CN110662875A - 加强梁系统 - Google Patents

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La MuNafeng
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Abstract

一种加强梁系统，其包括至少一对成角度地间隔开的角部连接的梁，所述角部连接的梁构造有两个相对定向的三角形闭合的头部部分，以及设置于头部部分之间的腹板；多个加强元件，其强行接触相对应头部部分的内壁；以及用于每对的至少一个成角度的连接件。成角度的连接件的第一腿抵接第一梁的第二头部部分的法兰，并且连接至插入第一梁的第二头部部分内的第一加强元件，以及成角度的连接件的第二腿抵接第二梁的第一头部部分的法兰，并且连接至插入第二梁的第一头部部分和第一梁的第一头部部分两者内的第二加强元件。在一个实施方式中，梁系统没有加强元件。

Description

加强梁系统
技术领域
本发明涉及结构梁领域。更具体地，本发明涉及模块化加强梁连接件系统，该系统基于具有三角形头部部分的轻型梁。
背景技术
在商业和住宅建筑中使用各种类型的结构梁，包括装配式木梁、层压式木梁、钢筋混凝土梁和钢梁。对于梁，钢是最常用的材料，并且这些梁构造有I型剖面、H型剖面、C型剖面、Z型剖面和槽形剖面。结构钢梁的各种构造最常采用热轧或冷轧工艺制造，并且通常在给定的承载能力下，得到相对较重的梁。
I型梁由于其相对较高的承载能力和惯性力矩而成为构建钢框架的最常用类型的结构梁。这样的梁具有腹板和一对法兰，所述一对法兰垂直于腹板并在腹板的相对的边缘中，使得梁可以单独使用或与多个梁结合使用，并且通常具有适于连接两个或多个梁的多个元件，以便安全地支撑施加在其上的大的静态载荷。由至少一个梁或柱，并且通常由多个梁或柱，以及由一个或多个连接元件构成的组件在本文中将被称为“梁系统”。
I型梁是通过在坯中浇铸铁水之后进行热轧工艺而形成的。交付给建筑工地的大多数I型梁都有标准尺寸，例如长度为6或12m，并经受附加的施工过程，以将它们定制为给定建筑项目的建筑规格和工程规格，包括切割和焊接一个或多个腹板或者一个或多个法兰以得到所需尺寸的梁；将连接元件焊接至梁；平滑焊接的连结点；对梁或梁系统进行喷漆和镀锌；以及将梁或梁系统组装到框架结构中。这些附加的施工过程费时且成本较高。
所希望的是(并且这是本发明的目的)，在不损害梁系统的结构特性的情况下减少梁系统的制造和组装成本。
在现有技术中已知许多由钢板制成的结构梁，其在提供相同承载能力的同时比I型梁需要更少的钢。例如，授予布鲁克斯(Brooks)的US 991603和授予邓恩(Dunn)等人的US3698224公开了一种由单块材料形成的金属伪I型梁，其弯曲成在顶部和底部处形成空心法兰。授予本发明的同一发明人的US 5553437公开了一种由两个相对定向且交错的构件制成的伪I型梁，其具有三角形的头部部分、腹板部分、腹板法兰和尾部法兰。三角形形状的头部法兰由于其双轴对称性，相对于常规I型梁提供了改善的侧向稳定性。
现有技术中这种具有三角形头部部分的轻型结构梁不容易通过自动过程形成。首先，通过冷轧工艺制造梁，在此期间，金属板通过低于其再结晶温度的多对辊，退火并弯曲成所需的形状。在将三角形的两个顶点成型之后，馈送的金属板由于难以接近该顶点而无法被适当地支撑以形成第三个顶点。此外，结构梁的期望长度通常为15m，而制造具有三角形头部部分的结构坚固的梁所需的板金属的厚度约为8mm的量级，其厚度远大于大多数商用冷轧能处理的厚度。
美国的巴特勒制造公司制造模块化梁系统，如http://www.butlermfg.com/building_systems/structural.asp中所述。这些梁系统采用各种部件，诸如没有三角形头部部分的实心腹板主I型梁框架、作为次级结构构件的预穿孔空腹板桁架檩条以及杆支撑件。在这些系统中，梁系统部件在制造部件后进行镀锌，然后焊接在一起。因此，制造和组装的成本相对较高。此外，连接元件被焊接至法兰而不是腹板部分。因此，应力集中在法兰上，导致部件变得更大而且成本更高。
本发明的一个目的是提供一种基于具有三角形头部部分的梁的梁系统。
本发明的一个附加目的是提供一种梁系统，其中梁是加强的但具有最小的应力集中。
本发明的一个附加目的是提供一种便于简单制造和组装操作的梁系统。
本发明的一个附加目的是提供一种模块化梁系统，该系统被构造成使得其所有部件都无需焊接地组装。
本发明的其他目的和优点将随着描述的进行而变得显而易见。
发明内容
一种加强梁系统，包括成角度间隔开的角部连接的一对或多对梁，所述多对梁中的至少一对的第一梁和第二梁构造有两个相对定向的三角形闭合的头部部分，所述头部部分的底部限定有法兰，并且腹板设置于所述两个闭合的头部部分之间；多个加强元件，其中的每个加强元件插入所述头部部分中的一个相对应的头部部分的内部，并且强力接触所述相对应的头部部分的内壁；以及用于所述多对角部连接的梁中的每对的至少一个成角度的连接件，其中所述成角度的连接件中的一个的第一腿与所述第一梁的第二头部部分的法兰抵接，并且连接至加强元件中的第一加强元件，所述第一加强元件插入所述第一梁的所述第二头部部分内；并且所述一个成角度的连接件的第二腿与所述第二梁的第一头部部分的法兰抵接，并且连接至加强元件中的第二加强元件，所述第二加强元件插入所述第二梁的所述第一头部部分和所述第一梁的第一头部部分两者内。
加强元件中的每个加强元件，通过插入相对应的头部部分的内部并且强力接触相对应的头部部分的内壁，从而为加强梁提供与现有技术的梁相同的承载能力和惯性力矩，但重量减轻了10-15％，这是因为可以使用较薄的金属板形成梁。
成角度的连接件用于在第一梁的腹板到第二梁的腹板之间、或者在第一梁的法兰到第二梁的法兰之间传递剪切力，即使在对梁进行镀锌或喷涂时也是如此，导致力矩连接部处的减小幅度的力矩。
制成梁、加强元件和成角度的连接件的材料可以是钢、铝或其他结构坚固的材料。
如本文所引用的，“梁”或“复合梁”(后者包括两个彼此嵌套的构件)是刚性细长结构构件，其有两个相对定向的头部部分和设置于所述两个头部部分之间的腹板，其中所述头部部分中的至少一个是三角形的并且是闭合的，并且其三角形头部部分的大致垂直于腹板的法兰以任何方便的定向设置，包括水平定向、用作柱时的竖向定向，以及例如用作脊梁时的倾斜定向。“横向”方向是指沿着梁的长度。“纵向”方向是指梁的两个三角形头部部分之间的方向。“侧向”方向是指复合梁的两个腹板部分之间的方向。梁的“定向”指的是法兰的定向。
在一个方面，第二加强元件是第二成角度的连接件，其布置成使得所述第二成角度的连接件的第一腿插入第一梁的第一头部部分的内部，并且所述第二成角度的连接件的第二腿插入第二梁的第一头部部分的内部。
在一个方面，梁系统还包括用于至少一对角部连接的梁的第三成角度的连接件，其中所述第三成角度的连接件的第一腿与第一梁的第一头部部分的法兰抵接，并且连接至第二成角度的连接件的第一腿；并且所述第三成角度的连接件的第二腿与第二梁的第二头部部分的法兰抵接，并且连接至第三加强元件，第三加强元件插入第二梁的所述第二头部部分内。
在一个方面，第一梁是竖向定向的梁，而第二梁是水平定向的梁，并且一个成角度的连接件的第一腿和第二腿以大约90度的角度成角度地间隔开。
在一个方面，加强元件中的一个或多个强行且非连接性地接触相对应的头部部分的内壁。
在一个方面，加强元件中的一个或多个连接至相对应的头部部分的内壁。
在一个方面，加强元件中的一个或多个通过一个或多个冷紧固件连接至相对应的头部部分的内壁。
在一个方面，将加强元件中的一个或多个焊接至相对应的头部部分的内壁。
在一个方面，加强元件中的一个或多个被构造为倒U形杆，其具有基部和两个腿，所述基部与相对应的头部部分的法兰强力接触；所述两个腿分别与相对应的头部部分的两个倾斜元件强力接触并且指向相对应的头部部分和腹板之间的连结部。
在一个方面，加强元件中的一个或多个具有均匀的纵向尺寸，并且与相对应的头部部分的法兰强力接触。
在一个方面，第一梁和第二梁中的每个梁是由两个单独的构件组成的复合梁，所述复合梁布置成使得所述两个构件的相对应的头部部分彼此嵌套，并且所述两个构件的相邻元件彼此稳定接触。复合梁的每个构件均包括：第一头部部分、第二头部部分和纵向设置的腹板部分，所述腹板部分设置于所述第一头部部分与第二头部部分之间，所述第一头部部分和第二头部部分构造有：相对应的基本上侧向设置的法兰；倾斜元件，所述倾斜元件从所述法兰的第一侧向端部延伸到所述腹板部分；以及倾斜唇缘，所述倾斜唇缘从所述法兰的第一侧向端部延伸，并且具有比所述倾斜元件的长度短得多的长度。
以下是梁的一些优点：
1.侧向稳定性-头部部分的三角形构造增加了稳定性，在法兰被压缩时是特别有利的。
2.双轴对称性-使载荷的偏心度最小化，有助于减少侧向不稳定性的问题，以使对支撑和/或桥接的要求最小化。
3.强度优化-可以分别调节法兰和腹板的厚度，以优化抗弯强度和抗剪强度，并且考虑梁重量效率。
4.降低腹板比率-复合梁的两个构件的相邻元件的彼此稳定接触有助于减小腹板的未被加强部分的长度并改善腹板的抗弯性。
5.辊压成型-承载梁的整个三角形头部部分都可到达辊，以便于快速、自动和经济的成型操作。
6.未焊接的连接件兼容性-梁构造有孔，便于冷紧固到连接件，该连接件适合传递力矩和剪切力，同时符合工程标准。
7.没有焊接的抗震性
可以与辊压成型程序一起实现梁的附加制造技术，包括冲压、肋成型、钉接和铆接。
在一个方面，复合梁的位于嵌套的头部部分与彼此稳定接触的腹板部分之间的连结部处的纵向分开的第一头部部分连结部和第二头部部分连结部在垂直于相对应的法兰的平面上共面。
在一个方面，波纹金属板连接至两个或更多个纵向间隔开的梁，并且连接至插入其中的加强元件。
在一个方面，竖向定向的梁嵌入基础件中。在嵌入的梁内嵌套并连接有另外的竖向定向的梁。
在一个方面，梁系统还包括两个或更多个嵌入基础件的梁，以及水平定向的梁，所述水平定向的梁通过第一成角度的连接件和第二成角度的连接件连接至各相邻的两个嵌入基础件的梁。
在一个方面，梁系统还包括C形挂件，用于将挂件中的两个或多个彼此连接。
在一个方面，梁系统被用作桁架连接部。
一种具有加强力矩连接部的梁系统，包括：一对或多对成角度间隔开的角部连接的梁，所述多对角部连接的梁中的至少一对的第一梁和第二梁构造有两个相对定向的三角形闭合的头部部分，该头部部分的底部限定有法兰，并且腹板设置于两个所述闭合的头部部分之间；以及用于所述多对角部连接的梁中的每对的两个或更多个成角度的连接件，其中所述成角度的连接件中的第一成角度的连接件的第一腿连接至所述第一梁的第二头部部分的法兰，并且所述第一成角度的连接件的第二腿连接至所述第二梁的第一头部部分的法兰，并且其中所述成角度的连接件中的第二成角度的连接件的第一腿连接至所述第一梁的第一头部部分的法兰，并且所述第二成角度的连接件的第二腿连接至所述第二梁的第二头部部分的法兰。
在一个方面，梁系统还包括带法兰的端板，所述带法兰的端板连接第一梁的腹板的每个侧向面和第一成角度的连接件的第二腿。
在一个方面，梁系统还包括多个加强元件，其中每个加强元件插入头部部分中的一个相对应的头部部分的内部，并且强力接触所述相对应的头部部分的内壁。
附图说明
在附图中：
图1是梁系统的一个实施方式的侧视图；
图2是从多个不同构造的梁的侧面看的透视图；
图3是从加强元件的实施方式的顶部看的透视图，该加强元件可与图2的梁中的任一个结合使用；
图4是从梁系统的另一实施方式的侧面看的透视图；
图5是从梁系统的另一实施方式的顶部看的透视图；
图6是从图5的梁系统的侧面看的透视图，没有示出梁；
图7是图5的梁系统的侧视图，以剖视图示出了加强元件和成角度的连接件；
图8是从嵌入基础件的梁系统的顶部看的透视图；
图9是从图8的梁系统的顶部看的透视图，与嵌套的梁一起示出；
图10是从包括两个嵌入基础件的梁的梁系统的侧面看的透视图；
图11是从梁连接用挂件的实施方式的顶部看的透视图；
图12是从包括图11的挂件的梁系统的顶部看的透视图；
图13是图12的梁系统的侧视图；
图14是从梁连接用挂件的实施方式的顶部看的透视图；
图15是从包括图14的挂件的梁系统的顶部看的透视图；
图16是从梁连接用挂件的顶部看的透视图；
图17是从包括图16的挂件的梁系统的顶部看的透视图；
图18是从梁连接用挂件的顶部看的透视图；
图19是从包括图18的挂件的梁系统的顶部看的透视图；以及
图20是从根据另一实施方式的梁系统的侧面看的透视图。
具体实施方式
本发明是一种新颖的加强梁系统，该系统包括一个或多个轻型结构梁，该轻型结构梁具有两个三角形形状的头部部分，相对于常规I型梁，该头部部分提供增加的侧向稳定性和强度重量比，并且至少一个加强元件插入梁的头部部分的内部并且连接至梁的头部部分。
尽管一些现有技术的梁已经构造有通过冷轧工艺制成的三角形形状的头部部分，但是这些头部部分是闭合的三角形，并且其第三侧无法快速且自动地成型，这是由于第三侧的不可到达性以及因为其弯曲形成闭合的三角形而使辊无法支撑馈送的金属板。相比之下，本发明的梁是由两个单独的且相对定向的构件制成的复合梁，所述构件布置成使得两个构件的相对应的头部部分彼此嵌套。每个头部部分是不完整的三角形，因此构件的唇缘(即端部)足以达到辊以允许构件的期望构造成型。当一个构件的头部部分嵌套在另一构件的相对应的头部部分内时，产生具有两层且因此被加强的顶点的闭合三角形。不需要焊接，且因此与现有技术相比，这种梁的制造以及采用一个或多个梁的梁系统的组装更快且更经济，并且具有基本相同的承载能力。
图1示出了根据本发明的一个实施方式的梁系统1的侧视图。梁系统1包括复合梁10和两个加强元件37和38，这两个加强元件分别插入梁的两个三角形头部部分的内部。
要理解的是，本发明的复合梁不仅可以在水平或倾斜定向时用作梁，也可以在竖向定向时用作柱。以下描述适用于具有水平定向的梁，但是所有其他定向的梁也适用。
梁10包括两个相同的相对定向并且横向延伸的构件5和15，它们彼此嵌套。以下描述涉及构件5，并且将理解，构件15被类似地构造。
构件5具有第一头部部分2、第二头部部分12和设置于第一头部部分2与第二头部部分12之间的纵向设置的腹板部分7。第一头部部分2具有基本上侧向设置的法兰6，即垂直于纵向设置的腹板部分7，倾斜元件3在法兰6的一个侧向端处从横向延伸的第一头部部分连结部4延伸到连结部8，并且唇缘13在法兰6的另一横向端处从法兰6的连结部11倾斜地延伸。唇缘13指向连结部4；然而，其长度比倾斜元件3短得多。第二头部部分12具有基本上侧向设置的法兰16，法兰16的侧向尺寸比第一头部部分2的法兰6长，倾斜元件23在法兰16的一个侧向端处从横向延伸的第二头部部分连结部14延伸到连结部18，并且唇缘27在法兰16的另一侧向端处从法兰16的连结部26倾斜地延伸。唇缘27指向连结部14；然而，其长度比倾斜元件23短得多。
唇缘13与第一头部部分2的法兰6之间的角度基本上等于倾斜元件23与第二头部部分12的法兰16之间的角度。唇缘27与第二头部部分12的法兰16之间的角度基本上等于倾斜元件3与第一头部部分2的法兰6之间的角度。从连结部14到第二头部部分12的法兰16的纵向尺寸基本上等于从连结部4到第一头部部分2的法兰6的纵向尺寸和法兰6的厚度的总和。因此，当构件15的两个头部部分嵌套在构件5的两个头部部分内时，构件5和15的相对应的元件彼此稳定接触，这意味着当外力施加到梁10上而导致构件5相对于构件15很小的相对位移时，构件5的元件适于物理地接触并稳定构件15的相对应的元件，反之亦然。虽然两个彼此稳定接触的元件可能不一定彼此物理接触，但是在施加外力期间所述两个元件可以物理接触。因此，彼此稳定接触将防止位移元件的进一步位移。如图所示，构件5和15的各个腹板部分7，以及倾斜元件3和唇缘27以及倾斜元件23和唇缘13的各个相对应的一对法兰6和16彼此稳定接触。因为梁在构件5和15的相对应的元件之间提供彼此稳定接触，所以钢板的厚度可以仅为4mm，需要相对简单的冷轧机，而仍提供8mm厚的钢板的结构强度。
当第一头部部分和第二头部部分处于嵌套布置时，复合梁10还促进顶点被加强。尽管第一头部部分和第二头部部分是不完整的三角形，但是当它们处于嵌套布置时形成基本闭合的三角形。因此，对于底部复合头部部分，闭合的三角形由两层基部限定，该基部由以下组成：法兰6和16；第一侧，其为构件5的倾斜元件23；以及第二侧，其为构件15的倾斜元件3。当构件15的第一头部部分嵌套在构件5的第二头部部分内时，在构件15的第一头部部分的连结部附近连接两个相邻元件的顶点或倒圆部分，通过与之彼此稳定接触的构件5的第二头部部分的顶点而被加强。复合头部部分的闭合三角形优选为等边三角形，然而具有其他角度组合的闭合三角形也是合适的。
由复合头部部分形成闭合三角形所提供的另一优点是，由于第一头部部分元件和第二头部部分元件的尺寸不同，因此第一头部部分连结部4和第二头部部分连结部14的每对在垂直于法兰6和16的平面上共面。与本发明相反，如果第一头部部分连结部4和第二头部部分连结部14在垂直于法兰6和16的平面上不共面，则两个腹板部分7的区域将不会彼此稳定接触。例如，对于底部复合头部部分，构件5的连结部14可以与构件15的连结部4侧向间隔开，导致构件5的腹板部分7在构件15的连结部4下方的区域不被支撑，且因此当施加足够大的力时容易弯曲。因此，本发明的复合头部部分的闭合三角形构造增加了梁的侧向稳定性，这在暴露于大风或地震时非常重要。
加强元件37可被构造为倒U形杆，使得其基部与构件15的法兰接触，并且其两个腿分别与构件15的两个倾斜元件接触，并且指向连结部4。加强元件38类似地构造，但是相对地定向，其两个腿指向连结部14。加强元件37的厚度明显大于构件5和15的厚度，例如加强元件的厚度为10mm。
应当理解，也可以采用任何其他期望构造的加强元件，只要其强力接触或接合头部部分的内壁即可。
如图2所示，复合梁10的法兰6形成有多个横向间隔开的通孔24，通过该通孔引入冷紧固件，例如螺钉、螺栓和铆钉，以便与形成在图3所示的加强元件37中的相对应的对准的内螺纹孔39螺纹接合，而无需螺母。加强元件37具有与梁10相同的横向尺寸，并且可以简单地沿直线插入头部部分的内部，直到加强元件的螺纹孔与法兰的通孔对准为止，如通过目测或通过如本领域技术人员已知的标记来确定。尽管梁10的长的横向尺寸可能高达15m或甚至25m，但是头部部分2仍然借助于加强元件37施加在其抵接表面上的力而被加强。
除了示出梁10之外，图2还示出了梁21，其类似于梁10的构造，具有两个三角形头部部分但具有明显较短的腹板，例如用于与剪切板结合使用。借助于两个三角形头部部分防止了梁21的短腹板的弯曲。槽形梁22具有一个三角形头部部分，并且可用于承载支撑螺柱或屋顶框架。梁28具有一个三角形头部部分和一个矩形的空心头部部分，用于接纳例如木条或底板梁。
图4示出了梁系统41，该系统包括侧向延伸的波纹金属板44，该波纹金属板通过多个螺栓48连接至两个相同的横向延伸的复合梁10A和10B以及相对应的加强元件37和38。波纹板44可以用于底板的浇铸或用于任何其他所需目的。螺栓48能够在波纹板44和一个或两个复合梁之间传递拉伸力和压缩力以及力矩。
图5示出了组装的角部连接的梁系统51，该系统用于通过力矩连接来连接竖向定向的复合梁10C和水平定向的复合梁10D，水平定向的复合梁的竖向尺寸比复合梁10C的短得多。梁系统51包括多个连接件，其中的每个连接至梁10C和10D中的一个或两个，包括成角度的连接件54和矩形(例如正方形)端板58-59。当梁10C和10D连接在一起时，被横向地对准。
梁系统51可以构造有加强元件，或者替代地，不具有加强元件。当梁系统构造为不具有加强元件时，连接件可以通过各种装置(诸如，铆钉、螺栓和螺母)连接至梁，这些装置通过引入头部部分的工具进行操作。
因此，在相同的梁可以在许多不同的应用中使用的意义上，梁系统51是模块化的，并且也可以从第一连接件拆卸下来并附接到第二连接件。本发明的梁系统的另一优点是，连接件可以附接到现有结构的梁，而无需任何焊接，以便分担由新安装到该结构上的组件(例如，工业空调)施加的载荷。相反，对于现有技术的梁系统，该结构需要进行整修，包括支撑和焊接，以便减小由新安装的组件施加的集中应力。
为了清楚起见，图6示出了当梁被移除时的多个连接件。如一个实施方式中所示，具有三个成角度的连接件54-56、两对带法兰的端板58-59和两个具有均匀纵向尺寸的均匀厚度的加强元件61-62。
图7示出了用于组装梁系统51的一种方式。
当梁10C和10D彼此分离时，成角度的连接件55的长腿66插入梁10C的头部部分12内，使得其短腿67从梁10C的上边缘突出并且从法兰16沿远离法兰6的方向横向延伸。如上所述，由于成角度的连接件55的长腿66用作加强元件，因此它可以构造为U形杆以强力接触头部部分12的内壁。本文所述的任何其他加强元件也可以类似地构造。
然后，当加强元件61插入头部部分2内时，成角度的连接件54的短腿52在与梁10C的法兰6抵接的同时，通过冷紧固件连接至在加强元件61中形成的相对应的螺纹孔。为了确保加强元件61的位置稳定性和可到达性，梁10C可以暂时旋转以便水平定向，例如支撑在水平支架上。在将腿52连接至加强元件61之后，成角度的连接件54的长腿53与成角度的连接件55的未固定的短腿67分开一小间隙。
在将加强元件62插入梁10D的头部部分12内之后，梁10D例如借助于起重机朝向梁10C位移，直到定位成与梁10C的法兰16抵接，并且梁10D的法兰6被馈送通过成角度的连接件54的长腿53与成角度的连接件55的短腿67之间的间隙。与梁10C和10D的法兰16对接的成角度的连接件54的两个腿通过紧固件分别连接至加强元件61和成角度的连接件55的腿66的螺纹孔中。然后，当通过紧固件将成角度的连接件54的长腿53连接至成角度的连接件55的短腿67的螺纹孔中时，梁10C和10D变成连接在一起。
为了加强在梁10D的腹板7附近处的力矩连接，将端板59放置成与腹板7的每个侧向面抵接。如图6所示，每个端板56为L形，设置有法兰66，所述法兰通过紧固件连接至在成角度的连接件55的腿66中形成的相对应的螺纹孔中。然后，一对中的两个端板59通过螺栓和螺母相互连接，所述螺栓和螺母穿过形成在腹板中的相对应的通孔。两个端板58经由相对应的法兰连接至成角度的连接件54的腿53，并且通过两个端板的相互连接，而类似地加强了梁10C的腹板7。
在任何给定位置处钻孔的通孔或螺纹孔的数量取决于工程考虑因素，诸如金属板的厚度、梁的尺寸以及在所述位置处的集中应力。孔可以采用任何方便的形状，包括圆形、矩形和椭圆形的开孔。可替代地，孔可以就地钻孔。
如果由于某种原因，梁和连接件的孔未对准，则本发明的梁系统的模块化为施工工人提供了足够的灵活性以确保连接件和梁将被连接的方式重新定位梁或连接件。例如，梁可以以伸缩的方式横向位移，直到其孔与连接件的其他孔对准为止。可替代地，连接件的孔可以适当地形成，诸如通过具有椭圆形状的孔，使得当梁稍微横向位移时，连接件构件孔的一部分将被充分暴露以允许与穿过相对应的梁孔的冷紧固件接合，即使所述连接件孔的另一部分被梁的周边覆盖。如果梁孔无法与连接件孔对准，则可能在梁周边钻附加的孔。
代替成角度的连接件55，可以将插入头部部分2和12的加强元件连接至腿53，并且可以将插入头部部分12的加强元件连接至腿63和带法兰的端板59。
图8-图10示出了本发明的另一实施方式，其中梁系统81包括至少一个嵌入在基础件83的梁构件，以向梁系统提供足够的结构强度来承受梁系统将经受的所有预期的力和力矩。
在图8中示出的竖向定向的梁构件5嵌入基础件83中，这在其定位在模架内部的底表面81处之后，用于制造基础件的混凝土被注入到该模架内部。梁构件5的从上基础件表面84到上梁构件边缘87的高度足够高以支撑梁系统的元件而不会在添加其他结构元件之前弯曲。梁构件5的法兰6和腹板7形成有通孔，以便于与待固定在其上的梁连接。
竖向定向的复合梁10C嵌套在图9中的嵌入的梁构件5内。在将加强元件插入梁10C的每个头部部分内之后，将梁构件5的每个法兰连接至相对应的加强元件，并且将梁构件的腹板连接至梁10C的腹板。
图10示出了梁系统81，该系统包括两个间隔开的嵌入基础件的竖向定向的梁10C和10E，以及水平定向的梁10D，该水平定向的梁通过相对应的角连接部51连接至梁10C和10E。
图11示出了用于将两个或更多个梁相互连接的C形挂件95。挂件95包括两个平行(例如，为矩形)的腿91和92，可接合法兰元件93将腿91和92相互连接，并且侧向延伸的安装板97焊接至腿92的横向端。
图12和图13示出了当挂件的互连元件93与梁10A的法兰6接合时，包括挂件95的梁系统101。螺杆99，其穿过梁10A的腹板7和挂件95的两个腿91-92，并通过相对应的螺母98固定到每个腿，将两个腿保持间隔开的关系，尽管在安装板97上施加了载荷。示出的载荷由连接至安装板97的梁104构成，例如，法兰相对于矩形安装板97的上边缘倾斜的梁。
图14示出了类似于图11的挂件95的挂件114，但是具有焊接至互连元件93的横向边缘的纵向延伸的安装板117。
在图15中示出了采用连接至梁10A的挂件114的梁系统111。梁104被示出为倾斜地安装在安装板117上。
图16示出了类似于图14的挂件114的挂件124，但是具有侧向较长的安装板127，在挂件上可以安装两个侧向间隔开的梁104A-B以用于图17所示的梁系统121。
图18示出了具有两个侧向间隔开的安装板136和137的挂件134，在挂件上可以安装两个侧向间隔开的梁104A-104B，以用于图19所示的梁系统131。
图20示出了用作桁架连接部的梁系统141。构造成具有正方形剖面的两个横向分离并且倾斜又对称定向的杆147和148连接至两个竖向间隔开的梁104和104B的腹板，并位于腹板之内。
本发明的梁系统还适用于具有不同轮廓的许多其他种类的梁。而且，加强元件37和38可以在梁的外部实现，而不是螺纹连接或以其他方式插入头部部分的内部。
尽管以上描述涉及梁系统与未焊接的加强元件和连接件的结合使用，但是将理解，本发明的范围还包括构造有焊接的加强元件或焊接的连接件的梁系统。梁系统的上述优点也适用于这样的实施方式。
尽管已经通过例证的方式描述了本发明的一些实施方式，但是很明显，本发明可以通过许多修改、变化和改编，以及在本领域技术人员可以理解的范围内使用许多等同或替代方案，而在不脱离本发明的精神或不超出权利要求的范围的情况下实施。

Claims (22)

1.一种加强梁系统，所述梁系统包括：
a)成角度间隔开的角部连接的一对或多对梁，所述多对梁中的至少一对梁的第一梁和第二梁构造有两个相对定向的三角形闭合的头部部分和设置于所述两个闭合的头部部分之间的腹板，所述头部部分的底部限定有法兰；
b)多个加强元件，所述多个加强元件中的每个加强元件分别插入所述头部部分中的一个相对应的头部部分的内部，并且强行接触所述相对应的头部部分的内壁；以及
c)用于角部连接的所述多对梁中的每对梁的至少一个成角度的连接件，
其中，所述成角度的连接件中的一个成角度的连接件的第一腿与所述第一梁的第二头部部分的法兰抵接并且连接至所述加强元件中的第一加强元件，所述第一加强元件插入所述第一梁的所述第二头部部分内部；所述一个成角度的连接件的第二腿与所述第二梁的第一头部部分的法兰抵接并且连接至所述加强元件中的第二加强元件，所述第二加强元件插入所述第二梁的第一头部部分和所述第一梁的第一头部部分两者内部。
2.根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述第二加强元件是第二成角度的连接件，所述第二成角度的连接件布置成使得：所述第二成角度的连接件的第一腿插入所述第一梁的第一头部部分的内部，并且所述第二成角度的连接件的第二腿插入所述第二梁的第一头部部分的内部。
3.根据权利要求2所述的梁系统，还包括用于所述至少一对角部连接的梁的第三成角度的连接件，
其中，所述第三成角度的连接件的第一腿与所述第一梁的第一头部部分的法兰抵接并且连接至所述第二成角度的连接件的第一腿；并且，所述第三成角度的连接件的第二腿与所述第二梁的第二头部部分的法兰抵接并且连接至第三加强元件，所述第三加强元件插入所述第二梁的第二头部部分内。
4.根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述第一梁是竖向定向的梁，以及所述第二梁是水平定向的梁，并且所述一个成角度的连接件的所述第一腿与所述第二腿成角度地间隔开大约90度的角度。
5.根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述加强元件中的一个或多个加强元件强行地且非连接性地接触所述相对应的头部部分的内壁。
6.根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述加强元件中的一个或多个加强元件连接至所述相对应的头部部分的内壁。
7.根据权利要求6所述的梁系统，其中，所述加强元件中的一个或多个加强元件通过一个或多个冷紧固件连接至所述相对应的头部部分的内壁。
8.根据权利要求6所述的梁系统，其中，所述加强元件中的一个或多个加强元件被焊接至所述相对应的头部部分的内壁。
9.根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述加强元件中的一个或多个加强元件被构造成倒U形杆，所述倒U形杆具有基部和两个腿，所述基部与所述相对应的头部部分的法兰强行接触；所述两个腿分别与所述相对应的头部部分的两个倾斜元件强行接触并且指向所述相对应的头部部分与所述腹板之间的连结部。
10.根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述加强元件中的一个或多个加强元件具有均匀的纵向尺寸，并且与所述相对应的头部部分的法兰强行接触。
11.根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述第一梁和所述第二梁中的每一者均是由两个单独的构件组成的复合梁，所述复合梁布置成使得所述两个构件的相对应的头部部分彼此嵌套，并且所述两个构件的相邻元件彼此稳定接触。
12.根据权利要求11所述的梁系统，其中，所述复合梁的每个构件均包括：第一头部部分、第二头部部分和纵向设置的腹板部分，所述腹板部分设置于所述第一头部部分与所述第二头部部分之间，所述第一头部部分和所述第二头部部分构造有：对应的基本上侧向设置的法兰；倾斜元件，所述倾斜元件从所述法兰的第一侧向端部延伸到所述腹板部分；以及倾斜唇缘，所述倾斜唇缘从所述法兰的第一侧向端部延伸且具有比所述倾斜元件的长度短得多的长度。
13.根据权利要求10所述的梁系统，其中，所述复合梁的位于嵌套的头部部分与彼此稳定接触的腹板部分之间的连结部处的纵向分开的第一头部部分连结部和第二头部部分连结部在垂直于相对应的法兰的平面上是共面的。
14.根据权利要求6所述的梁系统，还包括波纹金属板，所述波纹金属板连接至两个或更多个侧向间隔开的梁，并且连接至插入所述两个或更多个侧向间隔开的梁中的加强元件。
15.根据权利要求4所述的梁系统，其中，所述竖向定向的梁嵌入在基础件中。
16.根据权利要求15所述的梁系统，其中，在嵌入的梁内嵌套并且连接有另外的竖向定向的梁。
17.根据权利要求16所述的梁系统，还包括两个或更多个嵌入基础件的梁和水平定向的梁，所述水平定向的梁通过第一成角度的连接件和第二成角度的连接件连接至各相邻的两个嵌入基础件的梁。
18.根据权利要求1所述的梁系统，还包括C形挂件，所述C形挂件用于将挂件中的两个或更多个挂件相互连接。
19.根据权利要求1所述的梁系统，所述梁系统用作桁架连接部。
20.一种具有加强力矩连接部的梁系统，所述梁系统包括：
a)成角度间隔开的角部连接的一对或多对梁，所述多对梁中的至少一对梁的第一梁和第二梁构造有两个相对定向的三角形闭合的头部部分和设置于所述两个闭合的头部部分之间的腹板，所述头部部分的底部限定有法兰；以及
b)用于角部连接的所述多对梁中的每对梁的两个或更多个成角度的连接件，
其中，所述成角度的连接件中的第一成角度的连接件的第一腿连接至所述第一梁的第二头部部分的法兰，以及所述第一成角度的连接件的第二腿连接至所述第二梁的第一头部部分的法兰，
其中，所述成角度的连接件中的第二成角度的连接件的第一腿连接至所述第一梁的第一头部部分的法兰，以及所述第二成角度的连接件的第二腿连接至所述第二梁的第二头部部分的法兰。
21.根据权利要求20所述的梁系统，还包括带法兰的端板，所述带法兰的端板连接所述第一梁的所述腹板的每个侧向面和所述第一成角度的连接件的第二腿。
22.根据权利要求20所述的梁系统，还包括多个加强元件，所述多个加强元件中的每个加强元件分别插入所述头部部分中的一个相对应的头部部分的内部，并且强行接触所述相对应的头部部分的内壁。
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