專利名稱：金屬屋頂桁架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬屋頂桁架，尤其涉及但不只限于，形成金屬屋頂桁架以及包含細(xì)長加強腹桿和弦桿的金屬屋頂桁架的構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
桁架通常用于屋頂結(jié)構(gòu)中。這些桁架通常包括由加強腹桿相互連接的弦桿。這些構(gòu)件由鋼制成，通常為槽形輪廓，具有一對從腹板延伸出的翼緣。通常，當(dāng)使用此種結(jié)構(gòu)時，弦桿的腹板以“背靠背”結(jié)構(gòu)抵靠翼緣的腹板設(shè)置。此外，為了便于運輸和裝設(shè)，各構(gòu)件通常使用緊固件現(xiàn)場進行組裝以將各構(gòu)件相互連接在一起。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種金屬屋頂桁架，包括一下弦桿，于相對的端部處連接于一對上弦桿的相應(yīng)端部；以及多個受壓腹桿，于相對的端部處分別連接到下弦桿和上弦桿之一上；具有槽形斷面輪廓的受壓腹桿和各弦桿具有腹板和一對相對的翼緣，每個翼緣具有在腹板之上延伸的向內(nèi)彎折的自由邊緣部分，所述受壓腹桿和弦桿互連，使得桁架基本呈平面狀，而受壓腹桿和弦桿面向相同方向取向；其中每個受壓腹桿在其相對端部處構(gòu)做成部分腹板伸出其翼緣之外，受壓腹桿通過以伸出腹板部分貼靠安裝于弦桿的相應(yīng)腹板上而與相應(yīng)弦桿連接，而與伸出腹板部分相鄰的翼緣的邊緣表面抵靠于所連接的弦桿的相應(yīng)翼緣，并用至少一個延伸穿過各伸出腹板部分和所述伸出腹板部分與之貼靠安裝的弦桿的腹板部分的緊固件固定就位。
已發(fā)現(xiàn)受壓腹桿的翼緣與上或下弦桿的接合或接觸能夠提高屋頂桁架的結(jié)構(gòu)性能。
最好下弦桿的至少一個翼緣的相反端部被切割，或以其它形式預(yù)先成形，以接合或接觸各個上弦桿。
弦桿和/或受壓腹桿最好具有非對稱的斷面構(gòu)形，其中的一個翼緣的高度比另一翼緣矮。在一個形態(tài)中，一對弦桿和/或一對受壓腹桿設(shè)計為彼此互鎖，以形成封閉的斷面。在一個實施例中，弦桿和/或受壓腹桿的腹板和/或翼緣包括沿縱向延伸的加強肋。
弦桿和受壓腹桿最好包括預(yù)先形成用于安裝屋頂桁架的相互對齊的孔。弦桿和受壓腹桿還最好通過一個或多個緊固件安裝在一起，該緊固件與預(yù)先形成并對齊的孔配合。
該對上弦桿最好在其上端通過頂板連接。該頂板最好為細(xì)長形，并且至少一個相對的縱向邊緣含有加強翼緣。在一個實施例中，加強翼緣包括與頂板呈直角的凸緣，并且該頂板通過多個頂部緊固件固定在弦桿上。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種形成金屬屋頂桁架的多個細(xì)長的桁架構(gòu)件的方法，該桁架構(gòu)件為桁架的加強腹桿和/或弦桿，所述方法包括下列步驟在細(xì)長金屬帶上形成一對或多對相對的凹槽；軋制成形細(xì)長的金屬帶，以形成具有槽形斷面構(gòu)形的桁架構(gòu)件，該桁架構(gòu)件是連續(xù)的，并通過該對相對的凹槽形成相鄰桁架構(gòu)件之間的接合部，并且形成使得相鄰的桁架構(gòu)件在軋制成形之后能夠分離的連接。
每個槽形桁架構(gòu)件最好包括腹板和一對相對的翼緣，各個相鄰桁架構(gòu)件的翼緣通過一對相對的凹槽的相應(yīng)槽口分隔開，從而相鄰桁架構(gòu)件僅通過它們的腹板互聯(lián)。易折斷連接一般位于相鄰腹桿和/或弦桿的腹板接合處。而且所述分離最好僅由手工操作，而不需要切割或分離工具。
形成凹槽的步驟最好包括對金屬帶模壓或沖壓。
該方法最好還包含在加強腹桿和/或弦桿的相反端部預(yù)先成形緊固件孔。而且該緊固件孔最好在具有槽形斷面構(gòu)形的腹桿中預(yù)先沖孔。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選地，所述計算機處理裝置設(shè)置成與印制裝置操作通訊，所述方法還包括下列步驟向處理裝置中輸入設(shè)計信息，在處理裝置中計算金屬屋頂桁架的構(gòu)形和安裝細(xì)節(jié)；
將安裝細(xì)節(jié)(detail)至少打印在金屬屋頂桁架的構(gòu)件上。
安裝細(xì)節(jié)最好打印在應(yīng)用該細(xì)節(jié)的屋頂桁架的構(gòu)件上。該安裝細(xì)節(jié)還最好打印在金屬屋頂桁架的細(xì)長加強腹桿和/或弦桿上。
安裝細(xì)節(jié)的打印最好包含在金屬帶上進行噴墨打印，該金屬帶在以后可軋制成金屬屋頂桁架的構(gòu)件。
設(shè)計信息的輸入最好包含輸入與建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)的尺寸和荷載數(shù)據(jù)，在該建筑結(jié)構(gòu)上架設(shè)金屬屋頂桁架。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種形成金屬屋頂桁架的方法，所述方法包括下列步驟提供設(shè)計信息輸入其中的處理裝置，以計算屋頂桁架的構(gòu)形，還提供一種用于在金屬帶上開槽的裝置，該金屬帶用以軋制形成金屬屋頂桁架的構(gòu)件，所述開槽裝置與處理裝置可操作地連通；利用開槽裝置在金屬帶上開槽，其中在金屬帶上形成相對的各對凹槽，所述各對相對的凹槽在金屬屋頂桁架的相鄰構(gòu)件之間形成可折斷連接，并且其形狀根據(jù)屋頂桁架的構(gòu)形而定。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種形成金屬屋頂桁架的設(shè)備，該設(shè)備包括設(shè)計信息輸入其中的處理裝置以計算屋頂桁架的構(gòu)形；用于在金屬帶上開槽的裝置，用金屬帶軋制形成金屬屋頂桁架的構(gòu)件，所述開槽裝置與處理裝置可操作地連通，在金屬帶上形成相對的各對凹槽，所述各對相對的凹槽在金屬屋頂桁架的相鄰構(gòu)件之間形成可折斷連接，并且其形狀根據(jù)屋頂桁架的構(gòu)形而定。
相鄰的構(gòu)件一般包括一個或多個細(xì)長的加強腹桿和/或弦桿。
該設(shè)備最好還包括與開槽裝置操作連接的軋制成型裝置，由此可將預(yù)先開槽的金屬帶軋制成槽形斷面構(gòu)形。
根據(jù)本發(fā)明第五方面方面，本發(fā)明提供多個細(xì)長的桁架構(gòu)件，這些構(gòu)件由連續(xù)的金屬帶形成，并相互首尾連接，相鄰的桁架構(gòu)件之間的接合由一對相對的凹槽確定，并形成允許相鄰構(gòu)件分離的連接，其中各凹槽的形狀和位置由桁架的構(gòu)形確定，從而在于連接處將相鄰桁架構(gòu)件分離后，各構(gòu)件的尺寸和形狀適于桁架的組裝。


為了更好的理解本發(fā)明特征，下面僅用舉例的方式，參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的金屬屋頂桁架的最佳實施例和其它各個方面，其中圖1是金屬屋頂桁架的透視圖；圖2是圖1中金屬屋頂桁架的分解透視圖；圖3A、3B示出了圖1中屋頂桁架的腹桿與弦桿連接的前視和后視詳圖；圖4A、4B示出了圖1中金屬屋頂桁架的拱座連接的前視和后視詳圖；圖5是在軋制成形之前，屋頂桁架構(gòu)件的預(yù)先開槽的鋼帶的透視圖；圖6是圖1中金屬屋頂桁架的頂板透視圖；和圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成金屬屋頂桁架的一般處理步驟的框圖。
具體實施例方式
如圖1所示，金屬屋頂桁架10包括下弦桿12，其相反的兩端分別連接一對上弦桿14和16。該金屬屋頂桁架10還包括多個細(xì)長的加強腹桿18和20，其相反的端部分別連接下弦桿12和其中一個上弦桿14。在此實施例中，加強腹桿18為受壓腹桿，而加強腹桿20為受拉腹桿。本實施例中的金屬屋頂桁架10的形狀大致為三角形，其中上弦桿14和16的相鄰端部在頂連接機構(gòu)22處連接。上弦桿14和16的相反端部與下弦桿12的相反端部在各自的拱座連接機構(gòu)24處連接。但是應(yīng)該理解，金屬屋頂桁架的構(gòu)形在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可不同于上面所描述的構(gòu)形，例如下弦桿可包括多于一個的弦桿，同樣，該對上弦桿可延伸到多個弦桿處。
如圖2所示，下和上弦桿12-16與加強腹桿18和20一起都由鋼帶冷軋成形為槽形斷面構(gòu)形，其包括腹板26和一對相對的翼緣28和30。該翼緣28和30包含彼此向內(nèi)彎折的自由邊緣部。下和上弦桿12-16與加強腹桿18和20一起一般由厚度為0.75mm的具有相當(dāng)輕型的鋼帶制成。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，加強腹桿18和20的相對端部如下構(gòu)成各個加強腹桿18或20的相對翼緣28和30，與下弦桿12和其中一個上弦桿14或16接合。從圖3可以很清楚地看出，根據(jù)一個實施例，作為受壓腹桿的加強腹桿18的翼緣如28和30的接合或接觸加強了屋頂桁架10的結(jié)構(gòu)性能。下和上弦桿12-16與加強腹桿18和20一起排列在相同平面中，加強腹桿18的各個腹板26，與弦桿12彼此齊平。重要的是，作為受壓腹桿的加強腹桿18的翼緣28和30在其端部被切割、或預(yù)先以其它形式形成為分別與下和上弦桿12和14接合或連接的形狀。切割翼緣28和30的“深度”由加強腹桿分別相對于弦桿14、16和12的方向決定。
加強腹桿18和20與下或上弦桿12-16包括預(yù)先成形的孔32和34，該孔相互對齊以用于安裝屋頂桁架10。具有相當(dāng)粗糙螺紋的螺旋緊固件，可與對齊的孔32或34配合，以將加強腹桿分別安裝到下弦桿12上。對齊的孔32和34一般在形成為弦桿12的鋼帶上或軋制的加強腹桿18上預(yù)先打好。
如圖4所示，上弦桿14的相對翼緣28和30在其中的一端同時預(yù)先成形，以形成拱座連接機構(gòu)24。翼緣28和30被切割，或在上弦桿14的相反端部預(yù)先成形，其中翼緣28和30與下弦桿12接合或接觸。下和上弦桿12和14還包括預(yù)先成形并相互對齊的孔38，該孔與緊固件接合，以裝配下和上弦桿12和14。上弦桿14的翼緣28和30與相對應(yīng)的弦桿12的翼緣28的接合或接觸，進一步加強了屋頂桁架10的結(jié)構(gòu)性能。上弦桿14或16的翼緣28和30的切割“深度”，或預(yù)先形成的形狀由屋頂桁架10的構(gòu)形決定，尤其由上弦桿14或16相對于下弦桿12的角度決定。
本實施例中的槽形斷面弦桿12-16和加強腹桿18和20在斷面構(gòu)形上是非對稱的。相對翼緣中的一個如翼緣28的高度比另一個如翼緣30的矮，其中一對槽形斷面弦桿或加強腹桿12或18設(shè)計成為彼此互鎖的，以形成封閉斷面的弦桿或加強腹桿。弦桿12-16和/或加強腹桿18和20可包括一個或多個沿縱向延伸的加強肋。該加強肋最好形成于槽形斷面的腹板26中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，闡述了一種形成細(xì)長加強腹桿18和20、和/或弦桿12-16的方法。如圖5所示，本方法的實施例包括在細(xì)長的鋼帶40中預(yù)先形成一對或多對相對的凹槽36和38。該對相對的凹槽36和38在本實施例中相鄰加強腹桿18和20的接合處形成可折斷連接。預(yù)先形成的相對的凹槽36和38如此成形，從而i)在軋制成斷面后，本實施例中相鄰的加強腹桿18和20可通過手工操作(manipulation)，或者通過反復(fù)彎折相鄰的腹桿18和20而被分離；ii)當(dāng)屋頂桁架10樹立起來時，各個加強腹桿28或20的相對翼緣28和30與下弦桿12或上弦桿14或16接觸。
在本實施例中，相對的凹槽36和38部分延伸進入對應(yīng)的加強腹桿18或20的腹板26中。這樣，腹板26在加強腹桿18和20的接合處足夠脆弱，以使加強腹桿18和20可分離。但是，該可折斷連接有足夠的強度以使相鄰的金屬屋頂構(gòu)件，如加強腹桿28和20在軋制成形的過程中保持連接。由此，金屬屋頂桁架的多個構(gòu)件如加強腹桿18和20，可形成為“串”。例如，加強腹桿如18和20與其它的屋頂桁架10的加強腹桿可形成為一個“串”，并且可在組建好屋頂桁架10之前分離。同樣對于相對小的桁架，其上和下弦桿，如12-16可連接成“串”。這樣可增加制造金屬屋頂桁架構(gòu)件的速度，降低損失構(gòu)件的危險，并且便于組建金屬屋頂桁架如10。
預(yù)先形成有凹槽的弦桿12-16與加強腹桿18和20也可預(yù)先穿孔，以便于隨后的裝配。在本實施例中，緊固件孔32和34形成于各個加強腹桿18和22的相反端部，同時本實施例中相互對齊的緊固件孔形成于下弦桿12中。在鋼帶40預(yù)先形成凹槽之前、之后或期間，在各個屋頂桁架構(gòu)件的腹板26中都可預(yù)先鑿出緊固件孔32和34。將預(yù)先形成的孔和預(yù)先形成孔的鋼帶40冷軋成圖2所示的槽形斷面。軋制模型相當(dāng)便宜并且是“非智能”的，但可使鋼帶預(yù)先形成的凹槽和預(yù)先形成的孔達到相當(dāng)高的精確度。這樣可保證在安裝和組建金屬屋頂桁架如10時，例如加強腹桿18和20的翼緣28和30能夠分別承擔(dān)住下和上弦桿12和14。
圖6示出了頂部連接機構(gòu)22所包含的頂板42。該頂板42為細(xì)長形，并且包括沿其一個縱向邊緣延伸的加強翼緣44。該加強翼緣44由與頂板42呈直角彎折的凸緣形成。該頂板42由螺栓或其它方式固定在鄰接的上弦桿4和16的腹板上。頂板42與上弦桿14和16之間設(shè)置的加強翼緣44基本水平，并直接朝向屋頂桁架10的內(nèi)側(cè)。頂板42適于頂部連接構(gòu)件向上至約40度角的范圍內(nèi)。頂板42包括多個預(yù)先形成的孔46，以將頂板42安裝到上弦桿14和16與加強腹桿20上。
圖7示出各個步驟的框圖，包括設(shè)計和制造上述的金屬屋頂桁架。形成金屬屋頂桁架10的一般步驟如下i)將設(shè)計信息輸入到處理機中，該處理機可向預(yù)先形成凹槽和預(yù)先穿孔的設(shè)備輸出控制信息；ii)將鋼帶傳送入預(yù)先形成凹槽和預(yù)先穿孔的設(shè)備，該設(shè)備根據(jù)處理機的控制信息形成鋼帶；iii)在預(yù)先形成凹槽和預(yù)先穿孔的鋼帶上打印由處理機產(chǎn)生并輸出的安裝細(xì)節(jié)；iv)在普通的相當(dāng)便宜的軋制模型中軋制出鋼帶。
安裝細(xì)節(jié)最好打印在適用該細(xì)節(jié)的構(gòu)件，如弦桿12或者加強腹桿18上。例如，加強腹桿18可包括安裝細(xì)節(jié)或說明，其中在其每個端部都需要兩個緊固件，以保證固定在指定的上和下弦桿上。
另外，屋頂桁架構(gòu)件還可包括用于由第三部分檢測的桿的組裝確認(rèn)信息。構(gòu)件標(biāo)記也有助于屋頂桁架的設(shè)計完整性和其組裝速度。
處理機包括在CAD“環(huán)境”中操作的軟件，該軟件根據(jù)與建筑結(jié)構(gòu)有關(guān)的尺寸和荷載數(shù)據(jù)，確定金屬屋頂桁架的最佳構(gòu)形。
另外，根據(jù)各個屋頂桁架構(gòu)件的相對角度，程序精確地確定了所需的預(yù)先形成的凹槽和穿孔。例如，這對于確保加強腹桿的翼緣接觸到上和下弦桿尤其重要。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)理解，此處所描述的本發(fā)明除特殊描述之外，還可附加各種變形和修正。例如，加強腹桿和/或弦桿的斷面構(gòu)形是可變化的，從而可突出相對翼緣與弦桿接合的結(jié)構(gòu)優(yōu)點。鋼帶的預(yù)先形成的凹槽是可變化的，從而可在金屬屋頂桁架的相鄰的構(gòu)件如加強腹桿之間形成脆性連接。
所有這些變化和修正都應(yīng)認(rèn)為是不脫離前面描述所確定的特征范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬屋頂桁架，包括一下弦桿，于相對的端部處連接于一對上弦桿的相應(yīng)端部；以及多個受壓腹桿，于相對的端部處分別連接到下弦桿和上弦桿之一上；具有槽形斷面輪廓的受壓腹桿和各弦桿具有腹板和一對相對的翼緣，每個翼緣具有在腹板之上延伸的向內(nèi)彎折的自由邊緣部分，所述受壓腹桿和弦桿互連，使得桁架基本呈平面狀，而受壓腹桿和弦桿面向相同方向取向；其中每個受壓腹桿在其相對端部處構(gòu)做成部分腹板伸出其翼緣之外，受壓腹桿通過以伸出腹板部分貼靠安裝于弦桿的相應(yīng)腹板上而與相應(yīng)弦桿連接，而與伸出腹板部分相鄰的翼緣的邊緣表面抵靠于所連接的弦桿的相應(yīng)翼緣，并用至少一個延伸穿過各伸出腹板部分和所述伸出腹板部分與之貼靠安裝的弦桿的腹板部分的緊固件固定就位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬屋頂桁架，其中各弦桿和受壓腹桿都具有基本相同的斷面構(gòu)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬屋頂桁架，其中各弦桿和受壓腹桿的斷面構(gòu)形是非對稱的，其中相對翼緣中的一個比另一個翼緣高度矮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬屋頂桁架，其中各弦桿和/或受壓腹桿的腹板和/或翼緣包括沿縱向延伸的加強肋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬屋頂桁架，其中各弦桿的腹板和受壓腹桿的伸出腹板部分都具有預(yù)先形成的孔，各孔相互對齊，并接收一個或多個緊固件，用于使受壓腹桿固定在相應(yīng)弦桿上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬屋頂桁架，其中所述對上弦桿的上端部利用一頂板相互連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬屋頂桁架，其中頂板為長形的，并且其相對的縱向邊緣中的至少一個包括加強翼緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬屋頂桁架，其中所述加強翼緣包括垂直于頂板形成的凸緣，該頂板通過多個頂部緊固件固定在弦桿上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬屋頂桁架，其中一對弦桿和/受壓腹桿設(shè)計為彼此互鎖，以形成封閉的斷面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬屋頂桁架(10)，它包括下弦桿(12)，其相反的端部分別連接一對上弦桿(14)和(16)。該金屬屋頂桁架(10)還包括多個細(xì)長的加強腹桿(18)和(20)，其相反的端部分別連接下弦桿(12)和其中一個上弦桿(14)。加強腹桿(18)和(20)由鋼帶冷軋形成槽形斷面構(gòu)形，該槽形斷面構(gòu)形包括腹板(26)和一對相對的翼緣(28)和(30)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，加強腹桿(18)和(20)的相反端部按下列形狀形成，各個加強腹桿(18)和(20)的相對翼緣(28)和(30)，與下弦桿(12)和其中一個上弦桿(14)接合。在另一方面提供一種形成細(xì)長的加強腹桿(18)和(20)和/或弦桿(12)－(16)的方法。該方法包含在細(xì)長的鋼帶(40)中預(yù)先形成一對或多對相對的凹槽(36)和(38)。該對相對的凹槽(36)和(38)在相鄰的加強腹桿(18)和(20)的接合處形成脆性連接。由此，金屬屋頂桁架的各種構(gòu)件可形成“串”，并且在建立起金屬屋頂桁架(10)之前是可分離的。
文檔編號E04C3/07GK1651687SQ20051000936
公開日2005年8月10日 申請日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月28日
發(fā)明者戴維·W·漢弗萊, 坎貝爾·J·塞科姆 申請人:布盧斯科普鋼鐵有限公司