专利名称：工字梁地震抗摇支撑夹具的制作方法
技术领域：
在管道系统，消防喷洒设备，电力系统，加热管道，通风管道，空调管道，以及其他 结构性的和非结构性的建筑物构件以及安装在建筑物中的一些设备中，经常需要用到地震 抗摇支撑。抗摇支撑的一种方式是将被支撑的系统连接于随后连接至建筑物结构(如墙或 建筑结构构件)的管道或其他刚性结构构件。安装到工字梁下凸缘的常见做法需要将托架 焊接到梁的底部。这个任务耗费时间和劳力。因此，需要对用于管道，管路和其他结构的支 撑进行改进。
发明内容
一种工字梁夹具，包括具有锐角开口的球墨铸铁托架(夹具托架)，工字梁的下凸 缘或类似结构安装入该开口。垂直于该开口的是容纳工程硬化顶锥螺钉的螺纹孔。当拧紧 时，该螺钉咬合进工字梁下凸缘的顶表面。为了保证合适的咬合力，螺钉顶端设计成以预定 扭矩折断。此外，与工程螺钉孔同轴、在夹具托架上的单独的螺纹孔用于安装地震抗摇支撑 或其它结构。安装孔的同轴定位有助于排除当夹具托架负载时以其他方式发生的弯矩。夹 具托架上的两个隙孔允许螺纹杆穿过后到达后托架组件。通过使用设计成头部以预定扭矩 折断的剪力螺母，来使杆就位。后部托架(螺母托架)，同样由球墨铸铁制成，具有面向夹具托架开口的同样锐角 开口。两个开口的角度度使得托架夹紧具有变化的凸缘厚度和形状的工字梁。夹具托架和 螺母托架具有设计成提供在不同厚度凸缘之上的接触点的一组阶梯。这些阶梯阻止了当夹 具和螺母托架抵靠凸缘被拧紧时夹具和螺母托架过度旋转。螺母托架还具有两个半阴螺 纹，两个半阴螺纹隙孔具有同心地设置在它们后面的通孔。这些阴螺纹使得螺母托架能够 与螺纹杆接合和脱离。这种能力使得安装人员可以沿杆的轴线快速地插入螺母托架，而不 用旋转杆。螺母托架上的同心通孔有助于在螺纹杆从阴螺纹处脱离时容纳它们。相对于小 的阴螺纹直径，通孔的直径形成为杆具有足够的竖直运动以完全脱离阴螺纹。这些孔还排 除了旋转自由度，保证了螺母托架总是相对于夹具托架的被正确地定位。通过它本身，可以 使用螺母托架夹在工字梁上。这在通过工字梁凸缘的底面和凸缘的顶部与斜开口接触，对 杆施加压力以接合阴螺纹时而发生。该动作使得杆紧紧夹靠阴螺纹，并且保证后部托架总 是用作螺母。遗憾地是，当工字梁没有接合时，螺母托架将从杆滑动脱离并丢失。为了克服 这种情况，螺母托架组件还配备有弹簧机构，其使得螺纹杆与阴螺纹接合和脱离。弹簧通过 铆钉安装到螺母托架上，且具有两个向下压在螺纹杆顶部上的翼状部。该机构使得后部托 架当螺纹不接触工字梁而接合时用作螺母，而当脱离时用作通孔。根据本发明的方面，夹具包括具有半阴螺纹的托架，例如在槽中，以接合螺纹杆。该半螺纹阴螺纹槽在其顶表面具有斜边，以更多地引导螺纹杆就位。根据本发明的另外的方面，夹具包括托架，以及弹簧装置，弹簧装置用来使螺纹杆 与托架的半阴螺纹接合和脱离。根据本发明的另外的方面，夹具包括半阴螺纹孔，用来接合和脱离螺纹杆。根据本发明的另外的方面，夹具包括配合的锐角托架，当剪力螺母拧紧时，配合的 锐角托架彼此提升到合适的安装位置。根据本发明的另外的方面，夹具，如用于接合工字梁下凸缘的夹具，包括一组在锐 角托架的面上的阶梯，以便当抵靠不同厚度的凸缘拧紧托架时，阻止托架的过度旋转。依据本发明的另外的方面，夹具包括螺纹杆和钻入工字梁凸缘的底部顶表面的锥 尖螺钉。依据本发明的另外的方面，夹具包括使用分离螺钉头以保证获得合适的螺钉负载。依据本发明的另外的方面，夹具包括使用剪力螺母，其保证获得合适的螺纹杆负 载。根据本发明的另外的方面，在夹具中，安装孔相对于螺钉孔的同轴定位排除当夹 具托架负载时以其他方式发生的弯矩。根据本发明的另外的方面，夹具具有一对与一个或多个螺纹杆连接的托架，其中 夹具是完全一体的结构，没有松动部件，甚至是在开始安装夹具之前。依据本发明的另外的方面，夹具在夹具托架的内开口具有内凹半径，其提供了实 际的尖角以保证在夹具托架和工字梁之间的两点接触。依据本发明的另外的方面，夹具对工字梁凸缘的两侧侧都施加力，而固定组件的 金属构件只在一侧使用这使得安装人员只在梁的一侧用工具紧固金属构件。依据本发明的另外的方面，夹具包括在夹具托架上的翼状部，位于螺纹杆的下部 (接触)，以帮助控制杆的自由移动。这限制了托架没有与工字梁底部平齐安装的程度。依据本发明的另外的方面，夹具包括弹簧夹，在弹簧夹的前部上具有片状部，从而 当装配铆钉后防止弹簧夹在其位置旋转。依据本发明的另外的方面，接合工字梁或轻钢搁架的夹具，该夹具包括夹具托 架；螺母托架；一对连接至夹具托架和螺母托架的螺纹杆。螺纹杆穿过夹具托架上的相应 的隙孔。螺母托架具有一对半螺纹部分，其用于有选择地接合螺纹杆，以便相对于螺纹杆 将螺母托架锁定就位；或者从螺纹杆脱离，以便整个螺母托架相对于螺纹杆滑动。夹具托架 和螺母托架具有相应的设置成接收与夹具接合的工字梁底部凸缘的端部的斜开口。依据本发明的另外的方面，一种将夹具连接至建筑结构的方法，包括以下步骤将 夹具的一对托架亚靠建筑结构的凸缘的各相对侧，并通过拧紧夹具的一侧上的金属构件来 固定夹具。除非以其他方式表明，应该理解，本发明的上述方面和以下描述的本发明的实施 例的特征，可以以多种组合方式组合在单独的装置中。为了完成前述和相关目标，本发明包括以下详细描述的并特别在权利要求中指出 的特征。以下描述和附图的详细阐述解释了本发明的实施例。但是，这些实施例是指示性 的，只是能够实现的本发明原理的一些不同方式。本发明的其它目的，优点和新颖性特征，
5在与附图结合根据本发明的下面的详细描述将变得清楚。
附图描述了本发明的一个或多个实施例。附图不必按比例。
图1是根据本发明的一个实施例的夹具的斜视图。
图2是图1中的夹具的侧视图。
图3是图1夹具的夹具托架的斜视图。
图4是图3的夹具托架的侧视图。
图5是图1的夹具的螺母托架的斜视图。
图6是图5的螺母托架的侧视图，其连接有弹簧夹。
图7是示出将图1的夹具安装到工字梁的底部凸缘上的第一步的侧视图。
图8是示出将图1的夹具安装到底部凸缘上的第二步的侧视图。
图9是示出将图1的夹具安装到底部凸缘上的第三步的侧视图。
图10是示出将图1的夹具安装到底部凸缘上的第四步的侧视图。
图11是示出将图1的夹具安装到底部凸缘上的第五步的侧视图。
具体实施例方式一种用于接合工字梁、轻钢搁架或其他构件的凸缘的工字梁夹具，包括一对螺纹 杆和沿螺纹杆相对于彼此能移动的一对托架。托架具有用于接合工字梁各相对端的单独的 斜开口。托架还具有在内表面上面对斜开口的阶梯(step)，用于接合具有不同厚度的工字 梁凸缘。托架中的一个，即夹具托架，具有设置成接合工字梁凸缘的顶表面的定位螺钉，以 便一旦将其安装到工字梁上，就使夹具保持就位。夹具托架还具有安装孔用于安装或悬挂 来自工字梁托架的结构，如抗摇支撑。用于定位螺钉的孔和安装孔基本上同轴。另一个托 架，即螺母托架，具有半螺纹部分，用于有选择地接合螺纹杆，以便相对于螺纹杆将螺母托 架保持就位，以及从螺纹杆脱离，使得螺母托架沿着螺纹杆定位。螺母托架可以包括弹簧夹 或其它装置，以便提供将螺纹杆偏压成与半螺纹部分接合的压力。螺纹杆上的剪力螺母可 以用来将托架紧固为抵靠工字梁凸缘的各相对端。剪力螺母的头部可以设置为当达到预定 扭矩时被剪断，从而防止螺母的过紧。参考初始的图1和图2，夹具10设置为用于接合工字梁，轻钢搁架或其他构件的底 部凸缘。夹具10可以用于悬挂工字梁或轻钢搁架中的抗摇支撑或其他目标，例如作为提供 支撑管道或其他目标的抗摇支撑系统的一部分。夹具10包括一对托架，即，夹具托架12和螺母托架14，其用于接合工字梁底部凸 缘的各相对端。工字梁凸缘装入并固定在托架12和14的斜开口 22和24内。夹具10还 包括将托架12和14连接在一起的一对螺纹杆28和30，当夹具10安装到工字梁或轻钢搁 架时，螺纹杆28和30在凸缘的下部运行。夹具10通过定位螺钉32和一对剪力螺母38和 40被固定就位。此外参考图3和图4，夹具托架12具有底座42，和从底座42向上延伸出的凸缘 44。凸缘44包括从底座42倾斜地延伸的近端凸缘部分46，和从近端凸缘部分46沿一定角 度延伸的远端凸缘部分48，远端凸缘部分48基本上与底座42平行地运行。中部肋50为凸缘44提供结构加强。底座42有中部52，中部52具有平的上表面54，当夹具10安装时，工字梁的凸缘放 置在上表面54上。中部52的各相对侧上是槽58和60，槽58和60接收并支撑螺纹杆28 和30。槽58和60是顶部开口的槽，其通过在凸缘44的底部的孔62和64来对齐。槽58 和60以及孔62和64是光滑的(非螺纹)。它们允许螺纹杆28和30自由通过，并且通过 螺纹连接在螺纹杆28和30上的剪力螺母38和40，来防止螺纹杆28和30的端部穿过孔。在底座中部52和凸缘44之间设置有内凹部66。内凹部66低于底座的上表面54 的高度。在夹具托架12的内部开口上的内凹半径66，形成实际的尖角，以便确保夹具托架 12和工字梁之间的两点接触，先接合上表面54，并一步一步的处于近端凸缘部分46的内表 面上。夹具托架12在远端凸缘部分48内具有螺纹孔70。该螺纹孔70接收定位螺钉32。 当拧紧时，该定位螺钉32的顶端72移动进入由凸缘44和底座42限定的，在远端凸缘部分 48和底座上表面54之间的斜开口 22中。拧紧螺钉32使得顶端72压靠工字梁凸缘，这用 于将夹具10在工字梁上保持就为。这可能涉及顶端72钻入工字梁凸缘的材料中和/或涉 及凸缘材料的替换。定位螺钉32可以是硬化锥尖螺钉螺钉，在顶端72周围可以具有螺旋滚花76。定 位螺钉32可以具有折断头78，如六角头，其在到达预定扭矩的情况下剪断或折断。这防止 了定位螺钉32的过紧。可以理解的是，其他类型的螺纹紧固件可以用来代替定位螺钉32。安装孔80位于底座42的下部上。安装孔80用来接收螺纹安装杆84以安装抗摇 支撑或其它结构到夹具10。抗摇支撑可以用来支撑管道或其它结构，并且另一个夹具用于 将抗摇支撑和管道或其他结构连接在一起。在安装杆84的周围可以安装螺母86和垫圈88 以连接目标。安装孔80可以与用于定位螺钉32的螺纹孔70基本同轴。安装孔80和螺纹 孔70的同轴有助于排除当负载时以其他方式在夹具托架12中发生的弯矩。近端凸缘部分46的内表面94包括一组阶梯96。阶梯96位于夹具托架12的倾斜 部分。阶梯96提供了基本上垂直于表面54的多个表面，并且提供了用于待固定的工字梁 凸缘的角的位置。阶梯96提供了在不同厚度的凸缘之上的接触点。这些阶梯96阻止了当 托架12和14紧固为抵靠工字梁凸缘时的过度旋转。现在参考图5，螺母托架14包括与夹具托架12类似的许多特征。螺母托架具有底 座112，以及从底座112延伸的凸缘114。凸缘114具有一对部件、以锐角从底座112形成 的一个有一定角度或倾斜的近端凸缘部分116 (其可以与底座42和近端凸缘部分46之间 的角度相同)，以及基本上与底座112平行的远端凸缘部分118。底座112和凸缘部分116 和118 —起限定用于接收工字梁凸缘的斜开口 22。在近端凸缘部分116的内表面121上的 一组阶梯120可以有助于将固定螺母托架14保持在工字梁凸缘的边缘上的适当位置。底座112具有一对用于接收螺纹杆26和28的槽122和124。槽122和124通过 在底座112和凸缘114之间的连接处的一对通孔126和128来对齐。槽122和124是在底 座112上的开口槽，并且基本包围螺纹杆26和28的一半周长。槽122和124在它们的转 角处具有相应的一对斜边130和131。斜边130和131是倾斜的表面以使得螺纹杆26和 28进入槽122和124中。槽122和124的部分132和134是有螺纹的，以便与螺纹杆26和28上的螺纹接合。该部分132和134因此是螺母托架14上的半螺纹部分。该部分132和134可以用来 接合杆26和28的螺纹，以防止螺母托架14和螺纹杆26和28之间相对大范围的移动(如 滑动)。当杆26和28上的螺纹接合在半螺纹部分132和134中时，螺母托架14和螺纹杆 26和28之间的相对移动可以只是通过转动螺纹杆26和28、沿螺纹部分132和134拧紧杆 26和28而完成。当需要相对螺纹杆26和28滑动螺母托架14时，可以通过相对杆26和 28向下移动螺母托架14来完成。这使得杆26和28的螺纹与部分132和134的螺纹分离。 一旦到达了需要的相对位置，螺纹部分132和134和杆26和28可以恢复接合，以防止螺母 托架14和杆26和28之间总的相对移动(如滑动)。弹性装置，即弹簧夹140，连接至螺母托架底座112的顶表面142，如图6所示。弹 簧夹140用来提供抵靠螺纹杆26和28的向下的力。这可以用于将螺纹杆26和28偏压成 与螺纹部分132和134螺纹接合。弹簧夹140可以是整体的、单片金属夹，其具有中部主体144，一对翼状部146和 148，和片状部152。翼状部146和148和片状部152可以通过合适的步骤形成，例如从最初 的一块平金属片弯曲而成。本实施例描述的中部主体144通过铆钉156连接至顶表面142， 可以理解的是，还可以利用其它合适的紧固件或连接机构。翼状部146和148可以具有圆形形状，如半圆形，其与螺纹杆26和28的顶表面接 合。在槽122和124的螺纹部分132和134之上，翼状部146和148压靠杆的顶表面。这 使得杆26和28的螺纹偏压成与半螺纹部分132和134接合，这防止了螺母托架14沿杆26 和28的滑动，而不需要应用分离力使杆26和28与半螺纹部分132和134分离。片状部152用来防止弹簧夹140围绕铆钉156的轴线旋转。片状部152基本上与 夹的中部主体144垂直，且与螺母托架底座112的前表面160接合。可以理解的是，可选择地，螺母托架14可以具有与夹具托架12的安装孔80相似 的安装孔。夹具托架12和螺母托架14可以由球墨铸铁或其它合适的材料制成。可以理解的 是，还可以使用替代材料和工艺。返回图1和图2，剪力螺母38和40具有当达到预定扭矩时剪断的剪切头168和 170。在定位螺钉32和剪力螺母38和40上的剪切头有助于保证在安装夹具10时应用合 适的扭矩。如上所述，夹具10可以是抗摇支撑系统的一部分，例如用于锚定地震支撑的抗摇 支撑。可以理解的是，夹具10还可以用于在工字梁和轻钢搁架悬挂的非地震支撑。夹具10 可以用来安装除非地震支撑之外的多种抗摇构件。图7-11示出了将夹具10安装到工字梁202的凸缘200的步骤。可以理解的是， 可以使用相似的步骤以便将夹具安装到其他类型构件的凸缘上。夹具10，甚至是从安装步 骤的开始，可以作为单件来操作。所有的部件在安装步骤开始之前已经连接在一起一托 架12和14安装到螺纹杆26和28上，同时剪力螺母38和40防止夹具托架12的脱离，并 且弹簧夹140防止螺母托架14的脱离。图7示出夹具10与凸缘200的一端204接合。夹具托架12压在凸缘端204上， 其中凸缘端204在斜开口 22中。图8示出夹具10与凸缘200的相对端206接合。通过向下移动螺母托架14克服
8弹簧夹140的弹力，将螺母托架14与螺纹杆26和28脱离。然后，使螺母托架14沿着螺纹 杆26和28滑动，形成与凸缘200的端部206接合。这使得端部206容纳在螺母托架14的 斜开口 24内。端部204的角214可以与夹具托架12的阶梯96 (图3)接合，并且端部206 的角216可以与螺母托架14的阶梯120 (图5)接合。一旦托架12和14就位，可以松开螺 母托架14以便使螺纹杆26和28与螺母托架14的半螺纹部分132和134 (图5)接合，从 而防止托架12和14从凸缘端部204和206脱离。图9示出拧紧剪力螺母38和40。拧紧剪力螺母38和40使得托架12和14与凸 缘端部204和206更紧的接合。如果角214和216还没有与阶梯96和120接合，拧紧剪力 螺母38和40使得角214和216形成这种接合。拧紧剪力螺母38和40直到它们的头部 168和170 (图8)剪断。这确保对剪力螺母38和40进行合适的紧固。在图10中，拧紧螺钉32以便使其顶端进入到凸缘200的材料中。该工作直到螺 钉32的折断头78折断才完成，如图11所示。拧紧定位螺钉32有助于将夹具10紧固在凸 缘200上，并且有助于支撑安装杆84上的载荷。安装夹具10的一个好处是夹具对工字梁凸缘的两侧都施加压力，而只在一侧使 用金属构件来固定组件。这使得安装人员只在梁的一侧用工具紧固金属构件。另一个好处是夹具10具有的全部金属构件都机械连接在一起，甚至在安装步骤 开始之前。这减小了遗漏金属构件的可能性，且例如避免了在安装过程中还需要连接单独 的部件，安装人员在梯子上时这是非常困难的。将工字梁夹具应用在地震组件中将使得为工字梁安装地震抗摇支撑成为工业中 最快速的安装之一，并且还将避免在提升到空中时遗漏螺栓和螺母。这对于当今市场上的 安装方法是一个进步。虽然本发明已经通过某种优选实施例或多个实施例进行了示出和描述，但是显然 在阅读和理解上述详细说明和附图时，本领域的技术人员可以进行等效的改变和修改。特 别地，对于通过上述元件(构件，组件，装置，组成等)实现的各种功能，用来描述上述元件 的术语(包括“方法”的参考)往往与执行特定功能的所述元件相对应(如，功能相同)，除 非另有说明，即使与这里描述的本发明的示例性实施例或多个实施例所公开的结构在结构 上不相同。此外，虽然本发明的一个具体特征可能已经被上述一个或多个记载的实施例而 描述，该特征可以与其他实施例的一个或多个特征结合，如对于任意给定的或具体的应用 可以是符合要求的并具有优点。
权利要求
一种用于接合结构部件的夹具，所述夹具包括夹具托架；螺母托架；以及一对与所述夹具托架和所述螺母托架都连接的螺纹杆；其中，所述螺纹杆穿过夹具托架中相应的隙孔；其中，螺母托架具有一对半螺纹部分，所述一对半螺纹部分用于有选择地接合所述螺纹杆，以便相对于所述螺纹杆将所述螺母托架锁定就位；或者从所述螺纹杆脱离，以便整个所述螺母托架相对于所述螺纹杆滑动；以及其中，所述夹具托架和所述螺母托架各自具有设置成接收与所述夹具接合的结构部件的底部凸缘的端部的斜开口。
2.如权利要求1所述的夹具，进一步包括所述螺纹杆上的剪力螺母，所述剪力螺母抵 靠所述托架之一被拧紧直到剪力螺母的头部剪断，从而使所述夹具固定就位。
3.如权利要求1所述的夹具，进一步包括连接至所述螺母托架的弹性装置，以便将所 述螺纹杆偏压成与半螺纹部分的螺纹接合。
4.如权利要求3所述的夹具，其中，所述弹性装置包括连接至所述螺母托架的弹簧夹。
5.如权利要求4所述的夹具，其中，所述弹簧夹是金属片夹子，所述金属片夹子具有压 靠所述螺纹杆并且与半螺纹部分的各部分在直径上相对的一对翼状部。
6.如权利要求5所述的夹具，其中，所述翼状部连接于金属片夹子的主体；其中，所述主体与所述螺母托架的第一表面接触；以及其中，金属片夹子还具有与所述主体连接的片状部，所述片状部与金属板托架的第二 表面接触，所述第二表面与第一表面成一角度。
7.如权利要求4所述的夹具，其中，所述弹簧夹铆接至所述螺母托架。
8.如权利要求1所述的夹具，其中，托架之一包括接收具有顶部的螺钉的螺纹孔，当拧 紧螺钉时，所述顶部进入托架之一的斜开口中，从而与凸缘的顶表面接合并使所述夹具保 持就位。
9.如权利要求8所述的夹具，其中，托架之一是所述夹具托架。
10.如权利要求8所述的夹具，其中，螺纹孔具有与由所述螺纹杆限定的平面基本上竖 直的轴线。
11.如权利要求8所述的夹具，其中，所述螺钉具有以预定扭矩剪断的分离螺钉头；以及其中，所述顶部是锥形尖顶部。
12.如权利要求8所述的夹具，其中，所述托架之一还具有用于接收待安装到托架之一 上的螺钉或一目标的安装孔。
13.如权利要求12所述的夹具，其中，所述螺纹孔和所述安装孔的轴线基本上共线。
14.如权利要求1所述的夹具，其中，所述托架在面对斜开口的相应的内表面上具有相 应的阶梯组，用于当所述托架接合不同厚度的凸缘时阻止托架的旋转。
15.如权利要求1所述的夹具，其中，所述托架是铸铁托架。
16.如权利要求1所述的夹具，其中，所述托架对凸缘的各相对侧施加压力；以及进一步包括将所述夹具紧固至所述凸缘的只在所述夹具的一侧上的金属构件。
17.如权利要求16所述的夹具，其中，所述金属构件包括 连接至所述螺纹杆的一对螺母；以及与所述托架之一上的螺纹孔接合的定位螺钉。
18.一种将夹具连接至建筑结构的方法，所述方法包括使所述夹具的一对托架压靠所述建筑结构的凸缘的各相对侧；以及 通过拧紧在所述夹具的一侧上的金属构件来固定所述夹具。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述拧紧包括拧紧连接所述托架的一对螺纹杆 上的一对螺母，和拧紧定位螺钉以便接合所述凸缘。
全文摘要
一种工字梁夹具，用于接合结构的底部凸缘，包括一对螺纹杆和沿着螺纹杆相对于彼此能移动的一对托架。托架中的一个，即夹具托架，具有设置成接合工字梁凸缘的顶表面的定位螺钉，以便一旦将其安装到工字梁，就将夹具保持就位。另一个托架，即螺母托架，具有有选择地接合螺纹杆的半螺纹部分，以便相对于螺纹杆将螺母托架保持就位，以及从螺纹杆脱离，使得螺母托架沿着螺纹杆就位。螺母托架可以包括一个弹簧夹或其它装置，以便提供将螺纹杆和半螺纹部分偏压成接合的压力。
文档编号F16B5/06GK101952607SQ200980102673
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月21日
发明者E·C·奥斯本, E·J·威尔逊, N·J·安布罗焦, P·B·艾伦 申请人:爱瑞柯国际公司