专利名称：纤维包混合结构建筑系统的制作方法
发明所属领域本发明涉及结构建筑系统，特别是涉及一种用骨架连接纤维包而构成墙体、屋顶、地板以及其它结构的混合结构建筑系统。
背景技术：
秸秆是一种廉价且易于回收利用的资源。历史上，秸秆作为一种结合料早已用在房屋建筑材料中。秸秆包作为非结构包壳构件已在建筑结构中用作模板、隔热、和隔音材料。秸秆包在工程结构中尚未被广泛应用，主要是因为它固有的结构限制。阻止打包秸秆在建筑中应用的基本因素是它的低弹性模数(即扁平的应力与应变曲线)。承受抗压强强度的秸秆包产生相当大的变形。秸秆包的弹性模量大约是每平方英寸50磅，而花旗松的弹性模量是每平方英寸1,300,000磅，比秸秆包大30,000倍；钢的弹性模量为每平方英寸29,000,000磅，比秸秆包大550,000倍。这就意味着打成包的秸秆作为一种基本的结构载荷承载元件是不可行的。例如，单独用秸秆包构造的承重墙其变形很大，与构成成品墙所需的其它相对较坚实的辅助构件如干墙灰浆、灰泥、钢板或胶合板的变形不一致。
作为隔热和隔音用的非结构构件中加入秸秆包的结构被广泛称作秸秆填充结构。Eichelkraut发明的这样一种系统公开在美国5398472号专利中，其名称为《纤维包混合结构系统和方法》，于1995年3月21日发布。这种Eichelkraut系统在适当的地方用钢筋混凝土浇注，用纤维包隔层填充。在Eichelkraut系统中，纤维包是邻接地放置在作为其表面的两层混凝土之间的夹层结构。包用置于纤维包放置时所留的明槽或间隙中的混凝土或钢柱，并用埋在又伸展到混凝土两外层之间的横向拉杆来加固。Eichelkraut系统框架的加强起作用的不取决于秸秆包，即秸秆包不是作为结构元件而被连接在框架内。
其它的更早的更基本的秸秆包构件在现有的技术中是已知的。例如，1880年3月2日发布的Leeds的美国225065号专利，名称为建造房屋、谷仓、围墙等，它公开了一种由在木制角柱和一个平板之间或和沿着成垛秸秆包顶部的小梁之间堆放的秸秆包组成的结构。1885年2月17日发布的Orr的美国312375号专利，名称为建筑物的墙和其它结构，它描述了一种系统，在这种系统内秸秆包被堆放在位于墙的底部和顶部的两块受压板之间。和Eichelkraut所公开的系统一样，这种结构没有利用秸秆包的强度来改善建筑物的结构整体性。
发明概述本发明的目的是提供一种混合结构系统，该系统用纤维包与骨架相连，一起构成各种结构上稳定的建筑构件。现时，杂物秸秆是最廉价的和容易利用的打包纤维资源之一。因此，本发明将根据以秸秆作为打包纤维材料进行描述。然而应当明白，在本说明书和权利要求书中所用的术语″包″，″纤维包″，或″秸秆包″泛指被压缩或被打成包的秸秆、干草、木纤维、碎纸或其它材料，或类似的这种长方形块状建筑单元。其它的三维直线状的打包材料也可以使用。
打包的秸秆具有足够适用的抗剪切能力，足以稳定框架的正应力承受元件。这种框架是在层叠包的基体中的夹层结构。由于这种层叠包的绝缘品质，它提供一种所希望的结构系统的构件，并且从结构的观点看它是该系统必需的一部分。包提供一种空间容量介质，允许使用整体桁架元件和杆件来完成双重作用，即指使结构具有承载能力而变形最小；并使制作完的墙、屋顶、地板或天花板与框架连接起来。包基体提供一个深桁架几何体，允许一个小的重量载荷比和受压元件的连接作用，因而使得它们能被用于高应力状态下。垂直叠放的包构成墙系统，或水平成行放置构成地板或屋顶的支撑板系统。必要时包可以被设计成各种大小、形状、密度和/或水分含量，以达到所想要的结构特性。
作为一种元件，秸秆包和水平桁架杆件组合构成一个桁架。桁架包括一对桁架杆件，它与一个或多个包有效地连接。沿着包的两边相互相对设置的桁架杆件构成桁架的弦杆，包则构成桁架的腹板。从桁架杆件上突起并穿入包内的齿状突起物是一种使桁架杆件与包有效地连接的最佳机构方式。
桁架杆件是骨架的基本组件之一，用于构造体现本发明的各种混合结构。在本发明的混合结构建筑系统中，秸秆包一层层排列在一个骨架内，该骨架也包括一系列沿成层的包设置的拉杆。桁架杆件成对设置。每对桁架杆件在包层之间分界面处，沿包的两边相互相对设置，构成桁架的弦杆。成对的桁架杆件与各包有效地连接构成桁架，在某些情况下桁架通过附加的斜腹杆和支柱以增强其抗剪切能力。在本发明的一个具体实施例中，秸秆包以交错顺砖砌合的形式垂直堆放构成墙。在墙的骨架中，拉杆垂直定向并沿成层的包的中心线设置。桁架杆件的每对桁架杆件，在包层之间的水平分界面处沿各包的两边相互地相对设置。桁架杆件通过从桁架杆件上突起并深入各包内的齿状突起物或通过其它合适的剪切传递机构使桁架杆件与各包有效地连接。拉杆最好是加用横向拉杆、连接条和剪切板稳定在骨架中。横向拉杆水平定向并且伸展于两桁架杆件之间。每个横向拉杆与墙平面垂直并与一个拉杆有效地连接，使拉杆横向稳定。连接条沿包行之间的水平界面纵向伸展。每个连接条至少与两个拉杆有效地连接，使拉杆在墙平面内横向稳定。剪切板使包与在包行之间的水平分界面上的拉杆有效地连接。从每块剪切板上垂直的突起的齿状物穿入包中，并因此有效地使剪切板与包相连。下面描述的第二种和第三种实施例中的另一种墙用斜腹杆和支柱来构造桁架。这种桁架在包分界面的水平面内稳定垂直拉杆。
在本发明的第二种实施例中，包在水平面内一层层放置，构成用作屋顶或地板类平面的宽平支承板。除了拉杆是水平取向、横向拉杆(现在叫支柱)垂直取向、而连接条和剪切板被取消外，这种支承板系统的骨架与墙的骨架很相似。斜腹杆加在成对的桁架杆件之间有助于承受作用在支承板上的剪切载荷。这种剪切载荷相对墙而言是增大了的。斜腹杆在桁架结构杆件之间斜向伸展，它在支柱与桁架杆件的交点处与桁架杆件相连接。通常承重托架安装在支承板端部，便于支承板与外部支撑相连接。
在本发明的第三种实施例中，包与框架组合构成双向梁系统。这种梁用作围墙或其它自由安置的墙系统。除了在梁底部的桁架杆件之间加有斜腹杆之外，双向梁系统的骨架与墙的骨架极相似。这些斜腹杆被对称地放置在梁的前后面上。承重框架的端部建在梁的内部，以提供支撑基脚的横向稳定连接点。
图1是用墙和支承板系统构造的的建筑物正面图。
图2是一个混合桁架的透视图，它由一对桁架杆件和与桁架杆件有效连接的一个包组成。
图3是一个混合桁架的透视图，它由一对桁架杆件和两个包组成。该一对桁架杆件与夹在其间的两个包有效地连接。
图4是一个混合桁架的透视图，它由两对桁架杆件和与桁架杆件有效连接的一个包组成。
图5是按照本发明的一个实施例构造的一种墙的典型断面的正面图。
图6是沿图5中6-6线剖开的墙的截面图。
图6A是墙的骨架各组件之间的相互连接详图。
图7是沿图5中7-7线剖开的墙的截面图。
图7A是沿图5中7-7线剖开的墙的截面的另一种结构。
图8是带齿的桁架杆件详细透视图。
图8A是带螺栓的桁架杆件的详细透视图。
图8B是带大头钉的桁架杆件的详细透视图。
图9是剪切板的详细透视图。
图10是装有窗户框架的墙的一个正面图。
图11是按照本发明的第二个实施例构造的一个支承板的典型截面的平视图。
图12是沿图11的12-12线剖开的支承板的截面图。
图13是沿图11中的13-13线所取的支撑板的截面图。
图14是按照本发明第三个实施例构造的双向梁的典型断面的正视图。
图15是沿图14的15-15线所剖开的梁的截面图。
图16是沿图14的16-16线所剖的梁的截面图。
图17是图14所示的梁的端部正视图。
在所有的图中相同的标号表示相同的组件。
本发明的详细描述图1所示为-种典型的住宅或商业建筑物，标以附图标号2。该建筑物中包含了下面将要详细描述的本发明的各种实施例。例如，建筑物2的墙将按照图5-7所示的墙系统10构造；地板和屋顶按照图12-14所示的支撑板系统50构造。然而本发明并不局限于这里所描述的实施例。本发明为用作建筑物或在建筑物中使用的混合结构模板的制造提供一种方法，如用作围墙或隔音的自由固定墙系统，或想用秸秆包的任何其它结构。这些结构既可以在建筑工地的适当地方制造，也可以在工地之外按便于运输的大小制造，然后在建筑工地重新安装。
参见图2-4，秸秆包4和桁架杆件6组合构成桁架8，这种混合桁架的一种形式示于图2。桁架8内由一对桁架杆件6和与桁架杆件6有效地连接的一个包4组成。桁架杆件6沿包4的两边相互相对放置，构成桁架8的弦杆。包4构成桁架8的连接腹板。桁架杆件6和包4之间的有效连接用穿入包4中的齿状突起物6a实现。示于图3的另一种形式的桁架8，其桁架杆件6是相互叠放的一对包之间的夹心层。同样，包4和桁架杆件之间的有效连接用穿入两个包内的突起物6a实现。示于图4是桁架的第三种形式，桁架8包括两对桁架杆件7a和7b，和通过突起物6a与桁架杆件有效连接的包4。在每对桁架杆件7a和7b中的桁架杆件6沿包4两边相互相对放置。一对桁架杆件7a放置在包4的顶面4a上，另一对桁架杆件7b放置在包4的底面4b。
一种示于图5-7A承重墙系统是本发明混合建筑系统的一个实施例。参见图5-7A，所示的承重墙系统10是在地基12上建造的。承重墙10在本文件中也称作墙系统10或简称为墙10。地基12是用于典型的住宅或商业建筑的那种常规的建筑地基。墙10在安装骨架16的同时用包4在长度方向交错堆砌的形式安装而成的。也就是″顺砖砌合″。另外，包4可以砌成非交错形式，这就是″堆叠砌合″。由于顺砖砌合形式具有更强的稳定性，顺砖砌合优于堆叠砌合。
骨架16包括一系列水平桁架17和垂直拉杆20。垂直拉杆20沿着墙的中心线固定在地基上。垂直拉杆20的间隔通常为一个包的标称长度，一般约48英寸。垂直拉杆20的间隔也可以根据墙10需要达到所希望的性能特征而变化。拉杆20最好用圆形截面的钢杆。然而，和骨架16的其它组件一样，任何其它结构上稳定和各种截面形状的材料均可使用。拉杆20最好是带螺纹的，便于与下面要讨论的横向拉杆、连接条及剪切板连为一体。为了建一个8英尺高的墙，垂直拉杆20通常包括3个36英寸长的带螺纹的拉杆段20a。拉杆段20a用连接螺母20b联接在一起，构成拉杆20。拉杆20分成段，使得堆砌包时不用提起已被穿入拉杆上的另一行包，直至整墙高。用分段的拉杆也便于骨架16的其它组件的安装。然而，每个垂直拉杆也可以做成一根连续的整杆。拉杆20的尺寸大小应根据能安全承受任何特定墙系统预期的载荷来确定。
每行的包4的放置方式可以不同，可以放置在拉杆20之间或穿在拉杆20上。桁架17起水平梁的作用以适应风和其它剪切载荷的要求。水平桁架杆件18和包4是桁架17的基本杆件，桁架杆件18构成桁架17的弦杆，包4构成桁架17的腹板。桁架杆件18沿着包4之间的水平分界面24成对地安装在包4的外表面。水平桁架杆件18跨越墙10的每部分被两个相邻的垂直加固元件，如相交墙及门和窗的垂直框架所限定。桁架杆件18和包4之间的相互连接由桁架杆件18上的突起的凿状物18a提供。目前，突起物18a的最佳结构详细地示于图8。突起物18a提供了一种能传递桁架杆件18和包4之间的剪切力的机构。其它合适的传递剪切力的机构均可使用。例如，一排刚性地连接在桁架杆件上的大头钉18b，如图8a所示。重要的是这种连接对于传递桁架杆件18和包4之间的剪切力是有效的。
墙系统10的一种策略是得到一种建造的墙，在该墙中，拉杆20被锁定在一个固定的且稳定的位置。这样当垂直压载荷加在拉杆20上时，载荷被直接传给拉杆。拉杆20用附加的横向拉杆26、连接条28和剪切板30被稳定在骨架16上。横向拉杆26在桁架杆件18之间伸展，并在每个拉杆20处穿过包4的水平分界面24。拉杆20通过在每个横向拉杆26的中点形成的拉杆安装孔伸出。连接条28在拉杆20之间沿包的水平分界面24纵向伸展。拉杆20通过在连接条28内，间隔相应于包4的标称长度处形成的拉杆安装孔伸出。每个连接条28可以用一个沿着墙长度方向的连续条做成，或用几个片断条连接在一起做成，提供所要求的沿墙长度方向连续结构的整体性。剪切板30在水平的包的分界面24处安装在拉杆20上。剪切板30和包4之间的相互连接由剪切板30上的齿状突起物30a提供。目前，突起物30a的一种最佳的外形示于图9。剪切板30最好这样定向，使齿状突起物30a穿入已穿在拉杆20上的包内，如图5所示。
螺母32a或其它合适的定位装置沿包4之间的水平分界面24安装在拉杆20上，以便将横向拉杆26、纵向的连接条28和剪切板30适当地固定在拉杆20上。当组装墙时，横向拉杆26、纵向连接条28和剪切板30被安装在拉杆20上，使沿着每个包层的顶部搁置在螺母32a上。螺母32b或其它合适的锁定装置然后安装在拉杆20上。横向拉杆26、纵向连接条28和剪切板30夹在螺母32a和32b之间因而锁定在拉杆20的位置上。
横向拉杆26是在包的水平分界面24处将横向的平面外的不稳定性传给拉杆20的连接装置。起稳定作用的机构是水平桁架17。纵向连接条28保持拉杆20在墙平面内的垂直对齐。剪切板30在包的水平分界面24处将包4的抗剪切力传递给拉杆20。
墙10是这样建造的依次一层一层地放置包4并相应地安装骨架16的组件。拉杆20的各段20a用连接螺母20b或其它合适的装置连接在一起。为了保证墙的平直性，当沿着包4之间的水平分界面24上安装骨架16的其它组件时，拉杆20可调整使墙中心线的平面与骨架16上沿包4水平分界面24水平安装的其它杆件相一致。调整可这样完成例如，在建筑过程中，在包的每个分界面上平行于墙的中心线拉一条水平线并画线。当水平结构件比要求的正确位置偏里或偏外时，应相对于画线修正拉杆的位置。在这个建造阶段，系统有足够的侧向阻抗在调整位置上固定拉杆。这与在混凝土块墙上未处理的湿灰浆在建筑过程中起保持平直性的作用相类似。由于拉杆20与桁架杆件18之间横向拉杆26的有效连接，当拉杆20被对准包4处在桁架杆件18外表面的内侧时，桁架杆件18的外表面将是平直的并相对画线一致。在包的顶层的上表面，安装顶梁34并由螺母38支撑。最好，固定夹39装在拉杆20的顶部，使顶梁34保持在一个适当位置，并为屋顶板或地板框架件提供连接点。最好，承重垫片36夹在顶梁34和螺母38之间。加在顶梁34上的垂直压缩载荷通过承重垫圈36和螺母38传给拉杆20。利用前面描述的桁架17、横向拉杆26、连接条28和剪切板30，使直径较小的拉杆20成为有效地承受由动的和静的重力载荷以及风力和地震所产生的垂直应力。拉杆20成为一系列的短的层叠支柱，每个的有效长度等于标称包的深度，一般大约是16英寸。这意味着6层包/8英尺高的墙与一层包/16英寸高的墙有同样的负载能力。最后得到的拉杆柱承受墙所有的垂直应力。承受受压载荷的路径是通过拉杆20直接到地基12。而向上的载荷则从地基到拉杆20。每个包长的墙10的承压强度是拉杆20每个杆段20a上的抗压强度。每个包长承受的拉伸载荷的能力或小于拉杆20的拉伸强度，或小于拉杆20支承的静载荷加上一个包长的墙加在地基和有关结构的重量。这意味着在有台风和飓风时，如果既没有吹起包括地基在内的整个建筑，也没有拉杆在拉伸中失效，地板、墙、屋顶不会从建筑物中分开。墙10有极好的隔热和隔音作用，传递载荷而无过份变形，抗拉伸能达到一个最大水平。此外，垂直拉杆20使墙有极好的平直性。因为墙的所有构件都与拉杆20有效地连接，墙的平直性由拉杆排列的平直性确定。除拉杆20外，桁架17提供需要的抗弯强度以抵抗由风和地震产生的侧向载荷。水平桁架杆件18起到墙的围梁作用，便于应用常规的包括干墙、胶合板、钢、灰浆等等内外墙处理。
根据要求的承受载荷的水平和抗剪切能力，或适应不同的墙的表面处理，墙10的建造方法可以不同。例如，某些包分界面上有超载能力的部位，桁架杆件18和横向拉杆26可以被省去。可以附加斜腹杆作为横向连接件以增大某些分界面处包的抗剪切力。包分界面上的桁架可以按类似于下面描述的第二个和第三个实施例桁架来构造。图7A描述的这种方案用支柱66和斜腹杆68代替横向拉杆26和剪切板30。此外骨架16的各种组件的大小和形状可根据承载水平和抗剪切能力而变化。由于包抗剪切力和护墙板抗剪切力提供给墙10的平面内的侧向连接不够时，可由顶梁伸向地基的斜绳索类构件(图中未示)来提供。这种绳索类构件可以设置在墙的任何连续直线断口处，通常是在角落处。位于角落处的拉杆20成为斜绳索类连接系统的受压元件。
门和窗的框架被固定在骨架16内，例如，参考图10和10A，窗户开口40是用具有水平槽型的元件42构成。槽型元件42是用上文描述的双螺母(螺母32a和32b)或其它合适的锁定装置固定在拉杆20内。为了适应开口40的宽度，在这个部位可以省去一个或多个拉杆20。为了弥补任何省去的拉杆，顶梁的抗弯能力可以调整。垂直槽形件44构成窗户开口40。垂直框件46被安装在拉杆20处并与横向拉杆26和桁架杆件18连接，与水平槽型件42锚接。垂直框件46成对地安装在开口40的两边。垂直框件46的外侧面与内外侧建筑线取齐，即与桁架杆件18的面一致。垂直框件46有助于在与墙垂直的平面内稳定拉杆20，建立一个桁架17的终止点并为墙面材料提供一个锚定。
示于图11-13的支承板系统50是本发明的第二个实施例。支承板系统50，一般用于地板和屋顶面，为了方便，也称作支承板50。参考图11-13，与安装骨架52的同时，包4在长度方向以顺砖砌合的形式设置。除了拉杆是水平取向和没有连接条、剪切板之外，骨架52类似于在墙系统中所用的骨架。斜腹板和垂直支柱为支承板提供防蠕变的抗剪切。在某些材料，包括秸秆包中显示，当它们受到长期的连续载荷时发生的蠕变是与弯曲或变形的时间有关。斜腹板和支柱消除支承板50中的蠕变。沿支承板两边设置的外部桁架将拉杆固定在骨架52中。
骨架52包括一系列水平拉杆54、内部桁架56和外部边桁架58。拉杆54沿支承板50的中心线固定于边桁架58上。拉杆54相互之间的间隔通常是一个包的标称长度。根据想要达到的支承板的性能特性的需要，拉杆54之间的间隔可以不同。拉杆54最好是前文所述的墙系统10中的分段的钢杆。拉杆50也最好是带螺纹的，以便使下面讨论的支柱整体化。
水平桁架杆件60和包4是内部桁架56的基本组件。桁架杆件60沿着包4之间的纵向垂直分界面62成对地安装在包4的外部面上。除了顶部桁架杆件64做成管状或类似圆柱形稳定件外，外部边桁架58和内部桁架56是一样的。
在支承板50的最佳实施例中，垂直支柱66和斜腹板68在内部和外部桁架杆件56和58中是一体的，为支承板提供抗剪切能力。支柱66伸展于内部桁架56的桁架杆件60之间，穿过包的纵向垂直分界面62。支柱66也伸展于外部桁架58的顶桁架杆件64和底桁架杆件60之间。支柱66之间的间隔通常是一个包的标称长度。拉杆54穿过支柱66的中心的孔，用定位/锁定螺母32a和32b安装。斜腹板68在内部桁架56的桁架杆件60之间斜向伸展，穿过纵向垂直的包分界面62。支柱66和斜腹板68在桁架杆件60和顶桁架杆件64的共同相交点——在桁架中通常称之为桁架节点的地方与它们有效地连接。
支承板50的建造从组装前面所述的一个外部桁架58的组件开始。参考图11，然后第一行包4穿在拉杆54上，使第一行包的外表面与外部桁架平面一样齐。第一个内桁架的垂直支柱66装在拉杆54上，该垂直支柱与装在同一拉杆上的外桁架58从垂直支柱的中心到该外桁架中心的距离是一个包的深度。按照前面所述安装第一个内部桁架的其它组件后，在拉杆54之间可安装第二排包。支承板50连续重复安装包和内部桁架的组装过程，直到达到所要的面板的宽度后，可安装另一个外部桁架58。
为了将支承板安装到墙上、梁上或地基上，在桁架56和58端部使用承载管72和剪切连杆74。承载管72固定在内部桁架56的顶桁架杆件58上并从其上伸出。对于外部桁架58，承载管72最好是外部桁架58的顶桁架杆件64的延续。无论是那一种情况，承载管72将与主建筑结构中的承载元件有效地连接。如图12和13清楚所见，剪切连杆74斜着连接在内部和外部桁架56和58的底桁架杆件的端部与承载管72之间。
第二个骨架52里的桁架杆件58类似于图8所示的第一个骨架16的桁架杆件18的结构。桁架杆件58上的齿状突起物18a咬住包4将它们固定在适当的地方。在支承板系统中，包4和受压(顶侧)桁架杆件58之间相互连接，在垂直于桁架杆件58长轴的平面里，沿着它的整个长度利用包的抗剪切力的流动性起到径向连接作用，。沿内部桁架56的连续连接使得轻型材料可以用于制造内部桁架56和外部桁架58上的顶桁架杆件和底桁架杆件。外部桁架58的顶桁架杆件64不是100％的沿其长度连接，因为它不是包之间的夹心结构。因此管或等同的圆柱型稳定件64可用来为外部桁架58提供附加连接。
第二个骨架52的水平拉杆54起的作用不同于骨架16的垂直拉杆20。受拉而不是受压的水平拉杆54，将桁架和包固定在一个紧密的包装中。因此，绳索状的或任何其它合适的拉伸承受件均可用来代替拉杆54。内部桁架56是相邻接的两个包之间的紧密夹层结构，以加强顶侧桁架杆件58上的包4的稳定效果。
已经描述了支承板50的最佳载荷承受方式。有时为了经济性而取消某些包界面的桁架部件，因此需要设计出支承板系统有一定的载荷能力。对已经制作完的屋顶或地板材料安装在支承板的受压侧时，能提供附加的剪切连接，以增强支承板50的承载特性。
支承板50的变形性能，即弯曲偏斜由骨架52的变形性能来确定。在钢骨架的情况下，一个跨度为20英尺的支承板，设计应力为每平方英寸24千磅(ksi)，则跨度中心的弯曲下垂大约是0.4英寸。本发明的支承板系统有极好的隔热品质(R40+rated)和抑制噪声特性。支承板将承受加在普通住宅和商业建筑屋顶和地面上的动载荷。桁架杆件60和64在支承板两面的中心有名义尺寸为16英寸的单向栅格，用以连接常规的薄板系统，包括干墙、胶合板、钢板和混凝土板。
本发明的第三个实施例示于图14-16。参考图14-17所示，一种双向梁系统80，例如可用作围墙和其它随意安置的墙系统。为了方便梁系统80也称作梁80。在安装骨架82的同时，包4在长度方向上以顺砖砌合形式设置。除了顶梁34被取消，在梁的外面上附加斜腹板68构成垂直桁架92外，骨架82与墙10中所用的骨架16相类似。垂直桁架92提供防蠕变抗剪切力。斜腹板68也可用在包的某些水平分界面提供给桁架17附加横向连接。端部承载框架84安装在梁80底部的两端，将梁的载荷传递到单个的基脚86或其它的地基元件，如图17所见。
建造梁80从组装骨架82的基础88开始。基础88包括沿底和梁80的两边设置的纵向弦杆90。弦杆90与横向拉杆26有效地连接。承载框架84安装在梁80底部的两端。纵向连接条28穿过横向拉杆26的底部而安装。连接条28在梁80的两端与承载框架84有效地连接。垂直拉杆20通过横向拉杆26中心的孔和连接条28上间隔为包的一个标称长度处的孔而安装。拉杆20适当地定位并用定位/锁定螺母32a和32b与其它组件固定。该板件成为结构稳定的的单元之前，临时有一支柱置于基础88下以支撑其重量。第一排的包4安装在拉杆20之间，放置在骨架82的底部。梁的建造方式和本发明第一个实施例中的墙的建造方式一样。当梁达到墙的高时，斜腹板68的顶端与桁架杆件18相连接时，通常是包的第二行或第三行。到达这个高度时斜腹板68在包的水平分界面处伸展于桁架杆件18之间并与桁架杆件18连接，最好是以X形式，如图16所示。
梁80的第一个结构完成后，从这个高度一直进行到梁的顶部，建造梁80所用的组件和方法和描述墙10系统一样。拉杆20在梁80的顶边上终结。根据需要可以安装护墙板或防风雨罩，至此梁建成。
如同本发明的其它实施例，该系统起作用是因为包4作为桁架杆件18的连接件。梁80中的横向拉杆26根据它在梁系统中的位置的不同而起不同的作用。在梁80的上部，横向拉杆26是轻承载支杆，可以用轻型角钢制作。在梁80的交叉连接部分，横向拉杆26传递弯曲载荷，应当用较强的长方形管材制作。在横向拉杆26是中等载荷支杆的其它部位，用方形管材是合适的。在下部94的拉杆20是受压，在梁80的上部96，拉杆20可能受拉或受压，这取决于外部载荷的情况。
本发明的第三个实施例提供了能抗两个平面正交所产生的剪切力和力矩力的方法，来建造自由安置、端部支撑的围墙或栅栏。秸秆包4为骨架82中的水平和垂直桁架17和92的受压元件提供连续约束。建造完工的梁系统，除了可提供一种横穿过边界的物理屏障外，还可以用作隔音板。梁80可以应付各个方向上的侧向载荷，也能传递动、静重力载荷给支撑基脚86。
所有墙、支承板和梁上每对桁架杆件18、58和18的最大尺寸分别应稍大于相应的包的标称宽度；对于典型的秸秆包大约是25英寸。一般建筑物用钢材制造的骨架16，52和82的各种组件的最佳尺寸和横截面形状列于下表
应当明白，本发明不限于上面描述的和图中所示的实施例。本发明的其它实施例可以得到和实践而不脱离本发明的范围，正如后面权利要求中所限的。
权利要求
1.一种有弦杆件和腹板件的桁架(8)，包括a.一个包(4)；和b.一对与包(4)有效地连接的桁架杆件(6)，因此桁架杆件(6)构成桁架(8)的桁弦件，而包(4)构成桁架(8)的腹板件。
2.一种桁架(8)，包括a.一个包(4)；和b.一对桁架杆件(6，18或60)，这对桁架杆件中的每一个杆件与包(4)有效地连接，并且沿包(4)的边相互相对地放置。
3.一种桁架(8)，包括a.一对如此放置的包(4)，每个包(4)有一个表面与另一个包(4)的一个表面相邻接，相互邻接的表面因此形成两个包(4)之间的一个分界面(24或62)；和b.一对桁架杆件(6，18或60)，这一对的桁架杆件中的每一个杆件与包(4)有效地连接，并且沿包(4)之间的分界面(24或62)相互相对地放置。
4.按照权利要求2或3的桁架(8)，进一步还包括从桁架杆件(6，18或60)上突起并穿入包(4)的突起物(6a)，并且因此有效地将桁架杆件(6，18，或60)和包(4)连接。
5.在一个混合结构建筑系统内，有一层层放在骨架(16，52或82)内的多个包(4)，该骨架(16，52或82)包括a.多个成对放置的桁架杆件(6，18或60)，每对桁架杆件(6，18或60)与包(4)有效地连接，并在各层之间包(4)的分界面(24或54)处沿包的两边相对相互放置；和b.相对的桁架杆件(6，18，或60)之间，沿着的成层的包(4)设置多个拉杆(20或54)。
6.在一种有多个包(4)的墙系统内，包(4)成层地叠放在一个骨架(16)的垂直面内，该骨架(16)包括a.多个成对地设置的桁架杆件(18)，每对中的桁架杆件(18)与包(4)有效地连接，并且在成层的包(4)之间的水平分界面(24)处沿包(4)的两边相互相对地放置；和b.垂直定向并在相对的桁架杆件(18)之间沿着成层的包(4)设置的多个拉杆(20)。
7.按照权利要求6所述的骨架构架(16)，进一步包括多个水平定向的横向连接件(26)，有效地与拉杆(20)连接，并伸展于相对的桁架杆件(18)之间。
8.按照权利要求6所述的骨架(16)进一步包括沿包(4)层之间水平分界面(24)纵向伸展的多个连接条(28)，每个连接条(28)至少与两个拉杆(20)有效地连接。
9.一个有多个包(4)的支承板系统内，包(4)成层地设置在一个骨架(52)的水平面内，该骨架(52)包括a.多个成对设置的桁架杆件(60)，每对中的桁架杆件(60)有效地与包(4)连接，并在成层的包(4)之间的分界面(62)处沿包(4)两边相互相对地放置；和b.在相对的桁架杆件(60)之间，沿成层包(4)设置了多个水平取向的拉力承受件(54)。
10.按照权利要求9所述的骨架(52)，进一步包括多个垂直取向的支柱(66)，有效地与拉力承受件(54)连接的并且伸展于相对的桁架杆件(60)之间。
11.按照权利要求10所述的骨架(52)，进一步包括多个斜腹板(68)，它斜着伸展于相对的桁架杆件(60)之间，并且在桁架杆件(60)与支柱(66)的交点处与桁架杆件相连。
12.在一个有多个包(4)的梁系统内，包(4)成层地叠放在一个骨架(82)的垂直面内，该骨架(82)包括a.多个成对设置的桁架杆件(18)，这对桁架杆件(18)中的每一桁架件有效的与包(4)连接，并且在成层的包(4)之间的水平分界面(24)沿包的两边相互相对地放置；b.在相对的桁架杆件(18)之间沿成层包(4)放置多个垂直取向的拉杆(20)；c.多个水平取向、有效地与拉杆(20)相连并伸展在相对的桁架杆件(18)之间的横向拉杆(26)；和d.多个斜着伸展于并且联接于桁架杆件(18)之间的斜腹板(68)，每个斜腹板(68)至少跨过一层包(4)。
13.按照权利要求12所述的骨架(82)，进一步包括沿着包(4)层之间的水平界面(24)纵向伸展的多个连接条(28)，每个连接条(28)至少与两个拉杆(20)有效地连接。
14.按照权利要求6、9或13所述的骨架(82)，进一步包括从每一个桁架杆件(6，18或68)突起并穿入包(4)的突起物(6a)，并且因此使桁架杆件(6，18或60)和包(4)有效地连接。
15.按照权利要求9或13所述的骨架(82)，进一步包括多个剪切板(30)，它水平取向、设置在包层之间的水平分界面(24)处，并至少与一些拉杆(20)和包(4)之间有效连接。
16.一种墙系统，包括a.多个在垂直面内成层叠放的包(4)；b.多个成对设置的桁架杆件(18)，每对桁架中杆件与包(4)有效地连接，并在成层包(4)之间的水平分界面(24)处，沿包(4)的两边相互相对地放置；和c.在相对的桁架杆件(18)之间，沿层包(4)设置了多个垂直取向的拉杆(20)。
17.按照权利要求16所述的墙系统，进一步包括与拉杆(20)有效地连接并伸展在相对的桁架杆件(18)之间多个水平取向的横向拉杆(20)。
18.按照权利要求16所述的墙系统，进一步包括沿包层之间的水平分界面(24)纵向伸展的多个连接条(28)，每个连接条(28)至少与两个拉杆(20)有效地连接。
19.按照权利要求16所述的墙系统，进一步包括多个水平取向的剪切板(30)，它在包(4)之间，并在包层之间的水平分界面(24)处至少与某些杆拉(20)有效地连接。
20.一种支承板系统，包括a.在一个水平面内成层地设置的多个包(4)；b.成对地设置的多个桁架杆件(6，18或60)，每对桁架中的构件(60)与包(4)有效地连接，并在包层之间的分界面(62)处，沿包的两边相互相对地放置；和c.在相对的桁架构件(60)之间，沿层包设置多个水平取向的拉力承受件(54)。
21.按照权利要求20所述的支承板系统，进一步包括多个垂直取向的支柱(66)，它与拉力承受件(54)有效地连接，并伸展于相对的桁架构件(60)之间。
22.按照权利要求21所述的支承板系统，进一步包括斜腹板(68)，它斜着伸展于相对的桁架构件(60)之间，并在桁架构件(60)与支柱(66)的相交处与桁架构件(60)相连接。
23.一种梁系统，包括a.多个在垂直面内成层叠放的包(4)；b.多个成对设置的桁架杆件(18)，每对桁架中的杆件(18)与包(4)有效地连接，并在成层包(4)之间的水平分界面(24)处，沿包的两边相互相对地设置；c.在相对的桁架杆件(18)之间，沿成层包(4)设置多个垂直取向的拉杆(20)；d.多个水平取向的横向拉杆(26)与拉杆(20)有效地连接，并伸展于相对的桁架杆件(18)之间；和e.多个斜向伸展于桁架构件(18)之间、并与桁架杆件(18)相连接的斜腹板(68)，每个斜腹板至少跨越一层包。
24.按照权利要求16，20或23所述的梁系统，进一步包括从每个桁架杆件(6、18或60)上突起的并穿入包(4)的突起物(6a)。并因此将桁架构件(6，18或60)有效地连接于包(4)。
25.按照权利要求23所述的梁系统，进一步包括多个沿层包之间水平分界面(24)纵向伸展的连接条(28)，每个连接条(28)至少与两个拉杆(20)有效地连接。
26.按照权利要求23所述的梁系统，进一步包括多个水平取向的剪切板(30)，它在包(4)之间，并且在包层之间的水平分界面(24)处至少与某些拉杆(20)有效地相连。
全文摘要
秸秆包(4)和骨架(16,52或82)连接构成各种结构稳定的建筑构件,如墙和地板。秸秆包(4)和水平桁架杆件(6,18或60)组合构成衍架(8)。桁架(8)有一对与一个或多个包有效地连接的桁架杆件(6,18或60)。桁架杆件(6,18或60)沿包(4)的两边相互相对地放置,构成桁架(8)的弦杆。包(4)是桁架(8)的腹板连接件。桁架杆件(6,18或60)是骨架(16,52或82)的基本组件之一,用来构造体现本发明的各种混合结构。在这些混合结构中,秸秆包(4)在骨架(16,52或82)内一层层放置。骨架(16,52或82)包括桁架杆件(6,18或60)和一系列沿包(4)层中心线放置的拉杆(20或54)。每对桁架杆件(6,18或60)在包(4)层之间的分界面处(24或62)沿包(4)的两边相互相对地设置。每一桁架杆件(6,18或60)有效地与包(4)连接构成桁架(8)。
文档编号E04C3/29GK1231013SQ97198059
公开日1999年10月6日 申请日期1997年9月16日 优先权日1996年9月19日
发明者约瑟夫·艾伦 申请人:鲍尔建材有限公司