用於構築物構造中的構件的製作方法

2023-06-14 20:19:56 2

專利名稱：用於構築物構造中的構件的製作方法
技術領域：
本發明涉及構築物的構造，特別是涉及其中各種部件均採用鋼架結構的構築物的構造。本發明具體涉及一種支撐屋頂、地板、天花板及甲板的金屬鞍座。
過去已設計及製造出了許多的託梁系統，並將其用於構築物的構造中。通常這類託梁都用作支撐地板、屋頂和甲板。這類託梁的設計和製作主要是根據實際應用或構築物本身來進行。此外，由於託梁部件特定的設計要求和連接託梁部件的固定系統的限定，此類託梁的製作非常複雜。
因此就需要一種簡單的、其中部件更為標準化的託梁系統和設計，這類託梁系統同時應能滿足不同建築的設計要求。
每根腹杆均包括上腹杆段32、垂直於上腹杆段並且平行相對的側壁34、以及向內延伸的下腹杆段36。向內延伸的下腹杆段36的最內邊限定出一個縱向伸槽38。上腹杆段、平行側壁、向內延伸的下腹杆段36也優選為由一塊鋼片或鋼板一體製成。每根腹杆的第一端和第二端均與腹杆連接槽22焊接或者用下列這組機構裝置中的一個與腹杆連接槽22相連螺釘、螺栓、鉚釘以及它們之間的組合。實際上，上下桁梁的腹杆連接槽為相對平行布置，並且腹杆連接槽22的寬度等於每一腹杆上腹杆段32的寬度，這樣在製作託梁時腹杆就與每根桁梁的翼緣鄰接。
鞍座用來容納託梁的端部，並將其定位在水平構件如牆壁、樓板、甲板或屋頂框架上。該鞍座包括上鞍座件、平行相對的側壁以及向外延伸支撐板，該向外延伸的支撐板與上鞍座件平行。該鞍座連接或座在託梁的上桁梁中以便對託梁進行定位和支撐。
本發明的託梁和系統設計簡單而美觀，所需的存料最少。託梁的製造快速容易，降低了構件製造中的人工及管理成本。桁梁和腹杆的敞開式構造提供了材料尺寸公差，否則會延誤製造過程。根據本發明託梁的設計，如果需要，可在現場用預製部件進行快速簡單地構造。


圖1、2和8所示為本發明的託梁系統。該系統包括一具有上桁梁12、下桁梁24、腹杆30和鞍座40的託梁11。如圖所示，託梁11的上桁梁12座在鞍座40上從而將託梁11固定在連接結構如工字梁50頂部的確定位置處。此外，如圖所示，下桁梁24短於上桁梁12，從而使託梁11設置在工字梁50上，或者設置在類似水平方向的支撐結構如牆壁、甲板或屋頂框架上。
再來參見圖3，其中所示為桁梁12的剖視圖，顯然沿縱向延伸的上桁梁12和下桁梁24的的幾何外形上類似。桁梁12包括一縱向延伸的上桁段14、縱向延伸的相對側壁16、縱向延伸的下桁段18和平行相對的翼緣20。如圖所示，下桁段18與上桁段14基本平行，且向下延伸的翼緣20與側壁16基本平行。翼緣20限定出腹杆連接槽22，該連接槽22沿桁梁12、24的長度方向延伸。上桁段14、側壁16、下桁段18和翼緣20優選由一塊鋼片或鋼板通過如冷加工一體成形。然而，桁梁12的各個部分也可由鋼片構成的各個部分切割並焊接形成。在通常情況下，桁梁12的寬度Wc為4英寸，高度hc為1.5到2英寸。翼緣的高度hf為11/16英寸。這些尺寸使下桁段的寬度w1m約為1又3/8英寸。這些尺寸在這裡僅用作例示，桁梁12的形狀也可有所不同或者其尺寸大小與之明顯不同。
現在回到圖4，其中所示為適用於本發明的腹杆30的剖視圖。腹杆30包括有縱向延伸的上腹杆段32、平行相對的側壁34、以及縱向延伸的下腹杆段36。該縱向延伸的下腹杆段限定出一個沿腹杆30長度方向延伸的縱向伸槽38。如圖所示，上腹杆段32、側壁34和下腹杆段36由一塊鋼片一體形成，然而腹杆30的各個部分也可通過例如焊接製成。
現在參見圖3、4和7，腹杆連接槽22的內側寬度w1優選為等於腹杆30的外寬從而確保腹杆30的側壁34和桁梁12的翼緣20的內面之間相鄰沒有空隙或空間。側壁34和翼緣20之間的這種鄰接關係有助於腹杆30在插入到桁梁12中時其能夠正確定位。此外，桁梁12和腹杆30的幾何結構有助於製造過程中腹杆插入桁梁12後將腹杆在此外焊接固定。
現在參見圖6，其中所示為桁梁12的第一端13座在鞍座40上的剖視圖。鞍座40包括有頂件42、平行相對的側件或側壁44以及承載翼緣46。顯然，鞍座40的頂件42、側壁44以及翼緣46可由一鋼片一體形成，或者通過一鋼板切割焊接成。在通常情況下，鞍座40的高度h2為4到6英寸，通常為4或4.5英寸，承載翼緣的寬度為wf為1到2英寸，通常為1又5/16英寸。再有，這些尺寸僅為例示性的，鞍座40可根據實際情況採用不同的尺寸。
如圖所示，桁梁12的內高或內深h1小於鞍座40的外高h2。從而，當桁梁12座在鞍座40上時，鞍座40的頂件42的外表面與桁梁12的上桁段14的內表面沿鞍座40的長度方向鄰接，將託梁11上的載荷傳遞到鞍座上。桁梁12的第二端13座在跨梁另一端相同的鞍座40上。還有如圖所示，鞍座40的側壁44的外表面之間的寬度w1等於桁梁12的腹杆連接槽22的寬度w1。這樣，鞍座40的側壁44和桁梁12的翼緣20的內面之間就形成鄰接關係即沒有空隙或間隙。側壁44和翼緣20之間的鄰接關係有助於桁梁12在插入鞍座40時能夠正確定位。而且，桁梁12和鞍座40的幾何結構使製造過程中連接處的焊接難度最小。
桁梁12和桁梁24以及腹杆30敞開式的幾何結構也給出了供不同製造時所需的公差。這裡所用的術語「敞開式的幾何結構」是相對於例如封閉的矩形梁或筒所說的一種外周不連續的結構。因此，當腹杆30的外部尺寸稍大於腹杆連接槽22的寬度w1時，桁梁12的側壁16能夠向外彎曲使腹杆30插入其中。作為選擇，當腹杆的外部尺寸稍小於腹杆連接槽22的寬度時，桁梁12應具有足夠的彈性使翼緣20向下夾住腹杆30進行固定。同樣，腹杆30敞形式的幾何結構也提供了一定的彈性。桁梁12敞開式的幾何結構也允許鞍座40的寬度有所變化。
現在參見圖2、5、7和8，其中進一步展示了本發明的託梁結構。託梁的跨度(圖8)一旦確定，上桁梁12和下桁梁24的長度也就確定，當然上桁梁就具有足夠的長度以便座在鞍座40中。如前所述，下桁梁24通常要短於上桁梁12，從而使託梁放置在一支撐結構如梁或框架上，並且下桁梁和支撐結構之間沒有幹涉。根據跨度的不同、安裝在託梁上屋頂、樓板或甲板上載荷的不同以及所需託梁高度h』的不同，桁梁可具有不同的規格或由不同厚度的鋼板製成。在多數情況下，託梁根據應用的不同其高度在1.5到3.0英尺之間。
在確定桁梁12和桁梁24的長度和規格後，通常要製作出具有所需長度、具有連續的通道以及前述幾何結構的腹杆30。本發明託梁的一個顯著優點是託梁在設計上能使用多種規格的腹杆來實現不同的跨度和託梁高度。例如，如上所述，通常情況下要求託梁的高度約在1.5到3.0英尺之間。通常情況下跨度最大為60英尺。在此範圍內，可使用厚度不同形狀唯一的一種腹杆，即具有上述幾何結構的16號槽鋼或14號槽鋼。這樣就不再需要保留不同槽鋼的成型工具來構造腹杆，從而減少倉儲成本以及所需的貯存空間，使設計效率達到最大。
因此，可預先切出腹杆並用在不同高度的託梁中。在一應用中，高度h』為1.5英尺、段長l』為4英尺的託梁可使用圖4所示的大體為矩形的16號矩形鋼為腹杆。該腹杆的寬w1和高h3為1.25英寸，其對應於桁梁12和24上腹杆連接槽的寬度w1。在此，腹杆的長度lw大約為4.25英尺，夾角θ(圖2)大約為20°。當託梁的高度h』為3.0英尺、段長為4英尺時，腹杆的長度lw大約為5英尺，夾角θ大約為37°，並且槽鋼可由16號到12號材料製成。當然，也可採用不同高度、跨度、段長以及材料的託梁。因此，上述說明僅用來例示。
如圖2、5和7所示，在桁梁12、24以及腹杆30的尺寸確定之後，將腹杆30的端頭插到桁梁的腹杆連接槽22中，相鄰腹杆的端頭之間彼此鄰接。然後可將腹杆在原處焊上從而形成託梁11。顯然，也可採用其它將腹杆30各種將腹杆30固定到桁梁12、24上的方法如螺固、鉚固或選用合適的粘接劑進行粘固。
現在參見圖9，其中所示為本發明託梁50的另一實施方案。在圖9所示的實施方案中，腹杆52和54的長度不同。垂直腹杆54的端頭56以90度角跨在相交桁梁12和24之間。垂直腹杆54之間是斜撐腹杆52，該腹杆52的端頭58以小於90度的角度β與桁梁12、24交叉相連。確切的角度由垂直腹杆之間的距離d來確定，即根據應用場合和設計標準的不同而不同。腹杆52、54的端頭與腹杆連接槽22相鄰布置，並通過合適的方法如焊接、螺接、鉚接或用適合的粘接劑粘接而固定在那裡。因此，圖9中的託梁50在材料方面基本類似於圖1和2所示的託梁11，這包括桁梁12、24以及腹杆30的幾何結構，但腹杆52、54的長度和結構除外。
本發明的託梁和託梁系統相對於現在使用的託梁和託梁系統而言，具有許多優點。本發明的託梁設計簡單而美觀，所需貯備的材料最少。本發明的託梁製造快速容易，與構件製造相關的管理成本和人工消耗也少。一旦本發明的鞍座40布置並固定完成，只需將上桁梁12的端頭座在鞍座上即可將託梁11快速而簡便地裝好。因此，本發明的託梁系統可使構築物的製造加快，減少勞動成本和生產時間。桁梁12、24以及腹杆30的敞開式結構能使材料在尺寸上存在一些變量而不會延誤或使製造過程減慢。基於本發明託梁的設計，如果需要，可在現場用預製件快速簡便地構造出託梁。
儘管本發明展示的是某些特定的實施方案，但本領域的普通技術人員很容易就能對本發明的方法和裝置做出改變，這些改變的實施同樣包括在本發明權利要求所劃定的範圍和主旨之內。
權利要求
1.一種託梁系統，其包括沿縱向延伸的上下桁梁，上下桁梁基本平行，並且在該平行桁梁之間布置有多根腹杆；每個桁梁都包括一個上桁段、平行相對的側壁、向內延伸且與上桁段平行的下桁段、以及一對從下桁段向下延伸的翼緣，該對翼緣限定出一縱向連續延伸的腹杆連接槽，該槽橫跨桁梁的長度，上下桁梁腹杆連接槽為相對布置；多根腹杆，每根腹杆均包括上腹杆段、垂直於上腹杆段並且平行相對的側壁、以及向內延伸的下腹杆段，其中上腹杆段的寬度等於腹杆連接槽的寬度，向內延伸的下腹杆段限定出一個縱向伸槽，每根腹杆具有與腹杆連接槽連接的第一端和第二端；以及鞍座，該鞍座具有上鞍座件、平行相對的側壁以及向外延伸的支撐板，該向外延伸的支撐板與上鞍座件平行，在託梁的相對的兩端，託梁的上桁梁以部件連接槽容納鞍座，從而支撐起託梁。
2.如權利要求1所述的託梁系統，其中在桁梁座在鞍座上時，桁梁的上桁段的內表面與鞍座的上鞍座件的外表面相鄰接。
3.如權利要求1所述的託梁系統，其中腹杆和桁梁之間的夾角約在15°到60°之間。
4.如權利要求1所述的託梁系統，其中鞍座的頂鞍座件的寬度等於腹杆連接槽的寬度。
5.如權利要求1所述的託梁系統，其中相鄰腹杆的端頭是鄰接關係。
6.如權利要求1所述的託梁系統，其中用一種選自下組機械裝置的裝置來固定到上下桁梁螺釘、螺栓、焊接和鉚釘以及它們之間的多種組合。
7.如權利要求1所述的託梁系統，其中腹杆的側壁與上下桁梁的翼緣相鄰接。
8.如權利要求1所述的託梁系統，其中桁梁平行相對的側壁基本上垂直於桁梁的上桁段。
9.如權利要求1所述的託梁系統，其中桁梁的翼緣基本平行於桁梁的相對側壁。
10.如權利要求1所述的託梁系統，其中腹杆大體為矩形斷面。
11.一種託梁，其包括沿縱向延伸的上下桁梁，上下桁梁基本平行，並且在該平行桁梁之間布置有多根腹杆；每個桁梁都包括一個上桁段、側壁、向內延伸且與上桁段平行的下桁段、以及一對從下桁段向下延伸的翼緣，向下延伸的該對翼緣與側壁平行，且該對翼緣限定出一縱向連續延伸的腹杆連接槽，該槽橫跨桁梁的長度，上下桁梁的腹杆連接槽為相對布置；多根腹杆，每根腹杆均包括上腹杆段、垂直於上腹杆段並且平行相對的側壁、以及向內延伸的下腹杆段，每根腹杆具有與腹杆連接槽連接的第一端和第二端，腹杆和桁梁之間形成的夾角約在15°到60°之間。
12.如權利要求11所述的託梁，其中桁梁的側壁彼此平行相對，並且基本上垂直於桁梁的上桁段。
13.如權利要求11所述的託梁，其中腹杆的上腹杆段的寬度等於腹杆連接槽的寬度。
14.如權利要求11所述的託梁，其中的上桁梁適於以鄰接的關係座在一鞍座上，該鞍座具有上鞍座件、平行相對的側壁以及向外延伸的支撐板，向外延伸的支撐板與上鞍座件平行，在託梁的相對的兩端，託梁的上桁梁以部件連接槽容納鞍座，從而支撐起託梁。
15.如權利要求11所述的託梁，其中的腹杆大體為矩形斷面。
16.如權利要求11所述的託梁，其中腹杆中向內延伸的部件限定出一個縱向延伸的槽。
17.一種構築物，其包括託梁系統，該託梁系統包括沿縱向延伸的上下桁梁，上下桁梁基本平行，並且在該平行桁梁之間布置有多根腹杆；每個桁梁都包括一個上桁段、平行相對的側壁、向內延伸且與上桁段平行的下桁段、以及一對從下桁段向下延伸的翼緣，該翼緣限定出一縱向連續延伸的腹杆連接槽，該槽橫跨桁梁的長度，上桁段、下桁段、平行的側壁以及翼緣為一體形成，上下桁梁的腹杆連接槽為相對布置；多根腹杆，每根腹杆均包括上腹杆段、垂直於上腹杆段並且平行相對的側壁、以及向內延伸的下腹杆段，其中上腹杆段的寬度等於腹杆連接槽的寬度，向內延伸的下腹杆段限定出一個縱向伸槽，每根腹杆具有與腹杆連接槽連接的第一端和第二端；以及一鞍座，該鞍座具有上鞍座件、平行相對的側壁以及向外延伸的支撐板，向外延伸的支撐板與上鞍座件平行，在託梁的相對的兩端，託梁的上桁梁以部件連接槽容納鞍座，從而支撐起託梁。
18.如權利要求17所述的構築物，其中在桁梁座在鞍座上時，桁梁上桁段的內表面與鞍座的上鞍座件的外表面相鄰接，並且其中腹杆和桁梁之間的形成夾角約在15°到60°之間。
19.如權利要求17所述的構築物，其中鞍座的頂鞍座件的寬度等於腹杆連接槽的寬度，且其中相鄰腹杆的端頭是鄰接關係。
20.如權利要求17所述的構築物，其中腹杆通常焊接固定在上下桁梁上，並且其中腹杆的側壁與上下桁梁的翼緣相鄰接。
全文摘要
一種金屬構築物，其包括一託梁系統，該託梁系統具有沿縱向延伸的上下桁梁(12，24)以及桁梁之間的多根腹杆(30)。每個桁梁都包括一個上桁段(14)、相對的平行側壁(16)、向內延伸與上桁段平行的下桁段(18)以及一對從下桁段的最內邊向下延伸的翼緣(20)。桁梁具縱向連續延伸的腹杆連接槽(22)，上下桁梁的腹杆連接槽為相對布置。多根腹杆(30)延設在桁梁之間，它們均連接在上下桁梁的腹杆連接槽上。鞍座(40)用來將託梁定位在構件上。
文檔編號E04C3/08GK1447870SQ01814208
公開日2003年10月8日 申請日期2001年6月27日 優先權日2000年6月27日
發明者E·瑪斯特森, G·萊昂納德 申請人:Nci建築系統公司