一种无焊接、无连接件的桁架及其安装方法

技术领域

本发明属于钢结构建筑技术领域，具体涉及一种无焊接、无连接件的桁架及其安装方法。

背景技术

现有的桁架结构中，弦杆多采用方钢或矩形钢，腹杆与弦杆之间的连接需要现场配备焊接设备进行焊接操作，常规的连接腹杆方式是用焊接，本方案的发明人还设计了一种连接板，无需焊接，效率得到有效提高。但是随着同类应用的发展，对材料的使用和工期提出了更高的要求，业界却缺乏相应的解决方案。通过连接板作为媒介来对位连接弦杆和腹杆，显得现场施工较为复杂，施工进度慢，浪费材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种无焊接、无连接件的桁架，包括上弦杆、下弦杆和腹杆，腹杆依次交替反向倾斜地连接于上弦杆与下弦杆之间，其特征在于：所述上弦杆和下弦杆的横截面形状为：包括一对平行的侧板，一对侧板的外侧以连板连接，内侧开口，构成上弦杆和下弦杆的开口方向相对的槽型；所述腹杆的两端分别嵌入到上弦杆和下弦杆的开口内形成连接节点，在连接节点处通过紧固件将上弦杆/下弦杆与腹杆之间形成无焊接、无连接媒介的固定连接。

所述连接节点处，腹杆与所插入的上弦杆或下弦杆之间的单侧间隙为0.5～1.5mm。

所述上弦杆和/或下弦杆的横截面形状为以所述的槽型为基础的以下形状之一：

A、横截面形状仅为槽型；

B、槽型的侧板内端向外弯折出翼板；

C、槽型的侧板的内端向外弯折出翼板，翼板的外端向上弯折有翻边；

D、槽型的侧板的内端向外弯折出翼板，翼板的外端向下弯折有翻边。

典型的弦杆弯折角度为，侧板与翼板之间的弯折角度为90°，也可以是其他角度。

所述上弦杆和下弦杆的板面压制有凸痕，上弦杆和下弦杆的板面不压制凸痕也可以应用。

所述凸痕为条状直形，相对于侧板与连板的连接边，凸痕与连接边平行、垂直或倾斜。

在上弦杆和下弦杆表面均匀分布有便于紧固件定位的引孔，所述引孔设于凸痕之间，分布于连接节点处，或者分布于整个侧板。

所述紧固件为自攻螺丝、拉铆钉或螺栓；所述上弦杆、下弦杆和腹杆的材质为金属、木材或复合材料。

一种无焊接、无连接件的桁架的安装方法，其特征在于，按下述步骤顺序进行：

第一步、将工厂生产的弦杆和腹杆按照设计长度和规格分类裁切并按照连接位置编号，其中，腹杆的两端端部与侧边的角度按照与弦杆的连接角度裁切；这里所说的弦杆包括上弦杆和下弦杆；

第二步、将需要数量的各类弦杆、腹杆和紧固件运输到现场；

第三步、在现场的地面按照设计形状，按照实际间距要求摆放上弦杆和下弦杆，将对应位置编号的腹杆移到相应位置的上弦杆和下弦杆之间，摆正腹杆的侧面对应方向后将腹杆以相对弦杆较大倾角转动到需要的倾角，同时腹杆的两端分别插入到上弦杆和下弦杆的槽型开口内，无需经过焊接或连接件，以紧固件从侧板的引孔对位直接紧固连接弦杆与嵌入的腹杆端部；

第四步、将连接完毕的桁架整体吊起，在桁架的连接位置与柱、梁或其他支撑物通过紧固件连接。

对于有翼板的上弦杆，多榀桁架之间的檩条或支撑杆两端搭设于相邻上弦杆的翼板上，并固定连接。

本发明具有如下优点：

本发明将桁架的施工安装在保证安全性和可靠性的前提下大为简化，省去了连接媒介材料，将腹杆插入到弦杆内直接连接，也不需要现场焊接，仅需在地面进行紧固件直接连接，同样可以达到所需的强度，而节省了用料，简化了施工工艺，显著加快了施工进度。值得推广。

附图说明

图1是一种三角桁架构造实施例局部示意图；

图2是弦杆构造实施例一横截面示意图；

图3是弦杆构造实施例二横截面示意图；

图4是弦杆构造实施例三横截面示意图；

图5是弦杆构造实施例四横截面示意图；

图6是弦杆局部外侧面构造实施例一；

图7是弦杆局部外侧面构造实施例二；

图8是弦杆局部外侧面构造实施例三；

图9是弦杆与腹杆连接状态横截面示意图；

图10是上弦杆与檩条连接状态示意图；

图中：1-下弦杆，2-凸痕，3-上弦杆，4-引孔，5-腹杆，6-檩条，7-紧固件，8-翼板，9-侧板，10-翻边，11-连板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1、2中所示为本发明提供的一种实施例：

一种无焊接、无连接件的桁架，包括三角形桁架在内的桁架均带有弦杆和腹杆5，弦杆包括上弦杆3和下弦杆1，腹杆5依次交替反向倾斜地连接于上弦杆3与下弦杆1之间，常规的腹杆连接方式是用焊接，本方案的发明人还设计了一种连接板，无需焊接，效率得到有效提高。但是随着同类应用的发展，对材料的预算使用和工期提出了更高的要求，而在本方案提出前业界缺乏相应的解决方案，为适应这样的状况，本发明方案应势而生。

本发明经过实测，可以显著提高工作效率的同时更加节省材料，由于本发明采用的是直接将腹杆与弦杆连接，无需连接媒介，使得连接更加方便可靠，也更加节省材料。本发明方案是，弦杆和腹杆利用现有的型材或经过进一步加工的型材，其中，上弦杆3和下弦杆1的型材横截面形状为：包括一对平行的侧板9，一对侧板9的外侧以连板11连接，内侧开口，构成上弦杆3和下弦杆1的开口方向相对的槽型，截面形状如图2、3、4、5所示。

上弦杆3和/或下弦杆1的横截面形状为以槽型为基础的以下形状之一：

A、横截面形状仅为槽型，如图2所示。整个桁架的厚度仅为弦杆的厚度，对于三角形桁架的下弦杆与上弦杆的交汇处，可将一侧弦杆的内侧弯曲，厚度减小到足以插入到另一弦杆的槽口内，再通过紧固钉连接。多榀桁架之间的檩条可搭设在上弦杆的顶部，但是上弦杆的顶部搭设两侧的檩条位置有限。

B、槽型的侧板9内端向外弯折出翼板8，如图3所示，侧板9与翼板8之间的弯折角度为90°。多榀桁架之间的檩条6搭设在翼板8上，有更加宽裕的搭设深度，檩条6的支撑和连接方便，有利于进一步提高施工效率和保证连接强度。侧板9与翼板8之间的弯折角度也可以是其他角度，弯折的翼板为弦杆提供了更好的强度，平面外的承载力得到了增强。

C、槽型的侧板9的内端向外弯折出翼板8，翼板8的外端向上弯折有翻边10，如图4所示。侧板9与翼板8之间的弯折角度为90°，侧板9与翼板8之间的弯折角度也可以是其他角度。翻边可以进一步增强桁架平面外的承载力和刚度。

D、槽型的侧板9的内端向外弯折出翼板8，翼板8的外端向下弯折有翻边10，如图5所示。侧板9与翼板8之间的弯折角度为90°。翻边可以增强桁架平面外的承载力和刚度。同时，多榀桁架之间的檩条6可搭设在翼板8上，檩条6或支撑杆连接方便，侧板9与翼板8之间的弯折角度也可以是其他角度。有利于进一步提高施工效率、提高连接强度和支承力。平面外的承载力得到了进一步增强。

腹杆5的两端分别嵌入到上弦杆3和下弦杆1的开口内形成连接节点，在连接节点处通过紧固件7直接连接，将上弦杆/下弦杆(文中的符号“/”表示“或者”之意)与腹杆之间形成无焊接、无连接件的固定连接。紧固件7为自攻螺丝、拉铆钉或螺栓，连接方便快速、可靠。连接节点处，腹杆5与所插入的上弦杆3或下弦杆1之间的单侧间隙为0.5～1.5mm。上弦杆3、下弦杆1和腹杆5的材质为金属、木材或复合材料。为使腹杆的端部与弦杆的槽口内有充分的连接区域，腹杆的前端边缘与弦杆凹槽底面贴合，腹杆的前端边缘与腹杆的侧边倾角需要预先切削。

上弦杆3和下弦杆1的板面压制有凸痕2，凸痕可以增强节点和弦杆的支承力。凸痕2向弦杆的外侧面凸出，弦杆的槽口内侧面为设有凹槽的平面，凹槽在所述凸痕2的背面压制成型，与凸痕的轮廓形状相似。因此槽口内平面能够更好地与腹杆贴合，通过紧固件固定的腹杆更加稳定可靠。所述凸痕2为条状直形，相对于侧板9与连板11的连接边而言，凸痕2与所述的连接边平行、垂直或倾斜，特殊的倾斜角度为45°角，平行、垂直或倾斜状态见图6、7、8。不同的倾斜方向会增强对应不同方向的支承力和抗挠性能。

弦杆的连接处设有均匀分布的引孔4，引孔4设于相邻的凸痕2之间，便于紧固件7定位，所述引孔4分布于连接节点处，或者分布于整个侧板9。引孔4均匀分布，尤其是整个侧板均匀分布有重要意义，可以使弦杆与腹杆连接时不需要选择配套杆件，任一弦杆部件可以直接与腹杆配合使用，均布的引孔只需要有分布于与腹杆重合位置的即可以使用紧固件连接。因此弦杆可以实现标准化，有利于降低成本和使用要求。

上述的无焊接、无连接件的桁架的安装方法，按下述步骤顺序进行：

第一步、将工厂生产的弦杆和腹杆5按照设计长度和规格分类裁切并按照连接位置编号，由于弦杆可以标准化使用，因此弦杆的选用具有互换性。腹杆的选用针对三角形桁架和平行弦桁架不同，平行弦桁架中腹杆的选用有互换性，三角形桁架中腹杆的选用有位置针对性。其中，腹杆5的两端端部与侧边的角度按照与弦杆的连接位置和对应的连接角度裁切，使得腹杆5的端部边缘可以贴合到弦杆槽口内的底边。

第二步、将需要数量的各类弦杆、腹杆和紧固件运输到现场。相对于拼装后运输而言，杆件运输方便，装载方便，运输效率高。由于本发明方案的安装便利性，适合于现场快速拼装，无需工厂拼装。

第三步、在现场的地面按照设计形状，按照实际间距要求摆放上弦杆3和下弦杆1，由于端部的切削角度对应于上弦杆的连接角度，对于平行弦桁架可以使用标准化腹杆、对于三角形桁架需要将对应位置编号，腹杆5移到相应位置的上弦杆和下弦杆之间，摆正腹杆的侧面对应方向后将腹杆以相对弦杆较大倾角旋转该腹杆，转动到需要的倾角，同时腹杆的两端分别插入到上弦杆和下弦杆的槽型开口内，无需经过焊接和连接媒介，在腹杆与弦杆的重合位置，以紧固件7从侧板9的引孔4对位直接紧固连接弦杆与嵌入的腹杆端部。因此，在地面就可以快速安装腹杆，安装速度比焊接或需要连接媒介的安装方式快一倍以上。

第四步、将连接完毕的桁架整体吊起，在桁架的连接位置与柱、梁或其他支撑物通过紧固件连接。对于有翼板8的上弦杆，多榀桁架之间的檩条6或支撑杆两端搭设于相邻上弦杆3的翼板8上，这里的翼板9指前述B、D两种类型弦杆截面形状的翼板，并将檩条6或支撑杆与上弦杆3固定连接。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖向”、“横向”、“内”或“外”等指示位置的关系为基于应用状态或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者是元件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。