模块化加强结构梁和连接件系统.pdf

一种模块化加强结构梁和连接件系统，该系统包括至少一个组合梁，该组合梁具有两个定向相反的三角形闭合头部和在所述两个闭合头部之间插设的横向延伸的腹板，每个所述梁包括两个单独的部件，所述两个部件布置成使得所述两个部件的对应头部彼此嵌套，并且所述两个部件的相邻元件互相稳定接触。多个连接件连接到所述组合梁中的一个和另一结构元件，并且与它们力传递接触。

1.  一种模块化加强结构梁和连接件系统，该系统包括：
a)至少一个组合梁，该组合梁具有两个定向相反的三角形闭合头部和在所述两个闭合头部之间插设的横向延伸的腹板，每个所述梁包括两个单独的部件，所述两个部件布置成使得所述两个部件的对应头部彼此嵌套，并且所述两个部件的相邻元件互相稳定接触；以及
b)多个连接件，所述连接件中的至少两个连接到所述组合梁中的一个和另一结构元件，并且与它们力传递接触。

2.  根据权利要求1所述的梁系统，其中，所述组合梁的每个部件包括第一头部、第二头部和插设在所述第一头部与第二头部之间的纵向布置的腹板部，所述第一头部和第二头部构造有对应的基本侧向布置的凸缘、从所述凸缘的第一侧端延伸到所述腹板部的倾斜元件、以及从所述凸缘的第一侧端延伸并且长度比所述倾斜元件明显短的倾斜唇部。

3.  根据权利要求2所述的梁系统，其中，三角形闭合头部的第一边分别包括所述两个组合梁部件的两个凸缘，第二边和第三边包括所述组合梁部件中的一个的倾斜元件和另一组合梁部件的唇部。

4.  根据权利要求3所述的梁系统，其中，相对于闭合头部的第二边和第三边，所述倾斜元件及其对应凸缘之间的角间距基本等于所述唇部元件及其对应凸缘之间的角间距。

5.  根据权利要求3所述的梁系统，其中，三角形闭合头部的相邻边角度隔开60度角。

6.  根据权利要求2所述的梁系统，其中，每个梁部件被冷轧。

7.  根据权利要求2所述的梁系统，该梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应凸缘接合的装置，以用于防止所述梁部件中的一个的相对横向移动。

8.  根据权利要求7所述的梁系统，其中，所述凸缘接合装置是冷紧固件。

9.  根据权利要求2所述的梁系统，该梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应腹板部接合的装置。

10.  根据权利要求9所述的梁系统，其中，所述腹板接合装置是冷紧固件。

11.  根据权利要求2所述的梁系统，其中，所述第一头部的凸缘的侧向尺寸比所述第二凸缘部分的凸缘长。

12.  根据权利要求11所述的梁系统，其中，第一部件和第二部件相同，所述第二部件的定向与所述第一部件相反，使得所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内，所述第一部件的所述第一头部嵌套在所述第二部件的所述第二头部内。

13.  根据权利要求2所述的梁系统，其中，所述第一头部的凸缘的侧向尺寸与所述第二凸缘部分的凸缘相同。

14.  根据权利要求13所述的梁系统，其中，所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内，所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。

15.  根据权利要求11所述的梁系统，其中，所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内，所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。

16.  根据权利要求1所述的梁系统，其中，第一部件的头部的顶点通过在其中嵌套有所述第一部件头部的第二部件的头部加固。

17.  根据权利要求16所述的梁系统，其中，所述第一部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部和所述第二部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部在与对应凸缘平行的平面上共面。

18.  根据权利要求2所述的梁系统，其中，连接件通过能够与在该连接件和梁中钻出的对应对齐孔接合的冷紧固件连接到组合梁。

19.  根据权利要求18所述的梁系统，其中，所述连接件是通过冷紧固件现场连接的成品。

20.  根据权利要求19所述的梁系统，其中，所述连接件包括焊接在一起的多于一个的元件。

21.  根据权利要求18所述的梁系统，其中，连接件通过冷紧固件和内部附接到所述梁的反应板插入件而连接到组合梁。

22.  根据权利要求18所述的梁系统，其中，连接件构造成具有选定的横向、纵向和侧向尺寸的套管，并且适于完全围绕组合梁周长具有所述选定尺寸的一部分，并与该部分互相稳定接触。

23.  根据权利要求22所述的梁系统，其中，所述套管包括焊接在一起的两个冷轧元件。

24.  根据权利要求22所述的梁系统，其中，所述套管包括单个元件，该单个元件的两个相邻边缘焊接在一起。

25.  根据权利要求22所述的梁系统，其中，所述套管包括两个相邻的半套管，它们分别连接到梁的两个侧向边。

26.  根据权利要求19所述的梁系统，其中，所述连接件仅构造有一个腹板。

27.  根据权利要求26所述的梁系统，其中，所述连接件的所述腹板明显比附接有所述连接件的所述梁的腹板短。

28.  根据权利要求20所述的梁系统，其中，所述连接件包括与梁的腹板或凸缘力传递接触的板。

29.  根据权利要求28所述的梁系统，其中，所述连接件包括两个角度隔开的板和在所述两个板之间延伸并相对于所述两个板倾斜的元件。

30.  根据权利要求20所述的梁系统，其中，所述连接件还包括至少一个肋。

31.  根据权利要求20所述的梁系统，其中，所述连接件构造为刚性连接。

模块化加强结构梁和连接件系统
技术领域
本发明涉及结构梁的领域。更具体地说，本发明涉及包括连接件的模块化加强结构梁系统，该系统基于具有三角形头部的新型轻质梁。
背景技术
在商业和住宅建筑中使用各种类型的结构梁，包括预制木桁架、层压木梁、钢筋混凝土梁和钢梁。钢是梁最常用的材料，这些梁构成为I形截面、H形截面、C形截面、Z形截面和槽形截面。结构钢梁的各种构造最常见的是通过热轧或冷轧处理制造，并且通常产生对于给定承载能力而言相对较重的梁。
I形梁由于它们相对较高的承载能力和惯性力矩而成为用于构造钢架梁所最常用的类型的结构梁。这些梁具有腹板和一对垂直于腹板并位于腹板相反边缘的凸缘，使得这些梁可单独或与多个梁结合使用，通常与适于连接两个以上的梁的多个元件一起使用，从而安全地支撑施加在其上的相当大的静载荷。由至少一个梁或柱构成、通常由多个梁或柱构成、以及由多个连接元件构成的组件在这里将称为“梁系统”。
I形梁通过在将熔化的铁铸成坯段之后进行热轧处理而形成。输送至施工工地的大多数I形梁具有标准尺寸(例如6或12m的长度)，并且进行额外的施工处理，使得它们定制于给定建筑工程的建筑规格和工程规格，所述施工处理包括：切削和焊接一个或多个腹板或者一个或多个凸缘以获得理想尺寸的梁，将连接元件焊接到梁上，使焊接的接合点光滑，对梁或梁系统进行涂漆和电镀，以及将梁或梁系统组装成框架结构。这些额外的施工处理耗时且昂贵。
理想的是在不损害梁系统的结构特性的情况下降低梁系统的生产和组装成本，这也是本发明的目的。
现有技术已知多种从钢板预制的结构梁，其与I形梁相比，在提供相同承载能力的同时所需的钢较少。例如，授予Brooks的US 991,603和授予Dunn等人的US 3,698,224公开了一种金属拟I形梁，其由在顶部和底部弯曲而形成中空凸缘的单件材料形成。授予本发明的相同发明人的US 5,553,437公开了一种由两个定向相反并交错的部件制成的拟I形梁，所述部件具有三角形头部、腹板部、腹板凸缘和尾部凸缘。头部凸缘的三角形形状由于其双轴对称性而相对于传统的I形梁改进了侧向稳定性。
这些具有三角形头部的现有技术轻质结构梁不容易通过自动处理形成。首先，所述梁通过冷轧处理生产，在该处理期间金属板在其再结晶温度下经过多对辊子，退火并弯曲成理想形状。在三角形的两个顶点成形后，所供给的金属板由于其不易接近性而不能被适当地支撑以形成第三顶点。而且，结构梁的理想长度通常为15m，预制具有三角形头部的结构坚固的梁需要的金属板的所需厚度约为8mm，该厚度比大多数商用冷轧辊所能处理的厚度大得多。
美国的Butler Manufacturing Company制造模块化梁系统，如http://www.butlermfg.com/building_systems/structrual.asp所描述的那样。这些梁系统采用各种构件，例如没有三角形头部的实心腹板主I形梁框架、作为辅助结构件的预打孔的空心腹板桁架檩条、以及杆拉条。在这些系统中，梁系统构件在预制之后进行电镀，并焊接在一起。因此，制造和组装成本较高。另外，连接元件被焊接到凸缘上而不是腹板部上。因此应力集中于凸缘，导致构件甚至更加粗重和昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于具有三角形头部的梁的模块化梁系统。
本发明的附加目的在于提供一种模块化梁系统，其构造成使得其所有构件在不需要焊接的情况下进行组装。
本发明的附加目的在于提供一种模块化梁系统，其设有附接至梁的腹板部的连接元件。
本发明的附加目的在于提供一种梁，其具有与I形梁相同的承载能力，然而由厚度不超过4mm的金属板制成。
本发明的又一附加目的在于提供一种方法，该方法用于用电镀金属板生产具有三角形头部的结构梁。
本发明的又一附加目的在于提供一种方法，该方法用于生产具有三角形头部的结构梁，并且比现有技术的结构梁生产方法更快更经济。
本发明的又一附加目的在于提供一种方法，该方法用于组装梁系统，并且比现有技术的梁系统组装方法更快更经济。
随着描述的继续，将清楚本发明的其它目的和优点。
本发明提供一种模块化加强结构梁和连接件系统，该系统包括：至少一个组合梁，该组合梁具有两个定向相反的三角形闭合头部和在所述两个闭合头部之间插设的横向延伸的腹板，每个所述梁都包括两个单独的部件，所述两个部件布置成使得它们的对应头部彼此嵌套，并且所述两个部件的相邻元件互相稳定接触；以及多个连接件，所述连接件中的至少两个连接到所述组合梁中的一个和另一结构元件，并且与它们力传递接触。
如这里所指，“梁”是刚硬的细长结构件，其在每端被支撑并且以任何适宜定向布置，包括水平定向、在用作柱时的垂直定向、以及用作脊梁时的倾斜定向。“横向”方向表示沿着梁的长度。“纵向”方向表示在梁的两个三角形头部之间的方向。“侧向”方向表示在梁的两个腹板部之间的方向。
通常为较厚金属板的连接件在根据工程考虑需要加强的梁区域，通过任何适当的方式，例如通过冷紧固件和焊接连接到组合梁。
所述组合梁的每个部件均包括第一头部、第二头部和插设在所述第一头部与第二头部之间的纵向布置的腹板部，所述第一头部和第二头部构造有对应的基本侧向布置的凸缘、从所述凸缘的第一侧端延伸到所述腹板部的倾斜元件、以及从所述凸缘的第一侧端延伸并且长度比所述倾斜元件明显短的倾斜唇部。
三角形闭合头部的第一边分别包括所述两个组合梁部件的两个凸缘，第二边和第三边包括所述组合梁部件中的一个的倾斜元件和另一组合梁部件的唇部。相对于闭合头部的第二边和第三边，所述倾斜元件及其对应凸缘之间的角间距基本等于所述唇部元件及其对应凸缘之间的角间距。
第一部件的头部的顶点通过在其中嵌套有所述第一部件头部的第二部件的头部而加固。
在一个优选实施方式中，三角形闭合头部的相邻边角度隔开60度角。
在一个优选实施方式中，每个梁部件被冷轧。因此通过以下步骤自动生产组合梁：供给电镀的金属板通过多个冷轧辊；在所述金属板中冲孔，以利于连接到连接件或者空调设备，或者供电缆穿过所述孔；将所述金属板弯曲成理想形状和理想尺寸以形成第一部件；重复这些步骤形成第二部件；以及至少使所述第二部件移动，使得所述第一部件和第二部件的对应头部彼此嵌套，所述第一部件和第二部件的相邻元件互相稳定接触，并且所述第一部件和第二部件的对应横向边缘对齐。
在一个方面中，所述梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应凸缘接合的装置，例如冷紧固件，以用于防止所述梁部件中的一个的相对横向移动。
在一个方面中，所述梁系统还包括用于将所述第一梁部件和第二梁部件的对应腹板部接合的装置，例如冷紧固件。
在一个方面中，梁部件的所述第一头部的凸缘的侧向尺寸比所述第二头部的凸缘长。
在一个方面中，第一部件和第二部件相同，所述第二部件的定向与所述第一部件相反，使得所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内，所述第一部件的所述第一头部嵌套在所述第二部件的所述第二头部内。
在一个方面中，梁部件的所述第一头部的凸缘的侧向尺寸与所述第二凸缘的凸缘相同。所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内，所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。
在一个方面中，所述第二部件的所述第一头部嵌套在所述第一部件的所述第一头部内，所述第二部件的所述第二头部嵌套在所述第一部件的所述第二头部内。
在一个方面中，所述第一部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部和所述第二部件的倾斜元件与腹板部之间的接合部在与对应凸缘平行的平面上共面。
在一个方面中，连接件通过可与在该连接件和梁中钻出的对应对齐孔接合的冷紧固件连接到组合梁。从而，连接件可在不需焊接的情况下连接到梁，并且组装梁系统的施工工人不需要专门训练。
每个梁和连接件可由从钢、金属、合金、塑料材料和复合材料的组中选择的材料预制。
所述连接件优选是通过冷紧固件现场连接的成品。
在一个方面中，所述梁系统包括焊接在一起的多于一个的元件。
在一个方面中，连接件通过冷紧固件和内部附接到所述梁的反应板插入件而连接到组合梁。
在一个方面中，连接件构造成具有选定的横向、纵向和侧向尺寸的套管，并且适于完全围绕组合梁周长具有所述选定尺寸的一部分，并与该部分互相稳定接触。
在一个方面中，套管连接到两个共面梁，从而产生横向长度增加并相对轻质的组合梁，与现有技术梁系统的梁相比，该组合梁可跨过明显更长的距离，并且所需的拉条更少。如果组合梁的横向长度与现场间距不同，那么施工工人通过使组合梁的一个或两个梁相对于所述套管滑动并且将该套管和对应梁的对齐孔连接而进行组合梁的伸缩调节。如果孔未对齐，那么钻出附加孔，然后将冷紧固件与对齐孔接合。
在一个方面中，所述套管包括焊接在一起的两个冷轧元件。
在一个方面中，所述套管包括单个元件，该单个元件的两个相邻边缘焊接在一起。
在一个方面中，所述套管包括两个相邻的半套管，它们分别连接到梁的两侧。
在一个方面中，所述连接件仅构造有一个腹板。
在一个方面中，所述连接件的所述腹板明显比附接有所述连接件的所述梁的腹板短。
在一个方面中，所述连接件包括与梁的腹板或凸缘力传递接触的板。
在一个方面中，所述连接件包括两个角度隔开的板和在所述两个板之间延伸并相对于所述两个板倾斜的元件。
在一个方面中，所述连接件还包括至少一个肋。
在一个方面中，所述连接件构造为刚性连接(moment connection)。
附图说明
附图中：
图1是组合梁的两个部件在彼此嵌套时的立体图；
图2是组合梁的侧视图，其中所述两个梁部件处于交替嵌套布置中；
图3是组合梁的立体图，示出了在其腹板和凸缘中钻出的孔；
图4是根据本发明另一实施方式的组合梁的侧视图；
图5是根据本发明另一实施方式的组合梁的侧视图；
图6是构造成套管的连接件的侧视图；
图7是环绕图2的梁并与其互相稳定接触的图6的连接件的侧视图；
图8是具有一个腹板的连接件的侧视图；
图9是连接件的侧视图，其具有一个比待与其连接的梁的腹板明显短的腹板；
图10是适于连接两个横向隔开的梁的连接件的立体图；
图11是适于连接两个纵向隔开的梁的连接件的立体图；
图12是适于将梁连接到平面结构元件上的连接件的立体图；
图13是构造成刚性连接的连接件的立体图；
图14A是构造成刚性连接的连接件的另一实施方式的立体图；
图14B是沿图14A的平面A-A剖切的反应板插入件的垂直剖视图；
图14C是沿图14A的平面B-B剖切的角部套管的水平剖视图，并示出了图14B的反应板插入件的俯视图；
图15是适于将梁连接到桁架的连接件的立体图；
图16是适于成为脊连接的连接件的立体图；
图17是适于将柱和梁以并排关系连接的连接件的立体图；
图18是适于将柱连接到垂直隔开的梁的连接件的立体图；
图19是适于将两个纵向尺寸不同的互相垂直的梁连接的连接件的立体图；
图20和图21分别表示用作线缆连接器的连接件；
图22至26分别表示适于连接到对应檩条的连接件；
图27是构造成板的连接件的侧视图；
图28是连接件的另一实施方式的俯视图；
图29是与图27的两个连接件连接的梁的侧视图；
图30A是与反应板插入件连接的组合梁的侧视图；
图30B是图30A的梁的正视图；
图30C是通过图10的连接件连接的两个梁的正视图；
图31是设有刚性连接和脊连接的梁系统的正视图；
图32是适于连接两个附有柱的梁的梁系统的正视图；
图33是采用多个梁和连接件的梁系统的立体图，该梁系统与现有技术的梁系统的布置类似；
图34是采用多个梁和连接件的另一梁系统的立体图，相对于图33的布置示出了可利用本发明的梁和连接件实现的柱之间的跨距增大；
图35是适于将梁连接到壁的连接件的水平剖视图；
图36A是包括两个同样的定向不同的部件的连接件的侧视图，所述部件焊接在一起以限定具有两个三角形头部的套管；并且
图36B是图36A的其中一个部件的侧视图。
具体实施方式
本发明是一种新型轻质的结构梁，其具有两个三角形头部，所述头部相对于传统的I形梁提供了增强的侧向稳定性和强度重量比。虽然一些现有技术的梁构造有通过冷轧处理生产的三角形头部，但这些头部是闭合三角形，其第三边由于其不易接近性以及辊不能在供给金属板弯曲形成闭合三角形时支撑该金属板而不能迅速自动地成形。相比之下，本发明的梁是由两个单独且定向相反的部件构成的组合梁，使得这两个部件的对应头部彼此嵌套。每个头部是不完全三角形，使得部件的唇部，即末端能够由辊足够地接近而可以形成部件的理想构造。当一个部件的头部嵌套在另一部件的对应头部内时，产生具有双层顶点因此顶点加固了的闭合三角形。使用冷紧固件将这两个部件的腹板连接并将梁连接到连接件，如下所述。不需要焊接，因此生产这种梁和组装采用本发明的一个或多个梁的梁系统比现有技术更加迅速而经济，并且具有基本相同的承载能力。
图1示出了组合梁的两个横向延伸部件在它们彼此嵌套时的立体图。由附图标记10表示的梁包括两个同样的定向相反的部件5和15。下面关于部件5进行描述，应理解部件15类似地构成。
部件5具有第一头部2、第二头部12以及插设在第一头部2与第二头部2之间并纵向布置的腹板部7。第一头部2具有基本侧向(即，垂直于纵向布置的腹板部7)布置的凸缘6、从横向延伸的第一头部接合部4延伸到位于凸缘6的一个侧端的接合部8的倾斜元件3、以及从凸缘6在其另一侧端处的接合部11斜向延伸的唇部13。唇部13指向接合部4；然而其长度明显比倾斜元件3短。第二头部12具有基本侧向布置的凸缘16、从横向延伸的第二头部接合部14延伸到位于凸缘16的一个侧端的接合部18的倾斜元件23、以及从凸缘16在其另一侧端处的接合部26斜向延伸的唇部27，凸缘16的侧向尺寸比第一头部2的凸缘6长。唇部27指向接合部14；然而其长度明显比倾斜元件23短。
第一头部2的唇部13与凸缘6之间的角度基本等于第二头部12的倾斜元件23与凸缘16之间的角度。第二头部12的唇部27与凸缘16之间的角度基本等于第一头部2的倾斜元件3与凸缘6之间的角度。从第二头部12的接合部14到凸缘16的纵向尺寸基本等于从第一头部2的接合部4到凸缘6的纵向尺寸与凸缘6的厚度之和。从而，当部件5的第二头部2嵌套在部件15的第二头部12内时，以及当部件15的第一头部2嵌套在部件5的第二头部12内时(下文称为“第一和第二头部处于交替嵌套布置”)，部件5和15的对应元件互相稳定接触，这意味着当外力作用于梁10而使部件5相对于部件15产生不明显的相对移动时，部件5的元件适于与部件15的对应元件体接触并使其稳定，反之亦然。虽然互相稳定接触的两个元件可以不必像处于交替嵌套布置的第一和第二头部那样互相体接触，但所述两个元件在施加外力期间可能体接触。因此互相稳定接触将防止移动元件的进一步移动。如图所示，部件5和15的每个腹板部7、以及倾斜元件3和唇部27与倾斜元件23和唇部13的每对对应的凸缘6和16互相稳定接触。由于梁提供了部件5和15的对应元件之间的互相稳定接触，所以金属板的厚度可仅为4mm，从而需要的冷轧机相对简单而仍提供8mm厚金属板的结构强度。
组合梁10还在第一和第二头部处于交替嵌套布置时促进顶点加固。尽管第一和第二头部是不完全三角形，但在它们处于嵌套布置时形成基本闭合的三角形。从而，参照下组合头部，闭合三角形由凸缘6和16构成的双层基部、部件5的倾斜元件23构成的第一边、部件15的倾斜元件3构成的第二边限定。当部件15的第一头部嵌套在部件5的第二头部内时，部件15的第一头部的在接合部附近连接两个相邻元件的顶点或圆角部通过部件5的第二头部的与该顶点或圆角部互相稳定接触的顶点加固。组合头部的闭合三角形优选是等边三角形，不过具有其它角度组合的闭合三角形也是合适的。
通过组合头部形成闭合三角形提供的另一优点在于，由于第一和第二头部元件的尺寸差，每对第一头部接合部4和第二头部接合部14在与凸缘6和16平行的平面上是共面的。如果与本发明不同，第一头部接合部4和第二头部接合部14在与凸缘6和16平行的平面上不共面，那么两个腹板部7的区域就不会互相稳定接触。例如，参照下组合头部，部件5的接合部14可位于部件15的接合部4的下方，导致部件5的腹板部7的位于部件15的接合部4的下方的区域不受支撑，因此在施加足够大的力时容易弯折。因此，本发明的组合头部的闭合三角形构造增大了梁的侧向稳定性，这在经受强风或地震时是非常重要的。
图2表示定向不同于图1的组合梁10的侧视图。通过用冷紧固件41(例如螺钉、螺栓、螺母和铆钉)将上下组合头部的每一个的一对凸缘6和16连接而防止部件5和15的相对横向移动。盲铆钉由于它们在穿过对应凸缘之后在梁头部内的不易接近性而成为凸缘紧固件的优选选择。冷紧固件41还能够从一个凸缘到另一个凸缘传递拉力和压力以及力矩。应理解，两个相邻的凸缘可通过任意其它合适的连接方式(例如点焊和激光焊)彼此连接，不过冷紧固件由于容易组装而是优选的。部件5和15的两个腹板7分别通过冷紧固件42或任意其它合适的连接方式彼此连接，从而使剪切力能够从一个腹板传递至另一腹板。
图3表示组合梁10的立体图，示出了在梁10中钻出的孔的示例性位置，通过所述孔将下文描述的连接件或冷紧固件附接至梁。如图所示，在腹板7中在其前后横向边缘34和34的附近钻出腹板孔32。在上下对凸缘6(图2)和16中在其前后横向边缘38和39的附近钻出凸缘孔36，不过为了清楚而仅示出了上对凸缘。应理解，腹板孔32和凸缘孔36也可根据附接至梁10的连接件的类型在其它位置钻出。在任何给定位置钻出的孔的数量取决于工程考虑，例如金属板的厚度、梁的尺寸和在所述位置处的应力集中。
应理解，本发明的组合梁不仅可用作定向成使得横向水平或倾斜的梁，而且可用作定向成使得横向为垂直的柱。假定以下描述应用于具有水平横向的梁，但所有其它梁的定向也是可行的。
由于部件5和15是同样的，如参照图1所示，所以这两个部件可在相同的冷轧处理中预制，借此通过电镀金属板形成特征在于不完全三角形的第一头部2和第二头部12。焊接的热轧I形梁的生产成本昂贵得多，因为除了在焊接各种梁元件时涉及的时间和花费之外，还需要将预制梁电镀。然后通过将其中一个部件倒置而生产组合梁10。相对于图1的定向，例如部件15的上方第二头部12比其较小的下方第一头部2大，部件5的上方第一头部2比其下方第二头部12小。然后部件15略微升高，直到其下方第一头部2接收在部件5的下方第二头部12中，并且其上方第二头部12围绕部件5的上方第一头部2。然后部件15横向滑动，直到部件5和15的前后横向边缘38和39(图3)对齐，使得部件5和15在处于交替嵌套布置的同时互相稳定接触。腹板和凸缘孔可在这两个部件嵌套之后，或者可选地在冷轧处理期间根据给定的工程考虑钻孔。生产组合梁10所需的所有上述步骤可利用计算机化的供给和标定设备自动进行。
图4表示组合梁40的侧视图，其中两个部件44和54不同，而是部件44的上头部46和下头部48分别相同，并且部件54的上头部56和下头部58分别相同。部件54的头部小于部件44的头部，并且处于促进顶点加固的嵌套布置，从而部件54的头部56嵌套在部件44的头部46中，部件54的头部58嵌套在部件44的头部48中，并且部件44和54的对应元件互相稳定接触。这两个部件44和54分别通过两个单独的冷轧处理预制，然后部件54略微升高，直到其头部56和58分别接收在部件44的头部46和48中。然后部件54移动直到其与部件44横向对齐。
图5表示组合梁60的侧视图，其中两个部件64和74不同并具有尺寸不同的上头部和下头部。部件74的上头部76嵌套在部件64的上头部66中，部件74的下头部78嵌套在部件64的下头部68中。
由于本发明的组合梁的两个部件互相稳定接触，所以上组合头部和下组合头部的顶点被加固，并且每对第一和第二头部接合部在与对应凸缘平行的平面上共面，与现有技术的梁相比，本发明的梁在提供相同承载能力的情况下对于相同的跨距所需的钢较少。
下表I至III在给定的所需惯性力矩(MOI)的情况下，将本发明的梁(称为“发明”)与各现有技术的I形梁在其重量和最大挠度(称为“％”)方面进行比较。
表I
15米跨距—8米中心距—容许Def.L/250—所需MOI 27204cm⁴—静载荷25kg/m².动载荷+风载荷40kg/m²。