首先应强调的是在市政工程和建筑工业中,能够使用大跨度梁是由于它具有十分显著的优点,特别是它能够用来建造大跨度的楼板。 本发明涉及一种大跨度结构,如大型百货商场这类大型商业建筑物以及工厂、仓库等这类工业建筑物中所见到的结构。这类建筑结构一方面是采用大跨度梁和另一外面采用钢支撑结构组合而成。而大跨度梁是由除金属和混凝土以外的粘合叠层材料或复合材料制成,并成为与普通的横向构件所构成的格构的平行边。
本发明尤为特别的是涉及一种将叠层或复合材料制成的大跨度梁支承并连接于金属支柱上的改进系统,该系统用来将梁的重量通过扶撑力转移到相应的支柱上,并在梁体中产生水平纵向压力,从而加大这种已知类型梁的跨度。
本发明是关于一种用来将叠层或复合材料制成的梁支承并连接于金属支柱上地支承连接系统,它包括在每根支柱上至少有一扶撑,该扶撑底端与支柱铰接,其顶端开设有一双边槽口,在每根梁的端部安装有角部加强件和设置在角部加强件上的接触部件,该接触部件支承于所述的双边槽上,这样梁体重量所引起的垂直反作用力就由双边槽处转变为沿相应扶撑的轴向压力,而该扶撑又在梁体中产生纵向压力。
本发明的其它特征为:
-位于一组梁中间部位的每根支柱上装有两根扶撑,这两根扶撑对应于支柱的纵向轴线对称布置并铰接,而其中每根扶撑支承相应梁的端部,从而所述两根扶撑上的两个压力相互平衡。
-位于一组梁两端部的两根支柱上装设一根扶撑,该单独扶撑支承该组梁中最靠边侧的梁的端部;另外每根支柱还对应于所述单独扶撑而设置了一斜撑件,该斜撑件用来向支柱施加一支承力以平衡所述扶撑对支柱的作用力。
本发明的另外特征和优点将参照附图并结合下面本发明所列举的最佳实施例进行描述。
图1为本发明的基本原理的示意图;
图2为大比例的立面详图,它表示了支承有两根大跨度梁的端部的两根扶撑的中间支柱的上部结构;
图3为上述结构的平面图;
图4为大比例的立面详图,它表示了设置于如图2和图3所示的中间支柱上的其中一根扶撑底部的铰接连接方法;
图5为图4所示铰接连接方法的平面详图,它表示了沿图4Ⅴ-Ⅴ线剖视的部分截面;
图6为沿图4Ⅵ-Ⅵ线剖视的扶撑截面图;
图7为图4、5和6中所示扶撑的顶端立面图,它表示了扶撑支承大跨度梁端部的情况;
图8为图7所示扶撑的顶端平面图;
图9为大比例的立面详图,它表示了最靠边侧的两根支柱之一的抵抗大跨度梁对支柱产生的侧向力情况。
首先参照图1,由图可以看出本发明主要涉及一种大跨度结构,它由下述构件组合而成:一方面由除金属和混凝土以外的粘合叠层材料或复合材料制成并构成格构的平行边的纵向大跨度梁如1A、1B、1C等;及由另一方面的H型截面的支柱如2A、2B、2C等构成的钢支撑结构。
如上所述,本发明特别涉及一种改进的系统,该系统用来将大跨度梁1A、1B、1C等支承并连接到相应的支柱2A、2B、2C等上。
如图1所示,每个支承系统包括两种支承方法,即支柱2A与梁1A的支撑3A1、3A2;支柱2B与梁1B和1A的支撑3B1、3B2;支柱2C与梁1C和1B的支撑3C1、3C2;类似的一直延续到位于该组梁的边梁的最末一根支柱(未表示)。
现在参照图2~9来说明每个系统是如何将梁体重量通过扶撑力转移到相应支柱上以及在所述梁体中产生一水平纵向力,从而增加这种已知形式梁的可能的最大跨度。
首先应注意到图2~8中所示的支柱2B与梁1A和1B的双支承系统3B1、3B2,可以看到该系统对称于支柱的纵向对称轴XX,在这里支柱2B包括两根相同的扶撑41、42,该扶撑41、42的底端通过销51、52铰接于支柱2B上,从而不产生摩擦力和其它力矩,这在后面将予以详细叙述。这些扶撑的顶端开设有形状为双边槽口的支座。
角部加强件71、72连接(如粘结、螺栓接合或铆接)于相应梁1B、1A端部的底角上,每块角部加强件包含接触部件81、82,通过该接触部件,角部加强件与相应的双边槽的两边61、62相接触。
在对扶撑进行更为详细描述之前,可以直接看出对于每根扶撑来说,梁1B或1A重量的垂直反作用力Rv是由作用于相应扶撑上的纵向力Rp所提供的,而该扶撑又对梁1B或1A施加一水平纵向力RH,从而增加了这种类型梁的最大跨度。
有一点应着重指出,就是由于本支承系统的设计方式,所述的作用力要通过特定的点,即供扶撑41、42中的推力Rp通过的接合销51、52,供垂直反力Rv(实际上在24m梁跨时为30T)通过的接触部件81、82,以及供梁上纵向力矩M=RH·e通过的水平支座,在这里e为水平力RH所通过的点到梁1B中性轴之间的距离。
下面参照图4~8来详细描述图2所示的每根扶撑41、42以有利的方式进行装配的情况。
由于这些部件是用来抵抗压屈的,故每一部件(如图6所示)是通过在9点处沿纵向将两根非对称的槽形截面的杆件10A、10B焊接在一起制成的。这些部件包括在其底端被切削成不对称的尖端(如图4所示),还包括孔11A、11B,该孔可使整根扶撑能在固定于H形截面的支柱2B的翼缘上所形成的孔12A、12B中的支承销51上旋转。
为了分散局部作用力,在有关的支柱翼缘表面和扶撑表面分别装设有抗压屈的加劲板,如在相应扶撑上的侧板13A和13B以及支柱翼缘上的板14A和14B。
从对图2的描述中可以看出,梁1B的端部支承在相应扶撑的顶端,根据本发明的支承系统是这样设计的,作用力Rv、RH和Rp要通过特定的点,从而使有关的力便于计算和控制,并尽量保证上述计算和控制的准确性。
图7和图8用大比例表示了本发明的最佳实施例。
梁1B的端部装配有角部加强件71,该角部加强件的两翼分别固定有接触园柱体(或半园柱体)81,接触园柱体支承于焊接在扶撑41上的相应双边槽61上。可以直接看到,垂直力Rv和水平力RH以及这些力的作用点,通过这些作用点可以完全确定并直接地控制梁1B(如图1所示)安置在支柱2B和2C的扶撑3B1和3C1上。
如上所述,按这种方式在梁1B中所产生的水平力可增加这种类型梁的最大跨度。
还可以知道,对于制成梁的材料的任何时效作用,除金属和混凝土以外,最好是用粘合叠层或复合材料,它们会产生自动补偿。
明显的是使用扶撑/角部加强件的接合是可行的,即在其上安装梁的角部加强件并与扶撑相连接。但是同样明显的是这种解决方式有一个先验的装配方法和应用问题。
此外,必须考虑角部加强件71,它含有一个单独的具有较大半径的接触园柱体,该单独接触园柱体支承扶撑上的双边槽61的双边上,然而这种方式也会遇到如何将单独园柱体固定在角部加强件上以及如何控制垂直力Rv和水平力RH的作用点的距离问题。
毫无疑问,上面所述的这种最佳解决方式具有很大的优越性,因为上述的力应该通过的点可由支承于扶撑41的双边槽61上的角部加强件71相连接的接触园柱体81来完全确定。
如上面刚刚所述的那样,已知梁1B和1A是通过它们的角部加强件71、72简支于扶撑41、42上,而支柱2B向上伸展并在其顶端设置2个抗倾覆梁15A、15B(见图2和图3),该防倾覆梁在中部与H型截面的支柱2B之翼缘相连接,并沿侧向夹住排成一直线的梁1B和1A的端部。
所述的抗倾覆梁也可用板如16A、16B来连接,并可用作如空调、供热或其它设备的支承件。
扶撑41和支柱2B的纵向对称轴XX之间的夹角要根据其构成部件和所建大跨度结构(如梁、柱、最小顶篷高度等)的特征来确定。
从数学理论上讲,大跨度梁1B的重心、在所述梁上设置的角部加强件71的几何中心以及支柱2B上的连接件51的几何中心需要位于同一园弧上。
实际上,对夹角θ必须在30°~60°的范围内,最好是45°,因为这样从实际施工的角度来讲是非常简便易行的。
根据本发明的另一个特征,因为对于如图1~9所示支柱2A那样的最靠边上的支柱来说,作用在支柱2A上的扶撑力Rp所引起的作用于梁1A上的水平力RH不能通过另一根梁比如支柱2B中的对称反作用力来加以平衡,故在该端部支柱必须通过如图1所示的支撑件3A2来支撑住,在图中支撑件3A2的顶端与支柱2A的翼缘铆接,支撑件3A2的底端作用于地面上,并与扶撑3A1呈直线设置,这样该支承系统就完全保持平衡。
不难理解,本发明决不限于上述描述和图示的实施例,而恰恰相反它可在本领域的技术人员的能力范围内做各种改变。
一般说来,本发明提供了一种支承和连接于金属支柱上的叠层或复合材料制成的大跨度梁的支承和连接系统,它包括在每个支柱上至少设置一根扶撑,该扶撑的底端与所述支柱铰接,并且相应梁的一端通过该扶撑支承在该支柱上,安置在所述梁上的或位于所述扶撑顶端的接触部件,而位于所述扶撑顶端或支承所述接触部件的梁上设置有支承部件,在所述的支承部件上放置接触部件。所述的接触部件和支承部件应这样设置,即它们要使梁体重量在扶撑的轴向产生一纵向压力,而该扶撑又对所述梁产生一纵向压力。