专利名称：用于构筑物构造中的构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及构筑物的构造，特别是涉及其中各种部件均采用钢架结构的构筑物的构造。本发明具体涉及一种支撑屋顶、地板、天花板及甲板的金属鞍座。
过去已设计及制造出了许多的托梁系统，并将其用于构筑物的构造中。通常这类托梁都用作支撑地板、屋顶和甲板。这类托梁的设计和制作主要是根据实际应用或构筑物本身来进行。此外，由于托梁部件特定的设计要求和连接托梁部件的固定系统的限定，此类托梁的制作非常复杂。
因此就需要一种简单的、其中部件更为标准化的托梁系统和设计，这类托梁系统同时应能满足不同建筑的设计要求。
每根腹杆均包括上腹杆段32、垂直于上腹杆段并且平行相对的侧壁34、以及向内延伸的下腹杆段36。向内延伸的下腹杆段36的最内边限定出一个纵向伸槽38。上腹杆段、平行侧壁、向内延伸的下腹杆段36也优选为由一块钢片或钢板一体制成。每根腹杆的第一端和第二端均与腹杆连接槽22焊接或者用下列这组机构装置中的一个与腹杆连接槽22相连螺钉、螺栓、铆钉以及它们之间的组合。实际上，上下桁梁的腹杆连接槽为相对平行布置，并且腹杆连接槽22的宽度等于每一腹杆上腹杆段32的宽度，这样在制作托梁时腹杆就与每根桁梁的翼缘邻接。
鞍座用来容纳托梁的端部，并将其定位在水平构件如墙壁、楼板、甲板或屋顶框架上。该鞍座包括上鞍座件、平行相对的侧壁以及向外延伸支撑板，该向外延伸的支撑板与上鞍座件平行。该鞍座连接或座在托梁的上桁梁中以便对托梁进行定位和支撑。
本发明的托梁和系统设计简单而美观，所需的存料最少。托梁的制造快速容易，降低了构件制造中的人工及管理成本。桁梁和腹杆的敞开式构造提供了材料尺寸公差，否则会延误制造过程。根据本发明托梁的设计，如果需要，可在现场用预制部件进行快速简单地构造。
图1、2和8所示为本发明的托梁系统。该系统包括一具有上桁梁12、下桁梁24、腹杆30和鞍座40的托梁11。如图所示，托梁11的上桁梁12座在鞍座40上从而将托梁11固定在连接结构如工字梁50顶部的确定位置处。此外，如图所示，下桁梁24短于上桁梁12，从而使托梁11设置在工字梁50上，或者设置在类似水平方向的支撑结构如墙壁、甲板或屋顶框架上。
再来参见图3，其中所示为桁梁12的剖视图，显然沿纵向延伸的上桁梁12和下桁梁24的的几何外形上类似。桁梁12包括一纵向延伸的上桁段14、纵向延伸的相对侧壁16、纵向延伸的下桁段18和平行相对的翼缘20。如图所示，下桁段18与上桁段14基本平行，且向下延伸的翼缘20与侧壁16基本平行。翼缘20限定出腹杆连接槽22，该连接槽22沿桁梁12、24的长度方向延伸。上桁段14、侧壁16、下桁段18和翼缘20优选由一块钢片或钢板通过如冷加工一体成形。然而，桁梁12的各个部分也可由钢片构成的各个部分切割并焊接形成。在通常情况下，桁梁12的宽度Wc为4英寸，高度hc为1.5到2英寸。翼缘的高度hf为11/16英寸。这些尺寸使下桁段的宽度w1m约为1又3/8英寸。这些尺寸在这里仅用作例示，桁梁12的形状也可有所不同或者其尺寸大小与之明显不同。
现在回到图4，其中所示为适用于本发明的腹杆30的剖视图。腹杆30包括有纵向延伸的上腹杆段32、平行相对的侧壁34、以及纵向延伸的下腹杆段36。该纵向延伸的下腹杆段限定出一个沿腹杆30长度方向延伸的纵向伸槽38。如图所示，上腹杆段32、侧壁34和下腹杆段36由一块钢片一体形成，然而腹杆30的各个部分也可通过例如焊接制成。
现在参见图3、4和7，腹杆连接槽22的内侧宽度w1优选为等于腹杆30的外宽从而确保腹杆30的侧壁34和桁梁12的翼缘20的内面之间相邻没有空隙或空间。侧壁34和翼缘20之间的这种邻接关系有助于腹杆30在插入到桁梁12中时其能够正确定位。此外，桁梁12和腹杆30的几何结构有助于制造过程中腹杆插入桁梁12后将腹杆在此外焊接固定。
现在参见图6，其中所示为桁梁12的第一端13座在鞍座40上的剖视图。鞍座40包括有顶件42、平行相对的侧件或侧壁44以及承载翼缘46。显然，鞍座40的顶件42、侧壁44以及翼缘46可由一钢片一体形成，或者通过一钢板切割焊接成。在通常情况下，鞍座40的高度h2为4到6英寸，通常为4或4.5英寸，承载翼缘的宽度为wf为1到2英寸，通常为1又5/16英寸。再有，这些尺寸仅为例示性的，鞍座40可根据实际情况采用不同的尺寸。
如图所示，桁梁12的内高或内深h1小于鞍座40的外高h2。从而，当桁梁12座在鞍座40上时，鞍座40的顶件42的外表面与桁梁12的上桁段14的内表面沿鞍座40的长度方向邻接，将托梁11上的载荷传递到鞍座上。桁梁12的第二端13座在跨梁另一端相同的鞍座40上。还有如图所示，鞍座40的侧壁44的外表面之间的宽度w1等于桁梁12的腹杆连接槽22的宽度w1。这样，鞍座40的侧壁44和桁梁12的翼缘20的内面之间就形成邻接关系即没有空隙或间隙。侧壁44和翼缘20之间的邻接关系有助于桁梁12在插入鞍座40时能够正确定位。而且，桁梁12和鞍座40的几何结构使制造过程中连接处的焊接难度最小。
桁梁12和桁梁24以及腹杆30敞开式的几何结构也给出了供不同制造时所需的公差。这里所用的术语“敞开式的几何结构”是相对于例如封闭的矩形梁或筒所说的一种外周不连续的结构。因此，当腹杆30的外部尺寸稍大于腹杆连接槽22的宽度w1时，桁梁12的侧壁16能够向外弯曲使腹杆30插入其中。作为选择，当腹杆的外部尺寸稍小于腹杆连接槽22的宽度时，桁梁12应具有足够的弹性使翼缘20向下夹住腹杆30进行固定。同样，腹杆30敞形式的几何结构也提供了一定的弹性。桁梁12敞开式的几何结构也允许鞍座40的宽度有所变化。
现在参见图2、5、7和8，其中进一步展示了本发明的托梁结构。托梁的跨度(图8)一旦确定，上桁梁12和下桁梁24的长度也就确定，当然上桁梁就具有足够的长度以便座在鞍座40中。如前所述，下桁梁24通常要短于上桁梁12，从而使托梁放置在一支撑结构如梁或框架上，并且下桁梁和支撑结构之间没有干涉。根据跨度的不同、安装在托梁上屋顶、楼板或甲板上载荷的不同以及所需托梁高度h’的不同，桁梁可具有不同的规格或由不同厚度的钢板制成。在多数情况下，托梁根据应用的不同其高度在1.5到3.0英尺之间。
在确定桁梁12和桁梁24的长度和规格后，通常要制作出具有所需长度、具有连续的通道以及前述几何结构的腹杆30。本发明托梁的一个显著优点是托梁在设计上能使用多种规格的腹杆来实现不同的跨度和托梁高度。例如，如上所述，通常情况下要求托梁的高度约在1.5到3.0英尺之间。通常情况下跨度最大为60英尺。在此范围内，可使用厚度不同形状唯一的一种腹杆，即具有上述几何结构的16号槽钢或14号槽钢。这样就不再需要保留不同槽钢的成型工具来构造腹杆，从而减少仓储成本以及所需的贮存空间，使设计效率达到最大。
因此，可预先切出腹杆并用在不同高度的托梁中。在一应用中，高度h’为1.5英尺、段长l’为4英尺的托梁可使用图4所示的大体为矩形的16号矩形钢为腹杆。该腹杆的宽w1和高h3为1.25英寸，其对应于桁梁12和24上腹杆连接槽的宽度w1。在此，腹杆的长度lw大约为4.25英尺，夹角θ(图2)大约为20°。当托梁的高度h’为3.0英尺、段长为4英尺时，腹杆的长度lw大约为5英尺，夹角θ大约为37°，并且槽钢可由16号到12号材料制成。当然，也可采用不同高度、跨度、段长以及材料的托梁。因此，上述说明仅用来例示。
如图2、5和7所示，在桁梁12、24以及腹杆30的尺寸确定之后，将腹杆30的端头插到桁梁的腹杆连接槽22中，相邻腹杆的端头之间彼此邻接。然后可将腹杆在原处焊上从而形成托梁11。显然，也可采用其它将腹杆30各种将腹杆30固定到桁梁12、24上的方法如螺固、铆固或选用合适的粘接剂进行粘固。
现在参见图9，其中所示为本发明托梁50的另一实施方案。在图9所示的实施方案中，腹杆52和54的长度不同。垂直腹杆54的端头56以90度角跨在相交桁梁12和24之间。垂直腹杆54之间是斜撑腹杆52，该腹杆52的端头58以小于90度的角度β与桁梁12、24交叉相连。确切的角度由垂直腹杆之间的距离d来确定，即根据应用场合和设计标准的不同而不同。腹杆52、54的端头与腹杆连接槽22相邻布置，并通过合适的方法如焊接、螺接、铆接或用适合的粘接剂粘接而固定在那里。因此，图9中的托梁50在材料方面基本类似于图1和2所示的托梁11，这包括桁梁12、24以及腹杆30的几何结构，但腹杆52、54的长度和结构除外。
本发明的托梁和托梁系统相对于现在使用的托梁和托梁系统而言，具有许多优点。本发明的托梁设计简单而美观，所需贮备的材料最少。本发明的托梁制造快速容易，与构件制造相关的管理成本和人工消耗也少。一旦本发明的鞍座40布置并固定完成，只需将上桁梁12的端头座在鞍座上即可将托梁11快速而简便地装好。因此，本发明的托梁系统可使构筑物的制造加快，减少劳动成本和生产时间。桁梁12、24以及腹杆30的敞开式结构能使材料在尺寸上存在一些变量而不会延误或使制造过程减慢。基于本发明托梁的设计，如果需要，可在现场用预制件快速简便地构造出托梁。
尽管本发明展示的是某些特定的实施方案，但本领域的普通技术人员很容易就能对本发明的方法和装置做出改变，这些改变的实施同样包括在本发明权利要求所划定的范围和主旨之内。
权利要求
1.一种托梁系统，其包括沿纵向延伸的上下桁梁，上下桁梁基本平行，并且在该平行桁梁之间布置有多根腹杆；每个桁梁都包括一个上桁段、平行相对的侧壁、向内延伸且与上桁段平行的下桁段、以及一对从下桁段向下延伸的翼缘，该对翼缘限定出一纵向连续延伸的腹杆连接槽，该槽横跨桁梁的长度，上下桁梁腹杆连接槽为相对布置；多根腹杆，每根腹杆均包括上腹杆段、垂直于上腹杆段并且平行相对的侧壁、以及向内延伸的下腹杆段，其中上腹杆段的宽度等于腹杆连接槽的宽度，向内延伸的下腹杆段限定出一个纵向伸槽，每根腹杆具有与腹杆连接槽连接的第一端和第二端；以及鞍座，该鞍座具有上鞍座件、平行相对的侧壁以及向外延伸的支撑板，该向外延伸的支撑板与上鞍座件平行，在托梁的相对的两端，托梁的上桁梁以部件连接槽容纳鞍座，从而支撑起托梁。
2.如权利要求1所述的托梁系统，其中在桁梁座在鞍座上时，桁梁的上桁段的内表面与鞍座的上鞍座件的外表面相邻接。
3.如权利要求1所述的托梁系统，其中腹杆和桁梁之间的夹角约在15°到60°之间。
4.如权利要求1所述的托梁系统，其中鞍座的顶鞍座件的宽度等于腹杆连接槽的宽度。
5.如权利要求1所述的托梁系统，其中相邻腹杆的端头是邻接关系。
6.如权利要求1所述的托梁系统，其中用一种选自下组机械装置的装置来固定到上下桁梁螺钉、螺栓、焊接和铆钉以及它们之间的多种组合。
7.如权利要求1所述的托梁系统，其中腹杆的侧壁与上下桁梁的翼缘相邻接。
8.如权利要求1所述的托梁系统，其中桁梁平行相对的侧壁基本上垂直于桁梁的上桁段。
9.如权利要求1所述的托梁系统，其中桁梁的翼缘基本平行于桁梁的相对侧壁。
10.如权利要求1所述的托梁系统，其中腹杆大体为矩形断面。
11.一种托梁，其包括沿纵向延伸的上下桁梁，上下桁梁基本平行，并且在该平行桁梁之间布置有多根腹杆；每个桁梁都包括一个上桁段、侧壁、向内延伸且与上桁段平行的下桁段、以及一对从下桁段向下延伸的翼缘，向下延伸的该对翼缘与侧壁平行，且该对翼缘限定出一纵向连续延伸的腹杆连接槽，该槽横跨桁梁的长度，上下桁梁的腹杆连接槽为相对布置；多根腹杆，每根腹杆均包括上腹杆段、垂直于上腹杆段并且平行相对的侧壁、以及向内延伸的下腹杆段，每根腹杆具有与腹杆连接槽连接的第一端和第二端，腹杆和桁梁之间形成的夹角约在15°到60°之间。
12.如权利要求11所述的托梁，其中桁梁的侧壁彼此平行相对，并且基本上垂直于桁梁的上桁段。
13.如权利要求11所述的托梁，其中腹杆的上腹杆段的宽度等于腹杆连接槽的宽度。
14.如权利要求11所述的托梁，其中的上桁梁适于以邻接的关系座在一鞍座上，该鞍座具有上鞍座件、平行相对的侧壁以及向外延伸的支撑板，向外延伸的支撑板与上鞍座件平行，在托梁的相对的两端，托梁的上桁梁以部件连接槽容纳鞍座，从而支撑起托梁。
15.如权利要求11所述的托梁，其中的腹杆大体为矩形断面。
16.如权利要求11所述的托梁，其中腹杆中向内延伸的部件限定出一个纵向延伸的槽。
17.一种构筑物，其包括托梁系统，该托梁系统包括沿纵向延伸的上下桁梁，上下桁梁基本平行，并且在该平行桁梁之间布置有多根腹杆；每个桁梁都包括一个上桁段、平行相对的侧壁、向内延伸且与上桁段平行的下桁段、以及一对从下桁段向下延伸的翼缘，该翼缘限定出一纵向连续延伸的腹杆连接槽，该槽横跨桁梁的长度，上桁段、下桁段、平行的侧壁以及翼缘为一体形成，上下桁梁的腹杆连接槽为相对布置；多根腹杆，每根腹杆均包括上腹杆段、垂直于上腹杆段并且平行相对的侧壁、以及向内延伸的下腹杆段，其中上腹杆段的宽度等于腹杆连接槽的宽度，向内延伸的下腹杆段限定出一个纵向伸槽，每根腹杆具有与腹杆连接槽连接的第一端和第二端；以及一鞍座，该鞍座具有上鞍座件、平行相对的侧壁以及向外延伸的支撑板，向外延伸的支撑板与上鞍座件平行，在托梁的相对的两端，托梁的上桁梁以部件连接槽容纳鞍座，从而支撑起托梁。
18.如权利要求17所述的构筑物，其中在桁梁座在鞍座上时，桁梁上桁段的内表面与鞍座的上鞍座件的外表面相邻接，并且其中腹杆和桁梁之间的形成夹角约在15°到60°之间。
19.如权利要求17所述的构筑物，其中鞍座的顶鞍座件的宽度等于腹杆连接槽的宽度，且其中相邻腹杆的端头是邻接关系。
20.如权利要求17所述的构筑物，其中腹杆通常焊接固定在上下桁梁上，并且其中腹杆的侧壁与上下桁梁的翼缘相邻接。
全文摘要
一种金属构筑物，其包括一托梁系统，该托梁系统具有沿纵向延伸的上下桁梁(12，24)以及桁梁之间的多根腹杆(30)。每个桁梁都包括一个上桁段(14)、相对的平行侧壁(16)、向内延伸与上桁段平行的下桁段(18)以及一对从下桁段的最内边向下延伸的翼缘(20)。桁梁具纵向连续延伸的腹杆连接槽(22)，上下桁梁的腹杆连接槽为相对布置。多根腹杆(30)延设在桁梁之间，它们均连接在上下桁梁的腹杆连接槽上。鞍座(40)用来将托梁定位在构件上。
文档编号E04C3/08GK1447870SQ01814208
公开日2003年10月8日 申请日期2001年6月27日 优先权日2000年6月27日
发明者E·玛斯特森, G·莱昂纳德 申请人:Nci建筑系统公司