上弦杆承载梁、支撑系统及上弦杆承载梁制造方法技术方案

一种梁包括至少一个冷成形钢制细长弦杆元件、具有多个梁腹元件的冷成形钢制梁腹以及用于将所述梁腹紧固到所述弦杆元件上的装置。多个梁总体上被用在支撑系统中，用于支撑楼板和顶板结构中的平台或承板。支撑系统特别适合用在混合楼板和顶板系统中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及冷成形钢梁，以及由这种梁形成的用于在建筑行业中支撑楼板和顶板的组件，例如包括防火型钢-混凝土混合结构在内的支承结构。由上弦杆或下弦杆支撑的梁都包含在本专利技术的范围之内。
技术介绍
梁(joist)被广泛应用于建筑行业，用于在对置的壁之间跨越一段距离，并且为楼板(地板)、顶板等提供结构支撑。梁可以由各种材料构成，包括软质木材，基于木材的层合板，以及金属，特别是钢。钢梁可以被构造成开式梁腹型结构，其主要包括沿其纵向延伸的彼此相隔的上下弦杆元件，二者通过曲折形梁腹固定在一起。这种开式梁腹型梁通常由热轧钢结构件制成，即上下弦杆和梁腹。梁腹通常可以由热轧钢棒制成，其被形成为曲折形模式并且焊接在上下弦杆上。梁腹上的整体部件即端部角形支承部将下弦杆的端部连接到上弦杆，以应对梁端部的应力集中问题。开式梁腹型梁通常为上弦杆支撑型的，也就是说，被上弦杆的底侧支撑，从而上弦杆在端部角形支承部处纵向延伸超出下弦杆和端部角形支承部，以提供出与对置壁之间的承载界面。由于它们的本质特点，开式梁腹型梁在其承载能力方面具有很高的用户可定制性。弦杆和曲折形梁腹都可以由具有不同厚度的钢制成，并且构成曲折形梁腹的部件可以沿梁的长度改变厚度。梁腹被称作开式的，是由于沿着中央梁腹部在弦杆之间具有纵向空间，该空间可以容纳线材、管路、空气导管等。开式梁腹型梁可以是同心式的，也就是说由承载的负荷所施加的力基本上穿过梁的重心。如果梁以其它方式被加载，则它们被称作偏心式的。制梁行业已经产生了多种类型的用于建筑行业的混合钢-混凝土不可燃楼板和顶板系统，其中上弦杆嵌入混凝土板中，这种板同时具有负荷承载和防火性能。混合梁(composite joist)的例子可以见于美国专利No.5,941,035、4,741,138、4,454,695和美国专利申请公开文献No.2002/0069606 A1中。混合梁允许梁的上弦杆元件被设计成同非混合系统相比使用更少的钢，这是因为混凝土板在被结合到上侧钢梁上后可以向楼板或顶板系统提供额外的负荷支撑。一般而言，对于混合型的结构性梁元件，必须设置与混凝土机械互锁的装置，以提供抗剪结合(sheer bonding)。利用钢梁设计钢和混凝土混合楼板通常是困难且高成本的。在许多法律管辖范围内，出于安全原因，禁止向上弦杆上固定竖直支柱，这些法律声称结构件不能具有在结构性楼板元件上方延伸的会阻碍行人行走路径的物体。现有技术中用于在混合梁中的梁和混凝土之间提供抗剪结合的方法通常是高成本的。此外，梁拱(定义为添加到梁上的略微弧形)已经被引入开式梁腹型梁技术中，以补偿与死负载相关的偏斜，从而在设计梁时只需要考虑梁的活负载偏斜。然而，由于梁腹通常会抵抗成拱过程，因此为向梁的弦杆施加梁拱，需要采用大型机器或夹具。另外，热轧开式梁腹型梁通常需要涂覆或精饰彩色底漆。钢梁制造商通常使用大的漆罐，完全焊接好的梁组件浸入漆罐中，以经受涂覆底漆涂料。然而，由于使用包含挥发性溶剂的浸没漆罐，因此出于环境方面的考虑，这种方法更为昂贵。此外，利用开式梁腹型梁进行建筑，需要有技术工人参与，而在技术工人紧缺的繁忙建筑季节，需要在许多建筑项目之间通过“关键途径法”进行合理调节。由于制造商和建筑行业中的用户都是劳动密集型的，因此开式梁腹钢梁是高成本的，因此它们的使用只适合于需要跨越40英尺或以上的较大商业和工业建筑中。开式梁腹钢梁的一种替代是冷成形钢梁。冷成形钢结构性设计已经在房屋建筑行业中被用于楼板和顶板梁一段时间了。然而，现有技术的冷成形钢梁已被发现由于在建筑组装方面成本高而使其应用受到限制，并且在跨越距离远大于24英尺时成本效率低，因此应用局限于单或多家庭房屋以及商用矮型结构。假定使用轻型钢，则低成本地批量制造冷成形钢梁是可行的，这是因为高自动化的成形操作例如扎制成形是商业上可用的。现有技术中的梁是这样制成的，即单块金属板材被冷成形为梁，梁包括上弦杆、梁腹和下弦杆，以形成连续的单一结构，并且梁主要被用于下弦杆承载状态。这些梁通常是偏心式的，其中负荷力不穿过梁重心。现有技术中最普通的例子是C形梁，其横截面轮廓类似于字母C。冷轧结构的其它例子显示于美国专利专利申请公开文献No.2002/0020138 A1和2003/0084637 A1。利用冷成形梁构成的混合防火楼板结构已是商业供应的。它们的例子包括Hambro D510和Speed Floor，二者均具有的端部连接件，所述连接件被焊接、栓接或螺纹连接到单条冷成形部分上，以提供上弦杆承载梁。然而，由于端部连接件与冷成形梁元件之间局部连接的本质，这些梁只能提供有限的负载能力。此外，它们的制造成本高。冷成形梁制造商沿着中央梁腹部分形成纵向孔，所述孔的尺寸使得它们能够容纳后续行业里所用的设备。由于冷成形梁材料可能已被预精加工(即钢卷材可以被镀锌或涂漆)，因此同前面描述的开式梁腹涂覆过程相比，制造过程对工人和环境的危害较小。尽管冷成形梁具有优异的表面精度，并且由于不太取决于人工(与取决于人工的开式梁腹型梁技术不同)因此而可以低成本地批量生产，但目前的冷成形梁技术状态不能充分开发钢的固有强度重量比，也不能在梁的全长内使材料的用量最优化。相同厚度的钢被用于弦杆和梁腹，该厚度沿梁的长度恒定。由于偏心设计中存在绕纵向轴线的机械力距，因此具有不稳定的趋势。所以，梁之间需要使用很多系杆以对抗这种作用。这些性能与开式梁腹钢梁相比较为不利，因为开式梁腹钢梁的弦杆和梁腹可以具有不同的厚度，并且梁腹元件的厚度可以根据负载要求而在整个跨越长度内改变。因此，希望有这样的梁和制造所述梁的方法，即能够利用有利的因素，同时避免开式梁腹型梁技术和冷成形梁技术存在的缺点。此外，希望利用自动冷成形方法制造梁，以避免开式梁腹钢梁建造中采用的劳动密集型焊接和处理方法。还希望具有基于整体附着在混凝土板上的冷成形钢梁的低成本防火混合楼板和顶板。由于开式梁腹和冷成形钢梁楼板和顶板结构通常要求采用桥接系统，其包括钢元件以跨越楼板或顶板组件中的梁之间的间隙，从而稳定组件以防止相应于所施加的负荷而相对于纵向作任何侧向运动或旋转运动。实践中通常现场将桥接系统焊于开式梁腹型梁之间，而具有桥接结构的冷成形梁系统通常通过螺钉或焊接而实现紧固。因此，非常希望有一种低成本的措施在梁之间提供桥接。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种梁，其包括至少一个细长弦杆元件，每个弦杆元件由单块钢板材冷成形制成，弦杆元件具有凸缘部和与其正交的梁腹容纳部，梁腹容纳部具有两个突片；大致平坦的钢制梁腹，其在所述两个突片之间连接至弦杆元件的梁腹容纳部。在不对本专利技术构成任何限制的前提下，这种梁可以是同心的或基本同心的，以提高稳定性。本专利技术的另一方面提供了所述梁的上下弦杆承载的实施例，以使得上弦杆承载梁还带有端部角形支承元件。本专利技术的另一方面提供了支撑系统，其包括多个根据本专利技术构造出的梁。在不对本专利技术构成任何限制的前提下，这种支撑系统可以形成混合楼板系统的一部分。本专利技术的另一方面提供了一种混合楼板系统，包括多个金属梁，每个梁包括细长上弦杆元件，其由单块冷成形钢形成，并且具有凸缘部和从凸缘部向上延伸的混凝土嵌合部，所述混凝土嵌合部包括两倍厚度的钢(两层钢板)；承板，其支撑在上弦杆元件上；混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梁，包括：至少一个细长弦杆元件，每个弦杆元件由单块钢板材冷成形制成，弦杆元件具有凸缘部和与其正交的梁腹容纳部，梁腹容纳部具有两个突片；大致平坦的钢制梁腹，其在所述两个突片之间连接至弦杆元件的梁腹容纳部。

【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：迈克尔理查德斯特里克兰，徐磊，
申请(专利权)人：最优托梁公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]