专利名称：可拆装式钢结构平台及其构造方法
技术领域：
本发明涉及的是工程技术领域，具体涉及的是可拆装式钢结构平台及其构造方法。
背景技术：
目前钢结构平台广泛应用于工业及民用建筑领域，由钢结构杆件以及杆件间的连接节点组成相应的结构形式，为各种需求情况下提供支承作用、操作空间，比如用作为工厂操作平台，民用建筑的观景平台，工程建设中的的施工操作平台以及混凝土浇筑施工中的模板支承平台等。钢结构平台除了需要满足各种使用功能以外主要需要满足结构受力和稳定性方面的要求。根据上述钢结构平台不同应用目的，对其实际使用时的时效性及性能侧重的要求也不同。比如，当作为工厂操作平台及民建观景平台等则更为看重受力安全以及外观的要求，安装完成后使用时间长，从而对施工安装时的方便性、经济性的要求相对较低，也不需要重复安装而频繁的拆卸和组装。而对于工程建设中的施工操作平台和模板支承平台来讲，由于是临时性结构，相对于安全度和外观来讲，更加侧重于能够重复利用相关杆件，由于需要频繁拆卸和组装，则对拆卸组装的方便性、经济型要求较高。然而，目前一般的钢结构平台形式均按永久性结构构造而成，不方便重复拆卸和组装，不适用于临时性的平台结构。从结构形式层面来讲，钢结构平台主要有桁架结构、网架结构以及主次梁结构形式的钢结构平台。对于桁架结构形式的钢结构平台来讲，主要存在如下缺点①平台施工工作量大，安装不方便，而且较难实现重复拆卸和组装，不利于重复利用；②平台构件加工完成后尺寸相对固定，不利于改装，较难通过改变构件尺寸以适应不同情况下对尺寸的不同要求。对于网架结构形式的钢结构平台来讲，主要存在如下缺点①技术要求以及构件和螺栓球节点的加工精度要求较高，制作成本高；②对安装的工艺和技术要求较高，安装和拆卸不方便构件及节点的相对位置则基本固定，不利于平台重复利用和进行改装
适用于杆件为圆钢管截面形式，对于某些需要杆件提供平面的钢平台(比如施工操作平台和模板支承平台需要在其杆件上铺设简单固定的铺板，杆件能提供平面则对铺板受力和安装均比较有利)来讲则不够适用。对于主次梁结构形式的钢结构平台来讲，主要存在如下缺点①构件尺寸相对固定，不利于改装，不能适应对不同尺寸的需求，进而影响其在不同情况下的重复利用；②平台受力性能较差，不适用于跨度较大的情况；
总的来讲，由于上述传统钢结构平台形式，安装拆卸不方便，构件标准化程度低，且无法改装，不适用于平台的重复拆卸、重复组装从而实现重复利用。
发明内容
为解决上述问题，本发明所完成的钢结构平台，可通过改装实现构件尺寸的调整，同时拆卸和组装方便，从而达到可重复拆卸、重复组装并在不同尺寸情况下重复利用该钢结构平台。为实现上述目的，本发明的技术方案是可拆装式钢结构平台是由独立、稳定的结构单元组装而成,组成钢结构平台的单元类型包括标准主体单元、端部主体单元、标准下弦单元和端部下弦单元。所述的标准主体单元是由尺寸固定的两榀倒置等腰三角形桁架组成的立体桁架；端部主体单元是由尺寸不固定的两榀倒置直角梯形或倒直角三角形桁架组成的立体桁架；标准下弦单元是由两段尺寸固定的杆件构成的平放的平面桁架；端部下弦单元是由两段尺寸不固定的杆件构成的平放的平面桁架。所述的标准主体单元与标准下弦单元之间长度方向的尺寸情况如下
①标准下弦单元和端部下弦单元两端的尺寸D为下弦单元和主体单元连接时重叠的尺寸；
②标准下弦单元长度XL、标准主体单元上弦长度TL、标准主体单元下弦长度BL三者之间满足关系标准下弦单元长度XL+标准主体单元下弦长度BL=标准主体单元上弦长度TL;
尺寸符合上述要求时，则可实现标准主体单元上弦直接连接而下弦则隔一定间距，通过标准下弦单元连接，并保证形成标准的平行弦桁架(桁架上弦和下弦平行)，同时可通过减小和增加标准主体单元和标准下弦单元，改变标准桁架的尺寸。所述的标准主体单元、端部主体单元、标准下弦单元和端部下弦单元四个单元之间的连接采用方便拆卸和组装的连接方式。一种可拆装式钢结构平台的构造方法，其具体实施步骤包括标准主体单元之间以及标准主体单元和端部主体单元上弦的连接采用钢结构平台可拆装式节点形式；标准主体单元/端部主体单元和标准下弦单元/端部下弦单元之间下弦的连接是采用子母扣类铰链的连接方式，即标准主体单元/端部主体单元下弦的节点板作为子扣并开设螺栓孔，在标准下弦单元/端部下弦单元端部两侧加焊角钢或钢板形成母扣并开设与母扣位置对应螺栓孔，将标准主体单元/端部主体单元下弦节点板(子扣)插入标准下弦单元/端部下弦单元端部(母扣)用螺栓或铆栓连接固定；标准主体单元和标准下弦单元加工制作完成后即可作为桁架的通用零件，根据不同实际情况下改变单元的数量而重复使用，只需根据实际平台的需求额外加工特定尺寸的端部主体单元和端部下弦单元即可。标准主体单元之间以及标准主体单元和端部主体单元上弦的连接采用钢结构平台可拆装式节点，钢结构平台可拆装式节点，是由双角钢或双槽钢截面杆件端部组成，所述的钢结构平台可拆装式节点是由连接端板、加劲板和连接装置组成，连接端板上带有连接孔，连接端板和加劲板通过连接装置进行固定；连接端板焊接于被连接的双角钢或双槽钢截面杆件端部，与杆轴线垂直，为节点提供连接部位；加劲板事先焊接与被连接的双角钢或双槽钢截面杆件端部，平行于杆轴线，垂直于连接端板并与之顶紧焊牢，用于提高受力变形性能；连接装置螺栓或销栓；连接孔位螺栓孔或销栓孔。通过上述技术方案后的有益效果是
①平台单元可拆卸，并最大限度的利用标准化单元，从而提高构件的重复利用率，节约构件制作加工成本。②构件单元拆卸和组装方便，可组装成为不同尺寸规格的钢结构平台，以适应不同的实际需求。③平台组装方案工艺简单、操作方便、技术难度低。相对于传统的桁架式、网架式和主次梁结构形式的钢结构平台来讲，本发明专利具有如下优点
(一)拆卸和组装方便，便于结构的改装。(二)构件标准化程度高，构件的重复利用率高，适用于需重复利用的临时性平台。(三)由于构件加工制作工艺简单、平台组装方案简便、操作技术要求低，因此该钢结构平台形式成本低廉，经济性能优越。(四)可通过灵活应用标准构件和非标准构件的组合，实现对不同平台尺寸的需求，提高构件的重复利用率并降低构件加工成本。
图1是本发明标准主体单元正立面结构示意图。图2是本发明标准主体单元上平面结构示意图。图3是本发明端部主体单元一正立面结构示意图。图4是本发明端部主体单元一上平面结构示意图。图5是本发明端部主体单元二正立面结构示意图。图6是本发明端部主体单元二上平面结构示意图。图7是本发明标准下弦单元正立面结构示意图。图8是本发明标准下弦单元平面结构示意图。图9是本发明端部下弦单元正立面结构示意图。图10是本发明端部下弦单元平面结构示意图。图11是本发明连接前杆件端部正立面结构示意图。图12是本发明连接前杆件端部侧立面结构示意图。图13是本发明连接前杆件端部平面结构示意图。图14是本发明连接后节点正立面结构示意图。图15是本发明连接后节点侧立面结构示意图。构件命名说明BS_标准主体单元上弦杆；BX-标准主体单元下弦杆；BF1_标准主体单元斜腹杆；BF2-标准主体单元直腹杆；DS-端部主体单元上弦杆；DX-端部主体单元下弦杆；DF1-端部主体单元斜腹杆；DF2-端部主体单元直腹杆；BXX-标准下弦单元下弦杆；DXX-端部下弦单元下弦杆；SG-上弦或下弦的水平连系杆；1_双槽钢截面杆件；2_连接端板；3_连接孔；4_加劲板；5_其他杆件；6_螺栓。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。本发明可拆装式钢结构平台及其构造方法是由独立、稳定的结构单元组装而成，组成钢结构平台的单元类型包括标准主体单元、端部主体单元、标准下弦单元和端部下弦单元。由图1至图2所示，标准主体单元是由尺寸固定的两榀倒置等腰三角形桁架组成的立体祐1架；标准主体单元是由标准主体单元上弦杆BS ;标准主体单元下弦杆BX ;标准主体单元斜腹杆BFl ;上弦或下弦的水平连系杆SG和标准主体单元直腹杆BF2连接组成。由图3至图4所示，端部主体单元是由尺寸不固定的两榀倒直角梯形桁架组成的倒直角梯形式立体桁架；直角梯形式端部主体单元是由端部主体单元上弦杆DS ;端部主体单元下弦杆DX ;端部主体单元斜腹杆DFl ;端部主体单元直腹杆DF2和上弦或下弦的水平连系杆SG连接组成。由图5至图6所示，端部主体单元是由尺寸不固定的两榀倒直角梯形桁架组成的倒直角三角形式立体桁架；倒直角三角形式端部主体单元是由端部主体单元上弦杆DS ;端部主体单元下弦杆DX ;端部主体单元斜腹杆DFl ;端部主体单元直腹杆DF2和上弦或下弦的水平连系杆SG连接组成。由图7至图8所示，标准下弦单元是由两段尺寸固定的杆件构成的平放的平面桁架；标准下弦单元是由标准下弦单元下弦杆BXX和上弦或下弦的水平连系杆SG连接组成。由图9至图10所示，端部下弦单元是由两段尺寸不固定的杆件构成的平放的平面桁架；端部下弦单元是由端部下弦单元下弦杆DXX和上弦或下弦的水平连系杆SG连接而成。标准主体单元与标准下弦单元之间长度方向的尺寸情况如下
①标准下弦单元和端部下弦单元两端的尺寸D为下弦单元和主体单元连接时重叠的尺寸；
②标准下弦单元长度XL、标准主体单元上弦长度TL、标准主体单元下弦长度BL三者之间满足关系标准下弦单元长度XL+标准主体单元下弦长度BL=标准主体单元上弦长度TL;
尺寸符合上述要求时，则可实现标准主体单元上弦直接连接而下弦则隔一定间距，通过标准下弦单元连接，并保证形成标准的平行弦桁架(桁架上弦和下弦平行)，同时可通过减小和增加标准主体单元和标准下弦单元，改变标准桁架的尺寸；标准主体单元、端部主体单元、标准下弦单元和端部下弦单元四个单元之间的连接采用方便拆卸和组装的连接方式。由图11至图15所示，一种可拆装式钢结构平台的构造方法，其具体实施步骤包括标准主体单元之间以及标准主体单元和端部主体单元上弦的连接采用钢结构平台可拆装式节点形式；钢结构平台可拆装式节点，是由双槽钢截面杆件I端部组成，所述的钢结构平台可拆装式节点是由连接端板2、加劲板4和连接装置组成，连接端板2上带有连接孔3，连接端板2和加劲板4通过连接装置进行固定；连接端板2焊接于被连接的双槽钢截面杆件I端部，与杆轴线垂直，为节点提供连接部位；加劲板4事先焊接与被连接的双槽钢截面杆件I端部，平行于杆轴线，垂直于连接端板2并与之顶紧焊牢，用于提高受力变形性能；连接装置为螺栓6 ;连接孔3为螺栓孔；双槽钢截面杆件I端部还可与其他杆件5的连接进行固定连接。本发明钢结构平台可拆卸式节点适用于杆件为双槽钢截面形式(这种杆件截面能提供平面)，尤其适用于杆件受压时。(注双角钢截面形式由两个角钢的分肢相背，分肢之间相隔一段距离填塞填板或节点板使两个角钢焊接形成一个整体的双角钢截面，双槽钢截面与之类似，将槽钢腹板相背，填塞填板或节点板焊接形成)。尤其适用于杆件受压时。
带栓孔的连接端板2与加劲板4事先通过焊接固定在各需要被连接杆件的端部，节点连接安装时则将两根被连接杆件对正由螺栓6固定即可。这种节点尤其适用于杆件之间受压时的连接，两根杆件端部端板通过螺栓6对正固定后能有效传递杆件之间的压力，加劲板4则提高连接端板的平面外刚度提升节点受力变形性能，螺栓6主要起固定作用，承担局部变形引起的剪力，避免杆件端部发生剪切错动。在杆件受拉较小时，本节点形式仍然适用，此时主要依靠螺栓6受拉来传递杆件之间的拉力。该节点制作、安装、拆卸以及重复利用方面的技术描述如下①制作该节点利用钢板制成相应规格的连接端板和加劲板，然后将连接端板上开出相应规格的栓孔，焊接到被连接杆件的端部，再将加劲板与连接端板和被连接杆件焊接，最后再配备相应规格的螺栓或销栓即可；②节点安装时只需将端板就 位对正，将螺栓或销栓穿过栓孔固定即可节点拆卸时将螺栓或销栓松开，即可断开连接，且对构件无损伤，实现可继续重复使用连接端板端板栓孔位置及直径均标准化、统一化，无论杆件规格如何，只要杆件端部是该节点构造即可实现在同一杆轴线上连接，因此当不同钢平台情况下对整个平台构件长度要求改变时，可不用重新加工构件，通过加减不同长度规格的杆件和数量即可改变整个构件的长度。当然，上述技术方案只是本发明的权利要求中的实施方案之一，本发明还有其他的替代方案，如①本连接节点包括了连接端板和加劲板零件，其它可提供平面的零件如小角钢等也可替代板件形式的连接端板和加劲板；②本连接节点图示中杆件为双角钢(形如“Π「”)，其它截面形式的杆件例如双槽钢形式(形如“][”)等能焊接固定连接端板和加劲板也可实现本连接方案本连接节点中通过螺栓或销栓固定连接端板来实现连接，其它一些形式的零件例如卡扣等来对连接端板进行固定，也可实现本连接方案等等，只要是不脱离本发明精神背景下所作的任何改进，均落在本发明的保护范围之内。标准主体单元/端部主体单元和标准下弦单元/端部下弦单元之间下弦的连接是采用子母扣类铰链的连接方式，即标准主体单元/端部主体单元下弦的节点板作为子扣并开设螺栓孔，在标准下弦单元/端部下弦单元端部两侧加焊角钢或钢板形成母扣并开设与母扣位置对应螺栓孔，将标准主体单元/端部主体单元下弦节点板(子扣)插入标准下弦单元/端部下弦单元端部(母扣)用螺栓或铆栓连接固定；标准主体单元和标准下弦单元加工制作完成后即可作为桁架的通用零件，根据不同实际情况下改变单元的数量而重复使用，只需根据实际平台的需求额外加工特定尺寸的端部主体单元和端部下弦单元即可。当然，本发明还有其他的实施方式，在吧离开本发明的精神背景下所作的任何改进，如
①本发明专利中各单元的是通用尺寸参数，涵盖了给出各种特定尺寸数值的情况；
②各单元采用的是由两榀平面桁架构成的立体桁架形式，若单元为一榀平面桁架也可实现；
③本发明专利主要给出了一种标准单元和非标准单元组合形成平台结构的构造方法，另外举例说明了单元之间连接的具体方案，若调整具体的单元连接方案也可实现该构造方法;
④本发明专利给出的结构构造方法形成了单向的桁架结构形式，采用同样的构造方法也可形成纵横向的桁架结构形式。均落在本发明的保护范围之内等等，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种可拆装式钢结构平台，其特征在于所述的可拆装式钢结构平台是由独立、稳定的结构单元组装而成，组成钢结构平台的单元类型包括标准主体单元、端部主体单元、标准下弦单元和端部下弦单元。
2.根据权利要求1所述的可拆装式钢结构平台，其特征在于所述的标准主体单元是由尺寸固定的两榀倒置等腰三角形桁架组成的立体桁架；端部主体单元是由尺寸不固定的两榀倒置直角梯形或倒直角三角形桁架组成的立体桁架；标准下弦单元是由两段尺寸固定的杆件构成的平放的平面桁架；端部下弦单元是由两段尺寸不固定的杆件构成的平放的平面桁架。
3.根据权利要求1所述的可拆装式钢结构平台，其特征在于所述的标准主体单元与标准下弦单元之间长度方向的尺寸情况如下 ①标准下弦单元和端部下弦单元两端的尺寸D为下弦单元和主体单元连接时重叠的尺寸； ②标准下弦单元长度XL、标准主体单元上弦长度TL、标准主体单元下弦长度BL三者之间满足关系标准下弦单元长度XL+标准主体单元下弦长度BL=标准主体单元上弦长度TL; 尺寸符合上述要求时，则可实现标准主体单元上弦直接连接而下弦则隔一定间距，通过标准下弦单元连接，并保证形成标准的平行弦桁架(桁架上弦和下弦平行)，同时可通过减小和增加标准主体单元和标准下弦单元，改变标准桁架的尺寸。
4.根据权利要求1所述的可拆装式钢结构平台，其特征在于所述的标准主体单元、端部主体单元、标准下弦单元和端部下弦单元四个单元之间的连接采用方便拆卸和组装的连接方式。
5.一种可拆装式钢结构平台的构造方法，其特征在于其具体实施步骤包括标准主体单元之间以及标准主体单元和端部主体单元上弦的连接采用钢结构平台可拆装式节点形式；标准主体单元/端部主体单元和标准下弦单元/端部下弦单元之间下弦的连接是采用子母扣类铰链的连接方式，即标准主体单元/端部主体单元下弦的节点板作为子扣并开设螺栓孔，在标准下弦单元/端部下弦单元端部两侧加焊角钢或钢板形成母扣并开设与母扣位置对应螺栓孔，将标准主体单元/端部主体单元下弦节点板(子扣)插入标准下弦单元/端部下弦单元端部(母扣)用螺栓或铆栓连接固定；标准主体单元和标准下弦单元加工制作完成后即可作为桁架的通用零件，根据不同实际情况下改变单元的数量而重复使用，只需根据实际平台的需求额外加工特定尺寸的端部主体单元和端部下弦单元即可。
6.根据权利要求5所述的可拆装式钢结构平台的构造方法，其特征在于所述的标准主体单元之间以及标准主体单元和端部主体单元上弦的连接采用钢结构平台可拆装式节点，钢结构平台可拆装式节点，是由双角钢或双槽钢截面杆件端部组成，所述的钢结构平台可拆装式节点是由连接端板、加劲板和连接装置组成，连接端板上带有连接孔，连接端板和加劲板通过连接装置进行固定；连接端板焊接于被连接的双角钢或双槽钢截面杆件端部，与杆轴线垂直，为节点提供连接部位；加劲板事先焊接与被连接的双角钢或双槽钢截面杆件端部，平行于杆轴线，垂直于连接端板并与之顶紧焊牢，用于提高受力变形性能；连接装置螺栓或销栓；连接孔位螺栓孔或销栓孔。
全文摘要
本发明可拆装式钢结构平台及其构造方法，可拆装式钢结构平台是由独立、稳定的结构单元组装而成，组成钢结构平台的单元类型包括标准主体单元、端部主体单元、标准下弦单元和端部下弦单元；标准主体单元之间以及标准主体单元和端部主体单元上弦的连接采用钢结构平台可拆装式节点形式；通过上述技术方案后的有益效果是平台单元可拆卸，并最大限度的利用标准化单元，从而提高构件的重复利用率，节约构件制作加工成本。
文档编号E04G21/14GK103015596SQ20121052882
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者谢伟, 王学文, 夏军武, 王永亮, 常鸿飞, 闫吉平, 常虹, 毛万发 申请人:山西汾西矿业(集团)有限责任公司, 中国矿业大学