CN116357012A - 桁架结构及其制造方法、屋顶结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桁架结构及其制造方法、屋顶结构，包括位于同一平面的外围固定件和至少一个一体成型的支撑件；所述外围固定件包围于所述支撑件的整体轮廓外并构成一包围区域；所述外围固定件和所述支撑件通过若干处固定位置固定，所述支撑件在所述固定位置为平直或弧状。本发明一改传统的三角形单元构成方式，将桁架结构的承重点以弧线形式抵消，从而使桁架结构的内部受力分布更加平均稳定。同时结合竹木本身的材质特性，形成融合了桁架结构自身材质特性的新型结构体系，在保证承重能力的前提下极大省却了连接部件的成本和数量，有效优化了桁架结构的受力体系，并提升了低碳环保效果，具有行业推广意义。

Description

桁架结构及其制造方法、屋顶结构

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种桁架结构及其制造方法、屋顶结构。

背景技术

桁架结构是一种由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架结构的支撑件主要承受轴向拉力或压力，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。例如图1，示出了一种斜折线桁架结构。按材料区分，常用的包括钢桁架结构、预应力混凝土桁架结构、木桁架结构、钢木或钢混组合桁架结构等。现有基于三角形单元的桁架结构被广泛应用，但其容易形成压强较大的承重点，实际工程中需花费大量的计算工作和材料预算使这些承重点符合规定的设计要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种桁架结构及其制造方法、屋顶结构。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种桁架结构，包括位于同一平面的外围固定件和至少一个一体成型的支撑件；所述外围固定件包围于所述支撑件的整体轮廓外并构成一包围区域；所述外围固定件和所述支撑件通过若干处固定位置固定，所述支撑件在所述固定位置为平直或弧状。

较佳地，所述桁架结构至少包括两个所述支撑件。

较佳地，任意两个所述支撑件在交错位置通过卯榫拼接，以使所述两个交错的支撑件所在的截面与所述包围区域所在的截面重合。

较佳地，所述支撑件包括若干平直的中间支撑段；所述支撑件从所述固定位置通过弧状延伸至相邻的所述中间支撑段。

较佳地，所述交错位置设置于所述支撑件从所述固定位置延伸至相邻的所述中间支撑段之间。

较佳地，所述外围固定件呈封闭状，两个端部位于承重方向的垂直方向且为弧状；每个所述支撑件的长度根据所述两个端部的距离对应设置。

较佳地，所述两个端部分别与至少一个支撑件贴合。

较佳地，所述支撑件为竹木材质。

本发明还提供了一种屋顶结构，所述屋顶结构包括若干个上述桁架结构。

本发明还提供了一种的桁架结构制造方法，用于制造上述的桁架结构；所述制造方法包括如下步骤：

分别根据预设弧度在若干条竹片的预设位置进行弯折处理；

将弯折处理后的所述若干条竹片叠加粘合并保持所述预设弧度，以形成一体成型的所述桁架结构的支撑件；

将所有的所述支撑件通过卯榫拼接卡入所述桁架结构的外围固定件中。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过提供一种桁架结构及其制造方法、屋顶结构，一改传统的三角形单元构成方式，将桁架结构的承重点以弧线形式抵消，从而使桁架结构的内部受力分布更加平均稳定。同时结合竹木本身的材质特性，通过一体成型的支撑件设计，充分发挥支撑件弯曲产生的自身应力，使材质的强度及弹力被保持和利用，形成融合了桁架结构自身材质特性的新型承重结构，能够在保证承重能力的前提下极大减少连接部件的成本和数量，有效优化了桁架结构的受力体系，提升了低碳环保效果，具有行业推广意义。

附图说明

图1为一种三角形单元构成方式的斜折线桁架结构。

图2为本发明实施例1中一种在固定位置为平直状的桁架结构的示意图。

图3为本发明实施例1中一种在一个固定位置具有弧状的桁架结构的示意图。

图4为本发明实施例1中一种包括两个支撑件的桁架结构的示意图。

图5为本发明实施例1中具有平直的中间支撑段的桁架结构的示意图。

图6为本发明实施例1中一种包括三个经卯榫拼接形成交错设置的支撑件的桁架结构的示意图。

图7为本发明实施例1中桁架结构的第一支撑件分解示意图。

图8为本发明实施例1中桁架结构的第一支撑件分解示意图。

图9为本发明实施例1中桁架结构的第一支撑件分解示意图。

图10为本发明实施例1中一种包括三个经卯榫拼接形成交错设置的支撑件的桁架结构的示意图。

图11为本发明实施例2中的一种组合桁架结构的立体结构示意图。

图12为本发明实施例3中的桁架结构的制造方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，实施例中对所需要使用的附图有相应的介绍。显而易见地，描述的附图仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

应当理解，本文使用的“外围固定件”、“支撑件”、“中间支撑段”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

实施例1

本实施例具体提供了一种桁架结构，包括位于同一平面的外围固定件20和至少一个一体成型的支撑件10；外围固定件20包围于支撑件10的整体轮廓外并构成一包围区域；外围固定件20和支撑件10通过若干处固定位置100固定，支撑件10在固定位置100为平直或弧状。桁架结构中，外围固定件20的外缘承重受力，支撑件10在外围固定件20中对其起到支撑。支撑件10可以包括但不限于弧状和平直状的组合，甚至可呈环状。

如图2所示，外围固定件20与支撑件10通过三处固定位置100形成相对固定。本领域技术人员可以理解，图2及其他附图中示出的翼翅状的外围固定件20是一种示例形状，其不对本发明形成任何限制。

在支撑件10整体一体成型的基础上，在上述三处固定位置100的形状为平直或弧状，即不以尖角和外围固定件20形成抵触。图2中的固定位置100均为平直状，可以是和外围固定件20内边缘贴合；图3示出的一处固定位置100为弧状时的情况，可以理解，该弧状是向外围固定件20包围的方向内打开。无论是何种固定位置的形状，外围固定件20与支撑件10之间即消除了由于三角形结构设计带来的高压强接触点。

外围固定件20与支撑件10形成相对固定，通过匹配设计尺寸将支撑件10卡入外围固定件20，包括但不限于将两者以插销方式固定、利用材质形成的静摩擦力固定、打入螺钉固定、卯榫固定、以黏合试剂固定中的一种或多种。本领域技术人员可以理解，上述固定方式对本发明不构成任何限制。

作为较佳的实施方式，支撑件10可以为竹木材质；在另一种可选的实施方式中，外围固定件20也同样采用竹木材质。竹木材质具有可塑性，自身应力也可被充分用于发挥承重效果，对于桁架结构及其部件的微调也相对简便，且具有轻便、环保的优势。本领域技术人员可以理解，本发明中的桁架结构还可以由包括复合材质在内的其他材质构成。

作为较佳的实施方式，桁架结构至少包括两个支撑件10。至少两个支撑件10可以交错或互不相交，但分别与外围固定件10固定，并形成支撑作用。图4中仅示出了一种两个支撑件10互不相交的方式，可以理解，支撑件10的长度，以及其与外围固定件20之间固定位置100的数量均为示意，并不以此为限。本实施方式通过设置至少两个支撑件，能够更好地增加桁架结构的承重能力，也可以根据桁架结构的外围固定件的轮廓形状进行灵活设置和调节。

作为较佳的实施方式，支撑件10包括若干平直的中间支撑段101；支撑件10从固定位置100通过弧状延伸至相邻的中间支撑段101。中间支撑段101是一体成型的支撑件10中的部分段落，对于竹木等材料的桁架结构，当材料本身为平直的情况下，中间支撑段101则可以无需处理，仅需要在其两端适当弯折，形成固定位置100要求的构状即可。本实施方式通过设置平直的中间支撑段，有助于在保持承重能力的同时尽量节省桁架结构的制作成本。

作为较佳的实施方式，任意两个支撑件10在交错位置通过卯榫拼接，以使两个交错的支撑件10所在的截面与包围区域所在的截面重合。本实施方式中存在互相交错的支撑件10，其通过卯榫拼接能够位于同一平面内。较佳地，参见图6，交错位置102设置于支撑件10从固定位置100延伸至相邻的中间支撑段101之间。本实施方式通过卯榫拼接能够无需增设连接部件即对交错设置的支撑件进行固定。

作为较佳的实施方式，外围固定件20呈封闭状，两个端部位于承重方向的垂直方向且为弧状；每个支撑件10的长度根据两个端部的距离对应设置。参见图6，其中示出了一种包括三个支撑件10的桁架结构；且三个支撑件10的长度均与外围固定件20两端距离对应设置，即支撑件10的长度尽量向外围固定件20两端延展。图7、图8和图9分别是图6中支撑件10设置的分解示意图，图6中三个卯榫拼接的支撑件10分别在图7、图8和图9中用第一支撑件1001、第二支撑件1002和第三支撑件1003区分示出。本实施方式的桁架结构通过设置数量较少的支撑件数来达到较好的承重效果；同时利用支撑件之间互相拼接使结构更为稳定，受力更为均匀。

作为较佳的实施方式，两个端部分别与至少一个支撑件10贴合。如图10，在两个端部，分别可以通过设置至少一个支撑件10与之贴合。可以理解，贴合的位置也是支撑件10和外围固定件20的固定位置100。支撑件10可以是和端部部分长度的贴合，也可以是整体长度一致的完全贴合。当然，也可以通过设置两个支撑件10共同对端部贴合，以覆盖端部长度。本实施方式通过在支撑件的尾端设置为与外围固定件的端部贴合，能够进一步稳定桁架结构的内部结构，并在相应位置实现承重力的分散，以对外围固定件形成较好的结构保护。

本实施方式的桁架结构一改传统的三角形单元构成方式，将桁架结构的承重点以弧线形式抵消，从而使桁架结构的内部受力分布更加平均稳定。同时结合竹木本身的材质特性，通过一体成型的支撑件设计，充分发挥支撑件弯曲产生的自身应力，使材质的强度及弹力被保持和利用，形成融合了桁架结构自身材质特性的新型承重结构，能够在保证承重能力的前提下极大减少连接部件的成本和数量，有效优化了桁架结构的受力体系，提升了低碳环保效果，具有行业推广意义。

实施例2

与实施例1介绍的桁架结构对应地，本实施例还提供了一种屋顶结构，其整体结构中包括了若干个实施例1中的桁架结构。本领域技术人员可以理解，桁架结构可以按照整体设计和施工需要先形成若干个组合桁架结构，再用于构成屋顶结构，图11示出了一种组合桁架结构。

本实施方式的屋顶结构，通过采用改变传统三角形单元构成方式的桁架结构，有效优化了整体受力体系，扩大了应用范围，提升了低碳环保效果，具有行业推广意义。

实施例3

参见图12，本实施例提供了一种桁架结构制造方法，用于制造实施例1中描述的一种竹木材质的桁架结构，包括如下步骤：

S1.分别根据预设弧度在若干条竹片的预设位置进行弯折处理；

S2.将弯折处理后的所述若干条竹片叠加粘合并保持所述预设弧度，以形成一体成型的所述桁架结构的支撑件；

S3.将所有的所述支撑件通过卯榫拼接卡入所述桁架结构的外围固定件中。

具体地，首先制作桁架结构的支撑件，步骤S1将多层竹片按设计分别弯曲成所需要的弧度，步骤S2将多层竹片叠加粘合，可以用固定夹具锁住以保持预设弧度，直至粘合完成定型后卸除夹具，并可对表面进行打磨。同样的方式完成外围固定件的制作打磨后，将所有的所述支撑件通过卯榫拼接卡入所述桁架结构的外围固定件中，并可采用插销件加固。

本实施例通过提供一种桁架结构的制造方法，一改传统的三角形单元构成方式，将桁架结构的承重点以弧线形式抵消，从而使桁架结构的内部受力分布更加平均稳定。同时结合竹木本身的材质特性，通过一体成型的支撑件设计，充分发挥支撑件弯曲产生的自身应力，使材质的强度及弹力被保持和利用，形成融合了桁架结构自身材质特性的新型承重结构，能够在保证承重能力的前提下极大减少连接部件的成本和数量，有效优化了桁架结构的受力体系，提升了低碳环保效果，具有行业推广意义。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桁架结构，其特征在于，包括位于同一平面的外围固定件和至少一个一体成型的支撑件；所述外围固定件包围于所述支撑件的整体轮廓外并构成一包围区域；所述外围固定件和所述支撑件通过若干处固定位置固定，所述支撑件在所述固定位置为平直或弧状。

2.如权利要求1所述的桁架结构，其特征在于，所述桁架结构至少包括两个所述支撑件。

3.如权利要求2所述的桁架结构，其特征在于，任意两个所述支撑件在交错位置通过卯榫拼接，以使所述两个交错的支撑件所在的截面与所述包围区域所在的截面重合。

4.如权利要求3所述的桁架结构，其特征在于，所述支撑件包括若干平直的中间支撑段；所述支撑件从所述固定位置通过弧状延伸至相邻的所述中间支撑段。

5.如权利要求4所述的桁架结构，其特征在于，所述交错位置设置于所述支撑件从所述固定位置延伸至相邻的所述中间支撑段之间。

6.如权利要求5所述的桁架结构，其特征在于，所述外围固定件呈封闭状，两个端部位于承重方向的垂直方向且为弧状；每个所述支撑件的长度根据所述两个端部的距离对应设置。

7.如权利要求6所述的桁架结构，其特征在于，所述两个端部分别与至少一个支撑件贴合。

8.如权利要求7所述的桁架结构，其特征在于，所述支撑件为竹木材质。

9.一种屋顶结构，其特征在于，所述屋顶结构包括若干个如权利要求1所述的桁架结构。

10.一种的桁架结构制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求8所述的桁架结构；所述制造方法包括如下步骤：

分别根据预设弧度在若干条竹片的预设位置进行弯折处理；

将弯折处理后的所述若干条竹片叠加粘合并保持所述预设弧度，以形成一体成型的所述桁架结构的支撑件；

将所有的所述支撑件通过卯榫拼接卡入所述桁架结构的外围固定件中。

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