构化接合件和形成该结构化接合件的方法的各个实施例有关的进一步细节。
[0035]本发明旨在通过提供可拆卸自支承和自对准承载的结构化接合件来提供适于在预制结构上使用的接合件，所述可拆卸自支承和自对准承载的结构化接合件可被用来连接所使用的结构化构件以形成建筑承载结构。该设计体现了 DFMA(面向制造与装配的设计)的思想，接合件设计为制造和组装做好了准备，从而能够以低成本生产并易于组装。
[0036]接合件所使用的轮廓使得在组装过程中重力的作用能够辅助构件定位并使构件保持在适当位置。配合构件被成形以在垂直、水平和倾斜位置方向辅助邻近元件的定位。接合板通常被牢固地附接到所接合的构件之一上，接合板可通过以下方式来被牢固地附接:比如将两个接合板焊接到结构化接合件的一个构件上，或者将一个接合板焊接到每个构件上。由于结构化构件的位置，可从一侧或垂直于接合板进行安装，因此，接合板将必须被焊接到两个构件上(一个接合板焊接到每个结构化构件上)，这与将两个接合板焊接到一个构件上的情形相反。
[0037]进行描述时所使用的方向与如图3所示的结构化构件的取向有关，取向包括轴向
(60)、法向(62)和横向(64)以及相应的旋转(66)、(68)和(70)。将针对于所描述的接合件的取向，在相应附图中标识出“方向”。
[0038]常规地，存在六个自由度，即分别由(60)、(62)、(64)表示的3个平移“X”、“Y”、“Z”，以及分别由(66)、(68)、(70)表示的3个旋转“1?”、“1^”、“1^”。为便于讨论，在附图中定义了所描述的接合件的自由度。
[0039]如图3所示，异型构件与接合构件在水平位置上的结合阻止了在除垂直/法向
(62)和旋转(70)之外的所有方向上的移动，对于在相对于构件的横向￠4)方向上经附接的接合板，当安装保持/固定紧固件时在相对于结构化构件的方向上，剖面和接合板两者提供了接合件，该接合件限制了结构化构件在(向下)法向(62)、轴向(60)、横向(64)以及旋转￠6)和￠8)上的移动。根据接合件取向的不同，当安装保持/固定紧固件时，剖面和接合板两者提供了接合件，该接合件相对于重力的作用在法向(62)、轴向￠0)和横向(64)上支承结构化构件。
[0040]接合构件的轮廓可被改变以适应用于连续梁/柱的结构化构件接合件的取向。例如，结构化构件可被垂直降低位置，即使梁位于斜面上。
[0041]为了支持模块化建筑物的建造，可考虑到处理和运输需求来确定部件的尺寸。处理重量可受到人员能力、建造场地规范以及可用机械的限制。运输要求可通过能够被运输的部件的最大物理尺寸和/或包装要求以及运输部门的相关重量限制来进行设定。
[0042]另外，部件的最大尺寸可受到所采用的材料、制造和表面处理工艺的限制，例如，管的长度通常为20英尺，因而应可针对该尺寸来设计机械，尽管诸如24英尺的长度也是可用的。还需要考虑价格，通常越常见的尺寸，价格越低。此外，表面处理工艺(比如粉末涂敷)可受限于炉或处理设备的长度，以及在电镀中，受限于可用槽的尺寸。
[0043]本申请中所出现的技术利用新的设计和机械加工方法来开发适用于建筑和建造行业的接合件，其中，在配合元件中引入了剖面以在安装固定紧固件时支承该接合件。例如，参考图1A，结构化接合件可使得在安装紧固件时，跨梁(12)由于重力而能够被保持在适当位置，在组装过程中仅使用某些需要安装的紧固件，紧固件可通过手指拧紧进行安装随后再使其更加牢固，必要时可使用锁定装置和方法。
[0044]在一个示例中，结构化接合件使用管段，自支承接合件设计可被用于通过在接合件的两侧安装独立的紧固件来代替传统的、“通过螺栓连接”而进行紧固的接合件。通常，在“通过螺栓连接”的配置中，通过完整的段、管和接合板来安装紧固件，并且不需要内螺母。这种类型的设计具有其固有的缺点，其中，紧固件孔在接合件的整个组装过程中都需要进行对准，在图3所示的管状结构的示例中，两个管壁和两个接合板需要对准，这可能导致要求较大的容差。另一缺点为:如果过紧，则螺栓在某种程度上会“压坏”管段，因而需要使用更长更贵的螺栓。此外，管会随时间变形并且紧固件会变松。
[0045]接合件设计也可用来代替焊接，其中，配合结构化构件之一被车螺纹以代替将构件焊接在一起。尽管建造中仍使用焊接，但焊接因接合件的位置和取向(会限制可及性)、天气而受到限制，此外，焊接点需要检测才能获批。如果接合件被要求用来在焊接操作之前或焊接操作过程中定位和固定配合元件，则仍可进行焊接。
[0046]下面的详细描述参照了附图，附图也是所述详细描述的一部分。详细描述中所描述的实施例、附图以及权利要求不意在限制本发明。在不超出本文所描述的主题的精神或范围的情况下，可使用其他实施例，并且可做出其他修改。应当理解，如本文中所大体描述以及附图中所示出的那样，可以以各种不同配置来设置、替换、组合、分离以及设计本发明的方面。
[0047]下面结合附图给出了对实施例的详细描述，附图示出了技术的原理。结合这样的实施例来描述该技术，但是该技术不应当限于任何实施例。技术的范围仅由权利要求来限定，并且该技术包括各种替换、修改和等价物。以下描述中列举了各种具体细节以提供对技术的透彻理解。这些细节仅用于示例，并且技术可根据不具有某些或全部这些具体细节的权利要求来进行实施。为了清楚起见，与该技术相关的技术领域中已知的技术材料未被详细描述，以免不必要地使本发明难以理解。
结构化接合件的示例
[0048]以下描述将大体参照图1A至图16。本文中参照附图对“接合件”进行了更全面地描述，附图示出了本发明的实施例。然而，接合件可被实施为图7中示出的多种不同形式。图3和图7分别示出了水平接合件和垂直接合件，同样的设计原理可应用于倾斜的构件，因为对于所有的接合件配置，配合剖面被设计为适于接合件取向。图10至图16中所示的其他示例示出了附加的配置，然而，这不应当被理解为限制本发明；相反，提供这些实施例是为了将本发明的范围和目的彻底、完整并且完全地传达给本领域的技术人员。示例中所示出的构件处于简单起见通常是直的，这些直的构件可被弯曲构件所代替以提高强度和/或美感特性。
[0049]应当理解的是，图1A至图16中所示出的紧固件配置旨在辅助对接合件的描述，紧固件的个数、尺寸和配置可被改变以适应载荷要求，个数的改变可介于无紧固件与一个或多个紧固件之间，在无紧固件的情况下，紧固件通过作用在梁/构件剖面(44)-卡头梁配合剖面(40)和接合板(14)上的重力而被保持在适当位置。紧固件的个数将由载荷或其他接合要求来确定。一个或多个孔可被用于对准；在存在附加的孔或不安装紧固件并且杆或螺丝刀可被用来将构件移至对准位置的情况下，可通过紧固件孔来实现对准，但应当小心以免损坏螺纹。由于剖面的“嵌套”特性，仅需要一个紧固件以在六个自由度(3个平移和3个旋转)上对梁进行固定。接合板(14)以及某些情况下安装的螺母载板(16)和螺母载板组件(22)可被修改以适应紧固件的个数。此外，示出了接合件的剖面以用于描述，并且剖面可被配置以适应载荷或接合要求。
[0050]接合件起初是为钢管结构设计的，预期的设计旨在在不需要附加的支承板的情况下将构件保持在适当位置[参见绿色专利US 8，186，110 B2—图5C支承板(105)]，该支承板被替代为将管的端部制成异型以提供支承。接合件被开发为使得一个工人能够容易地安装具有相同或不同剖面的相同或不同尺寸的部件。
[0051]添加了检修/检查孔或槽(42)从而为辅助例如封闭或开放截面的接合件的安装和检查提供通道，这些孔或槽还可被用来为给养或公用设施规定线路，例如在管状截面接合件中，电缆管可在管段内走线并经由孔/槽从管段中穿出以用于连接，孔/槽可以接近或远离接合处。孔/槽可被成形以适应所要求的剖面。
[0052]设计软件的发展使得使用诸如激光切割机、水喷射切割机和传统的CNC机之类的机械能够在3D作业中很好地定义元件和组件，剖面可被容易、精确且成本有效地并入设计中。进一步地，元件的电子定义可被传递到3D定义中以代替元件定义需要编程的2D图纸。例如可通过当前的行业标准(比如，前述的*.1GES文件或*.STEP/*.STP文件格式)之一来进行部件的3D定义。
[0053]最初的设计目的在于如美国专利N0.8，186，110所示的集装箱房结构，该专利的全部内容通过引用而合并到本申请中，在该集装箱房结构中，构件的尺寸被确定以使该构件被装在船用集装箱内运输，因此，构件的尺寸被确定为满足集装箱的限制。
[0054]基本的剖面为长方形，其他实施例包括了不同形状以利于梁/接合件的取向和定位。
[0055]所示出的实施例通常针对直梁/直结构化构件，在这些实施例中，出于示例的目的定义了用于水平取向梁和垂直取向柱的接合件。针对倾斜梁或曲梁，可定义相同的设计原理。
[0056]配合构件一旦被放置到位，在通过管的端部上的剖面进行辅助定位操作的情况下，剖面为构件/梁定位提供了基准，所以可更为容易地安装紧固件。附加的孔可被共同添加到待紧固的接合/配合梁上以支承定位操作，在一个实施例中，可使用锥形销来对准孔，使用锤子来将锥形销敲打到位。
[0057]该设计可适应不同尺寸和壁厚的管，这通过限定配合剖面以及紧固件关于中心线的位置(可位于中心线之上、上方或下方)来实现。例如，相同宽度不同高度的两个管具有如图15所示的配合剖面，通过关于中心线限定截面确保了元件的配合，这可被用来克服要接合的截面中相同尺寸的截面在制造/成形尺寸容差上的差异。相同或不同宽度的管可与相同或不同高度的管接合，这可通过使接合板成异型以适应管尺寸、所要求的剖面和紧固件样式来实现，管尺寸、所要求的剖面和紧固件样式可关于中心线进行限定以适应制造容差，这种情况下，一个管可能比另一管高，但是紧固件位置却是关于管中心线来限定的。例如，在传统的管材激光切割机中，通过夹钳位置来对管进行定位，其中，中心线即为夹钳位置的中心，这与从管的一侧来确定紧固件的尺寸相反，由于管的容差，从一侧得到的尺寸可能不同于从该管的另一侧得到的尺寸。例如，对于5英寸x5英寸的管合理的容差可为+/-0.030”，因此，负0.030”容差的管(0.47”)与正0.030”容差的管(0.53”)将具有0.060”的净差异。
[0058]相同或不同尺寸的管或实心段可以用类似的方式容置到具有相同或不同尺寸/剖面的方形、矩形、三角形或六角形以及其他几何形状中。不同截面的配合可通过接合剖面的变化来适应。相同及不同的截面、剖面、高度可通过适配合适的接合板来适应。相同或不同的截面可包括方形、矩形、环形、梯形、五边形、六边形以及任何其他封闭截面。也可以以类似的方式容置开放截面，包括但不限于T、C、H、1、U、Z以及其他开放轮廓截面。
[0059]激光切割设备提供了自动化