壳件模块和壳件的制作方法

1.本实用新型涉及土木和建筑领域，更具体地涉及壳件模块和壳件，其用于钢管混凝土柱。


背景技术：

2.在实践中，对于长边在500mm以上的巨型的矩形钢管混凝土柱而言，会出现“弱轴现象”。也就是说，在钢管混凝土柱承受大的负荷时，柱壁基于混凝土的挤压力而在中间出现爆裂。因此，需要合适的加强结构来对巨型柱的柱壁进行加强。
3.另外，巨型柱基于其过大的尺寸而难以直接一件式制成。
4.最后，在将横梁连接于钢管混凝土柱的壁之后，横梁会在柱壁的连接部位处施加大的负荷，从而在柱壁的该部位附近发生不希望的变形，这由“薄壁现象”造成。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型旨在提供用于钢管混凝土柱的壳件模块和壳件，借助它们能够解决现有技术中存在的上述技术问题中的至少一个。
6.根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种壳件模块，该壳件模块用于钢管混凝土柱，其特征在于，该壳件模块包括：
7.型材件，所述型材件具有至少两个相邻的彼此成角度的壁，
8.加强件，所述加强件设置在型材件的所述壁之中的至少一个壁上，并且所述加强件在型材件的纵向上延伸，和
9.斜拉件，所述斜拉件至少以其一端固定在所述加强件上，并且所述斜拉件不垂直于加强件设置所在的壁。
10.技术效果例如在于，壳件模块基于其加强件和斜拉件而具有更加稳固的结构。壳件模块适于在工厂批量生产。壳件模块可以节省钢材地制成。包括壳件模块的壳件具有稳定的结构和更高的承载力，可以有效地避免“弱轴现象”和“薄壁现象”。壳件模块及包括其的壳件可以适合于制造巨型或超巨型钢管混凝土柱。
11.有利地，所述加强件是板条状的加强肋板，所述加强肋板在型材件的纵向上连续地延伸。
12.有利地，所述斜拉件是斜拉筋或斜拉板。
13.有利地，所述斜拉件穿过所述加强件，或者所述斜拉件直接焊接在所述加强件的侧面上。
14.有利地，所述型材件具有u形的横截面形状并且因此具有一个底壁和两个侧壁，在型材件的底壁上焊接有第一加强件。
15.有利地，所述斜拉件具有大致人字形的形状并且因此具有两个边腿，所述斜拉件一方面穿过第一加强件，另一方面以其两个边腿的自由端分别固定在型材件的两个侧壁上。
16.有利地，所述型材件的两个侧壁之中的一个侧壁在其自由端设有向内折弯的折弯部，所述折弯部形成第二加强件。
17.有利地，所述斜拉件具有大致人字形的形状并且因此具有两个边腿，所述斜拉件一方面穿过第一加强件，另一方面以其两个边腿的自由端分别固定在第二加强件上和未设置折弯部的侧壁上。
18.有利地，一个边腿的自由端穿过第二加强件并且与第二加强件焊接。
19.有利地，在第一加强件和侧壁之间设有附加加强件。
20.有利地，所述型材件的两个侧壁在其自由端分别设有向内折弯的折弯部。
21.有利地，所述型材件具有l形的横截面形状并且因此具有两个壁，所述两个壁之中的一个壁在其自由端设有折弯部，所述折弯部形成所述加强件。
22.有利地，所述斜拉件具有大致一字形的形状，并且所述斜拉件以其一端穿过所述加强件并且与之固定，并且以其另一端固定在未设置折弯部的壁上。
23.有利地，多个斜拉件在型材件的纵向上相继布置。
24.根据本实用新型的另一个方面，本实用新型提供一种壳件，该壳件用于钢管混凝土柱，其特征在于，该壳件包括至少一个按照本实用新型的壳件模块并且包括至少一个对应壳件模块。
25.有利地，所述对应壳件模块具有u形的横截面形状，并且在其两个侧壁的自由端上分别设有向外的折弯部，由一个对应壳件模块和一个如下的壳件模块构成t形的所述壳件，即，所述型材件具有u形的横截面形状并且因此具有一个底壁和两个侧壁，在型材件的底壁上焊接有第一加强件。
26.有利地，所述对应壳件模块具有u形的横截面形状，并且在其一个侧壁的自由端上设有向外的折弯部，由一个对应壳件模块和一个如下的壳件模块构成l形的所述壳件，即，所述型材件具有u形的横截面形状并且因此具有一个底壁和两个侧壁，在型材件的底壁上焊接有第一加强件。
27.有利地，所述对应壳件模块的两个侧壁通过横拉板连接。
28.有利地，在对应壳件模块的两个侧壁上设有对置的肋板，在肋板之间通过横拉筋连接。
29.有利地，所述壳件模块和所述对应壳件模块均是如下的壳件模块，即，所述型材件的两个侧壁之中的一个侧壁在其自由端设有向内折弯的折弯部，所述折弯部形成第二加强件，由两个这种壳件模块构成矩形的所述壳件，其中，壳件的四个侧壁上均具有加强件。
30.有利地，所述壳件模块和所述对应壳件模块均是如下的壳件模块，即，第一加强件和侧壁之间设有附加加强件，由两个这种壳件模块构成矩形的所述壳件，其中，在壳件的两个对置的侧壁上具有附加加强件。
31.有利地，所述壳件模块和所述对应壳件模块均是如下的壳件模块，即，所述型材件的两个侧壁在其自由端分别设有向内折弯的折弯部，由两个这种壳件模块构成矩形的所述壳件，其中，一个壳件模块的折弯部与另一个壳件模块的折弯部彼此贴靠。
32.有利地，所述壳件模块和所述对应壳件模块均是如下的壳件模块，即，所述型材件具有l形的横截面形状并且因此具有两个壁，所述两个壁之中的一个壁在其自由端设有折弯部，所述折弯部形成所述加强件，由四个这种壳件模块构成矩形的所述壳件，其中，四个
壳件模块的折弯部形成壳件的四个侧壁上的加强件。
33.本领域技术人员通过参照下面列出的附图阅读相应实施例的如下详细描述，将会明白相应实施例以及各种另外的实施例的优点。
附图说明
34.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步进行说明，其中：
35.图1是钢管混凝土柱的按照本实用新型第一实施方式的壳件模块的示意性横剖视图，
36.图2a是钢管混凝土柱的对应壳件模块的示意性横剖视图，在此可见直接固定于对应模块侧壁上的横拉板，
37.图2b是钢管混凝土柱的由图1和图2a所示的壳件模块和对应壳件模块构成的t形壳件的示意性横剖视图，
38.图2c是图2b中的钢管混凝土柱的t形壳件的示意性立体图，
39.图3a是钢管混凝土柱的对应壳件模块的示意性横剖视图，在此可见固定于两侧肋板之间的横拉筋，
40.图3b是钢管混凝土柱的由图1和图3a所示的壳件模块和对应壳件模块构成的t形壳件的示意性立体图，
41.图4a是钢管混凝土柱的对应壳件模块的示意性横剖视图，在此可见仅在一个侧壁上设置的折弯部，
42.图4b是钢管混凝土柱的由图1和图4a所示的壳件模块和对应壳件模块构成的l形壳件的示意性立体图，
43.图5a是钢管混凝土柱的按照本实用新型第二实施方式的壳件模块的示意性横剖视图，
44.图5b是图5a中的壳件模块的示意性局部立体图，
45.图5c是钢管混凝土柱的由两个图5a所示的壳件模块构成的矩形壳件的示意性横剖视图，
46.图6a是钢管混凝土柱的按照本实用新型第三实施方式的壳件模块的示意性横剖视图，
47.图6b是钢管混凝土柱的由两个图6a所示的壳件模块构成的矩形壳件的示意性横剖视图，
48.图7是钢管混凝土柱的由两个按照本实用新型第四实施方式的壳件模块构成的矩形壳件的示意性横剖视图，
49.图8a是钢管混凝土柱的按照本实用新型第五实施方式的壳件模块的示意性横剖视图，
50.图8b是图8a中的壳件模块的示意性局部立体图，
51.图8c是钢管混凝土柱的由四个图8a所示的壳件模块构成的矩形壳件的示意性横剖视图。
具体实施方式
52.下面描述本实用新型的各个说明性实施例。在本说明书中，仅为了解释起见，在附图中示意性地描绘各个系统、结构和装置，但未描述实际系统、结构和装置的所有特征，比如熟知的功能或结构并未详细描述，以避免不必要的细节使得本实用新型模糊不清。当然应该明白，在任何实际应用时，需要作出许多具体实施决策以达到开发者或使用者的特定目标，并且需要遵从与系统相关和行业相关的限制，这些特定目标可能随着实际应用的不同而不同。此外，应该明白，这样的具体实施决策虽然是复杂的且耗费大量时间的，然而这对于受益于本实用新型的本领域普通技术人员来说是例行任务。
53.本文使用的术语和短语应该被理解和解释为具有与相关领域技术人员对这些术语和短语的理解一致的含义。本文的术语或短语的一致用法不意在暗示术语或短语的特殊定义，即，与本领域技术人员所理解的普通和惯常含义不同的定义。对于意在具有特殊含义的术语或短语，即，与技术人员所理解的不同的含义，这种特殊定义将在说明书中以定义方式明确列出，直接且毫不含糊地给出术语或短语的特殊定义。
54.除非内容要求，否则在下文的整个说明书中，词语“包括”及其变型、诸如“包含”将以开放式的、包容的意义来解释，也就是如“包括但不限于”。
55.在本说明书的整个描述中，参考术语“一实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。因而，整个该说明书中不同地方出现的短语“在一个实施例中”或者“在一实施例中”不是必须都涉及相同实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
57.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“联接”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
58.在接下来的附图描述中，相同的附图标记在整个附图及其描述中指代相似或相同的元件。此外，下面所讨论的附图的各个特征没有必要按比例绘制。附图中的各个特征和元件的尺寸可以扩大或缩小，以更清楚地示出本实用新型的实施例。关于从附图中能够直接识别的教导的补充方面参见相关的现有技术。在此要注意的是，能够实行关于实施方式的形式和细节的多种改型和变化，而不会偏离本实用新型的总体构思。
59.接下来结合图1至图8c描述本实用新型的用于钢管混凝土柱的壳件模块1以及包括壳件模块1的壳件3的示例性实施例。壳件3在浇注混凝土之后可以形成用于土木和建筑领域的钢管混凝土柱。
60.图1至图4b示出按照本实用新型第一实施方式的壳件模块1以及其与不同的对应壳件模块2所构成的不同壳件3。
61.参见图1，壳件模块1可以具有u形的型材件4，并且因此可以包括两个彼此平行的侧壁5和一个垂直于侧壁5延伸并且将各侧壁5彼此连接的底壁6。也可想到底壁6与侧壁5不垂直，而是成其它角度(非0
°
或180
°
)的实施例。型材件4的底壁6可以形成钢管混凝土立柱的一个侧壁，而型材件4的侧壁5可以形成钢管混凝土立柱的一个侧壁或其一部分。型材件4的底壁6的宽度可以在600mm-1200mm之间，侧壁5的宽度可以在200mm-600mm之间，并且底壁6和侧壁5的长度可以相应于钢管混凝土柱或其组成区段的长度。型材件4可以通过将一块钢板折弯而制成，或者也可以由三块平板钢板彼此焊接而成。钢板厚度可以在5mm-30mm之间，例如在6mm-12mm之间。
62.壳件模块1可以具有沿其纵向延伸或者说(在使用状态下)竖向延伸的加强件，例如由钢制成的加强肋板7。加强肋板7可以设置在型材件4的因宽度较大而需要加强的壁、在此为底壁6上。加强肋板7可以具有板条状的形式。加强肋板7可以具有8mm-20mm的厚度并且可以具有100mm-200mm的宽度。加强肋板7可以垂直于底壁6地在底壁6的整个长度或者说竖向高度上连续地焊接于底壁6、例如底壁6中间位置。加强肋板7的这种布置方式能够有利地在加强肋板7和底壁6之间形成连续的线状或者说面状焊缝，以此确保加强肋板7与底壁6之间的牢靠固定。这避免了点焊焊接，其在使用期间会因载荷过大而容易发生松脱。
63.加强肋板7可以具有在其纵向上相继布置的通孔8或者长缝(未示出)。
64.参见图1，壳件模块1可以具有斜拉件，通过斜拉件可以将型材件4的底壁6和两个侧壁5互相连接。斜拉件可以是斜拉筋9。斜拉筋9可以大致呈人字形，并且因此包括两个彼此成角度(非0
°
或180
°
)的边腿。两个边腿可以是一件式的，即斜拉筋9可以由一根钢筋折弯而成。斜拉筋9可以一方面穿过加强肋板7上的通孔8并且必要时在其两个边腿的交点处焊接于加强肋板7，另一方面以其两个边腿的自由端分别焊接在型材件4的两个侧壁5上。为了更好地与型材件4的侧壁5焊接，斜拉筋9的边腿可以在其自由端处弯折成与侧壁5平行，由此可以实现边腿与侧壁5的牢靠的面焊，而非点焊。
65.当然也可想到，两个边腿分别是两个独立的大致一字形的斜拉筋9，此时，每个一字形的斜拉筋9可以以其两个自由端分别焊接在加强肋板7和型材件4侧壁5上。此时可省却加强肋板7上的通孔8。
66.斜拉筋9的直径可以在12mm至30mm的范围内。斜拉筋9的直径及其在加强肋板7纵向上的布置密度可以根据实际需求来选择。
67.斜拉件也可以是斜拉板(未示出)。斜拉板可以具有大致10mm的厚度和80mm-200mm的宽度。斜拉板的设置方式可以与上面描述的斜拉筋9相同。人字形的斜拉板可以穿过加强肋板7上的长缝。
68.参见图1，本实用新型的“斜拉件”可以理解为相对于型材件4的底壁6(加强肋板7设置在其上)倾斜的牵拉件，即与底壁6不垂直，而是与其成锐角。在钢管混凝土柱的使用状态下，型材件4的底壁6受到混凝土向外的挤压力，而人字形的斜拉件基于力学原理可以很好地牵拉型材件4的底壁6中间，以抵消混凝土施加到底壁6中间上的较大的挤压力，这能够有效消除钢管混凝土柱的弱轴现象。
69.图2a和图3a示出两个对应壳件模块2，它们可以分别与壳件模块1一起形成一个完整的t形壳件3。
70.对应壳件模块2可以具有大致u形的横截面并且可以在其两个侧壁5的自由端上分
别具有远离彼此延伸的大致90
°
的折弯部10。
71.通过将壳件模块1的两个侧壁5的自由端与对应壳件模块2的两个折弯部10的自由端焊接连接，可以形成本实用新型的t形壳件3，参见图2b、图2c和图3b，其用以形成t形钢管混凝土柱。
72.对应壳件模块2的两个侧壁5在内侧通过横拉件(即垂直于侧壁5的牵拉件)、如横拉板11或横拉筋12彼此连接，以防止在浇注混凝土后侧壁5的弱轴现象。参见图2a至图2c，每个横拉板11可以在其两端直接焊接到两个侧壁5上，并且多个横拉板11可以在所述对应壳件模块2的纵向上相继地间隔开地布置，例如间隔开300mm-800mm的距离。参见图3a和图3b，所述对应壳件模块2的两个侧壁5在内侧可以焊接有对置的肋板13，肋板13可以在所述对应壳件模块2的纵向上连续地或者间断地延伸。在对置的肋板13之间可以通过横拉筋12进行连接。
73.图4a示出另一种对应壳件模块2，其与图2a所示的对应壳件模块2大致相同，区别仅在于，图4a的对应壳件模块2可以仅在一个侧壁5的自由端上具有向外延伸的折弯部10。由此，该对应壳件模块2可以与图1中的壳件模块1构成图4b所示的具有l形横截面的壳件3，用以形成l形钢管混凝土柱。
74.图5a和图5b示出按照本实用新型第二实施方式的壳件模块1。该壳件模块1与图1所示的壳件模块1的区别在于，该壳件模块1的型材件4的其中一个侧壁5可以在其自由端形成折弯部10。折弯部10可以垂直于该侧壁5地向内延伸。折弯部10从相应侧壁5的突出高度可以基本上相应于加强肋板7。折弯部10可以在其纵向上具有相继布置的通孔8或长缝，如加强肋板7那样。
75.折弯部10在此可以同时实现两个功能：其一、在将两个壳件模块1焊接成壳件3时(参见图5c)，折弯部10可以减小焊接期间钢材的变形量，使得焊缝更加平整。其二、在壳件模块1形成壳件3之后(参见图5c)，折弯部10可以承担加强肋板7的功能，为此，斜拉件可以穿过折弯部10上的通孔8或长缝并被焊接固定在折弯部10上。此时，折弯部10可以用作加强肋板7。
76.参见图5c，两个壳件模块1可以制造一个壳件3，方式为，准备两个相同的壳件模块1，将第一壳件模块1的带折弯部10的侧壁5与第二壳件模块1的不带折弯部10的侧壁5对齐并焊接，并且将第一壳件模块1的不带折弯部10的侧壁5与第二壳件模块1的带折弯部10的侧壁5对齐并焊接，由此获得一个矩形壳件3。矩形壳件3在其四个侧壁5的中间都可以具有由折弯部10形成的“加强肋板7”，并且这四个“加强肋板7”可以通过斜拉筋9或斜拉板牵拉。由此，矩形壳件3的四个侧壁都得以在中间加强。这种矩形壳件3可以适合于制造巨型钢管混凝土柱，例如柱的横截面的尺寸可以为1500mm-3000mm x 1500mm-3000mm。
77.图6a示出按照本实用新型第三实施方式的壳件模块1。相比于图5a和图5b所示的壳件模块1，区别在于，分别在型材件4的每个侧壁5与加强肋板7之间设置一个附加加强件，例如附加加强肋板14。当然也可以想到设置更多个相继布置的附加加强肋板14。附加加强肋板14也可以如加强肋板7那样具有通孔8或长缝，以供斜拉钢筋9或斜拉板穿过。
78.附加加强肋板14在此可以同时实现两个功能：其一、型材件4的底壁6可以更长地设置，而不会出现弱轴现象。其二、在型材件4的底壁6后续被用于在外部连接横梁时，可以将横梁管材的侧壁5与附加加强肋板14对齐，即二者关于底壁6对置，由此附加加强肋板14
可以抵抗横梁对底壁6施加的拉应力，由此解决底壁6的“薄壁现象”。
79.图6b示出类似于图5c所示壳件3的壳件3。该壳件3可以由两个图6a所示的壳件模块1构成。基于附加加强肋板14的存在，图6b所示的壳件3可以用于制造超巨型柱，超巨型柱可以在其垂直于附加加强肋板14的方向上具有更大的尺寸。
80.也可想到，附加加强肋板14可以应用于壳件模块1的其它实施方式。
81.图7示出由两个按照本实用新型第四实施方式的壳件模块1构成的壳件3。该壳件模块1与图5a所示的壳件模块1的区别在于，该壳件模块1在其型材件4的两个侧壁5上均设置朝内的折弯部10。折弯部10可以改善两个壳件模块1之间的焊接工艺。
82.图8a和图8b示出按照本实用新型第五实施方式的壳件模块1。不同于上述实施方式，该壳件模块1的型材件4可以具有大致l形的横截面形状并且因此具有两个彼此垂直的壁15。也可想到两个壁15彼此不垂直，而是成其它角度(非0
°
或180
°
)的实施例。该壳件模块1的两个壁15之一在其自由端可以具有折弯部10。该折弯部10可以垂直于该壁15延伸并且与另一壁15相同指向。折弯部10同样可以具有在其纵向上相继布置的通孔8或长缝。折弯部10在此可以用作加强肋板7。壳件模块1可以具有一字形的斜拉筋9(当然也可想到斜拉板)，斜拉筋9可以以其一端穿过通孔8并且与折弯部10焊接，而以其另一端在折弯后焊接到另一壁15的内侧。
83.不同于按照本实用新型其它实施方式的壳件模块1，图8a中的壳件模块1的加强肋板7可以仅由折弯部10形成，而省却了焊接在型材件4的壁15上的加强肋板7。这是因为，在将加强肋板7焊接在壁15上时，或多或少总会基于焊接工艺而造成壁15的不希望的变形。而这种l形的壳件模块1能够将此问题加以避免。
84.图8c示出由四个l形壳件模块1构成的壳件3。在此可看到，每个壳件模块1形成壳件3的四分之一。每个壳件模块1以具有折弯部10的壁15连接于一个相邻壳件模块1的没有折弯部10的壁15，并且以没有折弯部10的壁15连接于另一相邻壳件模块1的具有折弯部10的壁15，由此，每两个相邻壳件模块1的两个相邻壁15形成壳件3的一个完整的侧壁，并且同时四个折弯部10分别形成壳件3的四个侧壁的中间的加强肋板7。
85.本实用新型的用于钢管混凝土柱的壳件模块1及包括其的壳件3所具有的优点例如包括：壳件模块1基于其加强件7和斜拉件9而具有更加稳固的结构。壳件模块1适于在工厂批量生产。壳件模块1可以节省钢材地制成。由壳件模块1构成的壳件3具有稳定的结构和更高的承载力，可以有效地避免“弱轴现象”和“薄壁现象”。壳件模块1及包括其的壳件3可以适合于制造巨型或超巨型钢管混凝土柱。
86.本实用新型可以包括在此隐含或明确公开的任何特征或特征组合或其概括，不局限于上述罗列的任何限定的范围。在此所述的有关任何元件、特征和/或结构布置可以以任何适合的方式组合。
87.以上公开的特定实施例仅是示例性的，对于受益于本文的教导的本领域技术人员来说显然的是，可以以不同但等同的方式修改和实施本实用新型。因此显然的是，可对以上公开的具体实施例进行改变和修改，并且所有这些变型都被认为是落入本实用新型的范围和精神之内。