CN1067469A

CN1067469A - 用于建筑结构框架中的组装梁

Info

Publication number: CN1067469A
Application number: CN92103422A
Authority: CN
Inventors: 杰克·斯莱特
Original assignee: Individual
Current assignee: Intland Canada Ltd
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1992-12-30
Anticipated expiration: 2007-04-06
Also published as: WO1992017658A1; US5761873A; CA2107775C; AU1466392A; CN1111633C; CA2107775A1

Abstract

一种自装配式腹杆，它将两根钢弦杆固定在一起以构成梁，梁的厚度不同，所用腹杆尺寸不同，腹杆带一些孔以装配将腹杆固定于一对互相平行的弦杆上的螺丝，弦杆外形截面相同，但其钢规格不同，由此来构成不同强度的梁，组装好的梁可用作建筑结构的框架。在给定风荷载和轴向力后，设计师便可确定梁的间距和厚度，根据标准的规范给出的钢弦杆规格、腹杆尺寸、数量和间距及将腹杆固定于弦杆的螺丝数量和位置，然后组装成所需要的梁。

Description

本发明涉及一种墙体、楼板等建筑结构的框架中的梁，它含有一对间隔开的由腹杆连接的弦杆。本发明在各种应用中涉及到连接弦杆的腹杆;组装梁;含有这种梁的框架以及装配这种梁和框架的方法。

对于墙体、楼板、天棚等建筑结构中的框架构造广泛地采用了各种方法。仍然普遍采用的一个例子是将木梁用作壁骨、搁栅等。木材日渐变得昂贵，并要对其进行防腐处理和防止可能遭受虫蛀的处理。木材还有翘曲的特点;并且从整体上看木材的性能可能会出现不一致的现象。木梁的一般特征是给定尺寸的梁具有特定的承载能力，而要增加由木梁构成的框架的承载能力通常需要用更多数量的木梁或用加大了横截面的梁。作为实体材料的木材也需要钻孔以便使暗配的导线等穿过楼板或墙体中的木梁。木梁仍然具有易于切削以适应特殊用途的优点，虽然一定数量的预制木建筑框架已日渐普及。

总之，在设计建筑结构时，建筑师（或设计师）要确定该结构需要承受的荷载，并考虑重量、费用、梁间距和足以承受所需荷载的尺寸等实质性的特征，从这些常用的条件来选定承重梁。建筑师受到这些条件的限制，他会宁可在楼板中采用6英寸（15.24厘米）厚的木搁栅，但可以发现为了满足已确定的荷载条件，阁栅的间距仅仅是14英寸（35.56厘米），而标准的下层地板材料所需搁栅间距为48英寸（121.92厘米）。这个问题的一般解决办法是简单地采用间距为12英寸（30.48厘米）厚度为6英寸的木搁栅构成的建筑过量的楼板。这就导致比简单地满足给定的荷载承受能力要多用材料和人工。另外的办法是采用间距为16英寸（40.64厘米）的厚度为8英寸（20.32厘米）的木搁栅，但是这样改变梁厚，即加厚楼板是不可取的，甚至在特定情况的约束条件下是不可能的。无论怎样，它仍将导致建筑过量的楼板。于是这便有利于得到一种梁以用于建筑结构中，这种梁适应于结构的承载能力，并便于适用特定的情况毋须改变梁的尺寸或间距，这种梁将提供一种具有材料和人工的费用与结构的承载条件更为适应的结构。

本发明的目的是要提供一种框架，其中的承重件，即梁设计成能使特定结构的荷载条件相一致。每根梁由一对弦杆、腹杆和紧固件组装而成。这些部件从包括有标准弦杆、腹杆和紧固件的组件中按照规范加以选定。在给定结构的承载条件后，由该规范给出梁在框架中的间距、每根梁所用弦杆型式、腹杆型式、腹杆数量及紧固件数量和位置。

于是本发明一方面提供了一套梁的组件，这套组件包括标准弦杆、腹杆和紧固件。这些组件按规范装成梁并包含在结构的框架内，该结构具有按预定的准则所需的承载能力。由梁组件的规范给出每根梁中所含有的标准弦杆的型式、腹杆数量和用来将腹杆与弦杆固定在一起的紧固件数量和构形。由预定的准则给出该结构要求承载力所需要的梁的间距。

根据最佳实施例，一组标准弦杆包括具有相同的外部截面但其金属规格不同的空心金属弦杆，腹杆最好也是金属的，其形状刚好能提供一对装配架，该架可在紧固件装配之前实现对互相平行的弦杆的定位。腹杆的尺寸最好是能使组装好的梁厚度可为通用的建筑材料所采用。每根腹杆也最好开设有多个孔，这些孔对应于由装配架预先定位的弦杆上的孔以便在安装紧固件时能从这些孔穿入弦杆中。

本发明还包括组装梁和用这种梁构成框架的方法。

一种组装梁的方法，该梁作为具有所需承载力的建筑结构的框架的一部分，它包括按照规范来选择相匹配的弦杆和腹杆;在预定位置安置第一腹杆和弦杆;按照规范所给出的所需紧固件的数量将腹杆和弦杆固定;平行于第一弦杆将第二弦杆安装就位并把它固定到腹杆上;按照规范所给出的所需紧固件的数量将第二弦杆和腹杆固定在一起。对按第一步骤选定的所有腹杆重复上的定位和紧固步骤。

一种构成承重建筑结构的框架的方法，它包括确定该结构所需承受的荷载;按照预定的准则确定该框架要承受的荷载所需的梁间距和梁尺寸;按照规范所给出的每根梁所需的腹杆数量和腹杆、弦杆的型式以及将每一腹杆固定于每一弦杆上的紧固件的数量将组装梁的标准弦杆和腹杆紧固在一起，并按确定的间距将组装好的梁构成框架的一部分。

附图的简要说明：

图1为本发明的最佳实施例的梁的部分透视图;

图2为图1所示梁的下部作为壁骨时的透视图;

图3为图1所示梁作为外墙的一部分时的立面图;

图4为本发明最佳实施例的腹杆坯件的平面图;

图5为图4所示腹杆弯杆后沿其5-5线剖开后的横截面图;

图6为图2所示梁的上半段的立面图;

图7a和7b分别为图1最佳实施例的透视和俯视图，该图表示砖连接件;

图8为图1所示梁作为具有砖面层的外墙框架的一部分时的侧向立面图;

图9为图1所示梁作为空腹框架一部分时的局部透视分解图;

图10为类似于图2所示的墙框架中斜拉杆的局部透视图;

图11为包括图1所示梁在墙角部位的透视细部图;

图12为用于图1所示梁的加劲板的透视图;

图13和14为图1所示梁作为支承在承重墙上的楼板搁栅时的局部剖开的透视图，它们分别表示了不同的安装连接;

图15为图1所示梁作为端部装在工字梁中的楼板搁栅时的侧视图;

图16、17和18为图1所示梁作为具有其顶边与支承墙的顶面齐平的楼板搁栅的透视图，它们分别表示了不同的安装连接;

图19为图1所示梁作为楼板搁栅时的中段支承的透视细部图;

图20为图1所示梁作为楼板搁栅时的中段桥式支撑的透视图;

图21为由图1所示梁构成的楼板框架的部分透视图;

图22为图1所示梁作为屋面椽条和墙壁骨时的侧视图;

图23和24为由图1所示梁构成的典型墙框架的立面图;

图25表示典型梁的成套组件;

图26为本发明梁的另一个实施例的局部透视图，在该实施例中梁作用壁骨;

图27为用于图26所示梁的腹杆的金属板坯件的平面图;

图28表示列于表Ⅳ中的每个位置编码的腹杆和螺丝的表面配置;

图29表示列于表Ⅷ中的每个位置编码的腹杆和螺丝的表面配置;

图30表示列于表ⅩⅡ中的每个位置编码的腹杆和螺丝的表面配置;

参阅附图可知，图1表示最佳实施例梁40的一段，图2表示用作墙架的一部分的壁骨时的梁40的一段。梁40包括一对间隔开的金属空心弦杆42，它们通过V形腹杆44连接在一起，而腹杆44是用机械紧固件如螺丝46等固定在每根弦杆上。每根弦杆为截面基本呈方形的金属管。

从图3和4的立面图中易看出，每根腹杆44具有互成90°角的两肢48，腹杆将互相平行的弦杆连接起来，沿每肢48的边缘方向有凸缘50。坯件52有边段54，将它向肢48的中心段以大致成直角状弯折成为凸缘50。在图示的实施例中要指出下述关系：肢48相对弦杆对称设置，每一V形肢在其自由端上与弦杆成45°的内角;在每肢端部的三枚一组的螺丝46沿固定腹杆的弦杆的侧面56的中心线成直线布置;在肢48端部的螺丝46^a（和孔70^a）及螺丝46^b（和孔70^b）位于互相垂直的线58，60上，而螺丝46^c（孔70^c）位于两枚螺丝46^b的中间，螺丝46与在同一肢上的螺丝46^a等距，凹纹肢的凹槽62增加了肢的抗弯强度，而连接端部64增加了紧固点66和腹杆边68之间的抗破损能力。在组装梁的弦杆中的螺丝的正确位置由腹杆坯件中的预开孔70来确定，该孔在制造腹杆时从金属板模冲而得，凸缘的纵向端部72可沿直线73弯折成（见图4页）与弦杆侧面74大致邻接，从而在组装梁时腹杆起到了使弦杆正确就位的装配架的作用。所述实施例中的腹杆为ASTM A446Gr.A 16Ga的镀锌薄钢板件。

所述实施例的弦杆42为ASTM A513-35Y的镀锌薄钢管，其侧面76具有11/2×11/2英寸（13.97×13.97厘米）的外截面。钢的规格依赖于所使用梁的所需强度，确定所需钢规格的方法将在下面说明，螺丝46是金属板用螺丝，由孔70确定它们的位置，而该孔70是在组装梁时可被攻出穿过金属管的螺丝纹。

可以理解到，可由半熟练工由其部件弦杆和腹杆组装而成梁，一旦腹杆沿弦杆的长度方向在其正确的位置安放后，它便起到了使弦杆相对腹杆正确就位的装配架的作用。之后以螺丝通过腹杆上的预开孔直接攻丝并拧到穿入弦杆内。

还可以理解到，梁40可以用未装配的弦杆、腹杆和螺丝作为“一套组件”来提供。于是可以将梁紧凑地运输和堆放，并可在施工现场装配或可以在装运前制作好。

图示的最佳实施例的梁可以用作各种建筑结的框架的一部分，这将意味着这种梁在某种程度上用作通常的壁骨，搁栅等，但是这种梁还有其它的用途。

图2表示一种装在下部水平底轨板78中作为壁骨的梁的典型连接，底轨板78具有底板80和侧壁82，螺丝84^a将壁骨弦杆42^a固定于底轨板侧壁82^a上，而未表示的第二螺丝同样将弦杆42^b固定到侧壁82^b上。底轨板78可以用混凝土锚固件直接固定在支承混凝土楼板上。清水墙、硬泡沫保温板等护板可用一般方法固定在梁的弦杆上，清水墙的螺丝可按给出的最佳实施例的情况直接固定在空心弦杆中。

图6表示作为壁骨安装的梁40，其上端连接到混凝土天花板86上，外轨板88可直接用锚固件90固定在天花板上，而梁40的上端部可用直接安装于弦杆42中的金属板螺丝94固定在内轨板92中。外轨板88的尺寸要合适从而可刚好将内轨板和梁装入。

图7^a和7^b表示安装成墙框架一部分的壁骨的梁40的砖连接件96，砖连接件96包括带侧壁98，100和腹板102的金属槽板，其中腹板102用金属板螺丝104安装在梁40上，槽板的侧向延伸部分106具有孔108以容纳系条110，该侧向延伸部分用来将薄砖板墙以类似于现有技术的方式连接到梁上，而这一点将在下面进一步描述。

图8表示安装成外墙一部分的梁40，除上面的详述的部件外，在图中还表示了用系条110将薄砖板112连接到底层梁40上。墙包括外护板114，它可直接用适合于该护板的通用方式固定在梁40上，护板可包括任何常用建筑部件，比如硬质保温板，该板可用任何适当常用方式直接固定在框架梁上。挡水板116阻止水进入墙-楼板接合处118的区域里，泄水板120将任何水导流进入泄水孔122。泄水孔位于座角铁124上面，而座角铁用锚栓128直接锚定在混凝土126上，弹性密封层130和密封垫层132设置在上部砖层134和角铁124之间。电线及其它材料需要暗设在墙内的可以装设在梁的弦杆之间，毋须象实心梁那样要进行钻孔。保温层136可放置在护板114之后，在墙架梁40及其间隔开的弦杆42之间。这样连接内弦杆42^c和外弦杆42^d的腹杆比应用整体金属梁起到了减少外墙的内外部分的热桥作用。

梁40的弦杆和腹杆的配置是这样的，即每根弦杆在通常垂直于护板114的外表面138的如双向箭头140所示的方向上的抗弯能力得到加强。梁的强度可由适应于框架的特定用途来确定;采用特定强度的弦杆（即特定规格的管）;采用具有特定尺寸和形状的腹杆;为了将腹杆和弦杆固定在一起而使用特定的螺丝和外表配置。下面将给出特定用途梁的最佳实施例。

图9所示的梁40用作空腹托架的竖直构件，板144的锚固件142埋入混凝土板146中，板144为L形，在其从板上横向伸出的肢上带有孔148。板150焊接在梁40^a的两弦杆上，并带有螺杆152，该螺杆152刚好穿过孔148，它可用螺母154和垫圈156就地固定。

具有本发明梁的建筑框架还可包括一条或多条斜拉杆158，如图10所示。拉杆可通过节点板160连接在壁骨底端，而该节点板160用螺丝162固定在底轨板和弦杆42^e上。

图11表示墙架构件在角隅处布置的例子，底轨板78^a，78^b以直角斜接，而梁40^b、40^c用螺丝84^a固定在底轨板的垂直侧壁82^c，82^d上。直角的角隅板用金属板螺丝固定在外弦杆42^f，42^g上，但在图中未表示。

单根梁40可装设一U形加劲的金属轨板164，并用螺丝166来固定，如图12所示。

梁40的最佳实施例还可用作楼板搁栅的构件，各种典型的布置示于图13～21中。如图13所示，水平方向的梁40其端部支承在混凝土墙168上，梁用U形金属轨板170固定在墙上，而梁借助螺丝172固定于该轨板170上。轨板170的开口朝内并沿墙伸展，轨板170用直角的金属件174固定在墙168的顶面上，其中轨板用焊接或机械固定方式固定于直角金属件上，而该金属件本身用螺栓176固定在墙上。楼板的覆板178由梁来支承，而轨板78用来装设上面所述的壁骨。

图14表示另一种装在混凝土墙顶端的搁栅的布置。常用的木梁180直接固定在混凝土墙182上，另一木梁184则固定在第一木梁上。梁40用U形金属件186固定在木梁180上，该U形金属件分别用螺丝188、190固定在木梁180和梁40上。

楼板搁栅可固定在工字梁的翼缘之间，如图15所示。木块192用角铁件194固定在梁40上，这些部件通过摩擦装配固定在工字梁196的侧向翼缘间。

楼板搁栅可安装得与支承墙的顶端几乎齐平。在图16中木梁168固定在混凝土墙200上，搁栅托202由两根角铁件204构成，该角铁件204具有侧向伸出的挂勾206，搁栅托将梁40相对墙固定，托202分别用螺丝208、210固定在木梁198和梁40上。

搁栅还可用装在搁栅下的横挡与墙顶面齐平支承。如图17中所示那样，纵向的金属横挡212用锚栓216固定在混凝土墙214上，而图中只表示了其中一个锚栓。梁40直接支承在横挡搁板218上并用金属加强件220固定在那里，该加强件分别用螺丝222，224固定到搁板218和梁40上。

在混凝土墙中可以预先留有凹穴以支承搁栅。如图18所示，混凝土墙226设有凹穴228以容纳搁栅，即水平梁40，它支承在凹穴的底面上，但在图中看不见。梁40带有金属端部加强件230，而每根梁端部均位于凹穴内。

为了防止使用时的向下挠曲在搁栅的中段需要支承。如图19所示，梁40在其中段用一横梁232来支承。槽形金属件234焊接或用螺丝固定在工字梁232的翼缘236上，并用螺丝238固定在梁40上，于是两根梁便固定在一起。

搁栅的中段还可以用穿过间隔开的搁栅弦杆的搁栅撑来支承。如图20所示，长条形的金属搁栅撑240具有Z形横截面并横跨梁40^d、40^e，它处于相应梁的上、下弦杆42^h、42ⁱ间的空腔里。搁栅撑240用螺丝242直接固定在每根弦杆内，于是搁栅撑为梁40抵抗扭曲提供了附加支撑，另外搁栅撑在组装时还有助于使梁保持互相平行。

当梁如前述为墙架的一部分，或如下面将要叙述的作为屋架一部分，或在可能的情况下为其它的建筑框架时，很显然搁栅撑可与本发明的梁一起使用。

梁也可以成对放置以便为抵抗弯曲提供附加支承。图21表示由一对梁40^f、40^g构成的双搁栅，这在承受重荷载的楼板时是需要的，例如一根梁是不能在楼板中段提供用作楼梯井的洞口244。这样的成对梁在需要时自然可以有其它形式的应用。

本发明的梁也可以用作屋架中的椽子。这样应用的例子示于图22中。斜梁40^h、40ⁱ由脊盖246和顶夹248固定住，顶夹需要时可以由梁250来支承，该梁可按常规方式依次支承（图中未示）。每根梁由墙壁骨252支承，由椽子端座254和轨板256提供其间的连接，轨板256由螺丝258固定。

包括有本发明梁的典型墙架示于图23和24，各种部件按前述的表示。

典型梁的整套组件用图解方式示于图25。弦杆40^j、40^k、40m分别代表标准金属弦杆18Ga、16Ga和14Ga，腹杆4^e、4^f分别代表包含在6英寸（15.24厘米）和8英寸（20.32厘米）梁中的标准腹杆，整套组件还包括螺丝盒260。

现在来描述本发明梁的最佳实施例的应用，如用于墙壁或天花板等建筑结构的框架中。为便于描述，最佳实施例的应用方式分为二个阶段：要建造的框架的规划或设计阶段，接下来是组装阶段。

规划阶段一般可由建筑师、设计师等来实施。当已知用于框架中的所需梁的长度并计算出或得出作用在结构（墙、楼板等）上的匀布荷载时，设计师可依照梁的厚度是6英寸或8英寸来查阅表Ⅰ（a）和Ⅰ（b），若不需要8英寸厚，设计师一般选用两者中较经济的，这通常是6英寸梁。

然后设计师根据所需的梁长选定表中的行，沿该行移动，首先对每种弦杆规格查看间距为24英寸时的数值，该弦杆规格开始是18Ga，再是16Ga，最后是14Ga从而找出大于作用在该系统上的最小极限荷载。若表中的24英寸（60.96厘米）间距时的极限荷载没有一个超过（或至少相等）所要作用的荷载，这时设计师便查阅间距值为16英寸（40.64厘米）时的每根弦杆的规格，再看超过作用荷载的最低极限荷载。如果仍没有极限荷载超过所需的作用荷载时，设计师可查阅12英寸（30.48厘米）的间距值。在表中确定超过所需作用荷载的最低极限荷载并将确定的资料，其中包括作用荷载值送到制造厂。如果结构还需要承受框架梁的轴向荷载，如在承重墙中，可从表Ⅱ（a）-Ⅱ（c）中找出合适的表，以保证所选定的梁也能够承受所需的弯矩和轴向力相结合的荷载。如梁是适用的，将资料送交制造厂。如果不合适，那么选定能够承受较大匀布荷载的梁，类似地查阅表Ⅱ（a）-Ⅱ（b），重复上述过程，直到找出足够强度的梁。

给定所需长度，弦杆规格，梁厚、梁间距和作用荷载后，制造商便可查阅表Ⅲ（a）、Ⅲ（b）或Ⅲ（c）中之一的适当格子，制造商可从格子的底部开始，往上查阅格子里的所列数值，直到找出超过作用荷载的最小值，按照该值指明“连接形式”的编码。然后从表Ⅳ（a）～Ⅵ（c）确定所需腹杆的数量及组装用于框架中每根梁所需的螺丝和腹杆的外表配置编码。螺丝的外表配置按照每枚螺丝配置示于图28。然后组装梁，首先沿着每根弦杆均匀地将腹杆隔开，之后用安装螺丝在预定位置（每根腹杆上的孔）处将每根腹杆固定于成对的弦杆上，所用螺丝的数量和它们的型式可按照螺丝的外表配置从图28中得出（图28～30中的资料使用详细说明在下面给出）。通常腹杆沿弦杆均匀隔开。如梁带有轨板，则腹杆将对该轨板起防碍作用，于是在梁端要为轨板留下一个位置，但是每根腹杆仍将安装，所以所有腹杆与它们的相邻腹杆是等距离的。

可以认为虽然上述方式分为涉及两个人的几个阶段，但全部步骤确实可以由一个人来完成。而其改变之处是建筑师可向中间装配人员或能把装配好的梁送到框架施工现场的制造商规定他的需要量。梁的成套组件可送到框架组装现场，需要时可将梁放在一起。采用后一方式时的梁可比组装好的梁更为紧凑地送至使用现场。

下面给出试样梁规划和制作步骤的详细实例。

实施例Ⅰ：抗风墙

设计师设计一具有10英尺（30.48厘米）高壁骨的墙架，而墙受到一定的风压，即其弯曲荷载为60psf。壁骨需要6英寸厚（15.24厘米），而挠度为L/600。表Ⅰ（a）中的荷载值是用于挠度极限值为L/360的，所以对所需挠度极限要修正风荷载：

弯曲荷载＝60psf×600/360＝100psf（磅平方英尺）

计算作用的风荷载：

作用风荷载＝60psf×0.75＝45psf^＊

＊AISI冷轧钢设计手册，1986年版，A4.4节

表Ⅰ（a）是用于6英寸厚的梁，从表Ⅰ（a）的10英尺长梁的那行开始，由左向右看，先看具有18Ga金属弦杆的梁的荷载值，接着是16Ga的，最后是14Ga，先查看中心距为24英寸（用最少数量的梁）和18Ga（最小规格则费用最少，重量最轻）的梁。

首先考查6英寸×18Ga@24英寸：

强度＝45psf（磅平方英尺）＝45psf（需要的）所以合适

挠度＝101psf＞100psf（需要的）所以合适

于是设计师记下这些数据以便为下一步骤之用：框架需要10英尺长的梁，额定作用的风荷载至少为45psf;6英寸×18Ga@24英寸，c/c（中到中）。

制造商采用这些数据去查阅表Ⅲ（c）中相应的格子，该格对应于：梁在框架中的间距为24英寸，梁长10英尺和厚6英寸;具有18Ga的弦杆。制造商从格子的底部开始沿数值的列逐步向上，直到找到大于或等于规定为45psf的作用荷载的极限荷载值。由该数值转向相应的连接型式编码“C”。于是转到表Ⅳ（a）可找到10英尺长的梁并需5根腹杆，而腹杆的螺丝外表配置编码如下：

第一腹杆 4

第二腹杆 2

第三腹杆 1

第四腹杆 2

第五腹杆 4

5根腹杆沿弦杆均匀隔开，螺丝的安装按图28中的每个编码进行。

第一和第五腹杆按如下装配，如图28所示，在标题为“参照编码No4”下面，实际上是两根腹杆，它们装在每个第一和第五位置上，腹杆放置在梁的两侧互相对着。一对腹杆中的每根腹杆采用总数为6枚的螺丝进行组装：每一肢上每三个一组的孔配两枚螺丝，每对螺丝之一穿过每三个一组孔的中心孔，而第二枚螺丝安装在剩余两孔中的任一个孔中。

第二和第四腹杆按如下装配，如图28所示，在标题为“参照编码No.2”下面，每根腹杆采用总数为6枚的螺丝固定于弦杆上：每三个一组的孔配两枚螺丝，而且一枚螺丝装在每组中心孔里，而每一对的另一螺丝安装在剩下两孔中的任一个孔中。

中间腹杆（第三腹杆）按照图28所示的“参照编码No.3”来安装，一枚螺丝安装在腹杆中每三个一组的孔的中心孔里。

通常腹杆是安装在梁的同一侧的，然而按照外表配置编码4安装的腹杆也还有一根腹杆装在梁的另一侧。

然后将装配好的梁装入墙架中，它们的中心间距为24英寸。

实施例2：承受风力和轴向荷载的墙

设计师设计具有12英尺长中心距为24英寸的壁骨的墙架，指定风荷载为50psf和挠度条件为L/600，指定的轴向活荷载为2kips（千磅）及轴向静荷载为2kips要由该墙架承受。梁厚可以是6英寸或8英寸，于是梁的荷载条件为：

挠曲荷载＝50×600/360＝83.3psf（磅平方英尺）

作用风荷载＝50×0.75＝37.5psf

作用轴向荷载＝（20+2.0）×0.75＝3.00kips^＊

＊AISI冷轧钢设计手册，1986年版，A4.4节

从表Ⅰ（a）中的6英寸梁厚开始，也可以从表Ⅰ（b）中的8英寸梁厚开始，可找出下列数据：

6英寸×18Ga@24英寸：强度＝29psf＜37.5psf 不合适

8英寸×18Ga@24英寸：强度＝32psf＜37.5psf 不合适

6英寸×16Ga@24英寸：强度＝37psf＜37.5psf 不合适

8英寸×16Ga@24英寸：强度＝41psf＞37.5psf 合适

挠曲＝74psf＜83.3psf 不合适

6英寸×14Ga@24英寸：强度＝46psf＞37.5psf合适

挠曲＝76psf＜83.3psf 不合适

8英寸×14Ga@24英寸：强度＝51psf＞37.5psf 合适

挠曲＝88psf＞83.3psf 合适

首先选择两个标准都满足的：12英寸长的梁，8英寸厚，14Ga中心距24英寸。然而，这个选择必须附加校核以保证它也能承受所作用的轴向荷载。转向表Ⅱ（c）的24英寸间距并查到12英尺长的梁以及具有8英寸厚的14Ga的格子，可得以下数据：

作用风荷载＝40.0psf＞37.5psf 合适

作用轴向荷载＝3.28kips＞3.00kips 合适

于是在以前的步骤中从表Ⅰ（b）内选定的梁的外表配置是恰当的。

再看表Ⅲ（c）中12英尺长的梁，8英寸厚和中心距为24英寸，在14Ga栏中表示如下：

编码E：24psf＜37.5psf 不合适

编码D：37psf＜37.5psf 不合适

编码C：49psf＞37.5psf 合适

然后从表Ⅳ选定编码C的12英尺梁的螺丝和螺杆的外形配置，并借助于图28中的资料装配梁。

表Ⅰ-Ⅲ中列举的数值根据所应用的“工作应力分析”来确定，如应用在美国和加勒比国家中。

表Ⅴ-Ⅶ中列举的数值根据所应用的“极限状态分析”来确定，如应用在加拿大，它在美国称为“荷载和阻力分析”。表Ⅷ和图29中表示的螺丝的外表配置与表Ⅴ-Ⅶ共同使用，下面的实施例3说明表Ⅴ-Ⅷ的应用。

实施例3：抗风墙（极限状态分析）

设计师设计具有10英尺高的壁骨的墙架，而墙要承受的指定风荷载为45psf（磅平方英尺）。壁骨需要6英寸厚和挠曲条件为L/600。

因子化风荷载为：

1.5×45＝67.5psf（磅平方英尺）

表Ⅴ（a）是对应于指定荷载极限为L/360的荷载值，于是需要修正荷载为：

45psf×600/360＝75psf（磅平方英尺）

在表Ⅴ（a）的10英尺长的梁那行中从具有最小规格的弦杆的梁开始，即18Ga，到16Ga和14Ga的弦杆，首先查阅中心距为24英寸的：

6英寸×18Ga@24英寸：强度＝65psf＜67.5psf

（需要的）所以不合适

再查阅：

6英寸×16Ga@24英寸：强度＝83psf＞67.5psf

（需要的）所以合适

挠曲＝124psf＞75psf

（需要的）所以合适

记下上述数据以用于梁的装配阶段：

10英尺梁额定因子化风荷载为67.5psf，

6英寸×16Ga@24英寸（中到中）

制造商用这个数据查阅表Ⅶ（c）中适当的格子并得出如下：

连接型式因子化荷载

B 83

C 75

D 71

E 48

F 38

G 24

从底部开始往上，可看到连接型式编码“D”是第一种能够承受所作用荷载67.5psf的型式。

再看表Ⅷ找出10英尺长的梁需要在5个位置设置腹杆，腹杆的螺丝外表配置为：

第一腹杆 3

第二腹杆 2

第三腹杆 1

第四腹杆 2

第五腹杆 3

这些腹杆沿弦杆均匀隔开，而螺丝的安装按图30中的每一编码所指示的进行。

若需要搁栅撑以防止扭曲，可装设较小规格的金属板状阁栅撑216，这是假设弯曲荷载是均匀地分布在框架杆件上，而表中所载的是作用于简支梁的，而不是连续梁（即梁沿其长度连续支承）。轴向荷载假设为集中的并匀布在弦杆间，还假设用来固定弦杆和腹杆的紧固件仍有效。类似于“TEK”自攻螺丝的金属板螺丝仍是适用的。

本发明的另一种实施例如图26和27所示，图26表示了作为壁骨用的梁500的位置，该实施例中的梁可类似于最佳实施例中的梁来使用。梁500包括弦杆502，它与在最佳实施例中所述的弦杆42相同，梁500还包括单肢腹杆504。腹杆504的坯件506如图27所示。腹杆504^a和504^b可由相同的坯件制成。但坯件506的凸缘508相对腹杆504^a沿折线510往下弯折（如图27所示的那样穿过纸页），而将凸缘向上弯折便可构成腹杆504^b。成对的腹杆504^a和506^b在与弦杆502装配时互成直角关系。

三个一组的安装孔512的位置处于弦杆侧面的中心线上，作为梁一部分的腹板与该弦杆连接。每一组的三个孔以0.5英寸左右的间距均匀隔开，而三个一组的中心孔位于肢的中心线上，并限定在边514之间。凸缘端部516在腹杆中弯曲成形用作使弦杆相对腹杆定位的装配架，方便地设置装配孔，并可使弦杆互相平行。

表Ⅸ到ⅩⅡ（极限状态分杆）和图30的使用方法类似于用于最佳实施例的表Ⅴ到Ⅷ和图29的使用方法。

下面对图28～30中的资料进行说明。例如，图28表示根据“参照编码数”将腹杆（或几根腹杆）固定在一对弦杆上的螺丝的外表配置，在表Ⅳ中列出了每个位置。根据表Ⅳ，对长度8～12英寸的梁的梁外表编码“A”需要在5个位置上安装腹杆，第一和第五位置（为端部位置）根据参照编码No.4装配腹杆，第二和第四位置根据参照编码No.2装配腹杆，而第三位置（中心位置）根据参照编码No.1装配腹杆。

在图28中的标题为“参照编码No.4”下，以图解形式表示了带有指示位置的梁（第一位置和第五位置），从该图可知在每个位置装配两根腹杆，梁的每一侧面各一根腹杆，并在每三个一组的孔中装有两枚螺丝。一般来说，一枚螺丝通常是装在每组孔的中心孔里，而剩余两孔中的任一个孔用来安装一对螺丝中的另一枚。

对于在第二和第四位置安装腹杆，根据参照编码No.2，在将两弦杆固定在一起的每个位置只需一根腹杆，在每三个一组的孔里装入两枚螺丝，其中之一将装在一组孔的中心孔里。

根据参照编码No.1在梁的中心位置需要一根腹杆，一枚螺丝必须装在每三个一组的孔的中心孔里。

图29连同表Ⅷ的使用与图30和表ⅩⅡ的相同。

显然至少根据上面给出的实施例的实践，本发明具备许多优越性。

采用为特殊用途的条件预制的梁，其材料的费用和重量随着工作而减少。梁的强度能随管子规格和/或用于将弦杆和腹杆固定在一起的螺丝的数量的变化而变化，毋须改变梁的总尺寸。所述管子即为所用的弦杆。另外在给出的实施例中的梁通常其重量很轻从而可由一人或二个搬动而不必使用起重设备。

改变腹杆的尺寸可改变梁的承载能力，如需要可改变梁的间距以改变框架的强度。

框架可在其特定区域用双梁或可在该区域用较高强度的梁来增强。

有可能用结合四根弦杆装配成的梁来增强本发明的单根梁的薄弱的横轴向，弦杆排列成四方形并用上述最佳实施例的腹杆连接起来。在这种情况下，可以得到比只有两根弦杆的梁具有更大抗扭曲力的梁，并且该梁可用于框架-支承面的外侧，如作为单根柱。

前述的最佳实施例描述了为本发明人所知道的实施本发明的最佳模式，但这并不构成对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由下面给出的权利要求加以限定。

表Ⅸ（a）

6″梁风荷载表

单跨梁的极限匀布荷载（psf）

“极限状态”

指定的强度荷载和因子挠曲荷载

（变换实施例）

表Ⅸ（a）（续）

6″梁风荷载表

单跨梁的极限匀布荷载（psf）

“极限状态”

指定的强度荷载和因子挠曲荷载

（变换实施例）

表Ⅸ（b）

8″梁风荷载表

单跨梁的极限匀布荷载（psf）

“极限状态”

指定的强度荷载和因子挠曲荷载

（变换实施例）

表Ⅸ（b）（续）

8″梁风荷载表

单跨梁的极限匀布荷载（psf）

“极限状态”

指定的强度荷载和因子挠曲荷载

（变换实施例）

〉

Claims

1、墙、楼板、天花板或屋面等建筑结构的框架，包括多根梁，每根梁具有第一和第二间隔开的弦杆，该弦杆由多个互相隔开的腹杆结合在一起，至少每根第一弦杆具有与覆盖构件反面相贴靠的表面，而每根梁的方向是使第二弦杆与覆盖构件相隔开。

2、根据权利要求1所述的框架，其特征是每根弦杆为空心金属管。

3、根据权利要求2所述的框架，其特征是每根弦杆的横截面基本呈矩形。

4、根据权利要求1所述的框架，其特征是每根弦杆是双肢的且基本呈“V”形。

5、根据权利要求4所述的框架，其特征是每条肢的自由端和“V”形的底部均开有多个孔以接纳将腹杆固定于其中一根弦杆上的紧固件。

6、根据权利要求1所述的框架，其特征是腹杆还包括在装配梁之前能使弦杆就位的一对装配架。

7、根据权利要求6所述的框架，其特征是腹杆为金属板件，每个装配架包括金属板件的弯曲部分。

8、根据权利要求1所述的框架，其特征是腹杆和弦杆用机械紧固件固定在一起。

9、根据权利要求8所述的框架，其特征是机械紧固件是螺丝。

10、根据权利要求9所述的框架，其特征是每根弦杆开有第一和第二组的孔以安装并接纳紧固件从而将相应的第一和第二弦杆固定到腹杆上。

11、根据权利要求1所述的框架，其特征是：

（ⅰ）每根腹杆为金属板件;

（ⅱ）每根弦杆为基本呈方形横截面的空心金属管;

（ⅲ）腹杆还包括一对在其一端相互连接的肢;

（ⅳ）每条肢的一端开有多个孔用来安装并接纳紧固件从而将腹杆固定到一根弦杆上。

（ⅴ）在每条肢的端部具有使腹杆和其中一个弦杆就位的装配架，这样开设的孔可用来接纳紧固件以固定腹杆和互相平行的弦杆，装配架为金属板件的弯曲部分。

12、一种包括梁的墙、楼板或天花板等的承重建筑结构的框架施工方法，该框架包括梁，每根梁包括隔开的由多个腹杆连接在一起的弦杆，其步骤包括：

（a）确定该建筑结构需要承受的荷载;

（b）根据预定的标准由步骤（a）中确定该结构的框架需要承受的荷载来确定框架中梁的间距和尺寸;

（c）根据包括有每根梁所需腹杆数量及其型式，弦杆型式，将每根腹杆固定于每根弦杆上的紧固件数量的规范通过将标准弦杆和标准腹杆固定在一起从而进行具有按步骤（b）所确定尺寸的梁的装配;

（d）将按步骤（c）组装成的梁构成框架的一部分，而该梁的间距按步骤（b）确定。

13、一种用于建筑结构中的梁的组装方法，其步骤包括：

（a）相对第一腹杆放置第一弦杆并将腹杆和弦杆固定;

（b）用机械紧固件将腹杆和弦杆固定在一起;

（c）将第二弦杆放置成与第一弦杆平行并把第一腹杆与第二弦杆固定在一起;

（d）至少为第二腹杆重复步骤（a）、（b）和（c）。

14、根据权利要求13所述的方法，其特征是弦杆为空心管，而固定步骤包括将螺丝通过腹杆中的预开孔装入弦杆里。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征是每根腹杆还包括第一和第二装配架，第一和第二弦杆的放置步骤包括将第一和第二弦杆限定在合适位置，第一弦杆借助第一装配架定位，而第二弦杆借助第二装配架定位。

16、一种作为墙、天花板或楼板等且具有所需承载力的建筑结构框架的一部分的梁的组装方法，其步骤包括：

（a）根据梁的第一规范在弦杆和腹杆的标准组件中为梁确定相配合的一对弦杆和一些腹杆，上述规范包括每根梁所需的腹杆数量及其型式，弦杆型式，该梁包括在所述框架中并且至少具有所需的承载力;

（b）将第一弦杆和第一腹杆放置在预定的第一位置上并固定在一起;

（c）根据包括有第一组紧固件数量的第二规范将第一弦杆和腹杆固定在一起;

（d）将第二弦杆放置在与第一弦杆相平行的位置上，并在预定的第二位置处将第二弦杆固定在第一腹杆上;

（e）根据包括第二组紧固件数量的第三规范将第二弦杆和腹杆固定在一起;

（f）至少为其它腹杆重复步骤（b）、（c）、（d）和（e）。

17、根据权利要求16所述的方法，其特征是弦杆的标准组包括预定规格的空心金属管，固定步骤为在腹杆的预定位置上将螺丝分别装入第一和第二弦杆里。

18、根据权利要求17所述的方法，其特征是每根腹杆还包括第一和第二装配架，第一和第二弦杆的放置步骤为将第一和第二弦杆限定在合适位置，借助第一装配架在弦杆纵向位置上将第一弦杆定位，借助第二装配架在弦杆纵向位置上将第二弦杆定位。

19、根据权利要求18所述的方法，其特征是腹杆还在所述预定位置开有螺丝孔，安装螺丝的步骤为根据第一和第二规范通过腹杆上的孔将螺丝拧入弦杆里。

20、根据权利要求19所述的方法，其特征是腹杆还包括金属板，由金属板的弯曲部分弯折成装配架，第一和第二装配架包括弯曲部分的第一和第二表面，放置第一和第二弦杆的步骤为紧贴第一表面放置第一弦杆，紧贴第二表面放置第二弦杆。

21、一种固定建筑梁的两根弦杆的腹杆，它包括：

（ⅰ）第一肢;

（ⅱ）在肢的每端有多个孔用来安装和接纳穿过其中的紧固件以便将弦杆之一固定在肢的每个端部;

（ⅲ）在肢的每端有装配架以便相对腹杆使弦杆就位，上述孔位刚好能容纳紧固件以便将每根弦杆固定在腹杆上，并使弦杆保持平行。

22、根据权利要求21所述的腹杆，其特征是每个装配架的形状可使具有外表为矩形截面的管定位，沿该管一侧的中心线开有多个孔，从而使腹杆与弦杆固定在合适位置。

23、根据权利要求22所述的腹杆，其特征是还包括第二肢，其端部之一与第一肢的端部相连接，两肢相互基本呈“V”形，每个装配架的方向可使每条肢与所述弦杆之一成基本相等的角度。

24、根据权利要求21所述的腹杆，其特征是还包括第二肢，其端部之一与第一肢的一端相连接，第一肢与第二肢相互基本成直角，每个装配架的方向可使每条肢相对平行的弦杆大致成45°定位。

25、根据权利要求24所述的腹杆，其特征是每条肢的自由端还包括在它外侧边缘的端缘以增加腹杆使用时的强度。

26、根据权利要求23所述的腹杆，其特征是每条肢还包括在它中部区域的凹槽以增强每条相应的肢。

27、根据权利要求21所述的腹杆，其特征是肢为金属板件。

28、一种用于构成建筑结构框架的多个梁的成套组件，上述建筑结构为楼板、天花板或墙等需要能够承受由预定荷载范围选定的极限荷载的结构，该组件包括：

-多个标准弦杆;

-多个腹杆;

-每根腹杆包括用于紧固件的第一和第二组预定位置的指示物，该紧固件分别将第一和第二弦杆固定在腹杆上。

29、根据权利要求28所述的组件，其特征是弦杆为空心金属件，其横截面为矩形，每根腹杆还包括第一和第二装配架，用来使第一和第二弦杆分别定位，每组指示物在预定位置用来安装紧固件，而弦杆互相保持平行。

30、根据权利要求29所述的组件，其特征是每根腹杆为金属板件，每一指示物为金属板件上的孔，它用来接纳穿过的紧固件。

31、根据权利要求30所述的组件，其特征是每个装配架为金属板件的弯折部分。

32、根据权利要求31所述的组件，其特征是每根腹杆还包括相互基本呈“V”形的第一和第二肢，第一装配架位于它的底部，而第二装配架位于远离所述底部的肢的一端。

33、根据权利要求32所述的组件，其特征是每根腹杆的第一和第二装配架处于第一和第二组指示物的中间。

34、一种用作墙、楼板或天花板等建筑结构的框架一部分的梁，它包括：

（a）一对隔开的平行弦杆;

（b）多个连接弦杆的腹杆;

（c）多个紧固件，每根腹杆的第一端部与第一弦杆连接，每根腹杆的第二端部与第二弦杆连接，其固定是分别由一枚或多枚紧固件实现的。

35、根据权利要求34所述的梁，其特征是每根弦杆为空心金属件。

36、根据权利要求34所述的梁，其特征是每根腹杆是金属件。

37、根据权利要求36所述的梁，其特征是每根腹杆为金属板件。

38、根据权利要求34所述的梁，其特征是紧固件为螺丝。

39、根据权利要求34所述的梁，其特征是每腹杆还包括在装配所述紧固件之前使互相平行的第一和第二弦杆定位的第一和第二装配架。

40、根据权利要求39所述的梁，其特征是每根腹杆为金属板件，每个装配架为金属板件弯折的部分。