用于结构构件的端帽.pdf

本发明提供一种利用组合式板部件建造多层建筑物的方法。每个板部件包括由冷成形的C形轮廓结构钢构件构成的框架，所述框架包括竖直构件(1至5)、水平构件(6和7)、以及可选择的对角斜撑构件(8和9)。竖直构件包括建造完成的建筑物的一些承载结构立柱，每根立柱分别在其顶端和底端上设有端帽(10)，所述端帽通过焊接或硬钎焊连接到相应的承载结构立柱上。每个端帽包括：后板部分(10a)，其横过相关结构立柱(1或5)的C形轮廓的开口侧固定；两个侧板部分(10b)，其固定到相关的结构立柱(1或5)的相对侧上；以及端板部分，其横过相关的结构立柱(1或5)的本来开口的端部布置。该端板部分与相关的承载结构立柱形成连续的金属与金属接触，使得在完成的建筑物中，位于一个楼层的承载结构立柱(1或5)的顶端处的端帽(10)直接地或通过一个或多个金属垫片(17)与横跨两个或更多个结构立柱的C形轮廓水平构件的内表面接触，或者与位于下一更高楼层的承载结构立柱(1或5)的底端处的端帽接触。与利用冷成形的C形轮廓结构钢构件相比，这种依赖于连续的金属与金属接触的建造方法能够建造出更高结构的建筑物。

1.  一种利用组合式板部件建造多层建筑物的方法，其中：
每个板部件包括由冷成形C形轮廓或U形轮廓结构钢构件构成的框架，所述框架包括竖直构件和水平构件，至少一些所述竖直构件是形成建造完成的建筑物的承载结构立柱的C形轮廓构件；
在每个所述承载结构立柱的顶端和底端处设置端帽，所述端帽通过焊接或硬钎焊连接到承载结构立柱上，所述端帽包括：后板部分，其横过相关的结构立柱的C形轮廓的开口侧固定；两个侧板部分，其固定到相关的结构立柱的相对侧上；以及端板部分，其横过相关的结构立柱的本来开口的端部布置，所述端板部分与所述承载结构立柱的相关端部形成连续的金属与金属接触；以及
在完成的建筑物中，位于一个楼层的每个承载结构立柱的顶部处的所述端帽直接地或通过一个或多个金属垫片与横跨两个或更多个结构立柱的U形轮廓水平构件的内壁接触，或者与位于下一更高楼层的一个承载结构立柱的底端处的端帽接触，以便直接通过所述端帽向下通过所述相关的承载结构立柱传递建筑物的竖直负载。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，
通过如下方式形成所述端帽，即：冷压弯曲钢板，使得两个翼部从所述后板部分弯曲90°以形成所述侧板部分，直立部分从所述后板部分弯曲90°以形成所述端板部分，所述侧板部分的边缘通过焊接或硬钎焊固定到所述端板部分的边缘上。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中，
通过如下方式使所述端帽与横跨两个或多个所述结构立柱的相关U形轮廓水平构件的所有三个内壁建立面与面接触，即：使所述端帽的端板部分的外侧边缘邻接但不完全覆盖所述端帽的侧板部分的相关边缘，并且通过缝焊或硬钎焊将邻接的边缘连接在一起以便在其间限定凹进部分或凹槽，以容纳所述相关U形轮廓构件的内部型材半径。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
固定到每个所述承载结构立柱上的一对所述端帽设有从所述端帽纵向突出的一个或多个塞子，固定到同一结构立柱上的另一对端帽在端帽的端板部分中设有一个或多个孔，使得在完成的建筑物中，从一个楼层的结构立柱突出的每个塞子定位在相应的一个孔中，以将相邻楼层的结构立柱纵向彼此对准地定位。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中，
通过如下方式将每个所述塞子固定到与其相关的端帽上，即：使每个所述塞子穿过所述端帽的端板部分中的孔并通过弯曲将所述塞子固定就位。

6.  根据权利要求5所述的方法，其中，
所述塞子是AVDALE^TM的紧固件。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
所述端帽的后板部分焊接或硬钎焊到相关的C形轮廓结构立柱的开口端的互相对准的每个边缘部分上，以在C形截面结构立柱的所述顶端或底端处形成完整的箱形截面轮廓。

8.  根据权利要求7所述的方法，其中，
所述端帽的后板部分与相关的C形轮廓结构立柱的开口端的互相对准的边缘部分之间的每种焊接或硬钎焊是点焊或塞焊或硬焊。

9.  根据权利要求7所述的方法，其中，
每个端帽的所述侧板部分通过螺纹连接或者通过焊接或硬钎焊固定到所述相关的C形轮廓结构立柱的相对侧上。

10.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，
每个板的框架包括至少一个对角斜撑构件，所述对角斜撑构件也是冷成形的C形轮廓结构钢构件。

用于结构构件的端帽
技术领域
本发明涉及一种利用组合式板部件建造多层建筑物的方法。
背景技术
在组合式建筑物结构中，利用在工厂形成的组合式建筑板组装建筑物是公知的，其中每个建筑板都由冷成形的结构钢制成的。钢被冷成形为各种轮廓以产生必要的刚度。一种已记载的轮廓是所谓的C形轮廓，其中，沿纵向折叠钢板以形成前表面；两个侧表面，每个侧表面位于垂直于前表面的平面中；以及两个内弯凸缘部分，其沿着侧表面的远离前表面的纵向边缘。冷成形的C形截面结构钢构件一般通过螺栓连接在一起以装配成框架，该框架包括一些竖直构件、一些水平构件和可选的一个或多个对角斜撑构件。Z形截面的冷成形结构钢构件固定到框架上以提供壁阶支撑肩部，所述壁阶支撑肩部产生边缘槽口，实心垫片可固定所述边缘槽口内。
这种建造方法的一个缺点在于，其支撑多个层的能力非常有限。通常，通过已知框架板建造方法能够建造出三层或最多四层的建筑物。对于更高的建筑物，必须结合刚性更高的承载竖直柱，承载竖直柱可以是砖砌的、钢筋混凝土的，或者具有热轧钢截面，例如I字型截面梁。
本发明基于通过结构分析计算所得到的如下认识，即：在对上述公知的框架板系统仅进行很小的改变以加强C形截面构件的最可能的薄弱区域，并使建筑物的竖直负载通过互相对准的C形截面结构立柱可靠和均匀地传递之后，就能将其用于建造六层、八层、十层或者甚至十二层高的建筑物。
发明内容
本发明提供了在权利要求1中限定的建造方法。当结构立柱的端帽彼此直接接触或仅通过垫片分隔开时，建筑物的竖直负载通过邻接的端帽以及任何相关的垫片直接从一个结构立柱传递到下一个结构立柱上，使得竖直负载以先前从未实现的方式和程度在整个建筑物上均匀地分散开。当结构立柱和它们的端帽放置到横跨两个或更多个结构立柱的U形水平构件的内部凹进部分中时，竖直负载在相邻的C形截面结构立柱之间均分，并由此更加均匀地在整个建筑物上均分。
利用组合式框架体板建造整个建筑物外壳，然后再添加任何实心壁板隔断墙或覆面。优选地，位于每个结构立柱的一端(例如顶端)上的端帽设有一个或多个塞子，所述塞子容纳在相邻楼层(例如上面的楼层)的框架体板的对准的结构立柱的相邻端(例如底端)处的端帽中的一个或多个定位孔中。这确保连续楼层的结构立柱迅速纵向对准。优选地，塞子通过弯曲在端帽的端板部分中的孔内保持在适当位置，所述孔是在初始加工过程中冲压出来的。优选地，塞子是商业上出售的商标为AVDALE的紧固件，以便在金属板中形成凹入的螺纹锚定点。上述建造方法设想将那些紧固件从每个端帽的端板部分的下侧插入，使得紧固件作为具有光滑侧面的柱形钢塞从端板部分伸出，而不是从端板部分的顶面上悬垂下来以形成内螺纹凹进部分。
附图说明
图1是根据本发明建造的组合式建筑物的框架板部件的透视图；
图2是一个冷轧的C形截面结构立柱的顶端的透视图，其中，未示出其端帽；
图3是固定到图2中的结构立柱的端部上的端帽的透视图；
图4是从图3中的箭头A的方向观察到的图3中的端帽的透视图；
图4A是从图4中的箭头4a的方向观察到的图4中的端帽的侧视图，但更详细地示出了端帽的侧板部分和端板部分之间的连接。在图4中还用虚线示出了相关的结构立柱和U形水平构件，U形水平构件在使用中横跨两个或多个这种结构立柱；
图4B是图4A中的端帽的一角的放大透视图；
图4C是类似于图3的端帽的透视图，示出了图3中的端帽的变型；
图5是平面钢板在被弯曲和焊接或硬钎焊成图3和图4中的端帽之前的平面图；
图6是图2中的结构立柱的平面图，其中，该结构立柱上固定有端帽，并且用虚线示出了建筑物的下一层的相关结构立柱的底端部分；
图7是作为塞子装配到端帽的端板部分上的AVDALE^TM紧固件的剖视图；以及
图8是在添加实心壁板以形成建筑物的内部隔断墙和添加覆面以形成建筑物的外壁之前，在建造过程中建筑物的板部件框架的一部分的透视图。
具体实施方式
本发明涉及一种用组合式板部件建造多层建筑物的方法。图1是一个所述组合式板部件的透视图。该组合式板部件具有标准的房屋高度且其长度优选为标准长度，从而能够用多个相同的建筑板搭建成多种建筑物造型和尺寸，或者可以将高度相同但标准化长度不同的相似建筑板混合在一起使用，以便为设计者提供更大的灵活性。如果所需的建筑物长度或宽度无法由标准长度的板构成，那么优选使用整数个具有均一的标准长度的板，并使用基本如图1所示的单个定制的建筑板以使排列具有由建筑师指定的精确长度。
图1的组合式板包括由冷成形的C形轮廓结构钢构件构成的框架。这些构件包括竖直构件1至5、水平构件6和7、以及对角斜撑构件8和9。在工厂使用组装夹具装配该框架，组装夹具确保每一个板能够被精确地制成相同的尺寸，加工成具有极低的容许误差。接合部全部采用焊接或硬钎焊。
竖直构件1和5构成所建成的建筑物的承载结构立柱，每根立柱的顶端和底端都有端帽10。该端帽10的详细结构将参考图2至图5进行说明。除了在沿板顶部的端帽10中添加了与在沿板底部的端帽中的相应孔配合的定位塞子11以外，各个承载结构立柱1和5的顶端和底端处的端帽是相同的。
每根承载结构立柱1和5都在板部件的整个高度上延伸，并形成图2所示的平端(顶部或底部)。如图2所示，横过竖直构件1或5的C形轮廓的每个内弯侧面凸缘部分13的顶端和底端形成倒角12。形成该倒角12的目的将在下文中说明。
通过弯曲被切成如图5所示形状的金属板坯来形成每个端帽10。在图5中，用虚线示出了折线。该板坯由钢板形成，并且包括后板部分10a、一对翼部10b和直立部分10c。如图3和图4所示，将翼部10b从后板部分10a弯曲90°以形成端帽的侧板部分，同样如图3和图4所示，将直立部分弯曲90°以形成端板部分。所述弯曲操作是冷压弯曲操作，在完成弯曲操作之后，如图3和图4中的附图标记14所指示的，通过焊接或硬钎焊操作将侧板部分10b的边缘固定到端板部分10c的边缘上。
所形成的端帽10具有适当的尺寸以便准确且牢固地装配在结构立柱1或5的各个上端或下端上。因为相对于真正的直角来说，通过冷压弯曲钢板形成的任何端部都必然是小弧形，所以后板部分10a和端板部分10c之间的内部弯曲线是弧形的，因而在结构立柱1和5上设置了倒角12，以确保在装配后，端板部分10c能与结构立柱1或5的整个顶部或底部实现完全平整的金属与金属的接触。
端帽10通过焊接或硬钎焊固定到相关的结构立柱1和5上。优选地，端帽的后板部分被焊接或硬钎焊到相关的C形截面结构立柱1或5的开口端的每个互相对准的边缘部分上。每个端帽的侧板部分可以通过螺纹连接、或者焊接或硬钎焊固定到结构立柱1或5的相关的相对侧上。在任何上述情况下，所述焊接或硬钎焊可以是点焊或塞焊或硬焊。因此，后板部分10a跨越结构立柱的内弯侧面边缘13之间的间隙，使得当端帽与结构立柱焊接在一起时，相对于结构立柱1或5的开口C形截面的剩余部分来说，每个结构立柱的顶部和底部成为在全部四个侧表面上都有金属的完整的通道构件。
位于板框架顶部上的端帽10配备有一对突出的塞子11，塞子11从如图5所示从端帽板坯切割出来的孔15处突出。位于板结构底部处的相应端帽没有配备这种塞子11，但形成有相应的孔15。优选地，每个塞子是型锻的锚定构件，例如可以从商业上获得的商标为AVDALE的锚定构件。图7示出了一个这种塞子的截面。该塞子包括保持凸缘部分11a、内螺纹部分11b和中间部分11c，该中间部分11c的壁厚比内螺纹部分11b小，使得当使用适当的安装工具向下拉内螺纹部分11b时，中间部11c弯曲以将紧固件锁定到端板部分10c中的孔15上。内螺纹部分11b的外表面呈圆柱形，使得固定的紧固件用作从端板部分10c垂直向外伸出的塞子。如果端帽板坯中的所有孔15都精确定位，例如通过激光切割来精确定位，那么从框架顶部突出的塞子11就与框架底部的端帽10中的相应孔15精确地对准，使得通过本发明的方法建造的建筑物的相连各层都能够一个在另一个上非常准确地定位。
图4A和4B更详细地示出了端帽的端板部分与侧板部分的优选结构以及它们的精确的互相接合。端板部分10c的外侧边缘10c’邻接但并没有覆盖侧板部分10b的上侧边缘10b’，从而留有凹进部分或凹槽，以便当端帽定位在相关的U形轮廓水平构件40中时，容纳水平构件40的内部型材半径。如图4A所示，这使得端帽可以与相关的U形轮廓水平构件40的全部三个内壁形成面与面的接触，在图4A中，用虚线示出了U形轮廓水平构件40以及由附图标记42表示的相关结构立柱。
值得注意的是，图4A未示出塞子11。在端帽装配到横跨两个或多个结构立柱的U形轮廓水平构件中的情况下，可以省略塞子11。作为另外一种选择，也可以如上所述地包括塞子，在这种情况下，塞子与穿过U形轮廓水平构件40的水平腹板钻出的孔相互装配在一起。
图4C示出了图3、图4A和图4B中的端帽的替代方案。和图3、图4A和图4B中的端帽一样，图4C中的端帽是通过弯曲与图5中所示类似的单个切割金属坯板来形成的，并带有后板部分10a、两个侧板部分10b和端板部分10c。然而，在图4C所示的端帽中，在后板部10a中有孔43，穿过这些孔进行塞硬钎焊连接或塞焊连接，以将端帽连接到其所连接的C形轮廓结构立柱(未示出)的开口侧的对准侧面上。孔43可以任何合适的图案进行布置。沿着每个侧板部分10b形成槽45。尽管图4C中仅示出了一个槽，但存在两个一样的槽。在使用中，位于结构竖直立柱端部上的端帽被推入反U形轮廓通道截面壁板中，如果在这些通道截面的平行侧面中形成有向内的凹痕，那么这些凹痕能够沿着槽45滑动，以便沿U形轮廓壁板的纵向定位端帽。通过在工厂里利用数控机床准确地形成壁板的尺寸和准确地定位凹痕，即使当在工地现场建起建筑物时，也能够使端帽沿壁板的定位既端正又准确。槽45和U形轮廓壁板中的凹痕是使用上述AVDALE^TM塞子定位装置的低成本的替代方案。
优选地，利用在端帽10的坯板中预形成的孔(未示出)，通过塞焊或塞硬钎焊将端帽10固定到相应的结构立柱1和5上。此外，形成螺栓孔16，以便在建造过程中能够将被装配的壁板拉在一起且牢固紧固在一起。
当通过本发明的方法建造多层建筑物时，首先通过利用螺栓连接和/或焊接将适当数量的板框架连接在一起来建造第一层。为了建造更高的下一层，使用相似的建筑板，将两层中较高层的结构立柱(1和5)都直接布置在刚建成的那一层的相应结构立柱上。将金属垫片(图6中示出了其中的一个垫片17)布置在刚建成的那一层的结构立柱的端帽10的顶部上，并且调整垫片17的数量和厚度，直到正在建造的新的一层精确水平为止。将塞子11穿过在垫片中切出的孔。所述塞子继续与在下一更高层的结构立柱底部的端帽中的切出的孔15接合，结构立柱的顶部边缘与每个端帽的端板部分的内周边缘之间的金属与金属接触是指通过从建筑物的最低层到最高层延伸的所有这些结构立柱形成金属的连续纵向延伸。与建筑物载荷一般沿着水平构件6和7的整个顶面和底面传递相比，这使得能够建造高得多的建筑物。
图8示出了本发明的建造方法的通用性。当结构立柱与框架的水平构件以附图标记20所示的L型构造、附图标记21所示的T型构造、附图标记22所示的3向相互垂直连接、附图标记23所示的4向相互垂直连接(未示出)或5向相互垂直连接接触时，都能够使用该端帽。所有这些连接都优于简单的L形连接20，并能够通过利用螺栓连接两个、三个或四个如前所述建造的板部件来实现。
一旦如上所述用组合式板部件建造成建筑框架后，就可以添加楼层天花板和墙壁覆面。优选地，单个板部件包括必要的门窗锚定件，以便能够依据传统方法迅速地最终完成建筑物。