期间）的屋架束缚装置，也没见过允许多角度束缚装置在工厂安装到大量生产的屋架与墙框的系统。

此外，在组装现有屋架系统时，在安装到屋顶构架时每个屋架确切的角度必须精确。如果不是，屋架可能不能准确地在中心位置进行匹配。必需计算与确保每一角度是正确的，这是劳力密集和费时的，且一旦固定到墙框，目前没有调整屋架位置的余地。

发明内容

因此，在一种实施方式里，提供一种屋架束缚装置，其能使屋架以相对于墙框任意角度安装于墙框。

在又一实施方式里，所述束缚装置包括一束缚销与容纳支架，所述束缚销包括屋架安装装置及向下延伸的公部分，所述容纳支架包括墙框安装装置及用于容纳公部分的母部分，这种组合使屋架能以任何角度安装于墙框上。

在一可选择的实施方式里，所述束缚装置包括一束缚销及容纳支架，所述束缚销包括墙框安装装置及向上延伸的公部分，所述容纳支架包括屋架安装装置及用于容纳公部分的母部分，这种组合使屋架能以任何角度安装于墙框上。

在又一实施方式里，所述束缚装置包括一束缚销及用于安装在墙框上的分隔块，所述束缚销具有屋架安装装置及向下延伸的公部分，所述分隔块包括用于容纳公部分的母部分，这种组合使屋架能以任何角度且与墙框间隔距离地安装于墙框上，所述间隔距离对应分隔块的高度。

在又一实施方式里，所述束缚装置包括用于安装在墙框上的分隔块、及容纳支架，所述分隔块包括向上延伸的公部分，所述容纳支架包括屋架安装装置及用于容纳公部分的母部分，这种组合使屋架能以任何角度且与墙框间隔距离地安装于墙框上，所述间隔距离对应分隔块的高度。

可选择地，所述公部分为圆柱形元件，所述母部分为配置用于容纳公部分的凹孔或插槽。

可选择地，所述公部分为圆柱形元件，其具有可向内变形的向外折边端部，所述母部分为凹孔或插槽，其形状设置为通过扣合能与圆柱形元件及折边端部配合。

在又一实施方式里，所述公部分为实质圆柱形元件，其包括向外延伸的倒刺，所述母部分为凹孔或插槽，其包括由可变形材料制成的向内延伸倒刺以允许圆柱形元件的插入。

在另一实施方式里，所述公部分为销，其包括沿其长度方向的至少一倒刺组成，所述母部分为与一接收器板关联的至少一个或多个拱门组成，借此一旦销完全插入，倒刺组成与拱门组成的下边缘配合。

可选择地，所述公部分为圆柱形元件，其包括在其外表面的第一螺纹，所述母部分为凹孔或插槽，其包括在其内表面的第二螺纹，所述第一与第二螺纹用于可转动配合。

在又一实施方式里，提供一种屋架，包括如上所述的束缚装置或零件。

在又一实施方式里，提供一种墙框，包括如上所述的束缚装置或零件。

在另一实施方式里，提供一种房屋构架组合，包括：

一竖直的墙框；

至少一个屋架；及

如上所述的屋架束缚装置。

在又一实施方式里，提供一种建造屋顶构架于墙框上的方法，所述方法包括以下步骤：

（a）建造墙框，其包括数个竖直立柱，一上水平墙框元件盖在立柱上；

（b）建造形成屋顶构架零件的每一屋架；及

（C）使用如上任一段落所述的屋架束缚装置，以所需的角度安装每个屋架到沿上水平墙框元件的一位置。

应当指出的是，上述任何一个实施方式可以包括任何上述其它实施方式的任何特征，且可以包括下文适当描述的任何实施例的任何特征。

附图说明

并入且构成说明书一部分的附图绘示本发明不同的实施方式，且附图与描述一起用来说明本发明的优点和原理。附图中：

图1a是俯视图，墙框及与其安装的使用实施本发明的束缚装置的屋架，展示屋架可能安装至45度角；

图1b是俯视图，墙框及与其安装的使用图1a的束缚装置的屋架，展示屋架可能安装至90度角；

图1c是墙框及与其安装的使用图1a与图1b的束缚装置的屋架的俯视图，展示屋架可能安装至135度角；

图2a是本发明一实施例的具有销束缚的屋架的立体分解图，该销束缚将屋架从墙框分离；

图2b是图2a的屋架束缚的立体组合图；

图2c是图2a的屋架束缚的立体组合图，展示屋架从墙框的角度旋转90度；

图3是用于图2a至图2c的屋架束缚的分隔块及相邻元件的立体放大图；

图4是本发明又一实施例的具有销束缚的屋架的立体分解放大图，该销束缚将屋架从墙框分离；

图5a是本发明又一实施例的具有销束缚的屋架的分解侧面剖面图，该销束缚用于直接安装到墙框支架；

图5b是图5a的屋架与销束缚的组合侧面剖面图；

图6a是又一实施例的具有销束缚的屋架的分解侧面剖面图，该销束缚用于直接安装到墙框支架；

图6b是图6a的屋架与销束缚的组合侧面剖面图；

图7a是又一实施例的具有销束缚的屋架的分解侧面剖面图，该销束缚用于直接安装到墙框；

图7b是图7a的屋架与销束缚的组合侧面剖面图；

图8a是又一实施例的包括支架与销组合的屋架束缚装置的立体分解图；及

图8b是图8a的屋架束缚装置的立体组合图。

具体实施方式

本发明下面的详细说明结合所述附图。在可能的情况下，在整个附图与下面的说明中相同的标号将用于表示相同或类似的零件，为了清晰或说明的目的，附图中某些零件的尺寸可以被修改和/或夸大。

在房屋建造中，墙框与屋架最普遍的是由木材或金属制成。这些建筑物包括竖直墙框、及典型的三角形屋架，该三角形屋架构成屋顶构架的一部分，虽然屋架可能有各种各样的形状和大小。本发明涉及一种以允许任何形状或形式的屋架以任何角度进行安装的方式安装屋架到墙框的装置与方法。如下文更详细描述，使用本发明能产生各种额外的技术效果。

图1a以更广的形式展示本发明的一实施方式，其绘示构架组合10的俯视图，该构架组合10包括屋架12，其以相对墙框14形成大约45度角安装到墙框14的中心。图1b绘示以相对墙框14形成90度角安装的屋架12。图1c绘示以相对墙框14形成135度角安装的屋架12。这些附图的目的是展示给读者如何将屋架与墙框进行组装，从而屋架可以在360度角范围内安装在墙框上。

同时本发明并不限于能使屋架被束缚在所需角度的任何一种装置。根据一实施方式，使用销束缚可以实现，该销束缚包括如附图所示与下文更详细描述的与屋架或墙框关联的竖直销（或公元件或轴），及与墙框或屋架分别关联的配合插槽装置（或母部分），从而在两零件之间的配合允许屋架以所需的角度安装在墙框上。

熟练的本领域技术人员会理解，允许屋顶构架以任何所需角度安装在墙框上的系统的益处。这样的系统允许墙框与屋顶构架，以及束缚装置的公部分与母部分，可以大量生产，且允许这些零件的多数组装以最小出错率在现场完成。例如，屋架可安装一个或多个公配合部分，墙框可包括在沿着墙框对应位置设置的一个或多个母配合部分，这些元件将分开送达安装地点。在墙框竖起之后，组装人员通过简单配合所述束缚零件，可快速容易地以所需角度于墙框上安装屋架。从制造的观点来看，由于工厂里“特定角度”的束缚零件与墙框或屋架的错误安装引起的潜在的错误降低了。

熟练的本领域技术人员会进一步意识到，有数个用于在中心位置交汇的屋架，例如，本发明允许每个屋架被安装在墙框上，旋转到其所需的角度，然后固定在一个位置。这减轻了在组装每个屋架时对精度的要求，并提供建房的人更大的灵活性。然而，可以理解本发明不限制在与屋架一端关联的束缚配合后的屋架旋转的能力，有很多情况下，以任何角度安装屋架的能力是需要的，但在束缚零件配合后，屋架保持固定在该角度的能力也是需要的。

根据一实施方式，束缚装置不仅允许屋架安装在一个所需的角度，而且允许屋架与墙框间隔一个短的竖直距离。熟练的本领域技术人员会领会，这种间隔能够使在屋顶与墙结构元件间的热桥显著减少。在本领域中减少热桥的益处是众所周知的。

图2-3绘示本发明的这种实施方式。所示的墙框14，优选由钢制成，包括多个竖直立柱18及如每一现有墙框设计的跨过立柱顶部的上水平元件20。墙框14可以由其他材料制成，包括但不限于木材、砖、双砖、风干土坯或聚合物。

固定在墙框元件20上面的是屋架束缚分隔块22，束缚装置的“插槽装置”设置在分隔块22中，该分隔块22包括一从其上表面竖直向下延伸穿过分隔块的凹孔24。在一实施方式中，凹孔24不是完全穿过分隔块。分隔块22安装在墙框对应屋架12安装所需的位置上。

在本实施例中，屋架12优选由一个或多个倾斜弦杆28及一下水平弦杆30组成，以支撑模式形成三角形形状。在图2a～2c所示实施例中，该三角形是直角三角形，只包括一个倾斜弦杆28，但其他的配置也是可行的。熟练的本领域技术人员会理解，屋架有各种各样的形状和尺寸可供选择，包括筒拱桁架、双悬臂桁架、斜平桁架及双倒立桁架。可以理解的是，本发明并不限于任何一种形状或结构。屋架12包括销32，其具有从下水平弦杆30向下延伸位于安装到墙框20所需位置的下圆柱部34。

通过屋架12在上弦杆28与下弦杆30相交的位置，销32的上端部能被固定,从而圆柱部34从屋架26向下延伸且与下弦杆30形成90度角。这样做的一个方法是使用如他们的国际专利公布第WO/2001/023684号所描述的申请人现有的突起/按压结构件连接系统（未图示），但本发明不限于此连接方法。销32优选由金属制成，但可以由任何足够耐用的材料制成。

一旦屋架对准到所需的角度，销的圆柱部34可插入束缚块24的凹孔24从而与束缚零件配合。可供选择的是，如图2b清楚可见，在安装屋架26到墙框20后，屋架可以调整到所需角度，虽然这取决于安装屋顶构架的方式，并不总是可能。束缚零件允许屋架沿水平的角度范围安装，包括例如如图2C所示垂直于墙框的角度。图3绘示本发明本实施方式的屋架与墙框之间的束缚连接的放大图。

图4展示了本发明的又一实施方式。特别是，该屋架包括与其关联的销40，其具有中空的向内可变形的圆柱部42，该圆柱部具有向外折边的下端部44。该销40适于插入分隔块的凹孔46，凹孔46的形状允许下端部44快速扣合在凹孔46内。特别是，凹孔的直径是不足以让折边下端部44插入，除非圆柱部42向内变形，所以一旦下端部44到达凹孔46的区域48，下端部允许快速返回到原来的位置，从而将销锁在凹孔46内。

根据又一实施例，本发明不涉及分隔块的使用，而能使屋架12以任意角度直接安装到墙框14。本发明该又一实施例从如图5a-5b所示的实施方式可见。在该实施方式，屋架12直接固定在墙框14上。再一次，与屋架关联的束缚销50包括下圆柱部52。不是被插入一分隔块凹孔，该销下圆柱部52适用于类似地插入固定在一墙框立柱18上的支架54。虽然只显示剖面，可以领会的是，支架54是这样形成的，它包括一中间圆形通道55，其与立柱表面提供必要的插槽，圆柱部52可旋转地容纳在该插槽内。束缚销50的上端部可使用按照前面实施例描述的任何合适的装置连接到屋架。

圆柱部52可以包括横向延伸的通孔56，用于容纳锁定销58。支架具有一长度，使得当束缚销完全插入，通孔56在支架下方可见以允许锁定销58插入。熟悉本项技术的人员会认识到，锁定销58防止在屋架安装后束缚销50被从支架54拔出。这样的销也可以配置为防止屋架安装后的后续旋转。对于使用锁定销的一种替代选择可以是使用卡簧（未图示）。

在又一实施方式，在所有屋架与墙组装之后，可以安装额外的销，螺钉，螺栓或任何其它合适的锁定装置，其不仅束缚屋架，而且锁定支架于销上，停止任何旋转。

如图6a-6b所示的又一实施方式，包括具有倒刺圆柱部62的束缚销60与固定在墙立柱18的支架64的使用，立柱18包括一倒刺通道66。束缚销60通过屋架12在其上端部（如前面所述）被固定，倒刺圆柱部62适于以任何屋架角度插入通道66内。

在通道66内的倒刺可由可变形的材料制成，如塑料、弹簧钢或其它材料，这使得刚性倒刺销60能插入到通道66，然后通过如图所示的倒刺的配合进行固定。可供选择的是，通道66可以向外变形以允许插入但适于随后快速返回到其原始的位置。在这种结构中，销60的倒刺可以向上以三角形的形状形成角度，而支架64内的倒刺可以向下形成角度，从而便于插入。

可以理解的是，上述配置的反向配置也是可行的，因为束缚装置的公部分可以与墙框关联，母部分与屋架关联。这样的实施方式如图7a-7b所示，其利用从墙框元件20向上延伸的销70。此时屋架12包括如前面实施例所述的支架72，且适用于以任何角度下降到销70，从而销延伸穿过支架通道74。锁定销76可再一次用来锁支架72于束缚销70上。再次，包括前面描述的倒刺销/支架通道实施方式的各种替代方案是可行的。

未图示的又一种变化是分隔块的使用，例如分隔块22，该分隔块具有从其向上延伸的适用于容纳在插槽内的公部分，该插槽设置于支架上，例如设于屋架上的支架72。

还有一个实施例，其也未图示，但可以应用于前述标准或反向束缚配置，是使用螺纹销与螺纹锁紧螺母配合，这也可以可转动地固定屋架于墙框上。

图8a与8b绘示束缚装置80，其包括一支架82及根据本发明另一实施例配置的销/连接片84。本领域技术人员会理解，装置80是类似于先前在图6a-6b描述的装置但包括一些额外的特征。支架82包括一接收器板84，其配置用于突起连接到墙框的结构组件，且具有按压金属组成以在中心板84的每一侧形成百叶拱门86。销/连接片84包括悬挂在连接片90上的销部88，连接片90是用于突起连接到屋架结构元件。支架82的拱门86设计为轻微弹性分离以让销部88在低安装载荷下插入到接收器。接收器板84可以由弹簧钢或其它适当的柔性材料制成。一旦完全插入，销部88上的倒刺组成92与拱门组成的下边缘配合以提供很高抗拉拔力的方式将该两个零件锁在一起。

因此，在图6a-6b与图8a-8b所示的束缚装置里，销不仅是用作为定位屋架的装置，而且用作为结构组件，协助抗拉出、振动荷载等。

在某些情况下，墙框内侧无法进入，例如，墙框可以填充用于火灾率/隔离墙框的泡沫或其它材料。在这些情况下，与墙框关联的束缚装置可以被封装，于支架的外侧不可见，因此不能进入墙框束缚屋架。在这种情况下，可能需要进行“盲固定”，即，插入销进入泡沫材料直到销与被泡沫封装的支架进行配合。熟练的本领域技术人员会理解，这种情况将需要两个束缚组件进行配合，而无需使用额外的固定件。图6a-6b与8a-8b所示的倒刺的构造都是合适的，但是其它的变化可能是可行的。

因此，本发明提供一种简化的房屋建造方法，包括可以大批量生产的墙框与屋架，也包括可以大批量生产的支架与销束缚装置，重要的是，能使屋架在装配过程中相对墙框以任何角度进行安装。例如，每个墙框零件、屋架零件及形成房屋结构的束缚装置的支架与销零件，适用于使用计算机辅助设计与自动机器进行预定与预穿孔。可以设想，每个墙框与屋架结构元件将根据已输入到机器内的房屋规划数据以某种方式进行标识。这将有助于工厂的组装人员确定沿屋架或墙框在哪点安装束缚零件。

因此，每个墙框与屋架可以在工厂安装束缚零件，消除现场组装的需要，虽然现场组装仍然被认为是在本发明的范围之内。实施本发明的结果是，房屋构架的制造、组装、运输与建造变得更加简化和高效。

本发明在不偏离其范围的情况下可以产生进一步的益处与改进。虽然在被认为是最实用与优选的实施例中展示与描述本发明，公认的是在本发明的范围和构思内可以做出不同的方案，本发明不限于于此揭露的细节，而是包含权利要求的完整范围，从而包含任何与所有等同设计与装置。

在随后的任何权利要求与发明内容里，除了上下文要求之外，否则由于语言表达或必要含义，包含与包括是相同意思，即在本发明不同的实施例中特定的特征可以与进一步的特征关联。

整个说明书中对现有技术的讨论不应视为承认这种现有技术是众所周知或形成这个领域的公知常识的一部分。

Claims (11)

1.一种屋架束缚装置，所述装置能使具有一上弦元件和下弦元件的屋架以相对于墙框任意角度安装于墙框，所述装置包括一束缚销及一容纳支架，所述束缚销包括一第一安装装置及一公部分，所述容纳支架包括一第二安装装置及一用于容纳束缚销的公部分的母部分，其特征在于，所述第一安装装置还用于将所述上弦元件和下弦元件安装在一起。

2.如权利要求1所述的屋架束缚装置，其特征在于，所述屋架的束缚销包括一向下延伸的公部分，所述容纳支架包括墙框的第二安装装置，这种组合使得屋架能以任何角度安装于墙框上。

3.如权利要求1所述的屋架束缚装置，其特征在于，所述容纳支架还包括一用于安装在墙框上的分隔块，所述分隔块包括所述容纳支架的用于容纳所述公部分的母部分，这种组合使屋架能以任何角度且与墙框间隔距离地安装于墙框上，所述间隔距离对应分隔块的高度。

4.如权利要求1所述的屋架束缚装置，其特征在于，所述公部分为圆柱形元件，所述母部分为配置用于容纳公部分的凹孔或插槽。

5.如权利要求1所述的屋架束缚装置，其特征在于，所述公部分为圆柱形元件，其具有可向内变形的向外折边端部，所述母部分为凹孔或插槽，其形状设置为通过扣合能与圆柱形元件及折边端部配合。

6.如权利要求1所述的屋架束缚装置，其特征在于，所述公部分为实质圆柱形元件，其包括向外延伸的倒刺，所述母部分为凹孔或插槽，其包括由可变形材料制成的向内延伸倒刺以允许圆柱形元件的插入。

7.如权利要求1所述的屋架束缚装置，其特征在于，所述公部分为销，其包括沿其长度方向的至少一倒刺组成，所述母部分为与一接收器板关联的至少一个或多个拱门组成，借此一旦销完全插入，倒刺组成与拱门组成的下边缘配合。

8.如权利要求1所述的屋架束缚装置，其特征在于，所述公部分为圆柱形元件，其包括在其外表面的第一螺纹，所述母部分为凹孔或插槽，其包括在其内表面的第二螺纹，所述第一与第二螺纹用于可转动配合。

9.一种屋架，其特征在于，包括如权利要求1－8任一项所述的束缚装置。

10.一种房屋构架组合，其特征在于，包括：

一竖直的墙框；

至少一个屋架；及

如权利要求1－8任一项所述的屋架束缚装置。

11.一种建造屋顶构架于墙框上的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)建造墙框，其包括数个竖直立柱，一上水平墙框元件盖在立柱上；

(b)建造形成屋顶构架零件的至少一屋架；及

(C)使用如权利要求1－8任一项所述的屋架束缚装置，以所需的角度安装所述每个屋架到沿上水平墙框元件的一位置。