CN1109796C - 长形结构件、用于桁架的弦杆和桁架及形成一桁架的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造形成建筑物的屋顶桁架(40)的弦杆(41、42)的结构件(10)。本发明的一个方面广泛涉及一种长形的开口结构件(10)，它的横断面包括：一段短翼缘(12)，一段长翼缘(13)和一块连接上述两个翼缘的腹板(14)，该腹板有一根与该结构件的纵轴线(11b)成直角，并通过上述两翼缘的断面轴线(11a)，并且其中：上述腹板(14)包括一段基本上与上述断面轴线(11a)重合的直线段部分(17)，和一段向上述断面轴线(11a)的一侧延伸的岔开部分(18)；上述短翼缘(12)向上述断面轴线(11a)的一侧延伸；上述长翼缘(13)从上述岔开部分(18)向上述断面轴线(11a)的相反一侧延伸；并且上述断面的轮廓是这样的，即，一个倒过来而且反向的这样的开口结构件能卡在上述开口结构件(10)中，并且它们的相应的直线段部分(17)互相并排，并且各短翼缘(12)以靠压的关系定位在相邻的长翼缘(13)的下面。

Description

长形结构件、用于桁架的弦杆和桁架 及形成一桁架的方法

发明的领域

本发明涉及一种用于建造建筑物，例如房屋的结构件。本发明特别适用于，但不是专门用于，作为建筑物的屋顶桁架的弦杆。

已有技术

金属的屋顶桁架一般是用箱形截面的弦杆和C形截面的腹板构件组成的。箱形的弦杆是用两根各自轧制成形的C形型钢，然后通过焊接、铆接、冲孔和用螺栓或螺钉把这两根C形型钢封闭起来，用波纹成形进行定位和/或固定进一步加工而成。这种型钢的制造是一种专门的工序使弦杆的制造增加了附加费用和时间。

开口的型钢一般要比制造用两根C形型钢拼成的箱形型钢更快，也更便宜，但是它缺乏弦杆所需要的强度和刚度。因此，只要把开口的型钢，例如槽钢和Z形型钢，用于制造建筑构架和屋顶桁架，就必须采取诸如使用超大尺寸的型钢，或者增设附加的结构支撑件那样的预防措施，以补偿其先天强度缺陷。这样当然就增大了许多用这种型钢制成的结构的成本。

此外，实施顶部弦杆与底部弦杆之间以及腹板构件与弦杆之间的连接，大部分需要用于焊接的专门的连接构件或进行专门的成形，这些也增大了费用，而且还使结构复杂化了。

本发明总括

本发明的目的是提供一种适合于形成桁架或其他结构件的弦杆的可供选择的结构件。

本发明的一个方面广泛涉及一种长形的开口结构件，它的横断面包括：一段短翼缘，一段长翼缘和一块连接上述两个翼缘的腹板，该腹板有一根与该结构件的纵轴线成直角，并通过上述两翼缘的断面轴线，并且其中：

上述腹板包括一段基本上与上述断面轴线重合的直线段部分，和一段向上述断面轴线的一侧延伸的岔开部分；

上述短翼缘向上述断面轴线的一侧延伸；

上述长翼缘从上述岔开部分向上述断面轴线的相反一侧延伸；并且

上述断面的轮廓是这样的，即，一个倒过来而且反向的相应的开口结构件能卡在上述开口结构件中，并且它们的相应的直线部分互相重叠，并且各短翼缘以靠压的关系定位在相邻的长翼缘的内面。

本发明的另一个方面广泛涉及一种长形开口结构件，它的横断面包括一段短翼缘，一段长翼缘和一块连接上述两个翼缘的腹板，并且有一根与该结构件的纵轴线成直角并穿过上述两段翼缘的断面轴线，并且其中：

上述腹板包括一段直线部分，这一段直线部分基本上与上述断面轴线重合，但显著短于上述两段翼缘之间的断面轴线，还有一段向上述断面轴线的一侧延伸的岔开部分；

上述短翼缘从上述断面轴线横向延伸到上述断面轴线的一侧；

上述长翼缘从上述岔开部分延伸到上述断面轴线的相对的一侧；以及

上述断面的轮廓是这样的，即，一个倒过来而且反向的相应的开口结构件能卡在上述开口结构件中，并且它们的相应的直线部分互相重叠，并且各短翼缘以靠压的关系定位在相邻的长翼缘的内面。

上述直线部分可以是任何合适的长度，但最好该直线部分在两段翼缘之间沿着端面轴线的主要部分延伸。上述术语“合适”的意义应该由该开口结构件的具体使用情况来限定，并且此时使用一个相应的构件，其直线段部分的长度能让这两个构件的直线部分重叠。

上述岔开部分可以是任何形状。该岔开部分可以是弧形，直线形，或者由一系列直线段组成。在一个优选实施例中，这种岔开部分是从上述断面轴线以锐角岔开来的单一的直线部分。

上述长翼缘最好从上述岔开部分以锐角延伸出来。当上述开口的结构件用作弦杆，并且其长翼缘在最外面，而上述直线部分显著短于上述两段翼缘之间的断面轴线的长度时，它具有一个优点，即，上述岔开部分能部分起象弹簧一样的作用，以承受基本上沿着断面轴线方向作用的压力，从而抵抗长翼缘的变形。

上述直线部分的与岔开部分相反的一端与短翼缘连接。通常，短翼缘以基本上呈90度的角度从直线段部分延伸出去。或者，上述直线段部分可以包括一段延伸到短翼缘去的第二岔开部分。上述第二岔开部分可以是弧形的，直线形的，或者由一系列直线段组成。

短翼缘一般比长翼缘短，并且最好比长翼缘在它与断面轴线的交点和它的自由端之间的那一段距离还短。通常，长翼缘大致在它的中间与断面轴线相交。

两个翼缘优选为基本上平行，或者至少两者的基本上与断面轴线在对角线上相对的那部分基本上是平行的。一般，上述长翼缘基本上与短翼缘平行。

通常，这种开口的结构件包括限制装置，以限制它沿着端面轴线相对于被连接的构件的断面轴线作横向运动。一般，这种限制装置是沿着长翼缘的自由端延伸的折回翼缘。

上述长翼缘和/或短翼缘的端头一般都在折回翼缘上。这种折回翼缘一般折回成基本上与端面轴线平行。通常，长翼缘的折回翼缘离开端面轴线的距离要比短翼缘的自由端离开断面轴线的距离远，这样，倒过来而且反向的相应的开口结构件才能卡在上述结构件内。

这种开口结构件的形状最好是非对称的，并且能让一个倒过来而且反向的相应的开口结构件卡在里面，其中的一个开口结构件的短翼缘定位在另一个开口结构件的长翼缘内，而两者的直线部分重叠。

本发明的另一个方面涉及一种用于桁架的弦杆构件，这种弦杆构件是一种如上所述的开口结构件，并且，这种弦杆构件可以布置成让它的长翼缘在最外面，而两根交叉的弦杆构件之间的连接点，是由使相应的两段直线部分重叠起来，并且一根弦杆构件的短翼缘基本上靠近另一根弦杆构件的长翼缘的下面而形成的，并且两段直线部分的重叠使得能把相应的两根弦杆构件能固定连接在一起。在这种结构中，两块腹板在连接点处重叠，以便用螺栓、螺钉或焊接互相连接起来，而且，如果需要还可以把它们的短翼缘卡在另一根弦杆构件的长翼缘中。

上述桁架的弦杆用桁架构件来连接也是很好的，这种桁架构件可以是适合于两端连接在顶部弦杆构件和底部弦杆构件的腹板上，用于腹板与腹板的连接的，开口的型钢构件。

用开口的结构件形成带有C形端面的桁架构件的装配成的桁架一般具有凸出于桁架构件的弦杆构件，从而能让装配成的桁架堆叠起来，并且在运输堆叠的桁架时，桁架构件没有被重叠起来的弦杆构件所损坏的危险。相反，普通的箱形断面弦杆具有在平坦的表面上连接起来的C形断面的桁架构件，  从而使得这些桁架构件凸出于折线弦杆构件，因而在堆叠和运输的过程中使桁架构件露出来而损坏。

本发明的又一个方面广泛涉及一种把两根如上所述的开口的结构件，以倒过来而且相反的方向互相卡在一起所形成的复合梁，其一个构件的短翼缘定位在另一个构件的长翼缘内，并重叠两个直线部分，并且用紧固装置把两根开口的结构件连接在一起。

这些开口的结构件可以用紧固装置来防止它们相互之间的横向相对移动，但最好是在这些结构件上具有沿着长翼缘的自由边缘的折回翼缘，这种折回翼缘限制了开口结构件相互之间的横向相对移动。

通常，如上所述的卡在一起的开口的结构件形成了两个基本上封闭的断面，从而提高了梁的强度。

附图之简要说明

下面，参照附图详细描述本发明的几个典型实施例。附图中：

图1是一根长的开口结构件的端视图；

图2、3、4是这种构件的立体图；

图5是两根构件在互相倒过来而且反向的方向上卡在一起的端视图；

图6a是用开口的结构件作为顶部和底部弦杆构件的装配好的桁架的正视图；

图6b-6g表示图6a中所示的桁架上的不同的连接点；

图7a-7c是两根开口的结构件的连接点的图；

图8a-8c是C形断面的桁架构件连接在弦杆上的各种不同的方式；

图9a-9c表示弦杆与桁架构件之间的各种可替换的连接点；以及

图10表示几种可替换的结构件。

优选实施例之详细说明

请参阅图1、2、3和4，图中表示了一根长形的开口结构件10，它有一段短翼缘12和一段长翼缘13，两者用一块腹板14分开。图2中表示了构件10的一根纵轴线11b。腹板14有一段直线段部分17和一段岔开部分18。一根断面轴线11a与上述直线段部分17重合。

短翼缘12从直线段部分17成90度地延伸出来。该短翼缘12有一段折回翼缘15。这段折回翼缘15与断面轴线11a平行。

岔开部分18从断面轴线11a以锐角(图中所示的α角)岔开来。该岔开部分18与上述长翼缘13连接。长翼缘13有一条宽的平面翼缘部分19，该部分与岔开部分连接，形成一个呈锐角的夹角。长翼缘13还有一段与断面轴线平行的折回翼缘20。

如图5所示，两根如上所述的长的开口结构件30、31能卡在一起，其中的一根构件向着倒过来而且反向的方向。要卡在一起，短翼缘32a和32b要分别定位在长翼缘33b和33a内，并且靠紧。在这个位置上，两个相应的腹板部分34a、34b的一部分互相重叠，从而能用紧固件连接两根构件30、31，以防止横向的移动。相应的翼缘32a、32b、33a、33b互相之间的靠紧关系防止了沿断面轴线的移动。这两根长构件卡在一起形成了两个封闭的断面35、36，这给这种组合构件增加了强度和刚度。

如图6a-6g中所示的屋顶桁架40是用形成顶部和底部弦杆41、42的长的开口结构件和C形断面的桁架构件建成的。图6f中表示了顶部弦杆41与底部弦杆42的连接。顶部和底部弦杆41和42的长翼缘44、45分别出在最外面。顶部弦杆41的短翼缘46局部定位和限制在长翼缘45内。顶部弦杆41的向后的平坦侧面47有一部分与底部弦杆42的向前的平坦侧面48重叠。图中表示了一块在侧面47与48之间的中间连接板49。这块连接板49用螺栓50、51连接在底部弦杆42上，而用螺栓50、52连接在顶部弦杆41上。图9c中表示了另一种连接方式，其中，顶部弦杆60在62处用螺栓固定在底部弦杆61上。

桁架构件43与弦杆构件41、42的连接示于图6c、6d、6f中。在图6d中，桁架构件43压扁并用螺栓70连接在顶部弦杆41上。在图6e中，桁架构件43用螺栓72连接在底部弦杆42上。支承用的桁架构件至少要压扁，以适应连接的要求。图6c中所示的连接方式是用螺栓71把桁架构件43连接在底部弦杆42上。在桁架40中，弦杆41、42凸出于桁架构件43。

桁架40的尖顶80示于图6f、6g中。尖顶板81用螺栓82连接在顶部弦杆41上。尖顶板81上有凹进去的肋条83以增大它的刚度。尖顶板81上还有一个为C形断面的桁架构件43定位用的凹槽84。C形断面的桁架构件43用螺栓85连接在尖顶板81上。另一种尖顶的连接方式示于图9a和9b。图9中，顶部弦杆63和C形断面的桁架构件64用螺栓65连接。同样，在图9b中，顶部弦杆66和C形断面的桁架构件67用螺栓68连接。

在图7a-7c中表示了弦杆90、91，它们的长翼缘92、93在最外面，而短翼缘94有一部分定位在长翼缘92内。

图8a-8c中，表示了压扁了的C形断面的桁架构件95用螺栓97与长的开口结构件弦杆96的连接。这种C形断面的桁架构件95的压扁了的端头98呈现出一个平坦的表面99，可用于与弦杆96连接。上述平坦表面99连接在对着短翼缘101的腹板部分100的侧面上。

以上所描述的实施例具有许多优点，其中包括：用于弦杆的制造的高效率的轧制成形；提供了一种坚固的刚度较大的开口断面的弦杆构件，其最外面的长翼缘的方向合适；在使用前能对具有开口断面的整个弦杆，或组合梁，或桁架进行处理或涂覆；由于弦杆凸出于桁架的腹板构件，桁架能紧凑地叠起来，使得桁架构件在运输过程中的损坏减少到最少，同时降低了运输和储存的费用；弦杆在连接时可以一根一根叠起来搭接，使搭接的弦杆保持一条直线，以便使桁架对称，并且便于在端头上固定在一起。

应该理解，以上虽然用举例的方式说明了本发明，但，所有这些说明以及其他对于本技术领域的技术人员显而易见的改进和变型，都应该被认为落在本发明的构思和保护范围内。

Claims (19)

1.一种长形结构件，它的横断面包括：一段短翼缘，一段长翼缘和一块连接上述两个翼缘的腹板，该腹板有一根与该结构件的纵轴线成直角的断面轴线，其中：

上述腹板包括一段与上述断面轴线重合的直线段部分，和一段延伸至上述断面轴线的一侧的岔开部分；

上述短翼缘横向从上述断面轴线向所说的一侧延伸；

上述长翼缘从上述岔开部分向上述断面轴线的相反一侧延伸，并包括一个与所说断面轴线的相反一侧隔开一定距离的长翼缘折回部分阶段，所述距离对应或稍微大于该短翼缘从上述断面轴线的一侧延伸出的距离；并且

上述断面的轮廓是这样的，即，一个类似的断面结构件能倒置地、倾斜地卡叠在上述结构件中，它们的相应的直线段部分互相并靠，并且各短翼缘以靠压的关系在相邻的长翼缘上，并且由长翼缘折回部分对所说短翼缘进行部分约束，以防止并靠的直线段部分分开。

2.如权利要求1所述的长形结构件，其特征在于，上述直线段部分从所说短翼缘沿着上述两段翼缘之间的断面轴线的大部分延伸，上述岔开部分成锐角地从上述截面轴线延伸出来。

3.如权利要求1所述的长形结构件，其特征在于，上述短翼缘包括一个短翼缘折回部分，该短翼缘折回部分靠在一个倒置的、倾斜的并卡叠的类似断面结构件的长翼缘折回部分上。

4.一种包括如权利要求1、2或3任一项所述的长形结构件所构成上下弦杆的桁架，其中，所说上下弦杆的纵轴线之间以一锐角相互倾斜，并且所说直线部分在邻近该桁架的屋檐线相靠，以与另一个相连接，每一弦杆的短翼缘靠在该屋檐线处的另一个弦杆的长翼缘上，并且由该另一个弦杆的长翼缘折回部分对所说短翼缘进行部分约束，以防止并靠的直线段部分分开。

5.一种用于桁架的弦杆，所说弦杆的断面包括：

一短翼缘；

一与所说短翼缘并行隔开的长翼缘，该长翼缘包括一个长翼缘折回部分；

一块连接上述短翼缘和长翼缘的腹板，该腹板具有一直线部分，

其中，所说弦杆构型是这样的，即，一个类似断面的第二弦杆能倒置地、倾斜地卡叠在上述弦杆中，腹板的相应直线段部分互相并靠，并且各弦杆的短翼缘靠在另一个弦杆的长翼缘上，并且由该另一个弦杆长翼缘折回部分对所说短翼缘进行部分约束，以防止并靠的腹板直线段部分分开。

6.如权利要求5所述的用于桁架的弦杆，所说的各弦杆的长翼缘和长翼缘折回部分紧紧包住另一个弦杆的短翼缘。

7.一种包括一对如权利要求5或6所述的弦杆之桁架，所说上弦杆具有最上面的长翼缘，而下弦杆具有最下面的长翼缘，其中，所说上下弦杆的纵轴线相互倾斜，并且该上下弦杆在屋子檐线处相交并卡叠在一起。

8.一种用于桁架的弦杆，所说弦杆的断面包括：

一第一翼缘；

一与所说第一翼缘并行隔开的第二翼缘，该第二翼缘包括一个第二翼缘折回部分；

一块连接上述第一翼缘和第二翼缘的腹板，

其中，所说弦杆构型是这样的，即，一个类似断面的第二弦杆能倒置地、倾斜地卡叠在上述弦杆中，各腹板互相并靠，每一弦杆的第一翼缘靠在另一个弦杆的第二翼缘折回部分，并且由该另一个弦杆的第二翼缘折回部分进行部分约束，以防止并靠的腹板分开。

9.如权利要求8所述的用于桁架的弦杆，所说在第二翼缘折回部分的第二翼缘紧紧包围该另一弦杆的第一翼缘。

10.一种包括一对如权利要求8或9所述的弦杆之桁架，所说上弦杆具有最上面的第二翼缘，而下弦杆具有最下面的第二翼缘，其中，所说上下弦杆的纵轴线相互倾斜，并且其中该上下弦杆在屋檐线处相交并卡叠在一起。

11.一种桁架包括：

一下弦杆，该弦杆的断面包括：

一块具有一段直线部分和一段延伸至该直线部分一侧的岔开部分之腹板，一短翼缘从所说直线部分延伸至该腹板的一侧，以及长翼缘从该岔开部分延伸出并返回至该腹板的另一侧，该长翼缘包括一长翼缘折回部分；

一与所说下弦杆处在同一断面的上弦杆，其中该上弦杆相对于下弦杆为倒置且倾斜的，并且该上下弦杆在桁架的屋檐线处卡叠在一起，其相应的直线部分并靠在一起，且各自的短翼缘与相应的长翼缘相靠，并由所说的长翼缘折回部分进行部分约束。

12.一种桁架包括：

一下弦杆，该弦杆的断面包括：

一块腹板，一短翼缘以及一长翼缘；

一与所说下弦杆处在同一断面的上弦杆，其中该上弦杆相对于下弦杆为倒置的，并且该上下弦杆在桁架的屋檐线处卡叠在一起，其相应的腹板并靠在一起，且各自的短翼缘与相应的长翼缘相靠。

13.如权利要求12所说的桁架，其特征在于，上述长翼缘包括一个长翼缘折回部分，短翼缘部分地受该长翼缘折回部分约束，以防止并靠的腹板分开。

14.一种桁架包括：

一下弦杆，该弦杆的断面包括：

一块腹板，一第一翼缘以及一第二翼缘；

一与所说下弦杆处在同一断面的上弦杆，其中该上弦杆相对于下弦杆为倒置的，并且该上下弦杆在桁架的屋檐线处卡叠在一起，其相应的腹板并靠在一起，且各自的第一翼缘与相应的第二翼缘相靠。

15.如权利要求14所说的桁架，其特征在于，上述第二翼缘包括一个第二翼缘折回部分，该第一翼缘部分地受第二翼缘折回部分约束，以防止并靠的腹板分开。

16.一种形成一桁架的方法，包括：

提供一对类似断面的弦杆，每一弦杆的断面包括一块腹板，一短翼缘以及一长翼缘；

将一弦杆相对于另一弦杆成倒置状，并使弦杆的纵轴线相互之间倾斜，且在桁架的屋檐线处使弦杆相交并卡叠在一起，使得相应的腹板并靠在一起，且各自的短翼缘与相应的长翼缘相靠。

17.如权利要求16所说的方法，其特征在于：上述长翼缘包括一个长翼缘折回部分，该短翼缘部分地受长翼折回部分约束，以防止并靠的腹板分开。

18.一种形成一桁架的方法，包括：

提供一对有类似断面的弦杆，每一弦杆的断面包括一块腹板，一第一翼缘以及一第二翼缘；

将一弦杆相对于另一弦杆成倒置状，并使弦杆的纵轴线相互之间倾斜，且在桁架的屋檐线处使弦杆相交并卡叠在一起，使得相应的腹板并靠在一起，且各自的第一翼缘与相应的第二翼缘相靠。

19.如权利要求18所说的方法，其特征在于：上述第二翼缘包括一个第二翼缘折回部分，该第一翼缘部分地受第二翼缘折回部分约束，以防止并靠的腹板分开。

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