结构框架的制作方法
【专利说明】结构框架
[0001 ]本发明涉及一种框架结构，适合用于自支撑结构的搭建，自支撑结构包括但不限于桥梁、屋顶、墙壁以及地板。
[0002]在结构(如屋顶或桥梁)的搭建中，使用聚合物(如纤维增强聚合物)是公知的。纤维增强聚合物形成的结构是可取的，因为它们具有比钢铁轻、和钢铁几乎相同的强度、低能量生产以及更高的热效率(在屋顶和墙壁的情形中)。
[0003]到目前为止，所有这些由聚合物形成的结构只是简单地复制钢铁中的等同结构以及使用额外的材料，平板和螺栓来实现所需的在钢铁移动过程中损失的刚度和强度。
[0004]然而，使用这种螺栓连接的钢铁搭建装置减少了使用聚合物形成这些结构的其中一个主要好处，即相比以钢铁为主的结构所取得的重量优势。特别是，因为墙壁厚度的增加需要有这样的搭建装置。
[0005]本发明试图提供一种改进的结构框架，用于轻量结构的搭建，该框架结构提供足够的刚度和强度，同时最大限度地减少重量。
[0006]根据本发明的第一方面，提供一种结构框架，包括由纤维增强聚合物形成的多个构件，所述构件中的一构件对被设置在结合部处彼此结合，所述结合部包括一凹口，所述凹口设置在所述构件对的第一构件的外表面，并且设置用于接收所述构件对的第二构件的一部分。
[0007]使用包括凹口的结合部提供压缩材料的独特连接。此外，在相同壁厚的材料中，比起螺栓连接，这样的结合部允许更大的轴承面积。
[0008]术语纤维增强聚合物旨在涵盖任何人工纤维增强聚合物。优选地，所述纤维增强聚合物为玻璃纤维增强聚合物或天然纤维增强聚合物。所述构件可通过拉挤形成。优选地，所述构件内的纤维大体上与构件的纵轴对准。
[0009]优选地，所述构件为中空的。所述构件可具有矩形截面。所述构件的壁厚可以是恒定的或可以从一个壁到另一个壁变化。所述设置有凹口的一个或多个壁的壁厚可相对于剩余壁增加。优选地，每一弦杆和构件整体形成。每一构件可具有沿其整体长度的均匀横截面。
[0010]优选地，所述第一构件的凹口设置用于接收第二构件的末端部分。优选地，所述第一构件的凹口以符合所接收的第一构件的角部来成形。所述凹口大体上可为楔形或V形的，并且接收第二构件的角部边缘。所述凹口的壁部可以与彼此呈90度以及所述第二构件的角部可以是方形的。在可选的设置中，所述凹口可以是圆形的，以对应第二构件的圆形角部边缘。
[0011]借助于所述凹口，第二构件可直接由第一构件支撑。载荷可直接通过第一构件和第二构件传输。
[0012]所述凹口优选通过在聚合物硬化之前将其缩进形成。若设置有所述凹口的构件为中空的，则所述凹口优选浅于设置凹口的构件壁深。在可选的设置中，所述凹口能以插入件的方式设置，所述插入件由并入第一构件的金属或类似物制成。
[0013]优选地，所述构件以与彼此呈倾斜的角度设置。多个所述第一构件和第二构件对可被设置在一对间隔开的纤维增强聚合物弦杆之间。
[0014]可设置一预应力装置，所述预应力装置被设置用于施加作用力至所述结构框架以将每一受压构件保持在其空载条件以及限制载荷反向。
[0015]纤维增强聚合物具有不利的弹性性能，通过感应受压的预应力装置来克服这一缺陷，从而增强材料性能。
[0016]根据本发明的进一步的方面，提供一种结构框架，包括第一弦杆、第二弦杆以及在其间延伸以便形成多个三角形单元的多个构件，其中所述第一弦杆和第二弦杆以及多个构件由纤维增强聚合物形成，以及设置预应力装置，所述预应力装置被设置用于保持结构框架处于受压状态。
[0017]根据本发明的进一步的方面，提供一种结构，包括一个或多个如上所述的结构框架。所述结构可包括桥梁、天花板、墙壁或地板。
[0018]根据本发明的进一步优选的特征在从属权利要求中列出。
[0019]现在将通过实例并参考相应附图对非限制性实施例进行描述，其中:
[0020]图1所示为根据本发明的结构框架的等距视图，其形成轻量桥梁的一部分结构；
[0021]图2所示为图1的结构的第一结合部的详细视图，其中图2a提供等距视图，而图2b和图2c则分别提供前视图和后视图；
[0022]图3所示为图1的结构的第二结合部的详细视图，其中图3a提供等距视图，而图3b和图3c则分别提供前视图和后视图；
[0023]图4所示为图1的结构的末端结合部的详细视图，其中图4a提供等距视图，而图4b和图4c则分别提供前视图和后视图；
[0024]图5所示为图1的结构的末端支撑结合部以及上水平构件的详细视图，其中图5a提供等距视图，而图5b和图5c则分别提供前视图和后视图；
[0025]图6所示为图1的结构的预应力块的详细视图，其中图6a提供等距视图，而图6b和图6c则分别提供前视图和后视图；
[0026]图7所示为图1的结构的中间预应力块的详细视图，其中图7a提供一等距视图，而图7b和图7c则分别提供前视图和后视图；以及
[0027]图8所示为桥轨的等距视图，其形成轻量桥梁的部分结构，该桥轨包括一对端到端连接的图1中所示的结构框架。
[0028]参考图1，其示出包括一对桁架(结构框架)2的结构1。这里的结构形成桥梁的部分结构(未完全示出)，这将在下文中进一步详细描述。
[0029]每一桁架2包括第一(上)弦杆3和第二(下)弦杆4以及设置在两弦杆之间的多个构件5、6。现在详细描述单个桁架(结构框架)。应当指出的是，所述弦杆可用在可选的结构中并且可对所述形状进行修改。
[0030]如图所示的弦杆3、4大体上彼此平行延伸。然而，应当理解的是，这不是必要的。尽管弦杆显示为直的，但是预应力装置优选设置(如下所述)为可施加一弯曲度至该弦杆。弯曲度将取决于该桁架的最终用途。预应力可导致其中一根弦杆的弯曲度与另一根弦杆不同。可将弦杆结构设置为非平行弦杆，而这样的结构将很容易被本领域技术人员所理解。
[0031]该构件包括第一构件5和第二构件6，第一构件5设置为大体上垂直于上弦杆和下弦杆(即他们垂直延伸，正如结构被观察的那样)，第二构件6以与第一构件5呈一倾斜角度(即它们对角延伸，正如结构被观察的那样)设置。第二构件6能以与第一构件5呈约45度的角度设置。
[0032]在本设置中，第一构件5和第二构件6成对设置。应当理解的是，在可选的设置中，这不是必要的。
[0033]弦杆3、4以及构件5、6全部由纤维增强聚合物形成。该纤维增强聚合物可以是玻璃纤维增强聚合物或天然纤维增强聚合物。任一或者全部这些弦杆和构件可通过拉挤形成。这是形成这些元件的优选方式，因为通过拉挤纤维增强聚合物形成这些元件时，弦杆和构件内的纤维大体上与这些元件的纵轴对准，这给这些元件提供极大的张力强度。
[0034]弦杆3、4以及构件5、6全部优选具有矩形横截面，并且是中空的以限制它们的重量。正如本领域技术人员将很容易理解的那样，这些弦杆和构件可以有可选的剖面，包括但不限于圆形和三角形剖面。弦杆和构件的壁厚可以是恒定的或者可以从一个壁到另一个变化，特别是，设置有凹口(如下所述)的一个或多个壁的壁厚可相对其它壁增加。每一弦杆和构件优选整体形成。每一弦杆和构件优选具有沿其整体长度的均匀横截面。
[0035]在每对第一构件和第二构件中，第一构件和第二构件被设置在第一结合部7处彼此结合，第一结合部7包括设置在第一构件5的外表面内的凹口8，凹口 8被设置用于接收第二构件6的末端部分。图2a和图2c最清楚地显示了第一结合