结构建筑件 说明
本发明涉及通过冷滚轧轻量的钢板形成的结构建筑件。被制成有固定的外形的这些建筑件已知是对热滚轧钢桁架的轻量的替换构件和可以被构造进入带有较高的强度对重量比例的结构中。
轻量的钢板能够被冷滚轧成各种各样的不同有用的外形。C形轮廓是很有用的，这是因为它们能够以许多不同方式连接在一起，建成具有良好的抗弯曲能力的和极好的强度对重量比例地结构。典型的C剖面外形将包括从中央槽口向外延伸的两前壁部分；一对侧部；以及，与两侧部连接在一起的后部。如果需要，陷型模(swage)可以设置在后部中和可选地设置在侧部内，这显著地增加了强度，而不增加重量。如果需要，两前壁部分可以沿着中央槽口的直线向内转，这又增加了该轮廓的强度和刚度。通过冷滚轧制造这些轮廓，这通常在平的前壁与平的侧部之间和在侧部与平的后部之间产生有圆角的折叠或弯曲，但是作为一般原则，实践是保持这些弯曲的半径尽可能地小，以产生整个剖面大体为矩形的建筑件。
本发明的一个目的是进一步提高这些结构建筑件的强度，而不增加总重量。
【发明内容】
本发明提供以本文权利要求1所限定的结构建筑件。本发明的建筑件利用了凡是可以放置在已知的C形轮廓建筑件的平面的适当位置中的曲线。按照本发明的建筑件的总外形较佳地是一连续的弓形曲线，而没有任何褶皱或急剧的弯曲，从诸前壁部分中的一个的内边缘开始，从远处沿(out in)围绕整个相关联的侧部的一弓形路径和连接凹入弓形或大体上弓形后部中央壁部分，然后对称地围绕连续到在中央槽口的相对侧上的另一壁部分的内边缘。在这建筑件中，该零件从前到后的深度等于在诸前壁部分、侧部和后部的相互的外边缘之间公共的圆弧的直径。但是，作为一可替换选用的方案，各侧部可以具有在中央的、在其上的平部分，前部相切地连接该平的部分。这给予了该建筑件有比相对部分的圆弧的直径较大的深度。如果需要，凹入弓形或基本弓形后部中央壁部可以形成有中央平的部分，在该平的部分的两侧上与弓形凹入部分相切地连接。建筑件比起带有整个弓形构形的建筑件，该建筑件具有可能的更大的宽度。
按照本发明的建筑件可以由厚度为2毫米或以下、甚至为0.05毫米的钢板制成，较佳地由厚度为约0.8毫米的钢板制成。
会理解到：因为本发明的结构建筑件没有平面，或者如果它们仅有的平面是位于侧部或后部上中央的平的部分，那么用于将这些建筑件固定在一起成为格栅状框架的传统连接技术就变得很困难。因此，本发明进一步提供了用于将按照本发明的结构建筑件连接在一起的连接件的范围。利用如本文的权利要求6所限定的连接件，可以将两个这样的建筑件连接成T形或L形结构。或者，利用在本文的权利要求8中所限定的连接件，可以将三个这样的零件连接在一起，成为交叉的或K字形结构。由轻量的钢板、较佳地通过冲压成形可以制造这些连接件中的任何一个。较佳地，腿部沿着用由其制造连接件的材料制成的一弓形边连接钳口部分(jaw element)。也就是说，如果首先从作为坯件的钢板冲压出连接件，该坯件将大体为T形或L形，X形或K形，但是无论什么形状将不使内角被切割成为在由其制造连接件的材料的边缘方向的突然的角度变化，而是将其弄圆，以产生在将被冲压成为钳口部分的和将被冲压成为腿部的坯件部分的边缘线中的光滑平衡过渡。在冲压期间，金属板的这弓形角板是冷延伸，以形成在相互垂直方向延伸的两弯曲部分(即钳口部分和相关的腿部)之间的连接，这两部分的每一个都被冲压成形为它自己的轮廓。某些情况下，这冷延伸可以足以使两侧部的材料相互接触，在这情况下在它们的接触区可以对它们点焊。这显著地增加了按照本发明的连接件形成的、在按照本发明的两个或多个结构建筑件之间的连接的总强度和刚度。
本发明的结构建筑件与将它们连接在一起的本发明的连接件一起能够用于下列的结构之中：组合式建筑物、可移动房屋、商业搁物架、建筑连接处、支承桁架梁、分隔壁、地板、天花板、屋顶、楼面地板、楼梯、钢架家具、工作台、铁塔、塔架、台架、舞台照明构架和脚手架。从能够以大于90°的角度将直线状支柱连接在一起所显示出的实际可能性，许多其它使用也将变得很明显了。
附图
图1是按照本发明的结构建筑件的立体图；
图2是通过图1的结构建筑件的横剖视图；
图3是通过按照本发明的结构建筑件的稍许变化的外形的横剖视图；
图4是通过按照本发明的结构建筑件的另一稍许变化的外形的横剖视图；
图5是通过按照本发明的结构建筑件的又一稍许变化的外形的横剖视图；
图6是按照本发明的一直立结构建筑件的立体图，其中带有从按照本发明的结构建筑件形成的、在一较高高度连接于结构立柱(structural upright)的一对构有轮廓的突出物(profiled spur)，以及带有在较低高度连接于结构立柱和垂直于结构立柱的主平面的类似的一构有轮廓的突出物；
图7a、7b和7c分别是用于在图6的结构立柱的主平面内连接该对构有轮廓的突出物的连接件的一半部的、从上方观察的俯视图、正视图和侧视图；
图8a、8b和8c分别是图6所示的增强板的、从上方观察的俯视图、正视图和侧视图；
图9a、9b和9c分别是垂直于图6的结构立柱的主平面的、用于连接构有轮廓的突出物的连接件的、从上方观察的俯视图、正视图和侧视图；
图10是由图5所示的结构建筑件形成的结构立柱的立体图，并带有在较高高度和较低高度从其垂直延伸的构有轮廓的突出物；
图11是图1的结构建筑件的从上方观察的俯视图，并带有相对于该结构建筑件以45°角度从其延伸的一突出物；
图12是图11所示的不对称的连接件的一侧部的立体图；
图13是由按照本发明的结构建筑件制成的支承桁架梁的侧视图；
图14是用于构造图13的支承桁架梁的一连接件的立体图；
图15是构成矩形截面柱的、按照图5的两结构建筑件的从上方观察的俯视图；以及
图16是通过可以从按照图1的三个直立的结构建筑件的矩形塔架的水平剖面图。
首先参阅图1，其中示出了结构建筑件1，它由冷滚轧轻量的钢板形成和具有大体C形轮廓。该轮廓沿着建筑件1的长度不变，该零件可以制成比图1所示的长得多。一般说来，该建筑件具有一对前壁部分2a和2b、一对侧部3a和3b以及后部4。前壁部分2a和2b从中央槽口5朝外沿侧向延伸，各自遵循从它的向内转的内边6a或6b出发的圆弧，围绕到侧部3a或3b上和在该侧部之上到达后部4。后部4是正弦形壁，其中刚刚叙述的凸圆弧与在后壁部7中央的凹入弓形连接。
在图2中更详细示出了该相同的剖面，它示出了弓形前和侧壁遵循的圆(以虚线示出)如何相互接触但不重叠。图3示出了该形状的一个可能的变化，其中可以看到侧部3a和3b包括两个平段，同时前部相切地连接于平段，正弦状后部的凸起部分也相切地连接于平段。图4和5示出了该剖面形状的两个其它的可能的变化，其中可以看到后壁部分7包括一平段，同时凹入部分在中央平段的各侧上相切地连接于该平段。后壁部分的平段可以有可变的宽度，如图4和5所示。或者图3至5的平段可以被形成为不是完全平直的，而是比图2中以虚线示出的圆有更大直径的连续曲线。
按照本发明的结构建筑件的曲线提供了比传统的平面的C剖面轮廓非常坚强的和更通用的建筑件。该建筑件可以用作为结构立柱或者梁或桁架，它们的优点是很多的。利用按照本发明的冲压的钢连接件，它们可以在支承桁架中被连接在一起，并且，比起传统的C剖面的冷滚轧轻量的钢结构建筑件它具有大得多的潜在的强度和更通用的灵活性，该传统的建筑件具有大体的矩形箱形剖面和沿着一侧的中央槽口。
为了在按照本发明的结构建筑件之间产生T或L或X或K形连接件，提供了许多单个连接件。图6示出了X形结构连接和L形结构连接。在图6的上半部的X形结构连接示出了按照图1的两个结构建筑件1a和1b如何从按照图1的、被定位成结构立柱的一第三结构建筑件1c的两侧与该立柱1c连接并各自沿侧向延伸。零件1a和1b是在零件1c的主平面内，并与中心地通过图1的侧壁3a和3b两者的平面对齐。在图6下半部，L形结构连接示出了是如何连接一第四结构建筑件1d的，该零件从零件1c的主平面垂直延伸。
图7a至7c示出了用于产生图6的X形结构连接的连接件的形状。该连接件被制成为两个相同的半部10，图7a至7c仅仅示出了其中的一个。它由冷冲压钢板形成，它的材料可以是如零件1a至1c的相同规格的钢或者是较重规格的金属。连接件的半部10可以例如在一夹具中被点焊、塞焊或缝焊至结构立柱，然后简单地将侧向件1a和1b插入在从立柱1c沿侧向延伸的该对突出物之间且被焊接而到位。
图9a至9c简单地示出了产生图6的L形结构连接的连接件的形状。该连接件被制成为两个相同的半部11，图9a至9c仅示出了其中的一个。它由冷冲压钢板形成，如图7a至7c的半部那样，但是较佳地在组装零件1d之间在一夹具中将它焊接至侧向零件1d，以及将两连接件半部11提供到结构立柱1c和被焊接于该立柱。由两个半部11形成的该连接件的两相对侧搭接在结构立体1c的侧壁周围，较佳地大于180°，以致在焊接之前该结合是能够自支撑(self-supporting)的。
图6还示出了能够跨越按照本发明的结构建筑件的前部被焊接的板12。图8a至8c示出板12的形状。沿着按照本发明的结构建筑件设置一些这样的板显著地增加了强度。尤其是，例如图6的下半部中所示，直接在一连接之上的和直接在一连接之下的这一板显著地提高了该连接的强度，这是由于该板12将连接件的两个半部11有效地保持在一起。
图10示出了连接件11和板12的其它可能的变化。在图10的较高高度处的连接件11a具有诸钳口，这些钳口绕过一结构立柱建筑件1的一弓形部分的弯曲前面部分和内弧部分并绕过该弓形部分的弯曲弓形外壁通过，与如图6中所示的跨越相对的外侧壁不同。在图10的较低高度处的连接件11b具有诸钳口，这些钳口如图6中那样跨越相对的外侧壁，但通过接触水平零件1的外侧壁、侧向延伸的突出物支持水平延伸的结构零件1，与图6所示的前和后表面不同。
图10还示出了延伸板12如何能够跨越两个平行的结构建筑件1；板12如何能够形成有中央的冲压出的朝向内的凸缘25，该凸缘被点焊至如图4至图5所示成形的结构建筑件1的扁平的后中央部分；以及，板12c如何能够形成有深冲压的凹陷部分26，该凹陷部分的深度足以接触按照图2的结构建筑件1(未示出)的后壁7的内部或另一板12(未示出)的类似凹陷部分26。在凹陷部分26接触于后壁7或另一凹陷部分26的位置处接触区被点焊在一起以提高刚度。
图10还示出了如何能够将增强件30纵向沿着按照本发明的任何结构建筑件1的任何弓形弯曲壁的中心插入。该增强件30可以是杆或管，以提高轴向拉伸强度和耐压性能，或者它可以是处于张力之下的金属丝或缆索，以仅仅提高拉伸强度。如果本发明的结构建筑件被制成以产生一建筑组件(buildingmodule)以被构造成进入一框架内，如WO68004中所揭示的那样，那么这一增强件30能够插入建筑组件的所选的结构立柱内，以及，较佳地设置有带螺纹的突出物31，如图10所示，以便各增强零件能够被螺纹连接至邻接于上方的构件。如此，能够设置延伸建筑物的整个高度的垂直增强部分和有效地将连续的许多层锁定在一起。借助于通过水平设置的零件的弓形弯曲壁的增强件30，能够在水平面中提供类似的支撑或增强部分。
图6和10示出了在结构立柱1c与侧向零件之间的连接如何能够处于结构立体的主平面内或垂直于该主平面。但是，本发明的系统有充分的适应性，可以采用所有的其它角度。图11示出了一连接，其中侧向件1e从本发明的结构建筑件1c以相对于零件1c的主平面X-x为一45°的角度延伸。利用制成为两部分13a和13b的连接件产生这连接。这两部分是不对称的，这是由于各部分包括局部围绕结构零件1c的外侧壁的钳口部分14和包围铡向零件1e的前侧或后侧的突出物15。钳口部分15的弓形程度在部分13a和13b之间是不同的。图12示出了该两部分中的一个部分的形状。该连接件的两部分可以简单地通过冲压钢板形成，在冲压加工中，或者在滚压用于冲压加工的坯料期间，较佳地将一定位孔冲入各连接部分13a和13b中，另一这样的孔被准确地定位在结构立柱零件1c内，以便通过对齐这两孔、将一铆钉插入对齐的两孔、以获得将两个连接件半部(connector half)13a和13b临时固定于立柱零件1c、然后在将交叉件(cross-element)1e套在诸突出物15之间和将它焊接在适当位置中之前将该连接件牢固地焊接在位，简单地保证以准确的角度组装该连接。或者，在焊接该连接之前可以利用例如孔16的可任选的孔以提供由铆钉产生的临时固定时，在将连接部分13a和13b装到立柱零件1c之前，可以将在一夹具中的这两连接部分焊接于侧向零件1e。
按照本发明的结构建筑件可以利用K形连接件被组装进入例如图13所示的支承桁架梁内，K形连接件在主结构建筑件的轴线和两个侧向零件的各零件的轴线之间产生小于90°的连接。图14中示出了这一连接件。它被制成为两个半部17a和17b，各半部由轻量的钢板冲压制成。当半部17a和17b放置在一起时形成三个管状空腔18、19和20。空腔18是从该连接件的一端延伸至另一端的连续管状空腔，以及在使用中包围例如图5所示的一结构建筑件1的一弓形侧。图14的结构零件1被示为仅通过连接件的一半路径，但这仅仅用于示意目的。实际上，该连接件将被定位在沿着零件1的长度的中间。空腔19和20是不通空腔，各自相对于空腔18的轴线或零件1的轴线倾斜45°。空腔19和20接纳与图15所示的零件1有相同尺寸和形状的另外两个结构建筑件1(未示出)的相应的弓形侧。如果需要附加强度，可以使用另一这样的连接件，以与三个结构建筑件1的其它弓形侧连接在一起，以构成图13的支承桁架梁。有利地将连接件半部的钢板深冲压至这样的一程度，以致配合的两半部相互接触，如标号“21”所示，在那些接触区将两个半部点焊在一起，以增加强度。
图15示出了如果能够使用类似于图6和8a至8c的板、但带有较长的长度的两根板12，用于将两结构建筑件1连接在一起，成为矩形结构。这产生了用于建筑物的坚牢的支柱，如果必需抵抗加压载荷，通过围绕预浇注的和可选地增强的混凝土核心形成该结构，可以增加它的强度。
图16示出了三角形塔架结构，通过诸横向支柱1将按照图1的三个立柱结构建筑件1连接在一起可以形成该塔架结构，该横向支柱也具有与立柱相同的横剖面形状，由如图9a至9c所示的或如图14所示的连接件将支柱连接于立柱。如果需要，可以将支柱12(以点划线示出)加到外侧，用于附加强度。立柱零件1可以是真正垂直的和相互平行的，或者可以相互倾斜以产生向上的锥形塔架。图16示出了当与所示的连接件互联地使用时本发明的结构建筑件的适应性。在连接件和结构零件的主平面之间的角度可以按需改变，以及，在连接的结构零件的诸轴线之间的角度也可以通过改变图14中所示的45°角度而改变。在支承桁架系统中构造各连接时，这给予设计者自由选择在所有三个轴线方面的角度的灵活性。