結構建築件的製作方法
2023-05-19 01:31:11 3
專利名稱：結構建築件的製作方法
說明本發明涉及通過冷滾軋輕量的鋼板形成的結構建築件。被製成有固定的外形的這些建築件已知是對熱滾軋鋼桁架的輕量的替換構件和可以被構造進入帶有較高的強度對重量比例的結構中。
輕量的鋼板能夠被冷滾軋成各種各樣的不同有用的外形。C形輪廓是很有用的，這是因為它們能夠以許多不同方式連接在一起，建成具有良好的抗彎曲能力的和極好的強度對重量比例的結構。典型的C剖面外形將包括從中央槽口向外延伸的兩前壁部分；一對側部；以及，與兩側部連接在一起的後部。如果需要，陷型模(swage)可以設置在後部中和可選地設置在側部內，這顯著地增加了強度，而不增加重量。如果需要，兩前壁部分可以沿著中央槽口的直線向內轉，這又增加了該輪廓的強度和剛度。通過冷滾軋製造這些輪廓，這通常在平的前壁與平的側部之間和在側部與平的後部之間產生有圓角的摺疊或彎曲，但是作為一般原則，實踐是保持這些彎曲的半徑儘可能地小，以產生整個剖面大體為矩形的建築件。
本發明的一個目的是進一步提高這些結構建築件的強度，而不增加總重量。
發明內容
本發明提供以本文權利要求1所限定的結構建築件。本發明的建築件利用了凡是可以放置在已知的C形輪廓建築件的平面的適當位置中的曲線。按照本發明的建築件的總外形較佳地是一連續的弓形曲線，而沒有任何褶皺或急劇的彎曲，從諸前壁部分中的一個的內邊緣開始，從遠處沿(out in)圍繞整個相關聯的側部的一弓形路徑和連接凹入弓形或大體上弓形後部中央壁部分，然後對稱地圍繞連續到在中央槽口的相對側上的另一壁部分的內邊緣。在這建築件中，該零件從前到後的深度等於在諸前壁部分、側部和後部的相互的外邊緣之間公共的圓弧的直徑。但是，作為一可替換選用的方案，各側部可以具有在中央的、在其上的平部分，前部相切地連接該平的部分。這給予了該建築件有比相對部分的圓弧的直徑較大的深度。如果需要，凹入弓形或基本弓形後部中央壁部可以形成有中央平的部分，在該平的部分的兩側上與弓形凹入部分相切地連接。建築件比起帶有整個弓形構形的建築件，該建築件具有可能的更大的寬度。
按照本發明的建築件可以由厚度為2毫米或以下、甚至為0.05毫米的鋼板製成，較佳地由厚度為約0.8毫米的鋼板製成。
會理解到因為本發明的結構建築件沒有平面，或者如果它們僅有的平面是位於側部或後部上中央的平的部分，那麼用於將這些建築件固定在一起成為格柵狀框架的傳統連接技術就變得很困難。因此，本發明進一步提供了用於將按照本發明的結構建築件連接在一起的連接件的範圍。利用如本文的權利要求6所限定的連接件，可以將兩個這樣的建築件連接成T形或L形結構。或者，利用在本文的權利要求8中所限定的連接件，可以將三個這樣的零件連接在一起，成為交叉的或K字形結構。由輕量的鋼板、較佳地通過衝壓成形可以製造這些連接件中的任何一個。較佳地，腿部沿著用由其製造連接件的材料製成的一弓形邊連接鉗口部分(jaw element)。也就是說，如果首先從作為坯件的鋼板衝壓出連接件，該坯件將大體為T形或L形，X形或K形，但是無論什麼形狀將不使內角被切割成為在由其製造連接件的材料的邊緣方向的突然的角度變化，而是將其弄圓，以產生在將被衝壓成為鉗口部分的和將被衝壓成為腿部的坯件部分的邊緣線中的光滑平衡過渡。在衝壓期間，金屬板的這弓形角板是冷延伸，以形成在相互垂直方向延伸的兩彎曲部分(即鉗口部分和相關的腿部)之間的連接，這兩部分的每一個都被衝壓成形為它自己的輪廓。某些情況下，這冷延伸可以足以使兩側部的材料相互接觸，在這情況下在它們的接觸區可以對它們點焊。這顯著地增加了按照本發明的連接件形成的、在按照本發明的兩個或多個結構建築件之間的連接的總強度和剛度。
本發明的結構建築件與將它們連接在一起的本發明的連接件一起能夠用於下列的結構之中組合式建築物、可移動房屋、商業擱物架、建築連接處、支承桁架梁、分隔壁、地板、天花板、屋頂、樓面地板、樓梯、鋼架家具、工作檯、鐵塔、塔架、臺架、舞臺照明構架和腳手架。從能夠以大於90°的角度將直線狀支柱連接在一起所顯示出的實際可能性，許多其它使用也將變得很明顯了。
附1是按照本發明的結構建築件的立體圖；圖2是通過
圖1的結構建築件的橫剖視圖；圖3是通過按照本發明的結構建築件的稍許變化的外形的橫剖視圖；圖4是通過按照本發明的結構建築件的另一稍許變化的外形的橫剖視圖；圖5是通過按照本發明的結構建築件的又一稍許變化的外形的橫剖視圖；圖6是按照本發明的一直立結構建築件的立體圖，其中帶有從按照本發明的結構建築件形成的、在一較高高度連接於結構立柱(structural upright)的一對構有輪廓的突出物(profiled spur)，以及帶有在較低高度連接於結構立柱和垂直於結構立柱的主平面的類似的一構有輪廓的突出物；圖7a、7b和7c分別是用於在圖6的結構立柱的主平面內連接該對構有輪廓的突出物的連接件的一半部的、從上方觀察的俯視圖、正視圖和側視圖；圖8a、8b和8c分別是圖6所示的增強板的、從上方觀察的俯視圖、正視圖和側視圖；圖9a、9b和9c分別是垂直於圖6的結構立柱的主平面的、用於連接構有輪廓的突出物的連接件的、從上方觀察的俯視圖、正視圖和側視圖；圖10是由圖5所示的結構建築件形成的結構立柱的立體圖，並帶有在較高高度和較低高度從其垂直延伸的構有輪廓的突出物；圖11是圖1的結構建築件的從上方觀察的俯視圖，並帶有相對於該結構建築件以45°角度從其延伸的一突出物；圖12是圖11所示的不對稱的連接件的一側部的立體圖；圖13是由按照本發明的結構建築件製成的支承桁架梁的側視圖；圖14是用於構造圖13的支承桁架梁的一連接件的立體圖；圖15是構成矩形截面柱的、按照圖5的兩結構建築件的從上方觀察的俯視圖；以及圖16是通過可以從按照圖1的三個直立的結構建築件的矩形塔架的水平剖面圖。
首先參閱圖1，其中示出了結構建築件1，它由冷滾軋輕量的鋼板形成和具有大體C形輪廓。該輪廓沿著建築件1的長度不變，該零件可以製成比圖1所示的長得多。一般說來，該建築件具有一對前壁部分2a和2b、一對側部3a和3b以及後部4。前壁部分2a和2b從中央槽口5朝外沿側向延伸，各自遵循從它的向內轉的內邊6a或6b出發的圓弧，圍繞到側部3a或3b上和在該側部之上到達後部4。後部4是正弦形壁，其中剛剛敘述的凸圓弧與在後壁部7中央的凹入弓形連接。
在圖2中更詳細示出了該相同的剖面，它示出了弓形前和側壁遵循的圓(以虛線示出)如何相互接觸但不重疊。圖3示出了該形狀的一個可能的變化，其中可以看到側部3a和3b包括兩個平段，同時前部相切地連接於平段，正弦狀後部的凸起部分也相切地連接於平段。圖4和5示出了該剖面形狀的兩個其它的可能的變化，其中可以看到後壁部分7包括一平段，同時凹入部分在中央平段的各側上相切地連接於該平段。後壁部分的平段可以有可變的寬度，如圖4和5所示。或者圖3至5的平段可以被形成為不是完全平直的，而是比圖2中以虛線示出的圓有更大直徑的連續曲線。
按照本發明的結構建築件的曲線提供了比傳統的平面的C剖面輪廓非常堅強的和更通用的建築件。該建築件可以用作為結構立柱或者梁或桁架，它們的優點是很多的。利用按照本發明的衝壓的鋼連接件，它們可以在支承桁架中被連接在一起，並且，比起傳統的C剖面的冷滾軋輕量的鋼結構建築件它具有大得多的潛在的強度和更通用的靈活性，該傳統的建築件具有大體的矩形箱形剖面和沿著一側的中央槽口。
為了在按照本發明的結構建築件之間產生T或L或X或K形連接件，提供了許多單個連接件。圖6示出了X形結構連接和L形結構連接。在圖6的上半部的X形結構連接示出了按照圖1的兩個結構建築件1a和1b如何從按照圖1的、被定位成結構立柱的一第三結構建築件1c的兩側與該立柱1c連接並各自沿側向延伸。零件1a和1b是在零件1c的主平面內，並與中心地通過圖1的側壁3a和3b兩者的平面對齊。在圖6下半部，L形結構連接示出了是如何連接一第四結構建築件1d的，該零件從零件1c的主平面垂直延伸。
圖7a至7c示出了用於產生圖6的X形結構連接的連接件的形狀。該連接件被製成為兩個相同的半部10，圖7a至7c僅僅示出了其中的一個。它由冷衝壓鋼板形成，它的材料可以是如零件1a至1c的相同規格的鋼或者是較重規格的金屬。連接件的半部10可以例如在一夾具中被點焊、塞焊或縫焊至結構立柱，然後簡單地將側向件1a和1b插入在從立柱1c沿側向延伸的該對突出物之間且被焊接而到位。
圖9a至9c簡單地示出了產生圖6的L形結構連接的連接件的形狀。該連接件被製成為兩個相同的半部11，圖9a至9c僅示出了其中的一個。它由冷衝壓鋼板形成，如圖7a至7c的半部那樣，但是較佳地在組裝零件1d之間在一夾具中將它焊接至側向零件1d，以及將兩連接件半部11提供到結構立柱1c和被焊接於該立柱。由兩個半部11形成的該連接件的兩相對側搭接在結構立體1c的側壁周圍，較佳地大於180°，以致在焊接之前該結合是能夠自支撐(self-supporting)的。
圖6還示出了能夠跨越按照本發明的結構建築件的前部被焊接的板12。圖8a至8c示出板12的形狀。沿著按照本發明的結構建築件設置一些這樣的板顯著地增加了強度。尤其是，例如圖6的下半部中所示，直接在一連接之上的和直接在一連接之下的這一板顯著地提高了該連接的強度，這是由於該板12將連接件的兩個半部11有效地保持在一起。
圖10示出了連接件11和板12的其它可能的變化。在圖10的較高高度處的連接件11a具有諸鉗口，這些鉗口繞過一結構立柱建築件1的一弓形部分的彎曲前面部分和內弧部分並繞過該弓形部分的彎曲弓形外壁通過，與如圖6中所示的跨越相對的外側壁不同。在圖10的較低高度處的連接件11b具有諸鉗口，這些鉗口如圖6中那樣跨越相對的外側壁，但通過接觸水平零件1的外側壁、側向延伸的突出物支持水平延伸的結構零件1，與圖6所示的前和後表面不同。
圖10還示出了延伸板12如何能夠跨越兩個平行的結構建築件1；板12如何能夠形成有中央的衝壓出的朝向內的凸緣25，該凸緣被點焊至如圖4至圖5所示成形的結構建築件1的扁平的後中央部分；以及，板12c如何能夠形成有深衝壓的凹陷部分26，該凹陷部分的深度足以接觸按照圖2的結構建築件1(未示出)的後壁7的內部或另一板12(未示出)的類似凹陷部分26。在凹陷部分26接觸於後壁7或另一凹陷部分26的位置處接觸區被點焊在一起以提高剛度。
圖10還示出了如何能夠將增強件30縱向沿著按照本發明的任何結構建築件1的任何弓形彎曲壁的中心插入。該增強件30可以是杆或管，以提高軸向拉伸強度和耐壓性能，或者它可以是處於張力之下的金屬絲或纜索，以僅僅提高拉伸強度。如果本發明的結構建築件被製成以產生一建築組件(buildingmodule)以被構造成進入一框架內，如WO68004中所揭示的那樣，那麼這一增強件30能夠插入建築組件的所選的結構立柱內，以及，較佳地設置有帶螺紋的突出物31，如圖10所示，以便各增強零件能夠被螺紋連接至鄰接於上方的構件。如此，能夠設置延伸建築物的整個高度的垂直增強部分和有效地將連續的許多層鎖定在一起。藉助於通過水平設置的零件的弓形彎曲壁的增強件30，能夠在水平面中提供類似的支撐或增強部分。
圖6和10示出了在結構立柱1c與側向零件之間的連接如何能夠處於結構立體的主平面內或垂直於該主平面。但是，本發明的系統有充分的適應性，可以採用所有的其它角度。圖11示出了一連接，其中側向件1e從本發明的結構建築件1c以相對於零件1c的主平面X-x為一45°的角度延伸。利用製成為兩部分13a和13b的連接件產生這連接。這兩部分是不對稱的，這是由於各部分包括局部圍繞結構零件1c的外側壁的鉗口部分14和包圍鍘向零件1e的前側或後側的突出物15。鉗口部分15的弓形程度在部分13a和13b之間是不同的。圖12示出了該兩部分中的一個部分的形狀。該連接件的兩部分可以簡單地通過衝壓鋼板形成，在衝壓加工中，或者在滾壓用於衝壓加工的坯料期間，較佳地將一定位孔衝入各連接部分13a和13b中，另一這樣的孔被準確地定位在結構立柱零件1c內，以便通過對齊這兩孔、將一鉚釘插入對齊的兩孔、以獲得將兩個連接件半部(connector half)13a和13b臨時固定於立柱零件1c、然後在將交叉件(cross-element)1e套在諸突出物15之間和將它焊接在適當位置中之前將該連接件牢固地焊接在位，簡單地保證以準確的角度組裝該連接。或者，在焊接該連接之前可以利用例如孔16的可任選的孔以提供由鉚釘產生的臨時固定時，在將連接部分13a和13b裝到立柱零件1c之前，可以將在一夾具中的這兩連接部分焊接於側向零件1e。
按照本發明的結構建築件可以利用K形連接件被組裝進入例如圖13所示的支承桁架梁內，K形連接件在主結構建築件的軸線和兩個側向零件的各零件的軸線之間產生小於90°的連接。圖14中示出了這一連接件。它被製成為兩個半部17a和17b，各半部由輕量的鋼板衝壓製成。當半部17a和17b放置在一起時形成三個管狀空腔18、19和20。空腔18是從該連接件的一端延伸至另一端的連續管狀空腔，以及在使用中包圍例如圖5所示的一結構建築件1的一弓形側。圖14的結構零件1被示為僅通過連接件的一半路徑，但這僅僅用於示意目的。實際上，該連接件將被定位在沿著零件1的長度的中間。空腔19和20是不通空腔，各自相對於空腔18的軸線或零件1的軸線傾斜45°。空腔19和20接納與圖15所示的零件1有相同尺寸和形狀的另外兩個結構建築件1(未示出)的相應的弓形側。如果需要附加強度，可以使用另一這樣的連接件，以與三個結構建築件1的其它弓形側連接在一起，以構成圖13的支承桁架梁。有利地將連接件半部的鋼板深衝壓至這樣的一程度，以致配合的兩半部相互接觸，如標號「21」所示，在那些接觸區將兩個半部點焊在一起，以增加強度。
圖15示出了如果能夠使用類似於圖6和8a至8c的板、但帶有較長的長度的兩根板12，用於將兩結構建築件1連接在一起，成為矩形結構。這產生了用於建築物的堅牢的支柱，如果必需抵抗加壓載荷，通過圍繞預澆注的和可選地增強的混凝土核心形成該結構，可以增加它的強度。
圖16示出了三角形塔架結構，通過諸橫向支柱1將按照圖1的三個立柱結構建築件1連接在一起可以形成該塔架結構，該橫向支柱也具有與立柱相同的橫剖面形狀，由如圖9a至9c所示的或如圖14所示的連接件將支柱連接於立柱。如果需要，可以將支柱12(以點劃線示出)加到外側，用於附加強度。立柱零件1可以是真正垂直的和相互平行的，或者可以相互傾斜以產生向上的錐形塔架。圖16示出了當與所示的連接件互聯地使用時本發明的結構建築件的適應性。在連接件和結構零件的主平面之間的角度可以按需改變，以及，在連接的結構零件的諸軸線之間的角度也可以通過改變圖14中所示的45°角度而改變。在支承桁架系統中構造各連接時，這給予設計者自由選擇在所有三個軸線方面的角度的靈活性。
權利要求
1.一種由冷滾軋輕量的鋼板形成的、帶有大體上C形橫截面的結構建造零件，該橫截面具有從中央槽口朝外延伸的、到達該建築件的一對側部的一對前壁部分的前部和與側部連接在一起的後壁部分，其特徵在於該對前壁部分的各個部分從中央槽口以完全地或基本上光滑的圓弧延伸到相應的側部上，後壁部分包括一對凸起的壁部分，各凸起的壁部分從凹入的弓形或基本上弓形後中央壁部分以完全地或基本上光滑的圓弧延伸在諸側部的一相應側部上。
2.按照權利要求1的結構建築件，其特徵在於它由厚度為0.5毫米至2毫米的冷滾軋鋼板製成。
3.按照權利要求2的結構建築件，其特徵在於它由厚度為約0.8毫米的冷滾軋鋼板製成。
4.按照以上任一項權利要求的結構建築件，其特徵在於每個側壁具有一在其中央的平的部分，諸前部與諸平的部分相切地連接。
5.按照以上任一項權利要求的結構建築件，其特徵在於後中央壁部分包括一平的部分，該平的部分由兩個凹入弓形或基本上弓形壁部分界定，後壁部分的該對凸起壁部分從該平的部分延伸。
6.一種用於將按照以上任一項權利要求的兩個結構建築件連接在一起的成T形或L形結構的連接件，該連接件包括一對側部，各側部被形成為弓形或基本弓形鉗口部分，各鉗口部分的形狀與要被連接在一起的諸結構建築件中的一個的側部或前部或後部的凸起弓形部分相一致；該連接件還包括從鉗口部分延伸的一腿部，從而當諸鉗口部分被固定於諸所述結構零件中的一個的諸相對表面和諸腿部相互對齊時，諸腿部協作形成從諸結構零件的所述一個側向延伸的一構有輪廓的突出物，同時一輪廓對應於要被連接在一起的另一結構零件的輪廓，用於將另一個所述結構零件套在該突出物的輪廓上或套入該突出物的輪廓之內。
7.按照權利要求6的連接件，其特徵在於每個所述側部的鉗口部分是預衝壓的，並帶有一孔，該孔的位置對應於要被連接在一起的諸結構建築件的所述一個中的一對預衝孔中的一相應的孔，用於接納鉚釘或其它固定件，用於限定由突出物相對於其中一個所述結構零件的輪廓的角度。
8.一種用於將三個按照權利要求1至5中的任一項的結構建築件連接在一起為一交叉結構的連接件，它包括一對側部，各側部形成為一大體凸起的鉗口部分，該鉗口部分的形狀與要被連接在一起的諸結構建築件中的一個的前部或後部相一致；兩共直線的腿部，從鉗口部分的各側部延伸出一個腿部，從而當鉗口部分被固定於諸結構零件中的一個的相對的前和後表面和諸鉗口部分的諸成對的腿部相互對齊時，各對相互對齊的腿部協作形成一從諸結構零件中的所述一個沿側向延伸的構有輪廓的突出物，各突出物具有一輪廓，該輪廓對應於要被連接在一起的諸結構零件中的另一個的輪廓，用於將諸結構零件中的所述另一個套在突出物的輪廓上或套入突出物的輪廓之內。
9.一種用於將三個按照權利要求1至5中的任一項的結構零件連接在一起為一K字形結構的連接件，它包括兩個配合的半部，各半部由鋼板衝壓形成，並一起形成為一K形結構的三個管狀空腔，用於接納按照權利要求1至5中的任一項的三個結構建築件的相應的中央部分和兩個端部。
10.按照權利要求9的連接件，其特徵在於兩個連接件半部的鋼板被深衝壓到這一程度，以致相配合的兩個半部具有相互接觸的區域，以及，其中在那些區域諸連接件半部被焊接在一起。
11.按照權利要求6至8中的任一項的連接件，其特徵在於腿部沿著一從其製造連接件的材料的弓形邊緣連結於諸鉗口部分。
12.按照權利要求11的連接件，其特徵在於從其製造連接件的材料是輕量的鋼板。
13.按照權利要求12的連接件，其特徵在於通過衝壓形成連接件。
全文摘要
本發明提供一種由冷滾軋的輕量的鋼板形成的結構建築件(1)。該建築件(1)可以用於結構立柱或梁，它是大體上基於帶有已知的C形橫剖面的建築件。但是本發明的建築件的輪廓是基於一連續曲線。一對前壁部分(2a)和(2b)的各部分從中央槽口(5)以完全地或大體上光滑的圓弧延伸至相應的側部(3a，3b)。後部(4)為正弦形，包括各自從凹入弓形或大體上弓形後部中央壁部分(7)以完全地或大體上光滑的圓弧延伸至側部(3a，3b)的相應的一個上的一對凸起壁部分。
文檔編號E04B1/58GK1735736SQ200380108564
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月3日 優先權日2002年12月3日
發明者J·溫多 申請人:亨裡諮詢有限公司