双跨双坡门式刚架拼搭教学装置

1.本实用新型涉及一种钢结构模型，具体地说是一种双跨双坡门式刚架拼搭教学装置。


背景技术：

2.门式刚架厂房设计是钢结构教学中的重点和难点，也是土木工程学生进行钢结构毕业设计的重要内容之一。然而，一般教材给出的是结构、构件及节点连接的平面视图，无法直观表达其空间连接构造及施工动态过程，学习者无法实际组装操作，导致学习者对门式刚架厂房结构体系理解不深进而较难掌握。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是提供一种双跨双坡门式刚架拼搭教学装置，以解决现在钢结构教学过程中学习者无法直观地了解门式刚架厂房结构体系的问题。
4.本实用新型是这样实现的：一种双跨双坡门式刚架拼搭教学装置，包括刚架梁，在所述刚架梁的中部设置有刚架中柱，在所述刚架梁的两端设置有刚架边柱，在所述刚架中柱和所述刚架边柱之间分布有抗风柱，在所述刚架中柱、刚架边柱以及抗风柱的下端分别设置有基础；所述刚架梁包括中部的第一刚架梁段，在所述第一刚架梁段的两端分别依次设置有第二刚架梁段和第三刚架梁段；所述第一刚架梁段、第二刚架梁段、第三刚架梁段、刚架中柱、刚架边柱以及抗风柱都包括腹板以及腹板两侧的翼缘板，腹板和翼缘板之间通过燕尾结构连接。
5.在所述第一刚架梁段、第二刚架梁段以及第三刚架梁段的两端分别设置有端板，所述端板和翼缘板之间通过燕尾结构连接，相邻两个端板之间通过螺栓连接；所述第三刚架梁段端部的端板与所述刚架边柱一侧的翼缘板之间通过螺栓连接。
6.在所述端板和翼缘板之间设置有加劲肋，在所述刚架边柱上与所述第三刚架梁段连接位置处的翼缘板与腹板之间设置有加劲肋，加劲肋与翼缘板之间通过燕尾结构连接。
7.在所述刚架中柱的上端通过燕尾结构连接有封板，在所述刚架中柱的下端通过燕尾结构连接有柱脚底板，在柱脚底板的下表面通过燕尾结构连接有抗剪键，在封板和所述刚架中柱的腹板和翼缘板之间通过燕尾结构连接有加劲肋。
8.在所述刚架边柱的下端通过燕尾结构连接有柱脚底板，在柱脚底板的下表面通过燕尾结构连接有抗剪键。
9.所述基础包括底座，在所述底座的顶部设置有垫层，在所述底座的顶部设有抗剪槽和锚栓，在所述垫层的下表面设置有插接柱，所述插接柱插接在所述抗剪槽内，且所述锚栓穿过所述垫层。
10.在所述刚架中柱和所述刚架边柱上设置有牛腿，所述牛腿包括腹板和通过燕尾结构安装在腹板两侧的翼缘板，在两个翼缘板之间通过燕尾结构安装有加劲肋，在位于上部的翼缘板表面通过燕尾结构安装有垫板，两个翼缘板的端部通过燕尾结构安装在所述刚架
中柱或所述刚架边柱上。
11.在所述抗风柱的上端通过燕尾结构连接有封板，在所述抗风柱的下端通过燕尾结构连接有柱脚底板，在所述封板的上表面通过燕尾结构连接有第一连接板，在所述第一连接板的板面上开有连接长孔，在柱脚底板的下表面通过燕尾结构连接有抗剪键。
12.在所述第二刚架梁段的下侧边设置有第二连接板，所述第二连接板和所述第一连接板通过螺栓连接。
13.本实用新型的双跨双坡门式刚架拼搭教学装置包括刚架梁、刚架中柱、刚架边柱、抗风柱以及基础，刚架梁、刚架中柱、刚架边柱以及抗风柱的主体部分都由腹板、翼缘板以及加劲肋等通过燕尾结构连接组成，组成刚架梁的第一刚架梁段、第二刚架梁段、第三刚架梁段由端板通过螺栓相互连接。通过立体模型模拟双跨双坡门式刚架结构，能够实际进行组装和操作，从而可视化、形象化地表达其空间连接构造及施工动态过程。此外，可选用不同尺寸和数量的各种部件，进而搭建尺寸不同的门式刚架结构满足教学需求。
14.本实用新型各部件为标准件，通过燕尾结构、螺栓以及插接的方式进行连接，能够快速地进行拼接，燕尾结构和螺栓连接结构牢固，不易脱落，同时保留了门式刚架结构中特殊的连接结构，便于理解门式刚架结构的结构特点和连接特点。
15.本实用新型实现了门式刚架结构的形象化和可视化展示，以对门式刚架结构内容进行生动形象的教学，可重复拆卸组装，拼装简单，便于学习者从实际操作中直观地了解并掌握门式刚架结构。
附图说明
16.图1是本实用新型的结构图。
17.图2是本实用新型刚架梁的结构图。
18.图3是本实用新型第一刚架梁段、第二刚架梁段、第三刚架梁段的结构图，其中(a)为第一刚架梁段、(b)为第二刚架梁段、(c)为第三刚架梁段。
19.图4是本实用新型第二刚架梁段翼缘板的结构图。
20.图5是本实用新型第二刚架梁段腹板的结构图。
21.图6是本实用新型第二刚架梁段端板的结构图。
22.图7是本实用新型第二刚架梁段第二连接板的结构图。
23.图8是本实用新型刚架中柱的结构图。
24.图9是本实用新型刚架中柱翼缘板的结构图。
25.图10是本实用新型刚架中柱腹板的结构图。
26.图11是本实用新型刚架中柱封板的结构图。
27.图12是本实用新型刚架中柱柱脚底板的结构图。
28.图13是本实用新型刚架边柱的结构图。
29.图14是本实用新型抗风柱的结构图。
30.图15是本实用新型抗风柱封板的结构图。
31.图16是本实用新型抗风柱第一连接板的结构图。
32.图17是本实用新型抗风柱柱脚底板的结构图。
33.图18是本实用新型牛腿的结构图。
34.图19是本实用新型基础的结构图。
35.图20是本实用新型基础底座的结构图。
36.图21是本实用新型基础垫层的结构图。
37.图中：1、第一刚架梁段；2、第二刚架梁段；3、第三刚架梁段；4、刚架中柱；5、刚架边柱；6、抗风柱；7、基础；8、牛腿；9、腹板；10、翼缘板；11、端板；12、加劲肋；13、锚栓；14、封板；15、柱脚底板；16、燕尾槽；17、燕尾凸起；18、第一连接板；19、第二连接板；20、抗剪槽；21、抗剪键；22、垫板；23、垫层；24、底座；25、插接柱。
具体实施方式
38.如图1所示，本实用新型包括刚架梁，在刚架梁的中部设置有刚架中柱4，在刚架梁的两端设置有刚架边柱5，在刚架中柱4和刚架边柱5之间分布有抗风柱6，在刚架中柱4、刚架边柱5以及抗风柱6的下端分别设置有基础7。刚架梁由刚架边柱5、刚架中柱4以及抗风柱6支撑，刚架边柱5、刚架中柱4以及抗风柱6分别由基础7支撑。
39.如图2所示，刚架梁包括中部的第一刚架梁段1，在第一刚架梁段1的两端分别依次设置有第二刚架梁段2和第三刚架梁段3。在第一刚架梁段1、第二刚架梁段2以及第三刚架梁段3的两端分别设置有端板11，相邻两个刚架梁段之间通过端板11由螺栓相互连接，第三刚架梁段3端部的端板11与刚架边柱5之间通过螺栓连接。
40.其中，第一刚架梁段1、第二刚架梁段2、第三刚架梁段3、刚架中柱4、刚架边柱5以及抗风柱6的主体都包括腹板9以及腹板9两侧的翼缘板10，腹板9和腹板9两侧的翼缘板10形成工字形，腹板9和翼缘板10之间通过燕尾结构连接。具体的，在腹板9的两个长侧边分别设有燕尾凸起17，在翼缘板10板面的中部设有沿长度方向的燕尾槽16，燕尾凸起17插接在燕尾槽16内形成牢固的连接。
41.如图3~图7所示，在第一刚架梁段1、第二刚架梁段2以及第三刚架梁段3上，端板11和翼缘板10之间通过燕尾结构连接，在端板11和翼缘板10之间设置有加劲肋12，在端板11的板面上设有燕尾槽16，燕尾槽16分别和翼缘板10以及加劲肋12对应，在板面上开有用于穿接螺栓的通孔。
42.加劲肋12为板状结构，在加劲肋12的侧边设有燕尾凸起17，在安装加劲肋12的部件的板面上开有燕尾槽16。
43.在第一刚架梁段1的中部设置有加劲肋12，在第一刚架梁段1下侧的翼缘板10的中部设有安装加劲肋12的燕尾槽16以及用于连接刚架中柱4的通孔。
44.在第二刚架梁段2上设置有用于和抗风柱6连接的第二连接板19，在第二连接板19的顶侧边上设有燕尾凸起17，在第二刚架梁段2下侧的翼缘板10上设有燕尾槽16，在第二连接板19上开有两个通孔，通孔穿接螺栓以和抗风柱6顶部的第一连接板18连接。
45.如图8~图12所示，刚架中柱4的主体由腹板9和两侧的翼缘板10组成，在刚架中柱4的上端通过燕尾结构连接有封板14，在刚架中柱4的下端通过燕尾结构连接有柱脚底板15，在柱脚底板15的下表面通过燕尾结构连接有抗剪键21，在封板14和刚架中柱4的腹板9和翼缘板10之间通过燕尾结构连接有加劲肋12。
46.刚架中柱4的腹板9仅在两个侧边设有燕尾凸起17，封板14是连接在两个翼缘板10上的，加劲肋12是安装在封板14上的。
47.在封板14和柱脚底板15上分别开有通孔，通孔用于穿接螺栓。
48.抗剪键21为十字形，在柱脚底板15的下表面设有十字形的燕尾槽16，十字形的燕尾槽16凸出于柱脚底板15的板面，十字形的抗剪键21由一个宽条板和两个窄条板拼接而成，在宽条板和窄条板的顶部设有燕尾凸起17。
49.在刚架中柱4上还设有牛腿8，所以在刚架中柱4两个翼缘板10的板面上开有燕尾槽16，牛腿8结构安装在该燕尾槽16上。
50.如图13所示，刚架边柱5的主体由腹板9和两侧的翼缘板10组成，在刚架边柱5的下端通过燕尾结构连接有柱脚底板15，在柱脚底板15的下表面通过燕尾结构连接有抗剪键21。刚架边柱5的柱脚底板15、抗剪键21和刚架中柱4的柱脚底板15、抗剪键21结构相同。
51.刚架边柱5的顶部和第三刚架梁段3连接，在刚架边柱5上翼缘板10的上端开有通孔，翼缘板10和腹板9之间设置有加劲肋12，加劲肋12与翼缘板10之间通过燕尾结构连接。
52.在刚架边柱5上还设有牛腿8，所以在刚架边柱5的翼缘板10的板面上开有燕尾槽16，牛腿8结构安装在该燕尾槽16上。
53.如图14~图17所示，在抗风柱6的上端通过燕尾结构连接有封板14，在抗风柱6的下端通过燕尾结构连接有柱脚底板15，在封板14的上表面通过燕尾结构连接有第一连接板18，在第一连接板18的板面上开有连接长孔，在柱脚底板15的下表面通过燕尾结构连接有抗剪键21。抗风柱6的封板14、柱脚底板15以及抗剪键21和刚架中柱4的封板14、柱脚底板15、抗剪键21结构基本相同，抗风柱6的封板14上不开有通孔。
54.在抗风柱6的封板14的上表面设置有第一连接板18，第一连接板18的下端设有燕尾凸起17，燕尾凸起17安装在封板14表面的燕尾槽16内。第一连接板18上开有竖向的长孔，第一连接板18和第二刚架梁段2上的第二连接板19通过螺栓连接。
55.如图18所示，牛腿8包括腹板9和通过燕尾结构安装在腹板9两侧的翼缘板10，其中位于上侧的翼缘板10水平布置，位于下侧的翼缘板10倾斜布置，在两个翼缘板10之间通过燕尾结构安装有加劲肋12，在位于上部的翼缘板10表面通过燕尾结构安装有垫板22，两个翼缘板10的端部通过燕尾结构安装在刚架中柱4或刚架边柱5上。
56.如图19~图21所示，基础7包括底座24，在底座24的顶部设有抗剪槽20和锚栓13，垫层23放置于底座24的顶部，在垫层23的下表面设置有插接柱25，插接柱25插接在抗剪槽20内，锚栓13穿过垫层23且露出垫层23表面，露出的锚栓13穿接在刚架中柱4、刚架边柱5以及抗风柱6底部的柱脚底板15上。
57.本实用新型的双跨双坡门式刚架拼搭教学装置包括刚架梁、刚架中柱4、刚架边柱5、抗风柱6以及基础7。其中刚架梁、刚架中柱4、刚架边柱5以及抗风柱6的主体部分都由腹板9、翼缘板10以及加劲肋12等通过燕尾结构连接组成，组成刚架梁的第一刚架梁段1、第二刚架梁段2、第三刚架梁段3由端板11通过螺栓相互连接。
58.本实用新型通过立体模型模拟双跨双坡门式刚架结构，能够实际进行组装和操作，从而可视化、形象化地表达其空间连接构造及施工动态过程。可选用不同尺寸和数量的各种部件，进而搭建尺寸不同的门式刚架结构满足教学需求。
59.本实用新型各部件为标准件，通过燕尾结构、螺栓以及插接的方式进行连接，能够快速地进行拼接，燕尾结构和螺栓连接结构牢固，不易脱落，同时保留了门式刚架结构中特殊地连接结构，便于理解门式刚架结构的结构特点和连接特点。
60.本实用新型实现了门式刚架结构的形象化和可视化展示，以对门式刚架结构内容进行生动形象的教学，可重复拆卸组装，拼装简单，便于学习者从实际操作中直观地了解并掌握门式刚架结构。