CN109811964A - 一种脊形组合建筑结构 - Google Patents

Abstract

一种脊形组合建筑结构包括立柱、横梁、斜梁、房檐组合件、房脊组合件、三角拉、檩条、瓦片、篷布等。本发明将金属材料学、建筑力学、塑料工艺技术融为一体而创造的一种新型组合钢结构建筑，具有一下优点：结构牢固，使用安全；免焊接，安装快捷方便；可拆卸、重复使用；可更换位置，变固定资产为可移动资产；拆后占用空间小，便于储存、运输；适合标准化、产业化生产；跨度2‑7.5米、长度可延续加长。广泛用于临时或永久仓库、车库、帐篷、凉棚、日光温室、种养殖大棚等。

Description

一种脊形组合建筑结构

一、技术领域

本发明属于组合钢结构建筑。

二、背景技术

目前，脊形组合建筑结构仅在帐篷上应用，不足之处在于：钢材为圆管或正方形方管，因为横梁和斜梁主要承受重力，其强度比截面为矩形方管宽面垂直用低；组合件为金属焊接，因为焊接变形，如果采用横梁插孔贯通，则横梁穿过困难，横梁只能全部分段，安装效率低、牢固性差；组合件制做精度差、结合不紧密，牢固性差；立柱与横梁没有侧面在一个平面内，安装三角拉筋(简称三角拉)困难，不能充分使用三角拉、牢固性差；没有采用多三角梁架，跨度较小，斜梁不牢固，不能安装檩条及瓦片，应用范围窄。

三、发明内容

本发明就是要创造一种结构牢固，安装、拆卸快速方便，跨度较大，适合标准化、产业化生产的脊形组合建筑结构。为此首先解决牢固性、特别是较大跨度建筑牢固性问题。二是解决安装、拆卸快速方便的问题。三是解决组合件使用安全及耐用问题。四是解决标准化、产业化生产的问题。其技术途径如下：

总体解决思路是：用组合件和螺栓将钢材组合成脊形建筑结构，将建筑力学、金属材料学、塑料学有关技术融为一体，克服缺陷，取长补短，协同解决。具体为：

目前塑料产品模具加工及注塑工艺技术成熟。采用塑料组合件可以克服金属组合件焊接变形缺陷，提高制做精度，提高生产效率，降低成本，实现标准化、产业化生产。

为避免组合件受力破裂损坏，必须选用韧性好的塑料。采用聚碳酸酯(PC)或PC+ABS塑料合金可以满足上述要求。其刚性不足通过两方面克服：一是通过合理设置拉筋来增加组合件的强度，二是与三角拉结合使用。三角拉不仅增强连接部位牢固性，同时还对组合件具有保护作用。三角拉与所连接的钢材构成三角形框，其稳定的前提是每边不弯曲，为此三角形框越大则每边所需钢材规格就得越大。在一个大的三角形里框内设多个小的三角形框可减小所用钢材的规格，节省钢材。探究发现，本发明中的组合件和三角拉在功能上具有分工：塑料组合件起连接和定形作用；三角拉起稳固和保护作用；组合件在安装过程中不破损，等固定完三角拉后就不会被损坏。

相同长度、重量的方管钢比角钢抗弯强度大，因此用方管做横梁、立柱、斜梁、三角拉可提高强度、节省钢材、节约成本：但是用方管做三角拉有时需切角，而用角钢不用切角且单层壁，使用较方便。

截面为长方形的方管宽面与主要受力方向相同，则增大受力强度。横梁、斜梁主要承受重力，所以采用横截面为矩形的方管，且宽面在垂直方向上，则受力强度增大、可增强牢固性、节约钢材、降低成本。本发明宽向立柱数量少及中间立柱之间无法加设横梁，宽向稳固性较差，因此立柱采用横截面为矩形方管且宽面与建筑物宽向相同，则增强牢固性、节约钢材、降低成本。上述两项在组合件设计上的表现为：横梁插孔、斜梁插孔、立柱插孔横截面均为矩形，房檐组合件、房脊组合件的横梁插孔、斜梁插孔的宽面垂直使用，房檐组合件的立柱插孔宽面与建筑物的宽向相同。但是立柱采用小型矩形方管且宽面与建筑物宽向垂直，并用钻尾自攻钉拼合多种规格方管，可增加立柱使用的灵活性，一件多用，做到矮的、窄的建筑用小规格立柱；高的、宽的建筑用大规格立柱，既结构牢固，又简单实用。

本发明在房檐组合件立柱插孔壁与斜梁插孔壁之间、立柱插孔壁与横梁插孔壁之间、横梁插孔壁与斜梁插孔壁之间设置两片或两片以上平行片状拉筋；在房脊组合件的两个斜梁插孔壁之间设置两片或两片以上平行片状拉筋，并在此拉筋与其横梁插孔壁之间设置两片或两片以上平行片状拉筋；为进一步增加强度，在上述平行片状拉筋之间再横向设置片状拉筋形成立体格状拉筋，此结构各个方向强度都很好，为最佳拉筋结构；只有保证三角拉所连接的方管至少有一个侧面在同一平面内，才能方便安装，因此要求房檐组合件的立柱插孔外侧(相对建筑物说)壁与横梁插孔外侧壁平齐、立柱插孔侧壁与斜梁插孔侧壁一侧平齐。

本发明在房檐组合件附近的立柱与横梁、立柱与斜梁之间各设置三角拉；在房脊组合件附近的两斜梁之间设置一个三角拉，形成A字梁。还可再在A字梁下面设置一个长三角拉，并且在它与两个斜梁之间设置多个三角拉，形成内含多个三角形的梁架，三角形彼此衔接或包含，此梁架稳固性高，适合较大跨度的建筑、可以在上面安装檩条及瓦片。A字梁或多三角形梁架上面既可以盖篷布，还可以安装檩条和瓦片。

房檐组合件、房脊组合件都采用横梁孔贯通式，其优点是加工制作时，横梁截断次数少，提高稳固性；上下横梁长度一致，便于下料、钻孔的加工制作，并可提高安装效率。

组合件采用注塑工艺生产；钢材加工主要是断料和开孔。可以采用砂轮切割机或冲断机断料，用台钻或冲孔机开孔；要求开孔位置准确，断料长度准确。本发明适合标准化、产业化生产。

四、附图说明

图1脊形组合建筑结构立体图 图2房檐组合件立体图 图3房檐组合件主视图 图4房檐组合件后视图 图5房檐组合件右视图 图6房檐组合件左视图 图7房檐组合件仰视图图8房檐组合件俯视图 图9房脊组合件立体图 图10房脊组合件主视图 图11房脊组合件后视图 图12房脊组合件右视图 图13房脊组合件左视图 图14房脊组合件俯视图 图15房脊组合件仰视图

1立柱 2横梁 3斜梁 4三角拉 5长三角拉 6房檐组合件 7房脊组合件 8立柱插孔9横梁插孔 10斜梁插孔 11插孔壁 12片状拉筋 13立体格状拉筋

五、具体实施方式

1、塑料组合件模具加工及注塑生产工艺、技术成熟。原料采用韧性好的聚碳酸酯(PC)或PC+ABS塑料合金，生产过程略。

2、方管规格及组合件插孔的规格：一般情况：横梁、斜梁采用4厘米*2厘米方管；立柱采用4厘米*2厘米；4厘米*4厘米；5厘米*3厘米；6厘米*4厘米方管。

3、立柱高度：一般1.5米至3米。

4、、宽度(宽度)：一般可做成2至7.5米。大跨度采用多个三角拉，形成含多个三角形的人字架，同时立柱方管规格要大，比如用5厘米*3厘米方管。组合件角度一定时，斜梁长度决定跨度。以斜梁的水平面夹角23.5度为例(立柱插孔与斜梁插孔的夹角113.5度，斜梁之间夹角133度)：则斜梁长1.5米跨度2.85米；斜梁长1.6米跨度3米；斜梁长2米跨度3.7米；斜梁长2.4米跨度4.5米；斜梁长3米跨度5.6米；斜梁长3.6米跨度6.7米；斜梁长4米跨度7.5米。

5、横梁长度：一般1至6米，越长则制做、安装越效率高、结构更更稳固，但储存、运输不方便，可根据具体需要确定。建筑物长度不受限制，可延续加长。

6、三角拉可选用2厘米*2厘米方管；3厘米*3厘米方管；3厘米*3厘米角钢；4厘米*4厘米角钢，总的原则是三角拉越长则规格越大，必须保证受最大力时不弯曲。

9、立柱、横梁、斜梁、三角拉的加工制作：主要是下料长度准确，钻孔位置准确；斜梁需截成斜角，与组合件吻合、密接；方管做三角拉有时需要切角；所有端头要打磨光滑。

10、安装步骤：

a.将两根斜梁插入房脊组合件的斜梁插孔中，然后用螺栓固定一个三角拉，形成A字架；大跨度的需要在A字架基础上，在下面设置一个根长三角拉，并在长三角拉与两斜梁之间连接多个三角拉，形成含多个三角框的梁架。

b.将A字架或多三角形梁架的斜梁下端插入房檐组合件的斜梁插孔中。

c.两个或多个A字架或多个三角形梁架为一节，分别将三根横梁穿入横梁插孔中，形成一节上盖。

d.抬起上盖一侧，分别将立柱插入房檐组合件的立柱插孔中，然后固定三角拉；再抬起另一侧，分别将立柱插入房檐组合件的立柱插孔中，然后固定三角拉，则一节组合完毕。通常一节包含一个或一个以上个单元。

e.同样再组合下一节，然后将两个节用横梁连在一起成为一个整体。以后以此类推安装。

f.连接时如果方管不标准，插孔有间隙，为连接紧密、牢固，可在方管上垫布料。

g.为防止组合件位置移动或横梁滑脱，可用钻尾自攻钉固定。

h.直接在上述结构上盖篷布；还可在斜梁上安装檩条，然后在檩条上面安装瓦片。

11、特殊实施例：立柱、横梁、斜梁都采用4*2厘米方管，横梁、斜梁的宽面垂直使用；立柱的宽面与建筑物宽向垂直，使用时用钻尾自攻钉在内侧固定一根2*2、3*2或4*2厘米方管(宽面与建筑物宽向相同)；三角拉采用2*2厘米方管。其优点是：增强建筑结构宽向稳定性；一个规格的房檐组合件相当4种规格，减少房檐组合件的规格数量，一件多用；方便三角拉安装、制作。

Claims (6)

1.一种脊形组合建筑结构包括立柱1、横梁2、斜梁3、三角拉4、房檐组合件6、房脊组合件7组成，其特征是在立柱1与横梁2之间、立柱1与斜梁3之间各设置一个三角拉4，在两斜梁3之间设置一个三角拉4，形成A字梁；房檐组合件6包括立柱插孔8、横梁插孔9、斜梁插孔10、插孔壁11、片状拉筋12组成，横梁插孔9贯通，各插孔横截面为矩形或正方形，立柱插孔8外侧壁与横梁插孔9外侧壁平齐，立柱插孔8侧壁与斜梁插孔10侧壁至少一面平齐；在房檐组合件6立柱插孔8壁11与斜梁插孔10壁11之间、立柱插孔8壁11与横梁插孔9壁11之间、横梁插孔9壁与斜梁插孔10壁之间各设置两片或两片以上平行片状拉筋12；房脊组合件包括两个斜梁插孔10、一个横梁插孔9、插孔壁11、片状拉筋12组成，横梁插孔9贯通，在房脊组合件斜梁插孔10壁11之间设置两片或两片以上平行片状拉筋12，并且在此拉筋与横梁插孔9壁11之间设置两片或两片以上平行片状拉筋12。

2.根据权利要求1所述的一种脊形组合建筑结构，其特征是在所述平行片状拉筋间再横向设置拉筋，形成立体格状拉筋13。

3.根据权利要求1所述的一种脊形组合建筑结构，其特征是房檐组合件6和房脊组合件7的横梁插孔9、斜梁插孔10横截面均为矩形，且垂直使用。

4.据权利要求3所述的一种脊形组合建筑结构，其特征是房檐组合件6的立柱插孔8横截面为矩形且宽面与建筑的宽向相同。

5.据权利要求3所述的一种脊形组合建筑结构，其特征是房檐组合件6的立柱插孔8横截面为矩形且宽面与建筑的宽向垂直。

6.根据权利要求1所述的一种脊形组合建筑结构，其特征是在A字梁下面设置一个长三角拉5，并且在它与两个斜梁3之间设置多个三角拉4，形成内含多个三角形的梁架。