一种横梁及其设计方法、平联结构

技术领域

本发明涉及建筑安装领域，特别是涉及一种横梁及其设计方法、平联结构。

背景技术

平联结构常见于钢桁梁桥或钢板梁桥，平联结构包括一个撑杆和两个主梁，撑杆连接在两个主梁之间，用于承受和传递水平横向荷载，保持结构横向稳定。

由于主梁并非处于严格平行的状态，因此两个主梁之间存在一定夹角，此外，撑杆和主梁并非垂直，而是斜交，上述两个原因导致撑杆两端很难同时与两个主梁之间形成一个稳定的匹配状态，降低了平联结构的稳定性。

发明内容

基于此，有必要针对平联结构稳定性不足的问题，提供一种横梁及其设计方法、平联结构。

一种横梁，包括：

第一压板，所述第一压板的其中一面设置有第一楔形块；及

第二压板，所述第二压板的其中一面设置有第二楔形块；

当第一主梁位于所述第一楔形块和所述第二楔形块之间时，所述第一主梁的两面分别贴合在所述第一楔形块和所述第二楔形块上，以使所述第一压板和所述第二压板平行。

本发明当第一主梁位于所述第一楔形块和所述第二楔形块之间时，所述第一楔形块的楔形面和所述第二楔形块的楔形面平行，并分别贴合所述第一主梁的两面。

本发明所述第一压板上还设置有第三楔形块，所述第三楔形块和所述第一楔形块位于所述第一压板的同一面，所述第二压板上还设置有第四楔形块，所述第四楔形块和所述第二楔形块位于所述第二压板的同一面，当第一主梁位于所述第一楔形块和所述第二楔形块之间时，第二主梁位于所述第三楔形块和所述第四楔形块之间，所述第二主梁的两面分别贴合在所述第三楔形块和所述第四楔形块上。

本发明当第一主梁位于所述第一楔形块和所述第二楔形块之间时，所述第三楔形块的楔形面和所述第四楔形块的楔形面平行，并分别贴合所述第二主梁的两面。

本发明所述第一压板和所述第二压板均呈长条状，所述第一楔形块和所述第三楔形块分别位于所述第一压板的两端，所述第二楔形块和所述第四楔形块分别位于所述第二压板的两端。

本发明所述横梁还包括若干连接块，当第一主梁位于所述第一楔形块和所述第二楔形块之间时，所述连接块夹持在所述第一压板和所述第二压板之间。

本发明所述第一压板上开设有若干第一紧固轴孔，所述第二压板上开设有若干第二紧固轴孔，当所述第一主梁的两面分别贴合在所述第一楔形块和所述第二楔形块上时，所述第一紧固轴孔和对应的所述第二紧固轴孔在垂直于所述第一压板的方向上相对。

一种横梁包括第一压板，所述第一压板的其中一面设置有第一楔形块和第三楔形块，所述第一楔形块用于贴合第一主梁，所述第三楔形块用于贴合第二主梁。

一种平联结构，包括横梁以及第一主梁，所述第一主梁的两面分别贴合在所述第一楔形块和所述第二楔形块上，以使所述第一压板和所述第二压板平行。

一种横梁的设计方法，包括：

将第一压板以第一角度状态移动至第一主梁的第一面侧，并使所述第一压板和所述第一主梁之间形成第一间隙；

确定所述第一压板用于安装第一楔形块的第一安装位置，获取所述第一间隙的几何参数，至少基于所述第一安装位置和所述第一间隙的几何参数确定所述第一楔形块的几何参数；

将第二压板以第一角度状态移动至第一主梁的第二面侧，并使所述第二压板和所述第一主梁之间形成第二间隙；

确定所述第二压板用于安装第二楔形块的第二安装位置，获取所述第二间隙的几何参数，至少基于所述第二安装位置和所述第二间隙的几何参数确定所述第二楔形块的几何参数。

本发明还包括：所述第一压板和所述第二主梁之间形成第三间隙，所述第二压板和所述第二主梁之间形成第四间隙；

确定所述第一压板用于安装第三楔形块的第三安装位置，至少基于所述第三安装位置和所述第三间隙的几何参数确定所述第三楔形块的几何参数；

确定所述第二压板用于安装第四楔形块的第四安装位置，至少基于所述第四安装位置和所述第四间隙的几何参数确定所述第四楔形块的几何参数。

本发明具有至少以下之一有益效果：

1.当第一压板和第二主梁连接后，第一楔形块能够贴合第一主梁，由此第一压板能够匹配第一主梁的安装角度，以实现第一压板和第一主梁的稳定连接。当第二压板和第二主梁连接后，第二楔形块同样能够贴合第一主梁，由此第二压板也能够匹配第一主梁的安装角度，以实现第二压板和第一主梁的稳定连接；

待第一压板和第二压板均与第一主梁实现稳定连接后，二者处于平行状态，由此保证横梁内部形成了能够稳定传导应力的结构，进而使得第一主梁、第二主梁和横梁所形成的平联结构具有较高的稳定性。

2.当第一楔形块贴合第一主梁，且第三楔形块贴合第二主梁后，第一楔形块能够填补第一压板和第一主梁直接的缝隙，第三楔形块能够填补第一压板和第二主梁直接的缝隙，由此第一主梁能够同时实现和第一主梁以及第二主梁的稳定连接，提升了平联结构的稳定性。

3.采用本申请的设计方法，可以获得较为精确定获得第一楔形块、第二楔形块、第三楔形块和第四楔形块中至少一者的设计参数，以实现对第一间隙、第二间隙、第三间隙和第四间隙中至少一者的有效填充，由此确保第一压板和/或第二压板能够以第一角度状态稳定地安装在第一主梁和第二主梁之间。

附图说明

图1为本发明实施例1中平联结构的平面结构示意图；

图2为本发明实施例1中平联结构的立体结构示意图；

图3为图2中A处放大结构示意图；

图4为图2中B处放大结构示意图；

图5为本发明实施例4中横杆的设计过程图；

图6为图5的放大结构示意图；

图7为本发明实施例5中第一主梁和第二主梁的立体结构示意图。

附图标记：

1、第一主梁；2、横梁；21、第一压板；211、第一楔形块；212、第三楔形块；22、第二压板；221、第二楔形块；222、第四楔形块；23、连接块；3、第二主梁。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

实施例1：

参见图1，本实施例提供了一种平联结构，包括横梁2、第一主梁1和第二主梁3。第一主梁1和第二主梁3大体呈平行状态，横梁2的两端分别安装在第一主梁1和第二主梁3上，并且横梁2相对第一主梁1和第二主梁3均呈倾斜设置。

参见图2，其中第一主梁1和第二主梁3均为工字型钢材，为便于描述，若无特殊说明，后续第一主梁1和第二主梁3特指工字型钢材底部平板状部分。

第一主梁1和第二主梁3并非和水平面保持平行，而是相对水平面呈倾斜设置，且第一主梁1和第二主梁3相互之间往往也非平行状态，且二者存在高度差。加之横梁2也相对第一主梁1和第二主梁3呈倾斜设置，由此导致横梁2其中一个端部和第一主梁1之间，和/或，横梁2另一端和第二主梁3之间，会产生较大的缝隙，由此横梁2无法稳定连接在第一主梁1和/或第二主梁3上，为了使横梁2的两端能够分别和第一主梁1和第二主梁3实现紧密配合，参见图3和图4，本实施例中横梁2包括第一压板21和第二压板22，第一压板21和第二压板22在第一方向上相对并且间隔设置。第一压板21朝向第二压板22的一面设置有第一楔形块211和第三楔形块212，第二压板22朝向第一压板21的一面设置有第二楔形块221和第四楔形块222。

第一主梁1和第二主梁3均呈长条状，第一楔形块211和第三楔形块212分别位于第一压板21的两端，第二楔形块221和第四楔形块222分别位于第二压板22的两端。

其中第一主梁1位于第一楔形块211和第二楔形块221之间，第二主梁3位于第三楔形块212和第四楔形块222之间。

以第一主梁1和横梁2的连接关系为例，现有技术中，第一压板21和第二压板22未必能够平行第一主梁1，由此若第一压板21和第二压板22直接接触第一主梁1并进行连接，则第一压板21和第二压板22难以与第一主梁1形成面接触，即第一压板21和第二压板22难以与第一主梁1之间产生足够的接触面积，一方面由此导致第一主梁1和横梁2之间的连接强度不足，另一方面横梁2也难以将第二主梁3处的应力充分传导至第一主梁1，由此导致整个平联结构的受力稳定性不足。

参见图3和图4，而在本实施例中，第一主梁1并不与第一压板21和第二压板22直接接触，而是存在缝隙，其中第一主梁1和第一压板21之间形成第一间隙，第二压板22和第一主梁1之间形成第二间隙。以第一楔形块211为例，第一楔形块211能够填充第一间隙，并使得第一压板21固定在第一主梁1上。第一楔形块211接触第一压板21的外壁面平行于第一压板21，由此第一楔形块211和第一压板21相互之间产生了较大的接触面积，相应的，第一楔形块211的楔形面也就不与第一压板21平行。第一楔形块211的楔形面平行于第一主梁1，由此第一楔形块211的楔形面也就与第一主梁1上表面之间产生了较大的接触面积，由此第一压板21能够与第一主梁1之间形成牢固的连接关系；

同理，第二楔形块221的楔形面能够与第一主梁1的下表面之间产生较大的接触面积，第二楔形块221同样也能与第二压板22产生足够的接触面积，以此提升第二压板22和第一主梁1之间的连接强度。

横梁2应力传导稳定性的其中一个重要因素在于第一压板21和第二压板22之间的平行度。容易理解的是，现有技术中第一压板21和第二压板22均与第一主梁1之间形成线接触或点接触，因此连接并不稳定，与之相应的第一压板21和第二压板22也就容易在第一主梁1上产生晃动，第一压板21和第二压板22之间的平行度也就难以保证。

而在本实施例中，基于第二楔形块221和第二楔形块221对第一间隙和第二间隙的填充作用，有效抑制了第一压板21端部和第二压板22端部在第一主梁1处的偏转，能够稳定地使第一压板21和第二压板22保持平行状态。

容易理解的是，第一主梁1的厚度一般是固定的，第一主梁1不同部分之间的厚度差异较小，因此第一楔形块211和第二楔形块221分别贴合在第一主梁1的两面时，第一楔形块211的楔形面和第二楔形块221的楔形面一般而言保持平行，故而第一楔形块211楔形面的角度参数设定完成后，可以直接套用至第二楔形块221的楔形面，以此简化第二楔形块221的设计过程。

当第一主梁1的两面分别贴合在第一楔形块211和第二楔形块221上后，第二主梁3位于第一压板21和第二压板22之间，第一压板21和第二压板22均与第二主梁3间隔设置，其中第一压板21和第二主梁3之间形成了第三间隙，第二压板22和第二主梁3之间形成第四间隙。此时第三楔形块212和第四楔形块222不仅分别与第一压板21和第二压板22产生较大的接触面积，而且二者的楔形面也均平行于第二主梁3，由此与第二主梁3产生较大的接触面积，第三间隙和第四间隙受到了第三楔形块212和第四楔形块222的填充，由此横梁2也就和第二主梁3之间产生了稳定连接，并能将第一主梁1的应力稳定传导至第二主梁3。

本实施例中，在第一楔形块211和第三楔形块212的配合作用下，第一压板21在无视了第一主梁1和第二主梁3相对水平面角度的情况下，实现了与第一主梁1和第二主梁3二者的稳定连接，同理，在第二楔形块221和第四楔形块222的配合作用下，第二压板22同样在无视了第一主梁1和第二主梁3相对水平面角度的情况下，实现了与第一主梁1和第二主梁3二者的稳定连接，在此基础上，进一步保证了第一压板21和第二压板22的平行度。

第一压板21和第二压板22通过第一楔形块211、第三楔形块212、第二楔形块221、第四楔形块222、第一主梁1和第二主梁3维持间隔设置的状态。但是由于第一压板21和第二压板22为长条形，上述部件仅位于第一压板21和第二压板22的端部，因此第一压板21和第二压板22在中间位置完全处于分离状态，在应力传导过程中第一压板21和第二压板22在中间位置容易发生弯曲形变，进而影响连接稳定性。

基于此，本实施例中横梁2还包括若干连接块23，连接块23位于第一压板21和第二压板22的中间位置，并且夹持在第一压板21和第二压板22之间，由此抑制第一压板21和第二压板22中间部分的形变。

为了实现第一压板21和第二压板22之间的锁固，第一压板21上开设有若干第一紧固轴孔，第二压板22上开设有若干第二紧固轴孔，第一紧固轴孔和第二紧固轴孔一一对应。其中第一紧固轴孔和对应的第二紧固轴孔同轴设置，并且轴线垂直于第一压板21。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，横梁仅包括第一压板，第一压板的其中一面设置有第一楔形块和第三楔形块，第一楔形块贴合第一主梁，第三楔形块贴合第二主梁，由此仅实现第一压板的两端分别稳定连接在第一主梁和第二主梁上。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于，横梁仅包括第二压板，第二压板的其中一面设置有第二楔形块和第四楔形块，第二楔形块贴合第一主梁，第三楔形块贴合第二主梁，由此仅实现第二压板的两端分别稳定连接在第一主梁和第二主梁上。

实施例4：

参见图5和图6，本实施例提供了一种横梁的设计方法，包括如下步骤：

步骤101：将第一压板21以第一角度状态移动至第一主梁1和第二主梁3的上方，在移动过程中第一压板21对第一主梁1和第二主梁3进行避让，由此第一压板21和第一主梁1之间形成第一间隙，第一压板21和第二主梁3之间形成第三间隙；其中a点和b点分别为第一主梁1和第二主梁3的中心部分，c点和d点分别为第一主梁1和第二主梁3的侧沿部分；

步骤102：确定第一压板21用于安装第一楔形块211的第一安装位置(图6中第一楔形块211所处位置，实际并未安装第一楔形块211，下同)，即，确定第一楔形块211的中心位置；

步骤103：获取第一间隙的几何参数，基于第一安装位置和第一间隙的几何参数，能够确定第一楔形块211最大设计厚度e1和最小设计厚度f1的取值范围，并在上述取值范围中最终确定第一楔形块211的几何设计参数，以此加工获得能够有效填充第一间隙的第一楔形块211；

步骤104：同理，确定第一压板21用于安装第三楔形块212的第三安装位置，获取第三间隙的几何参数，能够确定第三楔形块212最大设计厚度e3和最小设计厚度f3的取值范围，并在第三楔形块212安装位置中心确定的情况下，最终确定第三楔形块212的几何设计参数，以此加工获得能够有效填充第三间隙的第三楔形块212；

步骤105：第二压板22以第一角度状态移动至第一主梁1和第二主梁3的下方，以此保证第一压板21和第二压板22处于平行状态，其中第一主梁1和第二压板22之间形成第二间隙，第二压板22和第二主梁3之间形成第四间隙；

步骤106：同理，确定第二压板22用于安装第二楔形块221的第二安装位置，获取第二间隙的几何参数，基于第二安装位置和第二间隙的几何参数，能够最终确定第二楔形块221最大设计厚度e2和最小设计厚度f2，以此加工获得能够有效填充第二间隙的第二楔形块221；

步骤107：进一步的，确定第二压板22用于安装第四楔形块222的第四安装位置并获取第四间隙的几何参数，由此能够确定第四楔形块222的最大设计厚度e4和最小设计厚度f4，以此加工获得能够有效填充第四间隙的第四楔形块222；

步骤108：待满足要求的第一楔形块211和第三楔形块212加工完成后，分别装配至第一压板21的两端，待满足要求的第二楔形块221和第四楔形块222加工完成后，分别装配至第二压板22的两端即可。

实施例5：

参见图7，本实施例提供了一种平联结构的中心线确定方法，包括如下步骤：

步骤201：获取第一主梁1中心点a和第二主梁3中心点b之间的高度差h，获取第一主梁1中心点a和第二主梁3中心点b之间水平间距l，获取第一主梁1中心点a和侧沿c之间的水平间距△l，获取第一主梁1中心点a和侧沿c之间的竖直高度差△h

步骤202：计算h/l和△h/△l，若h/l＜△h/△l，则平联结构的中心线为第一主梁1中心点a和第二主梁3侧沿d之间的连线，若h/l≥△h/△l，则平联结构的中心线为第一主梁1侧沿c和第二主梁3中心点b之间的连线。

实施例4中，可以在垂直于平联结构中心线的方向上对第一压板21和第二压板22进行位置调整，从而使第一楔形块211、第三楔形块212、第二楔形块221和第四楔形块222的设计厚度更加均匀且更为轻薄。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。