自支承和自承载的结构化接合件

申请号 CN201480015839.0 申请日 2014-03-14 公开(公告)号 CN105143688B 公开(公告)日 2019-07-02
申请人 詹姆士·E·格林; 发明人 詹姆士·E·格林;
摘要 在某些 实施例 中,结构化接合件,包括:第一结构化构件,在该第一结构化构件的一端处设有第一 接触 面,所述第一接触面具有二维剖面;第二结构化构件,在该第二结构化构件的一端处设有第二接触面并且该第二结构化构件被 定位 为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面,所述第二接触面具有与所述第一接触面的二维剖面类似的二维剖面;接合板,该接合板在所述第一接触面处被固定至所述第一结构化构件,并且在所述第二接触面处被可移除地固定至所述第二结构化构件;以及 紧 固件 ,该紧固件将所述接合板固定至所述第一结构化构件并将所述接合板可移除地附接至所述第二结构化构件。
权利要求

1.一种结构化接合件,包括:
第一结构化构件,在该第一结构化构件的一端处设有第一接触面,所述第一接触面具有二维剖面;
其中一个或多个定位孔设置在第一结构化构件的第一侧,以定位和对准第一接合板;
第二结构化构件,在该第二结构化构件的一端处设有第二接触面并且该第二结构化构件被定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面,所述第二接触面具有与所述第一接触面的二维剖面类似的二维剖面,其中所述第二结构化构件包括用于对准以容置一个或多个固件的一个或多个间隙孔;
所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面包括曲线形剖面;
第一接合板,所述第一接合板在所述第一接触面处被固定至所述第一结构化构件,并且在所述第二接触面处被可移除地固定至所述第二结构化构件,
其中第一接合板包括一个或多个定位孔,定位孔配置成用于定位和对准第一结构化构件的第一侧;
其中所述第一接合板包括用于对准以容置一个或多个紧固件的一个或多个间隙孔;
第一紧固件保持件,所述第一紧固件保持件采用第二结构化构件的壁中的埋头紧固件,进而可移除地附接至第二结构化构件,并且具有一个或多个用于容置一个或多个紧固件的且与第二结构化构件及第一接合板中的一个或多个间隙孔对应设置的螺纹孔;以及第一紧固件或多个紧固件,该紧固件将所述第一接合板可移除地附接至所述第二结构化构件;
其中所述第一接触面和所述第二接触面的剖面与所述紧固件的位置是关于中心线进行限定的;
所述第一结构化构件的横截面与第二结构化构件的横截面的大小相同或不同,第一接合板被成型以适应第一结构化构件与第二结构化构件之间的大小相同或不同的截面。
2.根据权利要求1所述的结构化接合件,进一步包括:
第二接合板,所述第二接合板在所述第一接触面被固定至所述第一结构化构件,并且在所述第二接触面被可移除地固定至第二结构化构件,其中第二接合板包括用于对准以容置一个或多个紧固件的一个或多个间隙孔;
第二紧固件保持件,所述第二紧固件保持件可移除地附接至第二结构化构件,并且具有一个或多个用于容置一个或多个紧固件的且与第二结构化构件及第二接合板中的一个或多个间隙孔对应设置的螺纹孔;以及
第二紧固件或多个紧固件,该紧固件将所述第二接合板可移除地附接至所述第二结构化构件。
3.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,
第一结构化构件包括用于对准以容置一个或多个紧固件的一个或多个间隙孔;所述结构化接合件还包括:
第二接合板,所述第二接合板在所述第二接触面被固定至所述第二结构化构件,并且在所述第一接触面被可移除地固定至第一结构化构件,其中第二接合板包括用于对准以容置一个或多个紧固件的一个或多个间隙孔;
第二紧固件保持件,所述第二紧固件保持件可移除地附接至第一结构化构件,并且具有一个或多个用于容置一个或多个紧固件的且与第一结构化构件及第二接合板中的一个或多个间隙孔对应设置的螺纹孔;以及
第二紧固件或多个紧固件,该紧固件将所述第二接合板可移除地附接至所述第一结构化构件。
4.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面互补,以使得当所述第一接触面紧挨所述第二接触面时,所述第一接触面在相对于所述第一结构化构件和所述第二结构化构件的长轴的第一正交方向上向所述第二接触面施加,以及所述第二接触面在与所述第一正交方向相反的第二正交方向上向所述第一接触面施加力。
5.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面互补,以使得当所述第一接触面紧挨所述第二接触面时,所述第一接触面在相对于所述第一结构化构件和所述第二结构化构件的长轴的第一基本垂直方向上向所述第二接触面施加力,以及所述第二接触面在与所述第一基本垂直方向相反的第二基本垂直方向上向所述第一接触面施加力。
6.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面内的内部空间,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面内的内部空间。
7.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面处的外部面,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面处的外部面。
8.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一结构化构件与所述第二结构化构件具有相同横截面形状。
9.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一结构化构件具有第一横截面形状,以及所述第二结构化构件具有不同于所述第一横截面形状的第二横截面形状。
10.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一结构化构件与所述第二结构化构件具有相同的形状,但具有不同的尺寸。
11.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面互补。
12.根据权利要求1所述的结构化接合件,其特征在于,当所述第二结构化构件被定位为邻近所述第一结构化构件时,所述第二接触面的二维剖面的一部分倚靠在所述第一结构化构件的所述第一接触面的一部分上。
13.一种形成结构化构件的方法,所述方法包括:
提供第一结构化构件,在该第一结构化构件的一端处设有第一接触面,所述第一接触面具有二维剖面;
将第二结构化构件定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面,在所述第二结构化构件的一端处设有第二接触面,所述第二接触面具有与所述第一接触面的二维剖面类似的二维剖面,所述第一结构化构件包括第一接合板,所述第一接合板在所述第一接触面处被固定至所述第一结构化构件;
所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面包括曲线形剖面;
在所述第二接触面处通过将所述第一接合板紧固至所述第二结构化构件来通过一个或多个紧固件将该第一结构化构件可移除地固定至所述第二结构化构件;
并且限定第一接触面和第二接触面的剖面以及紧固件关于中心线的位置;
所述第一结构化构件的横截面与第二结构化构件的横截面的大小相同或不同,第一接合板被成型以适应第一结构化构件与第二结构化构件之间的大小相同或不同的截面。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,将所述第二结构化构件定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面包括:将所述第二接触面的二维剖面的一部分倚靠在所述第一结构化构件的所述第一接触面的一部分上。
15.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,将所述第二结构化构件定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面包括:将所述第二接触面的二维剖面的一部分配合到所述第一结构化构件的所述第一接触面的一部分上,以使得所述第一结构化构件承载了所述第二结构化构件的载荷
16.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述第一接合板在所述第一结构化构件的外部空间内被固定至该第一结构化构件,并且在所述第二结构化构件的外部空间内被紧固至该第二结构化构件。
17.一种结构中的跨梁,所述跨梁包括:
第一结构化构件,在该第一结构化构件的一端处设有第一接触面,所述第一接触面具有二维剖面;
第二结构化构件,在该第二结构化构件的一端处设有第二接触面并且该第二结构化构件被定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面,所述第二接触面具有与所述第一接触面的二维剖面类似的二维剖面,其中所述第二结构化构件包括用于对准以容置一个或多个紧固件的一个或多个间隙孔;
所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面包括曲线形剖面;
第一接合板,所述第一接合板在所述第一接触面内被固定至所述第一结构化构件并且在所述第二接触面内被可移除地固定至所述第二结构化构件;
第一紧固件保持件,所述第一紧固件保持件可移除地附接至第一接合板,并且具有一个或多个用于容置一个或多个紧固件的且与第二结构化构件及第一接合板中的一个或多个间隙孔对应设置的螺纹孔;
一个或多个紧固件,该一个或多个紧固件将所述第一接合板固定至所述第一结构化构件并将所述第一接合板可移除地附接至所述第二结构化构件;
其中所述第一接触面和所述第二接触面的剖面与所述紧固件的位置是关于中心线进行限定的;
所述第一结构化构件的横截面与第二结构化构件的横截面的大小相同或不同,第一接合板被成型以适应第一结构化构件与第二结构化构件之间的大小相同或不同的截面。
18.根据权利要求17所述的跨梁,其特征在于,当所述第二结构化构件被定位为邻近所述第一结构化构件时,所述第二接触面的二维剖面的一部分倚靠在所述第一结构化构件的所述第一接触面的一部分上。

说明书全文

自支承和自承载的结构化接合件

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月15日递交的题为“可拆除自支承/自定位承载的结构化接合件”的美国临时申请No.61/789,603的优先权,其全部内容通过引用而合并到本申请中。

背景技术

[0003] 为了简化描述,结构化框架可被分类为固定的、半固定的和临时的。建筑类型将决定结构所满足的建筑规范和规则。固定的结构化框架的示例为永久性建筑物所使用的结构化框架,在这种情况下,建筑物倾向于保持在建造位置并且不被设计为可移动。接合件可被螺栓连接、铆接焊接或者其结合,附接方法由诸如设计/批准要求、设备和熟练工人的可用性和可及性等因素来决定。半固定结构的示例包括用于临时居住的建筑物,比如用于军事和采矿领域的营帐,当营帐迁移以及在必要时,建筑物需要拆卸并移动。建筑物可被连接为永久性结构,但要具有可被拆卸的能。对于这一分类,出于运输以及组装、定、拆卸的能力并且基于结构被移动、磨损和损耗的频率,还应考虑使建筑接合件的大小合适。临时结构的示例包括脚手架,其结构被设计为易于通过使用标准化的部件、固件和组装设备来组装和拆卸。其建筑规范将不同于固定和半固定建筑物所使用的规范。另外,建筑结构部件被设计成具有一定的重量和尺寸以易于在建筑工地进行运输和处理。
[0004] 当前,可持续性和“绿色建筑”成为建筑设计的主要驱动力。预制的引入使得结构件能够被更快、更容易地组装并且提高了质量。对具有严格容差控制的工程化部件的使用提供了制造具有最小配合间隙的紧密结构的能力。在工厂环境中生产元件的结果在于为生产反复地配合在一起的部件创造了成本效益。随着对覆盖多设计情形的分析工具的使用,元件将被设计为满足负荷要求,从而大大减少材料。材料浪费的减少以及制造和运输成本的降低非常有助于使产品、建筑结构变得更加环保、经济。
[0005] 如其他行业一样,建筑行业正在利用“模”型建造,其中组件、子组件和部件在到达建筑工地时已被预制。将成品部件递送到建筑工地减少了时间和成本,建筑工地仅需组装,这与在建筑工地现场制造和维修部件相反,建筑工地的可及性、日光和天气可影响建造质量和组装时间。设计基于对设计和制造技术的进步的利用,下面将进一步详细讨论设计和制造技术的进步。
[0006] 与其他行业一样,建造行业受益于新技术、制造方法、材料和紧固件/紧固技术的发展。随着新技术的发展,之前由于制造条件限制不可能制造或者无法有效控制成本生产的部件/结构,现在已经能够制造。支持制造方法的新技术进步的示例可在元件的3D(三维)定义的引入中得到见证,其中,图纸定义可由“3D”元件的电子定义来表示,比如初始图形交换规范(IGES)或产品交换标准(STEP,由ISO-10303-21定义)模型数据文件。这些文件包括供应商中立数据(vendor neutral data),这些供应商中立数据允许在用于设计、分析和制造的不同程序之间进行数字交换。
[0007] 诸如SolidWorks和CATIA(列出两款商用产品)之类的程序是用于设计和模拟的工业标准软件的示例。对CATIA(计算机辅助三维交互式应用)进行描述以提供该产品的概览;CATIA是法国公司Dassault Systemes开发的多平台CAD/CAM/CAE商业软件套件。通常被称为3D产品生命周期管理软件套件。CATIA支持产品开发的多个阶段(CAx),包括概念化、设计(CAD)、制造(CAM)以及工程(CAE)。CATIA利于跨学科协同工程,包括表面和形状设计、机械工程以及设备和系统工程。还提供完成产品定义的工具,包括功能容差以及运动学定义和结构分析。
[0008] CATIA V5当前在汽车和航空工业很常见。3D定义文件可被用来完全定义元件、子组件以及组件,其中,材料、生产工艺、检查和容差要求连同部件的几何定义被一起定义在电子的元件文件或产品文件的备注中。一旦元件被定义,该元件就可被用来定义组件,在组件中,多个元件被放置在一起以形成产品。元件的同一定义可保存为不同形式,所以这些不同的形式能够用于不同的程序。制造设备常用的两种形式为之前描述过的IGES和STEP文件。
[0009] 制造业的发展得到自动化机械的支持。用于制造的自动化机械(例如喷射切割机、激光切割机和机器焊接机)的使用产生了相应的成本效益、质量效益和生产时间效益,安装好这样的机械之后,由于其自监控能力,所以仅需要对该机械进行期间检查。质量控制可被简化为对所生产的部件进行概率抽样以及对用于制造的材料的质量进行检查。另外,如果制造/机械加工工艺具有成本效益,则可将额外的孔或特征添加到元件中,从而使得该元件能够被用于多种配置。减少元件类型和紧固件类型的数量并使用标准截面都支持具有成本效益且高效的制造工艺。在制造业中使用机器人技术是常见的,所制造出的高精度、精密容差的元件使得在制造卡具和夹具的过程中能够对元件进行精确定位,这为机器化焊接做好了准备从而能够以重复的质量来生产元件。
[0010] 将技术的进步包括在建筑设计中使得能够对环保、可持续的“绿色”建筑进行改进,这得到了高效制造方法和材料的高效使用的支持。自动化机械可通过其固有的精度和程序来降低浪费等级,该程序例如被用来确定为从标准长度的原材料中产出最多的元件而对元件组合所进行的最有效的切割。
[0011] 建筑材料使用上的发展可在用于建造包层(比如用于对结构进行平板化表面处理)的材料中得到见证,在建造包层的情况下,使用易于安装的、能效高的隔热面板来包覆住宅建筑和商用建筑,该隔热面板被安装在诸如预成形钣金和互锁挤压成形件的栏杆系统上。可在现场修改面板,从而避免运输不同类型的、需要保护和追踪的面板。现场修改可包括裁剪面板以适应安装要求或者现场剪切孔从而提供、窗以及配件,比如太阳能面板。此外,也存在新材料的发展,金属材料、复合材料以及两者的结合,一个示例为结构化复合材料贴合的面板组件。
[0012] 例如,紧固系统的发展,诸如“拉铆螺母”的外加螺母安装,其中,螺母被形成在待附接的部件中或螺母载板中,该螺母载板可被附接到要附接的部件上,从而允许单侧安装或允许紧固至闭合截面结构部件,比如管。诸如“流钻”的螺纹成型,其中,螺纹形成在基体元件或螺母“载板”中;以及锁紧器的发展,比如振动垫圈和紧固器系统。
[0013] 在建筑部件的设计和制造中,设计和分析工具的进步使得能够在单一或组合荷载应用中,使用力、压力、惯性和温度载荷在静止载荷和疲劳载荷下对设计进行三维模拟。可使用热分析工具以辅助材料选择,从而为建筑物所处环境提供必要的益处。这有益于对结构暴露于极端天气下的影响进行分析。结构和热分析还通过选择最合适的材料来支持“绿色建筑”,通过设计满足载荷要求的结构来使浪费最小化,这通过设计“高效”结构来实现,在该“高效”结构中,承载构件的横截面被设计为与载荷要求相匹配。该类型的设计方式通常应用在航空工业中,其中,机身结构被设计为接近地满足载荷要求,这通常通过创建整个飞机结构的有限元模型(FEM)来实现。诸如MSC Patran(前处理器和后处理器)和MSC Nastran的工业标准程序通常被用来进行线性和非线性结构分析。附图说明
[0014] 图1A和图1B示出了跨梁在被降低至安装位置之前的等距视图;
[0015] 图2A和图2B示出了跨梁处于安装位置的等距视图;
[0016] 图3的等距视图示出了用于使结构化构件在水平方向配合的结构化接合件的分解视图;
[0017] 图4A的等距视图示出了结构化接合件的保持和/或紧固侧所使用的部件的示例;
[0018] 图4B是示出了螺母板组件的等距分解视图;
[0019] 图5A和图5B是结构化接合件的侧视图、俯视图、端视图和剖视图。
[0020] 图6的等距视图示出了结构化接合件的组装视图;
[0021] 图7是管状结构框架的视图,该管状结构框架具有用于垂直、水平和倾斜构件的接合件;
[0022] 图8的等距视图示出了可在垂直方向使用的结构化接合件的替代性profile的分解视图;
[0023] 图9的等距视图示出了图8中所示的结构化接合件的保持和/或紧固侧所使用的部件的示例;
[0024] 图10是被接合的矩形和C形构件的视图;
[0025] 图11是被接合的矩形和U形构件的视图;
[0026] 图12是被接合的矩形和H形构件的视图;
[0027] 图13是被接合的矩形和Z形构件的视图;
[0028] 图14是被接合的矩形和T形构件的视图;
[0029] 图15是被附接的不同尺寸的结构化构件的视图;以及
[0030] 图16是介于两个环形横截面构件之间的结构化接合件的视图。发明内容
[0031] 本发明大体上涉及一种建筑结构。更具体地,本发明涉及一种用来连接结构化构件的结构化接合件,该结构化接合件提供载荷转移并使结构化构件、柱和梁之间的连接对准。
[0032] 在某些实施例中,结构化接合件,包括:第一结构化构件,在该第一结构化构件的一端处设有第一接触面,所述第一接触面具有二维剖面;第二结构化构件,在该第二结构化构件的一端处设有第二接触面并且该第二结构化构件被定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面,所述第二接触面具有与所述第一接触面的二维剖面类似的二维剖面;接合板,该接合板在所述第一接触面处被固定至所述第一结构化构件,并且在所述第二接触面处被可移除地固定至所述第二结构化构件;以及紧固件,该紧固件将所述接合板固定至所述第一结构化构件并将所述接合板可移除地附接至所述第二结构化构件。所述第二构件也可具有提供紧固件保持的、被可移除地附接的螺母载板。
[0033] 例如,二维剖面可包括处于接触面上部的凸出部和/或处于接触面下部的凸出部,以使得第一接触面的二维剖面与第二接触面的二维剖面互补和/或当第二结构化构件被定位为邻近第一结构化构件时,第二接触面的二维剖面的一部分倚靠在第一结构化构件的第一接触面的一部分上。

具体实施方式

[0034] 描述了一种自支承和/自定位承载的结构化接合件。在某些实施例中,通过如下方式来形成结构化接合件(例如,用于形成跨梁):提供第一结构化构件,在该第一结构化构件的一端处设有第一接触面,所述第一接触面具有二维剖面;将第二结构化构件定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面,在所述第二结构化构件的一端处设有第二接触面,所述第二接触面具有与所述第一接触面的二维剖面类似的二维剖面,所述第二结构化构件包括接合板,该接合板在所述第一接触面处被固定值所述第一结构化构件;在所述第二接触面处通过将所述接合板紧固至所述第一结构化构件来将该第一结构化构件可移除地固定至所述第二结构化构件。
[0035] 下面将描述与结构化接合件和形成该结构化接合件的方法的各个实施例有关的进一步细节。
[0036] 本发明旨在通过提供可拆卸自支承和自对准承载的结构化接合件来提供适于在预制结构上使用的接合件,所述可拆卸自支承和自对准承载的结构化接合件可被用来连接所使用的结构化构件以形成建筑承载结构。该设计体现了DFMA(面向制造与装配的设计)的思想,接合件设计为制造和组装做好了准备,从而能够以低成本生产并易于组装。
[0037] 接合件所使用的轮廓使得在组装过程中重力的作用能够辅助构件定位并使构件保持在适当位置。配合构件被成形以在垂直、水平和倾斜位置方向辅助邻近元件的定位。接合板通常被牢固地附接到所接合的构件之一上,接合板可通过以下方式来被牢固地附接:比如将两个接合板焊接到结构化接合件的一个构件上,或者将一个接合板焊接到每个构件上。由于结构化构件的位置,可从一侧或垂直于接合板进行安装,因此,接合板将必须被焊接到两个构件上(一个接合板焊接到每个结构化构件上),这与将两个接合板焊接到一个构件上的情形相反。
[0038] 进行描述时所使用的方向与如图3所示的结构化构件的取向有关,取向包括轴向(60)、法向(62)和横向(64)以及相应的旋转(66)、(68)和(70)。将针对于所描述的接合件的取向,在相应附图中标识出“方向”。
[0039] 常规地,存在六个自由度,即分别由(60)、(62)、(64)表示的3个平移“X”、“Y”、“Z”,以及分别由(66)、(68)、(70)表示的3个旋转“RX”、“RY”、“RZ”。为便于讨论,在附图中定义了所描述的接合件的自由度。
[0040] 如图3所示,异型构件与接合构件在水平位置上的结合阻止了在除垂直/法向(62)和旋转(70)之外的所有方向上的移动,对于在相对于构件的横向(64)方向上经附接的接合板,当安装保持/固定紧固件时在相对于结构化构件的方向上,剖面和接合板两者提供了接合件,该接合件限制了结构化构件在(向下)法向(62)、轴向(60)、横向(64)以及旋转(66)和(68)上的移动。根据接合件取向的不同,当安装保持/固定紧固件时,剖面和接合板两者提供了接合件,该接合件相对于重力的作用在法向(62)、轴向(60)和横向(64)上支承结构化构件。
[0041] 接合构件的轮廓可被改变以适应用于连续梁/柱的结构化构件接合件的取向。例如,结构化构件可被垂直降低位置,即使梁位于斜面上。
[0042] 为了支持模块化建筑物的建造,可考虑到处理和运输需求来确定部件的尺寸。处理重量可受到人员能力、建造场地规范以及可用机械的限制。运输要求可通过能够被运输的部件的最大物理尺寸和/或包装要求以及运输部门的相关重量限制来进行设定。
[0043] 另外,部件的最大尺寸可受到所采用的材料、制造和表面处理工艺的限制,例如,管的长度通常为20英尺,因而应可针对该尺寸来设计机械,尽管诸如24英尺的长度也是可用的。还需要考虑价格,通常越常见的尺寸,价格越低。此外,表面处理工艺(比如粉末涂敷)可受限于炉或处理设备的长度,以及在电中,受限于可用槽的尺寸。
[0044] 本申请中所出现的技术利用新的设计和机械加工方法来开发适用于建筑和建造行业的接合件,其中,在配合元件中引入了剖面以在安装固定紧固件时支承该接合件。例如,参考图1A,结构化接合件可使得在安装紧固件时,跨梁(12)由于重力而能够被保持在适当位置,在组装过程中仅使用某些需要安装的紧固件,紧固件可通过手指拧紧进行安装随后再使其更加牢固,必要时可使用锁定装置和方法。
[0045] 在一个示例中,结构化接合件使用管段,自支承接合件设计可被用于通过在接合件的两侧安装独立的紧固件来代替传统的、“通过螺栓连接”而进行紧固的接合件。通常,在“通过螺栓连接”的配置中,通过完整的段、管和接合板来安装紧固件,并且不需要内螺母。这种类型的设计具有其固有的缺点,其中,紧固件孔在接合件的整个组装过程中都需要进行对准,在图3所示的管状结构的示例中,两个管壁和两个接合板需要对准,这可能导致要求较大的容差。另一缺点为:如果过紧,则螺栓在某种程度上会“压坏”管段,因而需要使用更长更贵的螺栓。此外,管会随时间变形并且紧固件会变松。
[0046] 接合件设计也可用来代替焊接,其中,配合结构化构件之一被车螺纹以代替将构件焊接在一起。尽管建造中仍使用焊接,但焊接因接合件的位置和取向(会限制可及性)、天气而受到限制,此外,焊接点需要检测才能获批。如果接合件被要求用来在焊接操作之前或焊接操作过程中定位和固定配合元件,则仍可进行焊接。
[0047] 下面的详细描述参照了附图,附图也是所述详细描述的一部分。详细描述中所描述的实施例、附图以及权利要求不意在限制本发明。在不超出本文所描述的主题的精神或范围的情况下,可使用其他实施例,并且可做出其他修改。应当理解,如本文中所大体描述以及附图中所示出的那样,可以以各种不同配置来设置、替换、组合、分离以及设计本发明的方面。
[0048] 下面结合附图给出了对实施例的详细描述,附图示出了技术的原理。结合这样的实施例来描述该技术,但是该技术不应当限于任何实施例。技术的范围仅由权利要求来限定,并且该技术包括各种替换、修改和等价物。以下描述中列举了各种具体细节以提供对技术的透彻理解。这些细节仅用于示例,并且技术可根据不具有某些或全部这些具体细节的权利要求来进行实施。为了清楚起见,与该技术相关的技术领域中已知的技术材料未被详细描述,以免不必要地使本发明难以理解。
[0049] 结构化接合件的示例
[0050] 以下描述将大体参照图1A至图16。本文中参照附图对“接合件”进行了更全面地描述,附图示出了本发明的实施例。然而,接合件可被实施为图7中示出的多种不同形式。图3和图7分别示出了水平接合件和垂直接合件,同样的设计原理可应用于倾斜的构件,因为对于所有的接合件配置,配合剖面被设计为适于接合件取向。图10至图16中所示的其他示例示出了附加的配置,然而,这不应当被理解为限制本发明;相反,提供这些实施例是为了将本发明的范围和目的彻底、完整并且完全地传达给本领域的技术人员。示例中所示出的构件处于简单起见通常是直的,这些直的构件可被弯曲构件所代替以提高强度和/或美感特性。
[0051] 应当理解的是,图1A至图16中所示出的紧固件配置旨在辅助对接合件的描述,紧固件的个数、尺寸和配置可被改变以适应载荷要求,个数的改变可介于无紧固件与一个或多个紧固件之间,在无紧固件的情况下,紧固件通过作用在梁/构件剖面(44)-卡头梁配合剖面(40)和接合板(14)上的重力而被保持在适当位置。紧固件的个数将由载荷或其他接合要求来确定。一个或多个孔可被用于对准;在存在附加的孔或不安装紧固件并且杆或螺丝刀可被用来将构件移至对准位置的情况下,可通过紧固件孔来实现对准,但应当小心以免损坏螺纹。由于剖面的“嵌套”特性,仅需要一个紧固件以在六个自由度(3个平移和3个旋转)上对梁进行固定。接合板(14)以及某些情况下安装的螺母载板(16)和螺母载板组件(22)可被修改以适应紧固件的个数。此外,示出了接合件的剖面以用于描述,并且剖面可被配置以适应载荷或接合要求。
[0052] 接合件起初是为管结构设计的,预期的设计旨在在不需要附加的支承板的情况下将构件保持在适当位置[参见绿色专利US 8,186,110B2—图5C支承板(105)],该支承板被替代为将管的端部制成异型以提供支承。接合件被开发为使得一个工人能够容易地安装具有相同或不同剖面的相同或不同尺寸的部件。
[0053] 添加了检修/检查孔或槽(42)从而为辅助例如封闭或开放截面的接合件的安装和检查提供通道,这些孔或槽还可被用来为给养或公用设施规定线路,例如在管状截面接合件中,电缆管可在管段内走线并经由孔/槽从管段中穿出以用于连接,孔/槽可以接近或远离接合处。孔/槽可被成形以适应所要求的剖面。
[0054] 设计软件的发展使得使用诸如激光切割机、水喷射切割机和传统的CNC机之类的机械能够在3D作业中很好地定义元件和组件,剖面可被容易、精确且成本有效地并入设计中。进一步地,元件的电子定义可被传递到3D定义中以代替元件定义需要编程的2D图纸。例如可通过当前的行业标准(比如,前述的*.IGES文件或*.STEP/*.STP文件格式)之一来进行部件的3D定义。
[0055] 最初的设计目的在于如美国专利No.8,186,110所示的集装箱房结构,该专利的全部内容通过引用而合并到本申请中,在该集装箱房结构中,构件的尺寸被确定以使该构件被装在船用集装箱内运输,因此,构件的尺寸被确定为满足集装箱的限制。
[0056] 基本的剖面为长方形,其他实施例包括了不同形状以利于梁/接合件的取向和定位。
[0057] 所示出的实施例通常针对直梁/直结构化构件,在这些实施例中,出于示例的目的定义了用于水平取向梁和垂直取向柱的接合件。针对倾斜梁或曲梁,可定义相同的设计原理。
[0058] 配合构件一旦被放置到位,在通过管的端部上的剖面进行辅助定位操作的情况下,剖面为构件/梁定位提供了基准,所以可更为容易地安装紧固件。附加的孔可被共同添加到待紧固的接合/配合梁上以支承定位操作,在一个实施例中,可使用锥形销来对准孔,使用锤子来将锥形销敲打到位。
[0059] 该设计可适应不同尺寸和壁厚的管,这通过限定配合剖面以及紧固件关于中心线的位置(可位于中心线之上、上方或下方)来实现。例如,相同宽度不同高度的两个管具有如图15所示的配合剖面,通过关于中心线限定截面确保了元件的配合,这可被用来克服要接合的截面中相同尺寸的截面在制造/成形尺寸容差上的差异。相同或不同宽度的管可与相同或不同高度的管接合,这可通过使接合板成异型以适应管尺寸、所要求的剖面和紧固件样式来实现,管尺寸、所要求的剖面和紧固件样式可关于中心线进行限定以适应制造容差,这种情况下,一个管可能比另一管高,但是紧固件位置却是关于管中心线来限定的。例如,在传统的管材激光切割机中,通过夹钳位置来对管进行定位,其中,中心线即为夹钳位置的中心,这与从管的一侧来确定紧固件的尺寸相反,由于管的容差,从一侧得到的尺寸可能不同于从该管的另一侧得到的尺寸。例如,对于5英寸x5英寸的管合理的容差可为+/-0.030”,因此,负0.030”容差的管(0.47”)与正0.030”容差的管(0.53”)将具有0.060”的净差异。
[0060] 相同或不同尺寸的管或实心段可以用类似的方式容置到具有相同或不同尺寸/剖面的方形、矩形、三形或六角形以及其他几何形状中。不同截面的配合可通过接合剖面的变化来适应。相同及不同的截面、剖面、高度可通过适配合适的接合板来适应。相同或不同的截面可包括方形、矩形、环形、梯形、五边形、六边形以及任何其他封闭截面。也可以以类似的方式容置开放截面,包括但不限于T、C、H、I、U、Z以及其他开放轮廓截面。
[0061] 激光切割设备提供了自动化、低成本生产的选择,其所具有的高重复性能够保持紧密容差并且提供了无需去毛刺的元件,尽管根据应用和载荷的不同可得益于热影响区的移除。宽度在0.010”范围内的激光切割束可切割尺寸小至0.010”的孔。供应商可提供精度为+/-0.010”的激光切割元件,而互联网上的某些文献声称加工容差高达+/-0.004”。
[0062] 所定义的元件可被精确且快速地再生产。例如,在切割管段时,激光切割机通过使用四个爪式卡盘来定位元件,卡盘的夹钳将元件定位在管的中心线上的水平中心Y和垂直中心Z上,并且在激光对管的端部进行第一次切割之后,在轴X-前向/后向上提供清晰的基准面。激光或水喷射切割机由定位传感器进行监视并且通常是通过计算机控制的。
[0063] 紧密容差自动化机器的使用降低了低成本工人的优势,因为劳动时间在引入了良好设计原理后的总的部件制造时间中所占比例较低。接合件的设计利用了最新的设计和制造技术,通过这些设计和制造技术,紧密容差部件可被精确地量产,从而很少有进一步维修。
[0064] 在本发明技术的实施例中,由于配合元件以及接合板(14)和/或固定紧固件(20)的剖面,待附接的结构化构件可通过重力被保持在适当位置。接合件可提供有多个紧固件,然而,在建造中为安全地保持接合构件,如果未过载,一个紧固件就可有效地将结构保持在一起。这样的附接具有如下优点:
[0065] 只要支承构件不移动,构件就可以在不安装紧固件(20)的情况下通过重力效应而被保持在适当位置;
[0066] 支承梁将使用至少一个表面作为支承面以将梁保持在适当位置;
[0067] 配合元件可被预先钻孔、切割和/或成形,具有一个定位索引从剖面到辅助/控制位置;
[0068] 容差可被紧固件孔直径的间隙所容置。以欠尺寸来设置孔,并且在安装过程中由紧固件来打开孔,这可得益于对孔进行冷加工。可在一侧或两侧设置接合板以防止横向(64)移动。在一个实施例中,接合板可在一个构件上,由于可及性限制,存在这样的情形,即一个接合板被牢固地附接到两个配合构件的每一个上,例如在水平取向的情况下,可考虑图3中所示的配置;从而使得可从法向(62)和横向(64)或者两者的结合进行安装。在一些实施例中,接合板是接合载荷转移构件,螺母板被用来将片式紧固件保持在适当位置。
[0069] 配合元件可被斜置在垂直与水平之间以适应要求并相应地成形。水平接合件和垂直接合件的示例在图1A至图7中示出,以及图7也示出了倾斜接合件。
[0070] 可为水平或倾斜梁制作接合件以通过将配合剖面引入邻接构件而与垂直或倾斜梁直接相交。其中,倾斜可以是垂直于水平之间的任何角度。
[0071] 邻接的梁可包括水平梁与水平梁、倾斜梁与倾斜梁、垂直梁与垂直梁、倾斜梁与垂直/水平梁或者前述各项的任一结合。
[0072] 半径或曲线剖面的使用减小了应力集中细节,比如角部或尖锐轮廓改变。
[0073] 参考图3,示出了结构化接合件的实施例,其中,螺母载板组件(22)被用来将支承梁(10)和接合板(14)附接到邻接的待连接跨越构件(12)上,这可被颠倒为:螺母载板组件(22)被附接到跨越构件(12)上并且接合板(14)被附接到支承梁(10)上,或者上述情形的组合,即一个螺母载板组件(22)和一个接合板(14)被颠倒,例如一个螺母载板组件(22)和接合板(14)被安装在任一梁或多个梁上。例如,载板被附接到管的内侧并将拉铆螺母保持在正确位置以及接合板可在外侧上,紧固件(螺栓)穿过接合板(14)和梁(10)并旋紧到由载板固定的拉铆螺母中,从而将接合板(14)和梁(10)保持在适当位置。因此,接合板可在管的内部或外部,以及附加地,如果接合板在管的内部,则螺母板可被直接连接至接合板,或者如果接合板在管的外部,则螺母板可被直接连接至管的内表面。
[0074] 如果被损坏,则螺母载板组件(22)可被移除并且更换。
[0075] 参考图4A和4B,除其他之外,螺母载板(16)可具有可移除的紧固件(例如,拉铆螺母(18))、永久固定紧固件(比如,经焊接螺母)或者成形螺纹(比如,传统的攻丝钻孔或流钻孔)。
[0076] 例如,如果螺母载板组件(22)所附接的梁/构件要求进行可能损坏或堵塞螺纹的电镀或粉末涂敷处理,则螺母载板能够在表面处理后进行安装。
[0077] 由于经附接构件的变形,螺母载板和/或接合板可被加上垫片或通过其他方式进行适配。
[0078] 拉铆螺母(18)能够被钻出螺母载板。
[0079] 接合件可被加在仅一个壁上。
[0080] 不同段可使用相同或不同尺寸的紧固件来配合并置入接合板中。
[0081] 接合件提供以使得没有特殊技能、未经培训的建造工人在不经检查的情况下就可安装接合件。
[0082] 如果未使用载板,则检修孔或检修槽(42)可用于螺母附接,之后槽和孔可用于公共设施。
[0083] 传统的螺母可使用检修孔(42)或检修槽来进行安装。
[0084] 元件可被配置为使用现代机械加工方法(除其他之外,比如激光加工和水喷射加工)来产生由3D技术软件来定义的紧密容差元件。
[0085] 元件可被制造为在交付前的元件或组件中包括有附加的定位孔和紧固件孔,从而提供快速现场组装,例如,[绿色专利US 8,186,110B2]中所示的框架结构,可要求该结构中具有或不具有容器。
[0086] 安装紧固件的工人保持在同一位置时可安装紧固件,工人可在梁的任一侧或在梁之上/之下。
[0087] 在建造/组装场地可完全省略对接合件进行钻孔和车螺纹,除非要求更换受损元件。
[0088] 如果出于维修目的而必要的话,可使用传统的螺母-螺栓配置、传统的螺栓紧固件或单面紧固件来组装接合件。
[0089] 锁定机构可被施加到紧固件安装上,比如用于所识别的紧固件的垫圈或变形螺纹。
[0090] 如果相应地确定了尺寸,则工人可安装构件/接合件。
[0091] 构件由于重力可被保持在适当位置。
[0092] 螺母被外加地安装在可更换载板上。
[0093] 接合件可被拆解。
[0094] 接合件子组件可使用自动化设备(例如,激光切割或水喷射切割)、手动地、半自动地或使用自动化制造方法进行量产。
[0095] 接合件可使用易获得的技术和制造设备来容易地进行制造和再生产。
[0096] 一个实施例包括设计好的接合件,借助该接合件只需现场安装紧固件(20)就能提供结构合理的接合件。
[0097] 该设计为无法进入螺母或环套的管状截面接合件提供了解决方案。
[0098] 所设计的接合件可被并入到金属构件、复合材料构件或者金属构件和复合材料构件两者的结合上。
[0099] 用于螺栓的保持方法可以是使用攻丝钻孔或流钻孔(材料被成形以允许额外的螺纹)所产生的成形螺纹或者螺母/螺栓或单面紧固件。
[0100] 自攻螺钉免去了载板和/或可能出现的全尺寸孔。在附加的实施例中,螺纹可在管截面中或在单独的板或螺母载板中。
[0101] 可在无需加紧整个截面的情况下,形成接合件。
[0102] 实心截面、封闭截面和开放截面可被附接到实心截面、封闭截面和开放截面的任一组合上。
[0103] 也可以以类似的方式容置开放截面以接合管截面,包括但不限于T、C、H、I、U、Z以及任何其他传统或非传统的开放轮廓截面。相应的示例在图10至图16中示出。
[0104] 实心截面可通过将内部螺母载板替换为外部螺母载板或传统螺母配置来进行容置。
[0105] 接合件可被划分为少量的具有变化剖面的标准接合件、紧固件、接合板以及材料等,然后,接合件被用来覆盖完成结构所要求的接合件组合。
[0106] 能够容置具有不同制造容差的不同形状的构件。
[0107] 可在组装之前完成焊接,从而在架设结构的过程中仅安装紧固件,这使得框架结构能够被运输到位,其中,框架构件被设计以适应包装、处理和运输,框架可被快速且容易地组装在适当位置上。现在讨论结构化接合件的组装。
[0108] 在某些实施例中,接合可包括将两个异型构件配合在一起,这两个异型构件被成形为构件之一为另一构件提供垂直或法向(62)或两者上的支承。接合件由防止侧向(64)移动的至少一个接合板构成,接合件使用紧固件(20)来固定,该紧固件固定接合件并提供了一种载荷转移装置。紧固件受到将该紧固件保持在适当位置的螺母或拉铆螺母的约束。
[0109] 如图1A至图16所示的实施例通常使用被附接到螺母载板上的螺母或“拉铆螺母”,可更换的载板被附接到由平头(埋头)铆钉所给出的示例中的结构化构件上,这附加地将螺母定位并保持在正确的位置处以用于紧固。在该示例的情况下,如果要附接的连接构件如图14所示,则紧固件可从任一侧或一侧安装。该结构可通过安装螺栓来进行组装,该方法已描述过,这所提供的选择为:先用手拧紧紧固件来进行安装,然后在接合件未固定时调整结构,继而紧固到正确位置,从而允许一定程度的调整,紧固过程可使用电动工具(比如电池供电的螺母扳手或气枪)来加速
[0110] 螺纹卡紧件可以是附接到板上的螺母或者可在元件上直接形成螺纹,攻丝螺纹或流钻螺纹。
[0111] 图1A示出了在跨梁/构件焊接组件(72)的每端具有结构化接合件的水平梁组件,其中,支承梁(10)将被固定到适当位置例如成为焊接框架组件的一部分,这可以是垂直转角梁(56)的一部分,可存在例如两个这样的梁,其上适当位置处附接有支承梁(10)。
[0112] 图1B示出了水平梁/构件接合件的细节,待接合的跨梁/构件焊接组件(72)在其侧面上焊接有接合板(14),通过该接合板(14),紧固件(20)将两个构件固定在一起。
[0113] 图2A和图2B示出了图1A和图1B中所详述的接合件组件的已安装配置。
[0114] 图3示出了图1B和图2B中所示的将跨梁/构件焊接组件(72)附接到支承梁(10)上的接合件的“分解图”。接合件包括位于跨梁/构件焊接组件(72)的两端处的支承梁(10),其中,支承梁(10)借助于配合剖面(40)与构件剖面(44)之间的接触为跨梁/构件焊接组件(72)提供“支承”。跨梁/构件焊接组件(72)由具有接合板(14)的跨梁(12)组成,接合板(14)使用跨梁(12)上的定位孔(30)和接合板(14)上用于对准的孔(52)来进行焊接。定位孔(52)和孔(30)为接合板(14)和跨梁(12)共有,“滚”销或“弹簧”销或者暗被同时安装在两个孔中以在元件(12)和(14)中分别沿中线(36)对准定位孔(30)和(52),从而相对于支承梁(10)中的紧固件间隙孔(28)为接合板(14)种的紧固件间隙孔(32)提供正确定位。定位销或暗榫等可被留在原位或被移除。然后,在该配置中,接合板(14)将通过比如焊接方式或另一紧固方式被牢固地紧固到跨梁/构件(12)上。跨梁/构件焊接组件(72)在处于图2A、2B和图3所示的水平位置的同时,通过构件剖面(44)与支承梁(10)配合剖面(40)之间的接触被保持在适当位置。在梁(10)和(72)处于水平配置的情况下,轴向(60)为水平以及法向(62)为垂直,支承力在重力效应下沿垂直方向(62)。如果梁处于水平(60)与垂直(62)之间,则支承力将具有沿水平方向(60)与垂直方向(62)的分量。
[0115] 对于紧固件(20)的安装,在支承梁(10)中存在紧固件间隙孔(28),这些孔在组装阶段沿中心线(34)与接合板(14)紧固件间隙孔(32)共同对准,图2B示出了这样的组装配置。支承梁(10)具有与诸如铆钉之类的埋头紧固件附接的螺母载板组件(22),埋头紧固件使得“紧固件头”与支承梁(10)的表面以下齐平,从而使得接合板(14)“无阻挡地”倚靠在支承梁(10)的侧面。螺母载板组件(22)包括安装在螺母载板(16)中的拉铆螺母(18)。当紧固件间隙孔(28)和(32)对准时,紧固件(20)被旋进作为螺母载板组件(22)一部分的拉铆螺母(18)中。如图5B所示,垫片(48)可被安装在紧固件头之下。应当注意的是,显示的管段两边的位置不要求向显示的中心线(34)那样排列,紧固件(20)可处于适应任何几何形状要求和/或载荷要求的配置中,并且紧固件(20)的个数可变化。相同或不同接合件中的紧固件(20)的类型和尺寸可不同。
[0116] 在接合件处于“定位”位置的情况下,即在跨梁/构件焊接组件(72)通过构件剖面(44)与支承梁(10)配合剖面(40)沿所示水平位置的接触而被保持在适当位置的情况下,移动受到限制。在安装紧固件之前,通过剖面(40)与(44)之间的接触来防止垂直(向下)方向(62)和轴向(60)的移动,借助于接合板(14)与支承梁(10)之间的接触来防止横向(64)以及旋转方向(66)和(68)的移动。在未安装任何紧固件(20)之前,接合件在垂直(向下)方向(62)和旋转方向(70)是自由的,然而,当安装至少一个紧固件时,该移动受到限制,在垂直(向上)方向(62)受到紧固件(20)的限制,以及在旋转方向(70)受到孔(28)和(32)中的紧固件(20)与配合剖面(40)和(44)的接触点之间的反作用力组合的限制。
[0117] 图4A示出了螺母载板组件(22)附接至支承梁(10)的细节。紧固件间隙孔(28)借助于与螺母载板(16)中的附接紧固件孔(54)对准的埋头紧固件孔(46)来与拉铆螺母(18)对准。埋头(24)的头被安装到支承梁(10)中并且安装到螺母载板组件(22)中以将两个部件连接在一起,紧固件可以是铆钉、螺母/螺栓或者另一合适配置。
[0118] 图4B示出了螺母载板组件(22)的分解图,其由螺母载板(16)以及形成为通过孔(26)被附接到该螺母载板(16)上的拉铆螺母(18)构成。这可被其他配置所代替,例如螺母被焊接/结合到载板或其他合适装置上。紧固件孔(54)被用来在支承梁(10)上定位螺母载板组件(22)并将螺母载板组件(22)附接至支承梁(10)。
[0119] 图5A和5B示出了紧固配置中的支承梁(10)与跨梁/构件焊接组件(72)。图5A示出了安装有紧固件(20)的经组装接合件的侧视图和俯视图,垫片(48)倍安装在紧固件(20)的头之下。在该实施例中,接合板(14)被示为焊接(38)到支承梁(10)上。图5B的剖面图示出了安装在螺母载板组件(20)中的紧固件(22)。螺母载板组件(22)使用埋头紧固件(24)被附接到支承梁(10),如图4A和图4B所详述的那样。垫片(48)被示为安装在紧固件(20)的头之下。垫片(48)可以采用紧固件(20)的锁定装置的形式。
[0120] 图6示出了紧固配置中的支承梁(10)与跨梁/构件焊接组件(72)。
[0121] 图7示出了被用来构建管状结构的接合件的示例。该配置包括跨梁(12)、垂直支承柱(56)以及横向屋顶梁(58)。支承梁(10)为跨梁(12)提供支承,其中,两个梁可以是水平的、垂直的或者呈介于水平与垂直之间的任何角度,并且具有能适应任何设计和载荷要求的配合剖面。支承梁(50)与柱构件(56)在图8中进行进一步描述,从而提供了修改配合剖面(40)与构件剖面(44)以适应接合件的取向的示例。
[0122] 图8示出了配合剖面适用于垂直接合件的接合件,注意,该图与图7相比在不同位置中示出了支承梁(50)和柱构件(56),从而表明接合件适用于任何取向。支承梁(50)具有配合剖面(40)以接纳具有构件剖面(44)的柱构件(56)。对接合件的描述与针对图3的描述相似,例如,当前的垂直方向(60)代替了图3中所示的(62)。可通过比较图3与图8中所示的取向来弄清楚各个方向。
[0123] 图9示出了附接到支承梁(50)上的螺母载板组件(22),对该附接的描述与针对图4A和图4B所提供的描述类似,不同之处在于接合件的取向。
[0124] 图10示出了将矩形截面附接到“C”形截面,与图3相比,跨梁(12)被替换为“C”形截面的跨梁(74),接合件的组装与针对图3的所进行的描述相似。
[0125] 图11示出了将矩形截面附接到“U”形截面,与图3相比,跨梁(12)被替换为“U”形截面的跨梁(76),接合件的组装与针对图3的所进行的描述相似。
[0126] 图12示出了将矩形截面附接到“H”形截面,与图3相比,跨梁(12)被替换为“H”形截面的跨梁(78),接合件的组装与针对图3的所进行的描述相似。
[0127] 图13示出了将矩形截面附接到“Z”形截面,与图3相比,跨梁(12)被替换为“Z”形截面的跨梁(80),接合件的组装与针对图3的所进行的描述相似。
[0128] 图14示出了“T”形截面被附接至矩形管截面的侧壁之一上。与图3相比,支承梁(10)被替换为“T”形截面支承梁(82),以及跨梁(12)倍替换为跨梁(84),其中,共同位于接合板(14)上的定位孔仅被要求存在于一侧上。该附接与图3中所述的方式类似,其中,接合板(14)仅被附接在一侧上。
[0129] 图15示出了不同尺寸的构件的附接。与图3相比,跨梁(12)被替换为跨梁(86),以及接合板(14)被替换为接合板(88)。跨梁(86)与跨梁(10)的横截面不同,因此,接合板(88)被成型为异型以适应支承梁(10)与跨梁(86)之间的截面的差异。如果截面具有不同的宽度,则这可通过将接合板(88)相应地成形以配合截面的改变来进行适应。与截面轮廓存在差异不同,接合件的组装将类似于图3中所述的组装。改变了附图标记以反映剖面的变化。
[0130] 图16示出了对使用环形截面的接合件的定义,该接合件类似于针对图3所述的接合件。不同之处总结如下:支承梁(10)被替换为支承梁(90),跨梁(12)被替换为跨梁(92),接合板(14)被替换为接合板(94),以及螺母载板组件(22)被替换为螺母载板组件(96)。与截面轮廓存在差异不同,接合件的组装将类似于图3中所述的组装。改变了附图标记以反映剖面的变化。
[0131] 因此,在某些实施例中,本文所描述的结构化接合件可包括以下特征中的某些或全部特征。
[0132] 第一结构化构件,在该第一结构化构件的一端处设有第一接触面,所述第一接触面具有二维剖面;第二结构化构件,在该第二结构化构件的一端处设有第二接触面并且该第二结构化构件被定位为邻近所述第一结构化构件的所述第一接触面,所述第二接触面具有与所述第一接触面的二维剖面类似的二维剖面;接合板或载板,该接合板或载板在所述第一接触面处被固定至所述第一结构化构件,并且在所述第二接触面处被可移除地固定至所述第二结构化构件;以及紧固件,该紧固件将所述接合板固定至所述第一结构化构件并将所述接合板可移除地附接至所述第二结构化构件;所述第二构件也可具有提供紧固件保持的、被可移除地附接的螺母载板。
[0133] 所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面互补,以使得当所述第一接触面紧挨所述第二接触面时,所述第一接触面在相对于所述第一结构化构件和所述第二结构化构件的长轴的第一正交方向上向所述第二接触面施加力,以及所述第二接触面在与所述第一正交方向相反的第二正交方向上向所述第一接触面施加力;
[0134] 所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面互补,以使得当所述第一接触面紧挨所述第二接触面时,所述第一接触面在相对于所述第一结构化构件和所述第二结构化构件的长轴的第一基本垂直方向上向所述第二接触面施加力,以及所述第二接触面在与所述第一基本垂直方向相反的第二基本垂直方向上向所述第一接触面施加力。
[0135] 所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面互补,以使得当所述第一接触面紧挨所述第二接触面时,所述第一接触面在相对于所述第一结构化构件和所述第二结构化构件的长轴的两个或多个不同的第一方向上向所述第二接触面施加多个力,以及所述第二接触面在与所述两个或多个不同第一方向相反的两个或多个不同第二方向上向所述第一接触面施加多个力。
[0136] 接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面内的内部空间,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面内的内部空间;
[0137] 接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面处的外部面,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面处的外部面;
[0138] 接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面内的内部空间,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面内的内部空间;以及第二接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面内的所述内部空间,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面内的所述内部空间;
[0139] 接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面处的外部面,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面处的外部面;以及第二接合板被固定至所述第一结构化构件的、处于所述第一接触面处的另一外部面,并且被可移除地固定至所述第二结构化构件的、处于所述第二接触面处的另一外部面;
[0140] 所述第一接触面的二维剖面包括一处于所述第一结构化构件的所述第一接触面的上部的凸出部,并且,所述第二接触面的二维剖面包括一处于所述第二结构化构件的所述第二接触面的下部的凸出部。
[0141] 如本文中所描述的,每个构件都可在上部、下部或侧面上凸出。
[0142] 所述第一接触面的二维剖面与所述第二接触面的二维剖面互补。
[0143] 当所述第二结构化构件被定位为邻近所述第一结构化构件时,所述第二接触面的二维剖面的一部分倚靠在所述第一结构化构件的所述第一接触面的一部分上。
[0144] 结构化接合件包括至少两个通过承载紧固件连接的结构化构件;结构化构件经由牢固地附接到接合构件之一上的接合板来进行附接,附接紧固件穿过结合构件之一,从而将附接紧固件牢固地附接到接合构件上以形成承载接合件,附接紧固件和具有可更换螺母的可拆卸板被牢固地附接,其中,邻接的结构化构件的接触面被成型为异型以使得剖面和接合板为结构化构件提供支承以克服重力,和/或满足任何设计或载荷要求,和/或确保组合件的安全性。
[0145] 在组装场所固定接合件不要求进行焊接,但是应当注意,如果存在特定的焊接要求,则接合件可被焊接为所配置的那样。
[0146] 螺母载板为单侧安装做了准备,并且被可移除地附接以允许更换。
[0147] 可通过任意组合的安装经由上表面、下表面或侧面对要接合的结构化构件进行附接。
[0148] 结构化构件包括以下各项中的一个或多个:一般的直梁构件、曲梁构件、垂直梁附接件、水平附接件、斜梁附接件、绞合附接件、屋顶梁附接件、窗支承件、门支承件。
[0149] 附接紧固件是可锁定的以防止由于振动或松弛效应而产生的旋转。
[0150] 可拆卸自支承承载接合件,其中,配合结构化构件被成型为异型以辅助定位并利用重力效应来将邻近的构件保持在一起,其中,在安装紧固件之前或安装紧固件的同时,重力被用来使接合件稳定并将其保持在适当位置。
[0151] 单侧安装。
[0152] 紧固件可被移除以辅助结构的拆解。
[0153] 针对量产进行设计,量产可使用易得的生产方法和机械来实现。
[0154] 紧固件和载板是可更换的。
[0155] 结构化接合件的某些或所有部件是可维修或可锁定的。
[0156] 不同形状/剖面的构件可被配合,比如方形与长方形配合、方形与圆形配合、方形与I梁配合,以及接合板被成形为适合各种形状的构件。
[0157] 至少一个壁/面上的接合板可被焊接到构件的两侧或者一个接合板被焊接到一个构件上。
[0158] 被成型为异型以匹配载荷方向(例如,重力),其中,接触面提供了对接合件进行定位的参考并且允许安装紧固件。
[0159] 使得框架结构能够被运输至现场,其中,将框架构架设计为适应包装、处理和运输,框架可被快速且容易地组装到位。
[0160] 剖面和接合板两者可在相对于结构化构件的取向的垂直方向和轴向方向为该结构化构件提供支承和/或在安装保持/固定紧固件的同时在重力作用的方向上为结构化构件提供支承。
[0161] 剖面和接合板两者可在相对于结构化构件的取向的垂直方向、轴向方向、横向方向为该结构化构件提供支承和/或在安装保持/固定紧固件的同时在重力作用的方向上为结构化构件提供支承。
[0162] 配合构件相对于形成接合件的构件的轴向平面所成角度为+/-180°。
[0163] 如要求焊接,则在进行缝焊之前,接合板可被用来将配合结构化构件固定在适当位置。
[0164] 尽管关于具体示例对本技术的各个方面进行了描述,但是本技术的实施例不受这些示例的限制。例如,本领域的普通技术人员将认识到,在不超出本技术的范围或精神的情况下,本文中未具体描述的介于其他结构化构件之间的接合件可利用本发明中所述的技术。
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