精密结构系统技术方案

一种由在桁架平面内的桁弦（１０１－１１０）构成的结构桁架，其中每个桁架（１０１－１１０）在各端具有至少一个孔（１１８），以便在一个构件节点处由一个夹紧销（孔的直径与销直径之比不超过１. ００７）连接两个桁弦。邻近构件节点处的桁弦对（１０１－１１０）的连接构成一个桁架节点。立柱（１１１－１１３）和拉杆（１１４－１１７）将桁架分割为稳定的四边形。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于骨架结构、如塔和桥架的结构系统以及建筑物结构框架的改进，还包括制造、组装和架设技术以及建造顺序方面的改进，它对于许多种类的结构和建筑物来说大大节省了时间和成本。对本专利技术之前的结构系统和建造方法的彻底调查表明已有技术的现状如下(a)许多建筑物和结构被作为一种“单件的”(one off)项目进行设计和建造，在此，牺牲了生产运行的利益和规模经济，导致费用增加、时间延长。(b)在结构上，传统系统和标准组件系统的各种部件严重相互依赖，例如，底座和地板支承着墙板，而墙板又支承着屋顶。这种依赖性降低了设计的灵活性并增加了成本。(c)“系统建成”和“整套建成”的建筑物仍需要大量熟练的手工工作，这是影响建筑物成本的主要因素，特别是在边远地区。(d)建筑物中的屋顶或墙板在最近几年更加普遍地使用预制钢桁架，然而在连结点的设计上仍有改进的余地，并且还要建造一个可用于组装系统化桁架并可方便运输的简单场地。(e)在建筑物中使用的预制钢桁架具有两种类型，即焊接的或螺栓连接的，每一种均有其自身的优、缺点，但是它们均使用刚性的连结结构，也就是说由于要减小弯矩而使构件确定尺寸的效率降低，并且它们均需要特殊的装备，特别是较大螺栓连接的桁架，此时于结点板连接点上要使用摩擦夹紧螺栓。这些桁架均不使用简单的单销连接来进行可转动连接。(f)在许多情况下，建筑物的屋顶设计因其不被视为独立结构而成为“特定的”(“add hoc”)，它的支承位置是由建筑物布局确定的，而没有更多地考虑屋顶结构自身的效率。在大多数情况下，由于使用太多的支承件而进一步使改建变得困难和昂贵。(g)屋顶的建造几乎无例外地是在其最后的高处位置进行的，即在高处作业，所以必要及昂贵的安全保护措施增加了建造的费用，而且对较大的屋顶构件还要使用吊车。(h)建造方法通常是顺序建造，其中屋顶是在靠近建筑周期的中间或结束时才安装的，这意味着在屋顶建成之前建设时间会因雨、雪、风、强烈的日光等而延误。(i)上述系统太复杂，不能方便地拆卸和重装，特别是对不熟练人员更是如此。(j)整个系统仍太昂贵。针对上述问题，本专利技术的主要目的是(a)提供一种精密结构系统，它容易被建筑业的所有人员包括建筑师、工程师、商人和最终用户所熟悉，而且对许多类型的建筑和结构能够大大节省费用和建造时间。(b)提供一种标准的建筑结构系统，其中，将建筑物各可分离部分的结构依赖性降到最小程度，这样，各可分离部分包括屋顶、地板、墙板和家具在设计和/或建造方法方面均具有经济上的益处，特别在墙板为无载支承并可以重新定位以增加功能适应变化的要求时更是如此。(c)提供一种标准的建筑结构系统，它被设计成很容易被不熟练的工人理解和组装，从而将降低制造的费用，特别是在边远地区。(d)提供一种标准的建筑结构系统，它使用简单的易于运输的现场钢桁架和框架作为系统的基本结构部件，这些桁架可方便地由标准型钢制造，并且通过在不同平面内固定交叉的桁架来组装三维框架。(e)提供一种标准的建筑结构系统，在该系统中，基本桁架的结构设计通过用简单的单销连结来代替焊接或多螺栓连结而大大改进，使用单销的桁架的几何形状使得部件的长度制造公差对于桁架中正确的载荷分节不再是关键。(f)提供一种标准的建筑结构系统，其中屋顶设计为一种单独的并独立应用的结构，由于使用了交叉桁架，框架结构成为一种非常有效的形状，从而能够使用最少数量的支柱，这提高了整个结构的功能并大大降低了更新的成本，而屋顶框架内部的空间可以用作生活区域。(g)提供一种标准的建筑结构系统，其中屋顶或地板系统是在地面或靠近地面处建造的，包括全部屋顶挡板、顶板、横木、流水槽、山墙端头、通风口、隔热层及水电管线的安装，然后提升并固定其在最底数量的支柱上的最终位置上，也可以用支柱支承临时提升设备，这种安装方法比高架安装更安全、费用更经济。(h)提供一种标准的建筑结构系统，其建造顺序是首先安装屋顶，从而使其它作业可在遮盖下进行，这降低了总的安装时间并减少了依赖“现场”交易的作业，例如水电管线可以在浇注混凝土地板的时安装在屋顶空间内。(i)提供一种标准的建筑结构系统，它能够使无经验人员方便地进行拆卸、重新组装以及在另一不同位置使用另一套支柱进行装配。(j)提供一种可大大降低费用的精密结构系统。为了能够详细地理解本专利技术，现在参照附图描述优选的实施例。其中附图说明图1至71表示本专利技术的二维桁架几何形状和结点;图72至78表示本专利技术的三维桁架几何形状和结点;图79至105表示按照本专利技术及其可能的应用而设计的建筑物结构，并且还表示了各种结构系列。图1是一个二维桁架的立体图，它包括形成矩形桁架周边的槽形桁弦101-110。槽形立柱111-113进一步将桁架的封闭区域细分成不稳定的四边形，在此为矩形，槽形拉杆114-117再将这些不稳定的形状细分为稳定的四边形。可以看到，每一个构件与另一个构件在一个单独的位置通过将一个销或螺栓(未示出)插入这两个构件中的对准的孔118而相连，在此，一个销或螺栓仅将一个构件固定到一个另外的构件上。在图1中可以看到，所有的构件均是槽形材，销或螺栓的作用是将槽形腹部的外侧面夹紧在一起而形成共面连接，但仍能够在两构件之间通过绕垂直于构件和桁架平面的销或螺栓轴线的转动进行角度调整。用销使构件保持共面连接的夹紧方法是最好在销的各端具有螺纹，螺母可以拧到销的两端上，在此，足够厚度的垫圈保证构件中的孔壁支承在销或螺栓没有螺纹的部分上。根据图1，销或螺栓与纵轴垂直的截面最好是圆形，以便插入构件的圆孔中，在此，孔径与销径的比小于1.007。由图1可以看到，至少两个构件并且最多五个构件在一个有限的或限定的所谓一个节点的区域内是中断的，例如，两个构件101和110在一个单销节处相连，三个构件109、110和114形成了一个双销节，四个构件101、102、111和114形成一个三销节，而五个构件102、103、112、115和116则形成一个四销节。各构件中的销的孔口最好在构件的纵轴上。由图1可以解释被称作逐步稳固的组装顺序，它表明，孔中心之间的构件长度对于非受力组件并不重要，术语“精密”结构系统是指孔、销(配合)公差比小于1.007。这防止了在可变载荷或载荷转变时的过度变形。首先从左手端组装，用四个销将构件101、109、110和111连接成一个矩形，然后将该矩形推成一个平行四边形直到构件101和109的孔距与构件114的中心孔距严格相等。这种逐步稳固过程随后通过增加构件102、108和112而重复进行，它构成了另一个矩形，并且通过将该矩形推成一个平行四边形并添加拉杆115而使之稳定。重复该过程，直到组装成总体桁架。还需注意，销连接仅要求其在剪切力的作用下能够防止承载桁架的过度变形即可，这是由于紧密的孔-销公差和作用在销面上的构件壁的垂直载荷造成的。通常，在这种类型的桁架中，通过使用将一个构件固定到另一个构件上的摩擦夹紧螺栓和超过销尺寸1mm或2mm(而不是0.1mm～0.2mm)的孔即可使桁架的变形得到限制。以上描述中，桁架的承载和变形是以构件110和105下方的竖直支承以及作用在构件111、112和113的顶端使桁架构件产生竖直位移的竖直载荷为基础的。桁架的稳定还部分地由于从一个四边形伸入到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密二维桁架，它适于用作建筑物杠框架或骨架结构，例如桥架和塔架，其中： 该二维桁架是由多个直的细长构件构成的，每个构件至少具有一个在桁架平面内的用于同其它构件共面连接的平面。 每个构件在其各端或邻近各端部至少具有一个位于其平坦表面内的横向圆孔； 如果一个构件节点上连接的构件不多于２个，上述构件是通过对齐横向圆孔并插入一个圆杆或销而相互连接的，而在插入销杆的端部具有夹紧机构，其中，该夹紧机构的连接将在两个构件之间产生共面连接，它用一个足够大的摩擦力防止两构件间的绕上述销杆并在桁架平面内的枢轴式转动或发生角度变化，非常靠近的多个构件节点确定了一个桁架节点； 构件中横向圆孔的直径与杆或销直径之比不大于１. ００７，其中在可变载荷或载荷逆变下由于孔的公差连接位移而产生的桁架周边的累计伸长或缩短具有为桁架跨距所容许的比例的桁架节点极限位移； 本专利技术二维桁架的特征是它具有三种基本构件：围起或构成桁架周边的桁弦；将桁架的封闭区域分割为不稳定的四边形或多边形的立柱；以及进一步将这些四边形或多边形细分为更小的四边形或多变形的拉杆； 该二维桁架特征还在于，其基本构件中的某些构件在两端或靠近两端处具有多于一个的孔，这样，位于这些孔之间的一部分或多个部分就是构件从一个四边形或多边形到至少另一个四边形或多边形的一种刚性的连续； 该二维桁架的几何形状则是，某些构件从一个四边形或多边形进入另一个四边形或多边形的端部的刚性连续所提供的稳定性允许在四边形或多边形的一个或多个侧边的长度内进行构件枢轴式连接； 平面（二维）桁架几何形状的布置是，基本构件的某些构件上的短端部分构成桁架周边的一部分。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里兰德尔哈特，
申请(专利权)人：加里兰德尔哈特，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]