复合钢托梁.pdf

一种结合混凝土板使用以形成复合钢托梁的钢托梁组件。钢托梁组件具有：具有顶部的钢托梁，该顶部有大致平坦的顶面以及大致垂直于大致平坦顶面的平坦腹板；一对端连接件，一个所述端连接件在钢托梁的每一端处附接并从钢托梁的每一端处向外延伸，每个端连接件都具有支撑件和斜构件。支撑件具有附接至钢托梁大致平坦顶面的一部分的大致平坦底面，斜构件在其一端处附接至支撑件，并且在其另一端处附接至钢托梁平坦腹板的一部分。

权利要求书
1.  一种结合混凝土板使用以形成复合钢托梁的钢托梁组件，包括：
钢托梁，具有顶部，所述顶部具有大致平坦顶面以及大致垂直于所述大致平坦顶面的平坦腹板；
一对端连接件，所述一对端连接件分别附接在所述钢托梁的每一端处并从所述钢托梁的每一端处向外延伸，每个所述端连接件都具有支撑件和斜构件，所述支撑件具有大致平坦底面，所述大致平坦底面附接至所述钢托梁的所述大致平坦顶面的一部分，并且所述斜构件在其一端处附接至所述支撑件，并且所述斜构件在其另一端处附接至所述钢托梁的所述平坦腹板的一部分。

2.  如权利要求1所述的钢托梁组件，其中，所述端连接件还包括附接至所述支撑件的远端的柱脚。

3.  如权利要求1或2所述的钢托梁组件，其中，所述支撑件为背靠背设置的一对大致L形构件，并且所述一对大致L形构件中的每个都具有向外延伸的上边缘。

4.  如权利要求3所述的钢托梁组件，其中，所述一对大致L形构件中的每个都具有在其中形成并适于接纳加强筋的多个孔。

5.  如权利要求1至4中的任一项所述的钢托梁组件，其中，所述斜构件为大致L形构件。

6.  如权利要求1至5中的任一项所述的钢托梁组件，还包括附接至所述钢托梁的所述大致平坦顶面的钢面板。

7.  如权利要求6所述的钢托梁组件，其中，所述钢面板具有提供 与所述混凝土板的机械互锁的燕尾榫模式。

8.  如权利要求7所述的钢托梁组件，其中，所述燕尾榫模式包括多个底部、多个顶部以及将所述顶部至连接所述底部的多个侧部，其中，所述侧部在所述底部之上向内倾斜。

9.  如权利要求6至8中的任一项所述的钢托梁组件，其中，所述钢面板通过多个螺钉进行附接。

10.  如权利要求6至8中的任一项所述的钢托梁组件，其中，所述钢面板通过多个螺钉附接，并且所述螺钉具有多剪切连接件，所述多剪切连接件向上延伸并附接至所述螺钉。

11.  如权利要求9或10所述的钢托梁组件，其中，所述螺钉被间隔成中心至中心的距离不大于10英寸。

12.  如权利要求10所述的钢托梁组件，其中，所述多剪切连接件具有底部、背部、倾斜部以及两个侧部，其中，所述底部位于所述面板上，所述背部从所述底部向上延伸，所述侧部从所述背部向内延伸，并且所述倾斜部从所述背部向内延伸，从而，所述侧部和所述倾斜部被成形为接纳加强筋。

13.  如权利要求1至12中的任一项所述的钢托梁组件，其中，所述钢托梁为单一钢托梁。

14.  如权利要求1至12中的任一项所述的钢托梁组件，其中，所述钢托梁具有：
大致竖直的平坦腹板；
大致水平的底凸缘，在所述平坦腹板的每个侧部上向外延伸，所述底凸缘具有双倍厚度；
大致水平的顶凸缘，在所述平坦腹板的每个侧部上向外延伸，所述顶凸缘具有双倍厚度；
底翼，从所述平坦腹板的一个侧部向外延伸；
底平坦腹板部，在所述底凸缘与所述底翼之间延伸；
顶翼，从所述平坦腹板的一个侧部向外延伸；以及
顶平坦腹板部，在所述顶凸缘和所述顶翼之间延伸；
从而所述平坦腹板、所述底凸缘、所述顶凸缘、所述底翼、所述底平坦腹板部、所述顶翼以及所述顶平坦腹板部由单一钢件制成。

15.  一种结合混凝土板使用以形成复合钢托梁系统的钢托梁系统，包括：
多个钢托梁组件，所述钢托梁组件中的每个都包括：
钢托梁，具有顶部，所述顶部具有大致平坦顶面以及大致垂直于所述大致平坦顶面的平坦腹板；
一对端连接件，所述一对端连接件分别附接在所述钢托梁的每一端处；以及
钢面板，附接至所述多个钢托梁，并且在所述钢面板与所述混凝土板之间具有剪力连接。

16.  如权利要求15所述的钢托梁系统，其中，所述钢面板具有提供与所述混凝土板的机械互锁的燕尾榫模式。

17.  如权利要求16所述的钢托梁系统，其中，所述燕尾榫模式包括多个底部、多个顶部以及将所述顶部连接至所述底部的多个侧部，其中，所述侧部在所述底部之上向内倾斜。

18.  如权利要求15至17中的任一项所述的钢托梁系统，其中，所述面板通过多个螺钉进行附接。

19.  如权利要求15至17中的任一项所述的钢托梁系统，其中， 所述面板通过多个螺钉进行附接，并且所述螺钉具有多剪切连接件，所述多剪切连接件附接至所述螺钉并向上延伸。

20.  如权利要求18或19所述的钢托梁系统，其中，所述螺钉被间隔成中心至中心的距离不大于10英寸。

21.  如权利要求19所述的钢托梁系统，其中，所述多剪切连接件具有底部、背部、倾斜部以及两个侧部，其中，所述底部位于所述面板上，所述背部从所述底部向上延伸，所述侧部从所述背部向内延伸，并且所述倾斜部从所述背部向内倾斜，从而，所述侧部和所述倾斜部被成形为接纳加强筋。

22.  如权利要求19至21中的任一项所述的钢托梁系统，其中，所述端连接件具有在其中形成以接纳加强筋的孔。

23.  如权利要求19至22中的任一项所述的钢托梁系统，还包括延伸穿过所述端连接件的多个加强筋。

24.  如权利要求23所述的钢托梁系统，其中，所述加强筋中的至少一些在预定楼板区域周围形成周界。

25.  如权利要求23或24所述的钢托梁系统，还包括置于所述加强筋之上的线网。

26.  如权利要求15至25中的任一项所述的钢托梁系统，其中，每个端连接件都包括支撑件和斜构件，所述支撑件具有大致平坦底面，所述大致平坦底面附接至所述钢托梁的所述大致平坦顶面的一部分，所述斜构件在其一端处附接至所述支撑件并且在其另一端处附接至所述钢托梁的所述平坦腹板的一部分。

27.  一种多剪切连接件，包括：底部、背部、倾斜部以及两个侧部，其中，所述底部适于位于面板上，所述背部从所述底部向上延伸，所述侧部从所述背部向内延伸，并且所述倾斜部从所述背部向内倾斜，从而，所述侧部和所述倾斜部被成形为接纳加强筋。

说明书复合钢托梁
技术领域
本申请涉及冷轧钢托梁，并且具体涉及用于与混凝土楼板一起使用的单一钢托梁。
背景技术
冷轧钢托梁变得越来越流行。迄今为止，在冷轧钢托梁为单一钢托梁的情况下，它们被设计为用作下弦承载托梁。通常，不会将单一钢托梁设计为用作上弦承载类型的托梁。因此，提供能够在复合钢托梁/混凝土组件中使用的、具有加强的支座反力荷载容量能力的单一钢托梁组件是有利的。
发明内容
本申请涉及结合混凝土板使用并适于形成复合钢托梁的钢托梁组件，其中，复合钢托梁包括钢托梁和一对端连接件。钢托梁具有顶部，该顶部有大致平坦的顶面以及与大致平坦顶面大致垂直的平坦腹板。端连接件附接在钢托梁的每一端处。每个端连接件都具有支撑件和斜构件。支撑件具有大致平坦的、附接至钢托梁大致平坦顶面的一部分的底面，并且斜构件在其一端处附接至支撑件，并在其另一端处附接至钢托梁的平坦腹板的一部分。
端连接件还可包括附接至支撑件的远端的柱脚。
支撑件可以是背靠背设置的一对大致L形的构件，每个L形构件都具有向外延伸的上边缘。这对大致L形构件中的每个均可具有在其中形成的多个孔，该多个孔适于接纳加强筋。
斜构件可以是大致L形的构件。
钢托梁组件还可包括附接至钢托梁的大致平坦的顶面的钢面板。钢面板可具有提供与混凝土板的机械联锁的燕尾榫模式。燕尾榫模式 可包括多个底部、多个顶部以及将顶部连接至底部的多个侧部，其中，侧部在底部之上向内倾斜。
面板可用多个螺钉进行附接。钢面板可通过具有多个剪力连接件的多个螺钉进行附接，其中，多个剪力连接件附接至多个螺钉，并且向上延伸。螺钉可被间隔成中心至中心的距离不大于10英寸。
钢托梁可以是单一钢托梁。
钢托梁可具有：大致竖直的平坦腹板；大致水平的底凸缘，在平坦腹板的各侧部上向外延伸，底凸缘具有双厚度；大致水平的顶凸缘，在平坦腹板的各侧部上向外延伸，顶凸缘具有双厚度；底翼，从平坦腹板的一个侧部向外延伸；底平坦腹板部，在底凸缘与底翼之间延伸；顶翼，从平坦腹板的一个侧部向外延伸；顶平坦腹板部，在顶凸缘与顶翼之间延伸；由此，平坦腹板、底凸缘、顶凸缘、底翼、底平坦腹板部、顶翼以及顶平坦腹板部由单一钢件制成。结合混凝土板使用以形成复合钢托梁系统的钢托梁系统包括多个钢托梁以及与附接至多个钢托梁的面板。
结合混凝土板使用以形成复合钢托梁系统的钢托梁系统包括多个钢托梁组件，每个钢托梁组件均包括：钢托梁，具有顶部，该顶部具有大致平坦的顶面以及与大致平坦顶面大致垂直的平坦腹板；一对端连接件，各在钢托梁中的每个处进行附接；以及附接至多个钢托梁的钢面板，在钢面板与混凝土板之间具有剪力连接。
端连接件可具有在其中形成的、用于接纳加强筋的孔。钢托梁系统还可包括延伸穿过端连接件的多个加强筋。加强筋中的至少一些可在预定楼板区域周围形成周界。可将线网置于加强筋上。
多剪切连接件包括底部、背部、倾斜部以及两个侧部，其中，底部位于面板上，背部从底部向上延伸，侧部从背部向内延伸，并且倾斜部从背部向内倾斜，由此，侧部和倾斜部被成形为接纳加强筋。
在下面详细描述过程中，其他特征将被描述或变得显而易见。
附图说明
下面将仅通过示例性方式参照附图来描述实施方式，其中：
图1为去除了面板的一部分的钢托梁组件的实施方式的立体图；
图2为包括多剪切连接件以及加强筋的钢托梁组件的实施方式的剖视图；
图3为钢托梁组件的替代实施方式的剖视图；
图4为与图2和图3的所示视图相似但垂直于这些视图截取的钢托梁组件的剖视图；
图5为多剪切连接件的立体图；
图6为示出了多剪切连接件以及位于其中的加强筋的钢托梁组件的放大剖视图；
图7为与图6所示相似但没有加强筋的钢托梁组件的实施方式的放大剖视图；
图8为与图7所示相似但示出了具有燕尾榫截面的替代面板的放大剖视图；
图9为与图8所示相似但示出了螺钉紧固至支撑钢托梁的面板的放大剖视图；
图10为图9所示实施方式的螺钉连接的放大图；
图11为钢托梁系统的实施方式的立体图；
图12为端连接件中使用的支撑件的剖视图；以及
图13为端连接件中使用的斜构件的剖视图。
具体实施方式
参照图1至图4，钢托梁组件大体在标号10处示出。钢托梁组件10包括钢托梁12以及一对端连接件14。端连接件14能够与具有大致平坦的顶面以及与底面大致垂直的平坦腹板的任何钢托梁一起工作。端连接件14可与任何工形梁形(I beam shaped)托梁一起使用，可替代地，端连接件14能够与C形托梁一起使用。因此，该系统不适用于开放式带腹板的钢托梁。在本文所示的实施方式中，钢托梁12是如于2010年11月9日提交的、公开号为US2011/0162319A1的、标题为单一钢托梁(Unitary Steel Joist)的第12/942,714号美国申请描述的单一钢托梁，该申请的发明人与本文中的发明人相同。钢托梁12具有 顶凸缘16、底凸缘18以及位于顶凸缘16与底凸缘18之间的平坦腹板20。顶凸缘16具有大致平坦的顶面。
平坦腹板20大致竖直。大致水平底凸缘18在平坦腹板20的每个侧部上向外延伸。底凸缘18具有双厚度。大致水平顶凸缘16在平坦腹板20的每个侧部上向外延伸。顶凸缘16具有双厚度。底翼从平坦腹板的一个侧部向外延伸。底平坦腹板部在底凸缘与底翼之间延伸。顶翼从平坦腹板的一个侧部向外延伸。顶平坦腹板部在顶凸缘与顶翼之间延伸；并且平坦腹板、底凸缘、顶凸缘、底翼、底平坦腹板部、顶翼以及顶平坦腹板部由单一钢件制成。
端连接件14包括支撑件24和斜构件26。支撑件24具有附接至钢托梁12的大致平坦顶面22的一部分的大致平坦底面。斜构件26在其一端处附接至支撑件24，并且在其另一端处附接至钢托梁12的平坦腹板20的一部分。
在本文所示的实施方式中，支撑件24是背靠背设置的一对大致L形构件28，并且每个L形构件28都具有向外延伸的上边缘30，图12中示出了该L形构件的剖视图。如图13所示，斜构件26为大致C形构件。支撑件24具有在其中形成的、适于接纳加强筋34的多个孔32(如图1所示)。
端连接件14还可包括附接至支撑件24的远端的柱脚36。在本文所示的实施方式中，柱脚36是L形构件。
钢托梁组件可包括附接至钢托梁的大致平坦顶面的钢面板。在实施方式中，钢面板38是大致梯形的波纹钢面板。
钢面板由多个螺钉40保持在适当位置。在本文所示的实施方式中，多剪切连接件42连接至螺钉40并在面板38之上向上延伸。参照图5，多剪切连接件42具有底部44、背部46、倾斜部48以及两个侧部50。底部44具有在其中形成的一对孔52。底部44位于面板38上并且通过穿过孔52安装的螺钉40保持在适当位置。背部46从底部44向上延伸。侧部50从背部46向内延伸，并且倾斜部48也从背部46向内倾斜。侧部50和倾斜部48被成形为接纳加强筋34。
参照图11，图中示出了包括多个钢托梁组件以及钢面板38的钢 托梁系统。面板通过多个螺钉40附接至多个钢托梁组件。螺钉可具有附接至其的多个多剪切连接件42。在实施方式中，钢托梁系统包括多个加强筋。加强筋34穿过支撑件24中的孔32进行定位。加强筋34可叠接以围绕预定形状创建连续周界，该预定形状可以是整个楼板区域、房间或其它预定形状。多个加强筋34延伸穿过多剪切连接件42。线网54被置于加强筋顶上。还可在相邻钢托梁12之间使用桥接构件56和十字支承构件58。然后，将混凝土倾倒在面板上以创建具有混凝土板60的复合钢托梁系统。
图8至图10示出了可替代面板62。面板62具有燕尾榫模式，其中，面板具有多个上部66以及多个下部68。上部66和下部68通过多个侧部70连接，其中，侧部70在底部之上向内倾斜，以使得上部部分地在下部之上延伸。燕尾榫提供与混凝土板60的机械联锁。面板62增加了对支撑钢托梁12与混凝土板之间的水平剪力的抵抗。如图8所示，多剪切连接件42、柱脚36和面板62的结合创建了具有三个抗剪力元件的复合托梁；这以相对简单的方式提供了改进的楼板强度。图9和图10示出了将面板62连接至支撑钢托梁12的替代方法。在该实施方式中，只有螺钉40用来将面板紧固至支承钢托梁。面板62通过多个螺钉40附接至各个托梁12。螺钉40通常数量为10个并且中心至中心的间隔不超过10英寸。在该配置中，支承结构的抗剪能力增强。已观测到的是，抗剪能力能够增强达100％。
面板62提供了与混凝土60的机械联锁，该机械联锁优于面板38与混凝土60的机械联锁。本文示出的面板系统的重量显著小于预制混凝土的重量，并且已观测到的是，面板系统的重量能够比预制混凝土的重量轻50％。现有技术的面板38或62通常仅放在适当位置并用螺钉或钉子紧固至支承结构以承载重力和隔板荷载。这些现有技术的钢面板是复合钢面板，其可用于沿着金属盖板的长度增加抗剪强度，以使得面板在其支承构件之间的跨度增大。相反地，本文所描述的面板系统被设计成用于增加沿着支承构件的长度的抗剪能力。当充分固定至其支承构件时，燕尾榫面板和固化混凝土复合组件变成支承构件(托梁)的上弦。因此，通过以下组成：燕尾榫钢面板、固化混凝土、支 承构件以及适当间隔开的紧固件，可使支承构件的强度增加达100％。这大幅度提高了支承构件的跨越能力。
在一个实施方式中，单一钢托梁12呈用于固定荷载挠曲的弧形。
本文所示的复合钢托梁系统实现了许多优势。例如，如图2和图3所示，端连接件14与支承构件64齐平，以使得支承连接在混凝土板厚度限定的范围内。本文描述的复合系统示出了在不需要倾注的情况下以同轴方式将隔板荷载从混凝土楼板60传递至围梁的方法，这可称作被动同轴连梁。
多剪切连接件42能够在没有加强筋的情况下单独起作用，并且提供钢托梁12与混凝土板60之间的剪力粘结能力。可替代地，多剪切连接件可结合加强筋34使用，是用于加固网54的“高脚椅(a high chair)”并允许安装加强筋34以加固混凝土板60。另外，支撑件为在托梁端处定位短加强筋的协作方法，从而增加托梁最弱位置处的抗剪能力，并提供将荷载从托梁端传递至围梁的方法。
一般来说，本文所描述的系统针对钢托梁组件以及钢托梁系统。根据需要，本文公开了具体实施方式。然而，所公开的实施方式仅仅是示例性的，并且应理解的是，本公开可以以多种形式及可替代形式来实施。附图不是按比例的，并且一些特征可被放大或缩小以示出具体元件的细节，而且，相关元件可能已被去除以防止掩盖新颖的方面。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于权利要求的基础以及作为指导本领域的技术人员多方面实施本公开的代表性基础。为了教示和非限制性目的，所示实施方式针对钢托梁组件和钢托梁系统。
如本文所使用，“包括(comprise)”和“包括(comprising)”被解释为包含性的且开放性的，而不是排它性的。具体地，当在包括权利要求的本说明书中使用时，术语“包括(comprise)”和“包括(comprising)”以及它们的变型表示包括具体特征、步骤或组件。这些术语不应被解释为排除存在其它特征、步骤或组件。