牛腿结构、立柱及钢结构框架的制作方法

本实用新型涉及一种牛腿结构，以及包括该牛腿结构的立柱及钢结构框架。

背景技术：

悬臂体系的挂梁与悬臂间必然出现搁置构造，通常就将悬臂端和挂梁端的局部构造称为牛腿，又称梁托。

牛腿的作用是衔接悬臂梁与挂梁，并传递来自挂梁的荷载。由于梁的相互搭接，中间还要设置传力支座来传递较大的竖直和水平反力，因此牛腿高度已削弱至不到梁高的一半，却又要传递较大的竖直和水平反力，这就使它成为上部结构中的薄弱部位，设计中应对此处的构造予以足够的重视。

现有技术中的牛腿和挂梁，多采用这样的结构：在竖直的牛腿结构的上端套装一套件，该套件上设置挂耳，挂梁设置于两根牛腿结构之间、两端分别架设在两个挂耳上。该结构简便易行，然而需要耗费较多的材料，整体重量较大；牛腿结构和挂梁非整体结构，稳固性较差；挂耳需要承担挂梁传递的载荷，若需要增加挂耳的强度则需要进一步增加材料用量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种强度大、稳固性好、节省材料、重量轻的牛腿结构、立柱及钢结构框架。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种牛腿结构，包括管状的牛腿柱身，所述牛腿柱身围成管腔，所述牛腿柱身设置有贯穿管壁的榫孔，所述榫孔与所述管腔连通；所述牛腿柱身设置有一块或更多块加强板，所述加强板一端与所述牛腿柱身连接，另一端突出于所述牛腿柱身内表面或外表面；所述加强板设置在所述榫孔边缘或环绕所述榫孔设置。

根据本实用新型的一个实施例，所述榫孔具有四条边，所述四条边围成一矩形区域，每条边均连接有向柱身内侧翻折的加强板；每个加强板在所述矩形区域相应的边处与所述牛腿柱身连接；并且这些加强板的形状满足：若所有加强板以各自连接所述牛腿柱身的边为轴转动到所述管壁平面内，则它们彼此相合并恰好补齐所述榫孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述加强板与所述管壁成锐角、直角或钝角。

根据本实用新型的一个实施例，所述加强板是由所述管壁在所述矩形区域内的部分切割弯折而成的，或所述加强板焊接在所述管壁上。

根据本实用新型的一个实施例，所述牛腿结构还包括连接板，所述连接板设置于所述加强板的外围并连接至少两块相邻的加强板。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接板的数量为一片并同时连接所有加强板。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接板为闭合的环形。

根据本实用新型的一个实施例，至少一块所述加强板突出于所述牛腿柱身的内表面，至少一块所述加强板突出于所述牛腿柱身的外表面。

根据本实用新型的一个实施例，所述榫孔具有四条边，所述四条边围成一矩形区域，每条边均连接有向柱身内侧或外侧翻折的加强板；每个加强板在所述矩形区域相应的边处与所述牛腿柱身连接；并且这些加强板的形状满足：若所有加强板以各自连接所述牛腿柱身的边为轴转动到所述管壁平面内，则它们彼此相合并恰好补齐所述榫孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述榫孔的四条边中，其中一条边所连接的加强板向所述牛腿柱身内侧翻折，其余三条边所连接的加强板向所述牛腿柱身外侧翻折。

根据本实用新型的一个实施例，所述榫孔的四条边中，位于上方或左右两侧的加强板向所述牛腿柱身内侧翻折。

根据本实用新型的一个实施例，所述榫孔为两个以上，沿圆周方向分布在所述牛腿柱身上。

根据本实用新型的一个实施例，所述牛腿柱身为方管。

本实用新型还公开了一种立柱，其包括以上所述的牛腿结构以及支撑柱；所述支撑柱包括管状的支撑柱身，所述牛腿柱身与所述支撑柱身连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述牛腿柱身与所述支撑柱身为一体件。

本实用新型还公开了一种钢结构框架，其包括梁，还包括以上所述的立柱；所述梁伸入或穿过所述榫孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述梁焊接、通过螺纹紧固件连接或铆接于所述牛腿结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述梁焊接、通过螺纹紧固件连接或铆接于所述加强板。

根据本实用新型的一个实施例，所述榫孔通过这样的方法制成：

A、确定所需形成的榫孔的长和宽；

B、在所述柱身上需要形成榫孔处确定榫孔的位置，从而根据所述长和宽确定一个矩形；

C、由所述矩形的四角分别引出一条贯穿柱身管壁的切割线，并使各切割线交汇；

D、将每个区域的金属板沿所述矩形相应的一条边向所述柱身的内侧翻折90°。

根据本实用新型的一个实施例，上述步骤C包括：

C1、在所述矩形区域内，平行于所述矩形其中一对边地切割一道贯穿柱身管壁的中央切割线；称所述一对边为基准边，另一对边为相对边；所述中央切割线不接触所述相对边；

C2、设置边缘切割线，所述边缘切割线贯穿所述金属板件，并且连接所述矩形区域的四角和所述中央切割线。

本实用新型提供的牛腿结构，预先在管状柱身上开设榫孔，开设的榫孔尺寸和梁相配，从而梁可穿过榫孔设置，节省了空间，框架结构的整体重量不会增加或增加很少；取消了挂耳的设计，采用横梁穿过牛腿结构的方案，从而框架整体性大大提高，强度和稳定性也大大提高。

本实用新型提供的牛腿结构，采用方管作为柱身材料，事先切割出贯穿的切割线，再向内弯折切割之后的柱身管壁，向内弯折的部分可作为连接横梁的加强板、可与横梁焊接连接，一体化程度高、强度大。

本实用新型提供的牛腿结构，切割并向内弯折的管壁形成加强板，其外围设有连接板连接各加强板，各加强板和连接板相互焊结从而保证了榫孔的剪力强度；尤其在横梁焊接于牛腿结构上之后，连接板可保证榫孔的节点强度。

支撑柱身与牛腿柱身为一体件时，也可以看做是在立柱上开始榫孔，并在其内表面设置加强板和连接板，这样可节省加工工作，使得本实用新型结构更简单。

在设置方形榫孔的情况下，榫孔四周的加强板可向牛腿结构的内侧或外侧翻折。加强板向外翻折的情况下，便于将加强板和梁相互固定。其中，设置榫孔一条边的加强板向内翻折、剩余三条边的加强板向外翻折，可达到对梁进行定位的作用，便于将梁安装到牛腿结构上时快速确定榫孔位置，加快安装速度；特别地，当向内翻折的加强板位于其余加强板的上方时，除了方便定位以外，折向牛腿柱身外侧的加强板还可托举梁的端部，在将梁插入榫孔之前分担安装人员的一部分工作负担，减轻安装人员的劳动强度。

附图说明

图1为本实用新型用于制作牛腿结构的柱身，其为方管；

图2为一种图1中柱身上切割线的设置示意图；

图3为按照图2中切割线切割后榫孔的形成示意图；

图4为在榫孔中安装梁的示意图，其中梁的端部架设在榫孔内；

图5为在柱身内部，连接有连接板的加强板的结构示意图；

图6为在榫孔中安装梁的示意图，其中梁穿过牛腿结构；

图7为另一种图1中柱身上切割线的设置示意图；

图8示出了加强片的另一种安排方式；

图9示出了加强片的再一种安排方式；

图10为在柱身内部，另一种连接有加强片的连接块的结构示意图；

图11为再一种图1中柱身上切割线的设置示意图；

图12为一种含有本实用新型提供的牛腿结构的钢结构框架结构示意图；

图13为本实用新型一种含有外翻的连接块的牛腿结构、立柱及梁的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述。

实施例一

参考图1，牛腿结构包括柱身1，柱身1总体为一根方管。其中，柱身1具有外表面11和内表面12。在柱身1的一个平面上，确定一矩形区域2，其中矩形区域2为正方形。参考图2，在正方形的矩形区域2上，由矩形区域2的四角出发，各引出一条切割线3，切割线3贯穿矩形区域2覆盖的柱身1的管壁。则矩形区域2的各边和切割线3围成四块三角形区域，称这四块三角形区域为加强板4。

参考图3，为柱身1包含矩形区域2的局部结构示意图。其中，上方对应柱身1的外表面11，而下方对应柱身1的内表面12。将图2中所示的加强板4向柱身1的内表面12)弯折90°。例如，图3中有三块加强板4已经弯折，还有一块加强板4仍处于柱身1所在平面内。将其沿图3中箭头方向弯折90°。需要注意的是，加强板4弯折90°可提供最佳的连接性能；但也可弯折为锐角、钝角或只形成一个突出于柱身1表面的翘曲结构。从而，四块加强板4及其弯折部分形成榫孔21。需要注意的是，加强板4的弯折不具有先后顺序，同时进行弯折也是可以的；另外，本例中的“上方”和“下方”仅是针对图3所示方位所用的相对性概念，不用于对技术方案和权利要求保护范围进行限制。

参考图4，将梁6的一端穿入榫孔21内，另一端同样穿入相同设置的另一根牛腿结构的柱身上的榫孔内，或者通过其他方式将梁6固定。

若将上述牛腿结构采用套接、焊接、铆接等方式连接在支撑柱上，或者上述牛腿结构和支撑柱一体地设置，即可形成含有上述榫孔21的立柱，用于搭配梁6搭建钢结构框架。

参考图6，牛腿结构的柱身1上相对地设置有两个榫孔21，连个榫孔21大小相同并相对设置。梁6穿过两个榫孔21从而完全穿过柱身1，整体地架设在柱身1上。将梁6分别与两个榫孔21对应的加强板4焊接。

在上述基础上，设置四个榫孔21，沿圆周方向分布在牛腿结构上，榫孔21两两相对，每根梁6穿过一对榫孔21，即可搭建如图12所示的钢结构框架。而在牛腿结构的内部，梁6可以是断开的，也可以是整根的。若穿过同一组榫孔21的两根梁6均为整根且发生交叉，可使其中一根梁6穿过另外一根。梁6直接由外侧焊接于牛腿结构上。

实施例二

本实施例与实施例一类似。区别在于，在将梁6插入榫孔21中之后，将梁6与各加强板4焊接。

实施例三

参考图1，牛腿结构包括柱身1，柱身1总体为一根方管。在柱身1的一个平面上，确定一矩形区域2，其中矩形区域2为正方形。参考图2，在正方形的矩形区域2上，由矩形区域2的四角出发，各引出一条切割线3，切割线3贯穿矩形区域2覆盖的柱身1的管壁。则矩形区域2的各边和切割线3围成四块三角形区域，称这四块三角形区域为加强板4。

参考图3，为柱身1包含矩形区域2的局部结构示意图。其中，上方对应柱身1的外表面12。将图2中所示的加强板4向柱身1内表面12弯折90°。例如，图3中有三块加强板4已经弯折，还有一块加强板4仍处于柱身1所在平面内。将其沿图3中箭头方向弯折90°。从而，四块加强板4及其弯折部分形成榫孔21。需要注意的是，加强板4的弯折不具有先后顺序，同时进行弯折也是可以的；另外，本例中的“上方”和“下方”仅是针对图3所示方位所用的相对性概念，不用于对技术方案和权利要求保护范围进行限制。

参考图5，取一环形的片状金属连接板5，套设于四块加强板4的外围，并将各加强板4和连接板5焊接，从而各加强板4通过连接板5连成一个整体，进而大幅提高了负载能力，节点强度大为提高。

参考图4，将梁6的一端穿入榫孔21内，另一端同样穿入相同设置的另一根牛腿结构的柱身上的榫孔内，或者通过其他方式将梁6固定。

将梁6与各加强板4焊接。

实施例四

参考图1，牛腿结构包括柱身1，柱身1总体为一根方管。在柱身1的一个平面上，确定一矩形区域2。参考图7，矩形区域2的四条边中，称竖直的相对两边为基准边，另外的相对两边为相对边。平行于基准边，切割一道贯穿柱身1管壁的中央切割线31，中央切割线31的两端与两条相对变均留有一定距离。由矩形区域2的四角出发，各引出一条边缘切割线32，边缘切割线32贯穿矩形区域2所覆盖的柱身1的管壁，并且边缘切割线32分别与两条相对边围成两个等腰梯形。矩形区域2的各边和中央切割线31、边缘切割线32围成四块区域，称这四块区域为加强板4。

将四块加强板4分别向柱身1的内侧弯折90°形成榫孔21，弯折过程同实施例一。需要注意的是，加强板4弯折90°可提供最佳的连接性能；但也可弯折为锐角、钝角或只形成一个突出于柱身1表面的翘曲结构。参考图5，取一环形的片状金属连接板5，套设于四块加强板4的外围，并将各加强板4和连接板5焊接，从而各加强板4通过连接板5连成一个整体，进而大幅提高了负载能力，节点强度大为提高。参考图4，将梁6的一端穿入榫孔21内，另一端同样穿入相同设置的另一根牛腿结构的柱身上的榫孔内，或者通过其他方式将梁6固定。

若将上述牛腿结构采用套接、焊接、铆接等方式连接在支撑柱上，或者上述牛腿结构和支撑柱一体地设置，即可形成含有上述榫孔21的立柱，用于搭配梁6搭建钢结构框架。

参考图6，牛腿结构的柱身1上相对地设置有两个榫孔21，连个榫孔21大小相同并相对设置。梁6穿过两个榫孔21从而完全穿过柱身1，整体地架设在柱身1上。将梁6分别与两个榫孔21对应的加强板4焊接。

在上述基础上，设置四个榫孔21，沿圆周方向分布在牛腿结构上，榫孔21两两相对，每根梁6穿过一对榫孔21，即可搭建如图12所示的钢结构框架。而在牛腿结构的内部，梁6可以是断开的，也可以是整根的。若穿过同一组榫孔21的两根梁6均为整根且发生交叉，可使其中一根梁6穿过另外一根。梁6直接由外侧焊接于牛腿结构上，或焊接于各加强板4。

实施例五

本实施例与实施例一类似。区别在于，参考图8，连接板5并非整体的环形，而是分离的四片，每一片分别连接相邻的两块加强板4的外侧，连接方式为焊接。

实施例六

本实施例与实施例一类似。区别在于，参考图9，连接板5并非整体的环形，而是由金属片弯折而成的“C”形，并连接于所有加强板4的外侧，连接方式为焊接。

实施例七

本实施例与实施例一类似。区别在于，参考图10，各加强板4并非部分切割立柱壁后向内弯折而成，而是整体切割为分离的四块加强板4，再将各加强板4焊接到立柱的柱身1上矩形区域2各边，向柱身1的内侧延伸，并和柱身1垂直；然后再将连接板5焊接在加强板4的外围。

实施例八

本实施例与实施例四类似。区别在于，参考图11，边缘切割线32并不与相对边围成等腰梯形，而是：中央切割线31延伸到矩形区域2的一对对边，边缘切割线32沿着这一对对边切割，两端分别延伸到另一对对边，再沿着未切割的对边翻折柱身1的管壁形成两块加强板4，随后将加强片5焊接在两块加强板4的外围。

实施例九

本实施例与实施例四类似。区别在于，四块加强板4中，有三块向牛腿柱身外侧翻折90°，另外一块向内翻折90°。向外侧翻折的三块加强板4通过焊接环形或“C”形的连接板5而连接在一起。

实施例十

参考图13，本实施例与实施例九类似，但是指定向牛腿柱身内侧翻折的加强板4为位于上方的加强板4，从而向外翻折的加强板4可在安装梁时对梁提供定位及托举，并取消了连接板5。两根梁6交叉，各自穿过一对榫孔，并在各加强板4和梁6上钻孔，采用螺纹紧固件连接或铆接的方式，将梁和牛腿结构、立柱固定连接形成钢结构框架。

以上详细叙述了本使用新型的较佳具体实施例。需要指出的是，本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。