專利名稱:木料結(jié)構(gòu)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于建筑構(gòu)造的結(jié)構(gòu)部件。
背景技術(shù)：
木料結(jié)構(gòu)部件在建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造中起到重要的作用。由于它用于承受負載的強度以及它承受各種力的自然能力，木料通常用于各種結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)，例如托梁、梁、柱、椽和框架。而且，當(dāng)與基于金屬的材料比較時，木料結(jié)構(gòu)部件通常成本更低，并更容易切割和加工，以用于特定建筑需要。
不過，存在與木料結(jié)構(gòu)部件相關(guān)聯(lián)的多個缺點和復(fù)雜性。木料中的任何缺陷都能夠損害部件的強度，且因此損害使用該部件建造的任意結(jié)構(gòu)。因此，需要相對高質(zhì)量的木材來制造木料部件(該木料部件例如包括木料托梁)。這對特定年齡和質(zhì)量的特殊種類樹木有大的要求，這繼而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加以及提出自然資源保護問題。依賴于鋸出實心木料的原木部分，木料可能有關(guān)于劈裂、腐朽、節(jié)子、異常生長和紋理結(jié)構(gòu)的缺陷或問題。另外，當(dāng)鋸成和制備用于商業(yè)用途時，木料容易有加工缺陷，例如碎片、毛刺溝痕和木料缺棱。
而且，使用實心木料的附加困難是必須找到具有用于所需用途的合適尺寸和強度重量比的木料。應(yīng)當(dāng)知道，這取決于能夠找到合適尺寸和形狀的、用于切成所述木料的樹木。
為了解決與實心木料相關(guān)聯(lián)的問題，已經(jīng)尋找用于制造木料托梁的可選類型木材。這些包括工程木頭復(fù)合材料，例如膠合板、旋切板膠合木(“LVL”)、定向木片膠合木(“0SL”)和定向木片板(“0SB”)。木頭復(fù)合材料的優(yōu)點是原材料成本便宜(因為它們能夠由更低等級的木頭或者甚至木頭廢料而形成)，且沒有與實心木材缺陷相關(guān)聯(lián)的問題。不過，在工程木頭復(fù)合材料的制造中的能量和資源需求通常更高，因為加工的結(jié)構(gòu)木料需要比自然形成的木料更多的切割、粘接和固化。
由木頭復(fù)合材料制造的木料托梁還有關(guān)于連接的問題。它們通常通過擱置在另一部件上來連接，并釘釘以便防止側(cè)向扭轉(zhuǎn)和/或運動。為了使得托梁在例如用作梁/柱時能夠承受軸向壓縮和橫向彎曲，需要附加扭轉(zhuǎn)限制，例如木磚(noggins)或端部封堵(endblocking)。這些扭轉(zhuǎn)限制可能在例如使用安裝金屬托架時成為設(shè)計阻礙。另外，金屬托架容易在火中氧化和坍塌，因為它們的強度在升高溫度下明顯降低。
因此，希望提供一種木料結(jié)構(gòu)部件，它改進或克服一個或多個上述缺陷、或者至少提供一種有利的替代方案。
在說明書中對任意現(xiàn)有技術(shù)的所述并不能認為是承認或以任意形式認為這些現(xiàn)有技術(shù)形成在澳大利亞或任意其它管轄區(qū)中的公知常識，或者承認或認為這些現(xiàn)有技術(shù)可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員合理預(yù)期地發(fā)現(xiàn)、理解和認為相關(guān)。

實用新型內(nèi)容

在一個方面，本實用新型提供一種木料結(jié)構(gòu)部件，包括第一木料圓形件，具有沿它的長度縱向延伸的第一配合表面；以及第二木料圓形件，具有沿它的長度縱向延伸的第二配合表面，其中，所述第一配合表面成形為與所述第二配合表面進行配合，且所述兩個木料圓形件固定在一起以便形成結(jié)構(gòu)上成一體的單元，在所述單元中，所述第一配合表面與所述第二配合表面接觸，且所述第一木料圓形件與所述第二木料圓形件基本平行，并且其中，所述第一木料圓形件通過沿所述部件的長度間隔開的多個緊固件而固定在所述第二木料圓形件上，所述多個緊固件包括與所述結(jié)構(gòu)部件的縱向軸線成銳角和鈍角而設(shè)置的緊固件。
所述多個緊固件可以包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成交替的銳角和鈍角而設(shè)置的相鄰緊固件。
所述第一配合表面可以是通過沿所述第一木料圓形件的長度除去劣弧段而設(shè)置的平表面，而所述第二配合表面可以是通過沿所述第二木料圓形件的長度除去劣弧段而設(shè)置的平表面。所述結(jié)構(gòu)部件可以設(shè)置有多個穿過所述第一和第二圓形件的孔，所述各孔形成為容納所述多個緊固件中的一個。
所述多個孔可以包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成銳角而形成的孔和與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成鈍角而形成的孔。
所述成銳角而形成的孔可以包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成在45°和70°之間的角度而形成的孔，所述成鈍角而形成的孔可以包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成在110°和135°之間的角度而形成的孔。
所述成銳角而形成的孔可以包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成60°角度而形成的孔，所述成鈍角而形成的孔可以包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成120°角度而形成的孔。
所述緊固件可以通過粘接劑而固定在所述孔中。
所述孔的尺寸可以設(shè)置成能夠在它們的邊緣和所述緊固件之間有足夠間隙，以便使得所述各緊固件能夠由在相關(guān)孔中的所述粘接劑來包封。
所述緊固件由所述粘接劑包封可以防止所述緊固件與它們位于其中的所述孔的側(cè)部接觸。
所述緊固件的端部可以設(shè)置有帽，所述帽防止緊固件的端部暴露于環(huán)境中。
所述緊固件可以是增強桿。
所述第一木料圓形件的端部可以設(shè)置有第一徑向切口，而所述第二木料圓形件的端部可以設(shè)置有第二徑向切口，所述第一和第二木料圓形件的端部在所述木料結(jié)構(gòu)部件中彼此相鄰，且所述徑向切口的形狀和位置設(shè)置成使得所述木料結(jié)構(gòu)部件能夠與又一部件嚙合，所述又一部件具有圓形截面。
所述第一和第二徑向切口的軸線可以對齊。
所述第一和第二徑向切口的軸線可以平行。
所述第一和/或第二徑向切口的軸線可以傾斜，以便使得所述木料結(jié)構(gòu)部件能夠與又一木料圓形件形成傾斜連接。
所述第一木料圓形件的端部可以設(shè)置有第一軸向孔，所述第一軸向孔的尺寸設(shè)置成容納第一連接榫釘，而所述第二木料圓形件的端部可以設(shè)置有第二軸向孔，所述第二軸向孔的尺寸設(shè)置成容納第二連接榫釘，所述第一和第二木料圓形件的所述端部在所述木料結(jié)構(gòu)部件中彼此相鄰。[0026]所述第一連接榫釘可以中心定位在所述第一孔中以便與所述第一木料圓形件同軸，且所述第二連接榫釘可以中心定位在所述第二孔中以便與所述第二木料圓形件同軸。
所述第一和第二連接榫釘可以通過定心環(huán)而分別定心在第一和第二孔中。
所述連接榫釘可以從包括軟鋼桿和高強度鋼桿的組中選擇。
所述連接榫釘可以通過粘接劑而固定在所述各孔中。
所述孔的尺寸可以設(shè)置成能夠在它們的邊緣和相關(guān)連接榫釘之間有足夠間隙，以便使得所述連接榫釘能夠由在相關(guān)孔中的粘接劑來包封。
所述第一木料圓形件可以通過使用施加在第一和/或第二配合表面上的粘接劑而固定在所述第二木料圓形件上。
本實用新型還延伸至用于形成如上所述的木料結(jié)構(gòu)部件的方法和裝置。
除非上下文中另外需要，這里使用的術(shù)語“包括”和它的變化形式，諸如“現(xiàn)在進行時的包括(comprising) ”、“一般現(xiàn)在時的包括(comprises) ”、以及“一般過去時的包括(comprised”)，將并不排斥其它添加物、構(gòu)件、整數(shù)或步驟。


圖I表示根據(jù)本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)部件的透視圖。
圖2表示適合用于構(gòu)造根據(jù)本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)部件的三種可選尺寸的基礎(chǔ)木料的剖視圖。
圖3表示圖2中所示的三種基礎(chǔ)木料的剖視圖，這些基礎(chǔ)木料連接以便產(chǎn)生根據(jù)本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)部件。
圖4A表示根據(jù)本實用新型又一實施例的結(jié)構(gòu)部件的側(cè)剖圖。
圖4B表示標注有各種尺寸的、圖4A中所示的結(jié)構(gòu)部件的部分剖視圖。
圖5表示根據(jù)本實用新型又一實施例的結(jié)構(gòu)部件的透視圖。
圖6表示圖5的結(jié)構(gòu)部件的右視圖。
圖7A和7B分別表示圖5的結(jié)構(gòu)部件的俯視圖和仰視圖。
圖8表示使用圖5的結(jié)構(gòu)部件構(gòu)造的桁架的彎頭接合的剖視圖。
圖9表示根據(jù)本實用新型又一實施例的結(jié)構(gòu)部件的左側(cè)透視圖。
圖10表示圖9的結(jié)構(gòu)部件的俯視圖。
圖11表示用于制造根據(jù)本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)部件的定心環(huán)的平面圖。
圖12表示用于制造和連接根據(jù)本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)部件的墊片的平面圖。
具體實施方式
概括來說，參考圖1，本實用新型的一個實施例是結(jié)構(gòu)部件100，結(jié)構(gòu)部件100通過將一對真正圓形件101和102固定在一起而形成。圓形件的制備、它們可以固定在一起的方式以及結(jié)構(gòu)部件的一些示例用途將在下面詳細介紹。
I.制備基礎(chǔ)材料
圖I提供根據(jù)本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)部件100的透視圖。結(jié)構(gòu)部件100包括與第二木料圓形件102連接的第一木料圓形件101。圓形件101和102各自提供有支承表面(后面將介紹)，并沿在這些支承表面之間的交界面112來連接。
用于第一和第二木料圓形件101和102的木料為所謂的“真正圓形部分”或者(如本文中使用的)“真正圓形件”或“圓形件”。圓形件在澳大利亞標準1720的部分6中介紹，并通常由商業(yè)上生長為可再生植樹造林木料的針葉樹來制造。這些木料通常快速生長、容易收獲，并具有較低的自然缺陷率。多種木料適用于形成真正圓形件，特別是往往在它們的長度的相當(dāng)大部分上具有相對恒定直徑的那些類型木料，以便在修剪和形成圓形的加工過程中使得廢料減至最少。種植松材料例如濕地松或加勒比松(carribaea)雜合體將用于形 成合適的真正圓形件?？梢钥紤]的其它材料包括花旗松和各種桉樹。
將木料加工成真正圓形件是一種簡單的工藝，其中僅有的廢料是較小的枝杈和樹皮部分。這些“廢料”都可以簡單和高效地加工成服務(wù)于景觀和建材行業(yè)的材料。在加工真正圓形件時涉及的能量大大低于鋸成截面所需的能量。
通過使用整個截面，(在澳大利亞標準1720中認可的)真正圓形件101和102的優(yōu)點將由結(jié)構(gòu)部件100繼承。與同等鋸成截面相比，真正圓形件的整個截面的固有強度使得它們理想地用于本實用新型。例如，已選擇使用真正圓形件是由于它們提供了優(yōu)于其它木料產(chǎn)品例如鋸成木料或?qū)盈B木料產(chǎn)品的多個優(yōu)點。例如，一個優(yōu)點是真正圓形件相對便宜，且簡單地通過砍下合適直徑的樹木和然后修剪樹木的外表面以便形成沿它的整個長度具有恒定直徑的桿來制造。只有廢料例如樹皮和枝杈從桿的外表面切除。
真正圓形件特別堅固，因為并沒有通過鋸或其它處理來破壞木料纖維的自然強度。圓形件的整體性得到保持，且使圓形件圓化所需的修剪處理并不會對圓形件的總強度產(chǎn)生大的影響。木料的自然特性是圓形件的中心的芯或髓相對較軟且具有較低的結(jié)構(gòu)強度。另一方面，木料的周邊硬得多，且木料纖維能夠承載較高拉伸負載。還有，該較硬外層更加防止吸水和防昆蟲侵害，因此通過在預(yù)制真正圓形件的加工中使得木料的外周保持大致完整，從而保持木料的結(jié)構(gòu)整體性。
參考圖2，圖中表示了可以合適地用于本實用新型中的三個不同尺寸的真正圓形件具有125mm直徑的圓形件202、具有150mm直徑的圓形件204、以及具有200mm直徑的圓形件206。當(dāng)然，能夠使用任意直徑,但是真正圓形件通常在75mm-300mm的范圍內(nèi)。選擇的實際直徑將取決于結(jié)構(gòu)部件的預(yù)定用途。
圖3表示利用圖2中所示的125mm的圓形件202、150mm的圓形件204和200mm的圓形件206已形成的結(jié)構(gòu)部件302、304和306的端視圖。
針對本實用新型的目的，圓形件進行機械加工以便沿圓形件長度除去劣弧段，以便提供平支承表面208。平支承表面208與圓形件直徑的比例選擇成為正在制造的結(jié)構(gòu)部件(例如結(jié)構(gòu)部件100)提供合適尺寸的截面。為了本實用新型，除去的合適劣弧段尺寸為深度是圓形件直徑的大約0. 2倍的弧段-即對于125mm的圓形件，除去深度為大約25mm的劣弧段。當(dāng)然，該比例可以根據(jù)可能需要的特殊結(jié)構(gòu)用途而變化。劣弧段可以例如通過使用粗木鋸或刨板機而除去。
在圖2中，圓形件202、204和206表示為制備成在圓形件202、204和206的相對側(cè)上有一對平支承表面208和210。通過在圓形件202、204和206的相對側(cè)上設(shè)置兩個扁平支承表面208和210，一個支承表面(例如208)可以用于使得所述圓形件與另一圓形件連接，以便形成結(jié)構(gòu)部件(如后面所述)，而另一個支承表面(例如210)可以用于提供固定其它材料例如包覆元件的表面。而且，除去了兩個弧段的對稱截面更少可能有不均勻分布的干燥應(yīng)力。[0058]不過，可替代地且對于圖I中所示的每個結(jié)構(gòu)部件100，圓形件可以制備有單個平支承表面208，圓形件沿該支承表面208連接。
在連接機械加工的圓形件101和102以便產(chǎn)生結(jié)構(gòu)部件100之前，圓形件101和102可以進行防腐處理，以便提供使用壽命保護。根據(jù)結(jié)構(gòu)部件100的預(yù)定用途能夠給與不同程度的保護-例如從H2 (其中，結(jié)構(gòu)部件用于地上隱蔽用途)至H5 (其中，結(jié)構(gòu)部件用于地面結(jié)構(gòu)用途)。合適的防腐可以通過無鉻和砷的稱為季銨銅(ACQ)工藝來提供。
2.形成結(jié)構(gòu)部件
2. I 層疊
為了形成結(jié)構(gòu)部件100，已經(jīng)制備有配合支承表面(如上所述)的兩個圓形件101和102匹配并固定在一起。圓形件101和102使用夾具而拉攏在一起，且結(jié)構(gòu)部件100沿連接交界面112進行層疊。
2. 2交叉榫釘接合
一旦圓形件101和102已層疊，孔109例如通過穿過兩個圓形件101和102進行鉆孔而穿過結(jié)構(gòu)部件100形成。緊固件110然后插入孔109內(nèi)，并使用粘接劑粘合材料而固定就位。
可以知道，多種可選類型的緊固件110都可以合適使用，例如銷、榫釘、桿或螺栓。不過，在本實施例中，使用的緊固件110是變形增強桿，如在混凝土建材行業(yè)中通常使用的。
可選的緊固件110例如包括熱浸電鍍變形或Y形桿榫釘或者具有結(jié)構(gòu)部件和環(huán)境條件(結(jié)構(gòu)部件將暴露于所述環(huán)境條件中)所需的合適強度特性的任意其它榫釘/桿/緊固件。例如，而且根據(jù)結(jié)構(gòu)部件的預(yù)計用途，可以部署具有不同防腐性的緊固件。它們的范圍可以從標準的高拉伸增強桿(例如用于內(nèi)陸的非侵蝕性環(huán)境)至高等級不銹鋼變形桿(例如用于侵蝕性的海洋環(huán)境)。
孔109的位置和角度選擇為保證一旦緊固件110固定就位，在部分101和102之間產(chǎn)生充分的結(jié)合，以便保證結(jié)構(gòu)部件100的真實復(fù)合作用。
孔109的直徑和緊固件110的直徑根據(jù)結(jié)構(gòu)部件100的預(yù)計用途來選擇。孔109的尺寸設(shè)置成使得緊固件110能夠裝配成具有由使用的粘接劑粘合材料的性能特征所規(guī)定的充分間隙。例如，典型的孔-桿比率可以為如下22mm孔用于16mm變形桿；18mm孔用于12mm變形桿；以及30mm孔用于20mm桿。
當(dāng)緊固件110在孔109中固定就位時，預(yù)先形成的環(huán)形定心環(huán)可以用于保證緊固件110中心定位在孔109中。(后面所述的)定心環(huán)使得粘接劑能夠流過所述環(huán)進入孔109中，以便保證由粘接劑實現(xiàn)完全包封緊固件110。粘接劑從孔109的一端環(huán)繞榫釘110而注入，孔109的另一端允許空氣在注入處理過程中逸出。這保證粘接劑在孔109中環(huán)繞榫釘100均勻分布。粘接劑可以使用例如扳機打膠槍或氣動打膠槍來注入。(后面所述的)墊片160還能夠橫過在兩個圓形件101和102之間的交界面112用于孔109內(nèi)部，以便阻止任何膠在交界面112處逸出。[0070]一旦部件101、102布置在夾具中，緊固件110就插入孔109內(nèi)，并進行膠注入。圓形件101和102被保持就位，同時粘接劑開始固化。這通常在4個小時內(nèi)進行，但是這取決于包括溫度、木料的水含量和膠的配方的多個變量。當(dāng)需要拱形結(jié)構(gòu)部件時，這可以通過在成形夾具中使得圓形件101和102成拱形而實現(xiàn)。當(dāng)粘接劑固化時向圓形件施加初始設(shè)置(initial set)將保證在結(jié)構(gòu)部件中保持預(yù)先形成的拱形。
粘接劑粘合材料例如可以包括雙組分環(huán)氧樹脂材料，或者在一些用途中可以使用單相環(huán)氧樹脂。理想的是，環(huán)氧樹脂完全封閉緊固件110，從而沿緊固件110的整個長度提供了它的腐蝕屏障。具體地說，合適的粘接劑是結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂例如防水觸變無溶劑環(huán)氧樹月旨。粘接劑粘合材料提供了使得埋入的緊固件110防腐蝕的附加優(yōu)點。
緊固件110穿過結(jié)構(gòu)部件100扎入，這使得結(jié)構(gòu)部件100能夠抑制縱向裂紋，所述縱向裂紋是典型的高負載失效。緊固件110的精確數(shù)目、類型和插入角度將取決于結(jié)構(gòu)部件100的預(yù)計用途。
圖4A表示根據(jù)本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)部件400的側(cè)剖視圖。圖4B表示部件400的部分視圖，其中表示了多個尺寸和角度。如能看到的，在結(jié)構(gòu)部件400中的相鄰孔408以交替的銳角和鈍角(從部件400的縱向軸線沿相同方向來測量)來鉆出。如能看到的，通過交替角度，相鄰孔408(因此和已經(jīng)固定在孔中的緊固件)并不相互平行，而是成重復(fù)的V形圖形。一旦緊固件固定就位，這種重復(fù)的V形圖形提供了桁架效果，以便給予結(jié)構(gòu)部件400附加強度。桁架效果是處于其傾斜構(gòu)型的榫釘從支承表面向外部連接節(jié)點傳遞強所施加的負載的能力，從而減少必須由木纖維單獨承受的應(yīng)力大小。
精確的交替銳角和鈍角根據(jù)木料的負載承載特性以及在榫釘和木料之間產(chǎn)生的膠粘合強度來選擇。例如，當(dāng)使用15°和165°的交替角度(它們使得各孔/緊固件與垂直方向成75°角度)時，將需要非常長的緊固件長度，并將產(chǎn)生很高的粘合強度。不過，在這樣的角度下，需要專用設(shè)備來形成所需的孔，且每米的緊固件量將非常低，從而導(dǎo)致在各緊固件上的、不可接受的高應(yīng)力(從而引起粘接劑失效的危險)。也可選擇，當(dāng)緊固件都提供為90°時(即垂直于結(jié)構(gòu)部件的縱向軸線)，緊固件將并不提供任何桁架效果，并將導(dǎo)致每個緊固件的非常短的膠粘合長度(每個銷大約2直徑)。
總的來說，如圖4中所示，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大約60°和120°的交替角度(它們使得各孔/緊固件與垂直方向成30°角度)將提供上述考慮因素的合適平衡。不過，在與垂直方向成20° (即與縱向軸線成70°至110°的交替角度)至與垂直方向成45° (即與縱向軸線成45°至135°的交替角度)之間的其它角度也能夠用于特定用途。
在圖4所示的實施例中，在結(jié)構(gòu)部件400的相同邊緣上的相鄰緊固件408的端部之間的距離是D/3(即結(jié)構(gòu)部件400的橫截面D的1/3)。這也提供了在競爭因素之間的合適平衡。當(dāng)距離大于D/3時，桁架效果將削弱或完全失去。當(dāng)負載在銷之間傳遞時，這會繼而導(dǎo)致在銷之間的應(yīng)力裂紋。相反，小于D/3的分開距離(當(dāng)然)將增加所需的緊固件的數(shù)目，這將使得它們昂貴(在緊固件自身和所需粘接劑的成本方面以及在形成更多的孔和將緊固件固定于其中的制造時間方面)，還將降低結(jié)構(gòu)部件的經(jīng)濟可行性，同時不能使得性能等價增加。
孔和緊固件的角度以及在相鄰緊固件之間的距離(如圖4中所示)當(dāng)然同樣可用于前面和后面所述的本實用新型可選實施例中。[0078]3.端部連接
依賴結(jié)構(gòu)部件的預(yù)計用途，結(jié)構(gòu)部件100的圓形件101和102的一端或兩端106可以設(shè)置有軸向孔103和/或徑向切口 107，以便于結(jié)構(gòu)部件100與其它部件或結(jié)構(gòu)連接。
軸向孔103能夠在結(jié)構(gòu)部件100的各端部處制造用于榫釘類型的端部紋理(endgrain)連接件。軸向孔103機械加工于圓形件101和102的該端部(或兩端)中至預(yù)定深度。各孔103的尺寸設(shè)置成接收鋼榫釘104 (或類似件)，如圖所示。榫釘104可以例如是變形增強桿，類似于 用于在圓形件101和102之間交叉榫釘接合的榫釘110。
當(dāng)每次插入緊固件時，如上所述，孔103的直徑都將大致稍微大于榫釘104，以便使得粘接劑粘合材料能夠注入和完全包圍榫釘104，從而保證在榫釘104和圓形件101或102之間的高強度粘合連接。粘接劑可以使用例如扳機打膠槍或氣動打膠槍來注入。
為了保證榫釘104定心在孔103內(nèi)，可以使用環(huán)形的預(yù)制定心環(huán)150。圖11提供了定心環(huán)150的視圖，定心環(huán)150包括中心孔152，中心孔152的直徑基本與要使用的榫釘104相同(或者稍微更大)。定心環(huán)的周邊設(shè)置有多個凸耳154，所述多個凸耳154的尺寸/位置設(shè)置成與孔103的邊緣嚙合。在使用中，定心環(huán)150沿榫釘104來布置和固定，其中，對于榫釘104需要穿過的每一個部件都有至少一個定心環(huán)(多個部件可被連接在一起，例如當(dāng)連接橫桿和柱和第二橫桿時)。榫釘104然后穿過定心環(huán)的中心孔152而插入孔103中。定心環(huán)150保證榫釘104中心定位在孔103內(nèi)，并使得粘接劑能夠在孔103的邊緣和凸耳154之間注入孔103內(nèi)。定心環(huán)150可以由塑料、金屬或復(fù)合材料來制造。
參考圖12，墊片160可以橫過在結(jié)構(gòu)部件100和它附接的任意其它部件之間的交界面來使用，從而限制膠泄漏至部件之間的接頭中。墊片160包括具有中心孔161的環(huán)帶163，環(huán)帶163的內(nèi)徑162基本與榫釘103相同，且環(huán)帶163的外徑165基本與插孔相同，所述插孔與孔103軸向?qū)R地鉆出。墊片160的長度能夠在2和IOmm之間，且插孔的長度因此需要至少足以容納墊片160，其中，墊片160橫過在一個部件和另一部件之間的交界面而從所述一個部件交叉至另一部件中。環(huán)帶163的內(nèi)表面具有多個凸耳164，所述多個凸耳164的尺寸和位置設(shè)置成保持和使得插入的榫釘104(或110)定心在孔103 (或孔109)中。
當(dāng)結(jié)構(gòu)部件100與另一部件或圓形件連接時(或者當(dāng)結(jié)構(gòu)部件100的兩個圓形件101和102連接在一起時)，所述處理通常需要在相關(guān)部件或圓形件中鉆出所需的孔，插入榫釘/緊固件(使用或不使用定心環(huán))，橫過接頭插入墊片，然后從孔的暴露端(例如孔109的暴露端113)穿過部件或圓形件而注入膠。也可選擇，榫釘/緊固件-墊片的組合可以同時插入。當(dāng)需要時，膠可以在使用通氣孔(bleeder hole)的情況下注入。一旦膠已被注入，榫釘/緊固件將由膠包封。通過使用端帽或者將榫釘?shù)亩瞬拷肜缫后w橡膠的化合物中以便產(chǎn)生直徑基本與孔103的直徑相等或稍微更小的帽，能夠防止榫釘/緊固件110和104的端部與木料接觸。對于緊固件，端帽也可以用于將緊固件定心在孔中，在這種情況下，如上所述的定心裝置可以不需要。端帽還防止緊固件的端部暴露于環(huán)境中，并用于使得緊固件的端部變平滑/緩沖，從而處置可能的斷裂點。
除了能夠固定榫釘104，中心孔103還除去圓形件101和102的中心和通常最弱的部分。這繼而提高了結(jié)構(gòu)部件100作為整體的強度/結(jié)構(gòu)完整性。
一旦榫釘104固定在結(jié)構(gòu)部件100中，它們的自由端105能夠用于使得結(jié)構(gòu)部件100與附加部件/結(jié)構(gòu)連接。這樣的組合結(jié)構(gòu)受到的負載力再通過結(jié)構(gòu)部件100的圓形件101和102來軸向傳遞。這用于增加組合結(jié)構(gòu)的強度。
而且，通過將連接榫釘104容納于圓形件101或102中，榫釘104大致受到保護和與火隔離。其它已知的連接系統(tǒng)使用在外部裝配的連接器(例如榫釘、銷、釘、螺栓、板等)。當(dāng)起火時，已發(fā)現(xiàn)這些在外部裝配的連接器將熱量傳遞至托梁的木料中，從而導(dǎo)致托梁的不穩(wěn)定性不合適地增大。理論上，不穩(wěn)定性的這樣增大是由于連接器變得太熱以使得孔中的木料燒焦和收縮而引起的，因此在這時運動的部件中產(chǎn)生動態(tài)應(yīng)力。通過提供內(nèi)部的榫釘連接器104，這種問題將被避免，且結(jié)構(gòu)部件100的防火等級取決于圓形件101和102。還應(yīng)當(dāng)知道，在本實用新型中使用的圓形件101和102自身的可燃燒性小于鋸成的木料。
在使用中，設(shè)想榫釘104的自由端105將插入在固定在結(jié)構(gòu)部件100上的部件/結(jié)構(gòu)中的孔內(nèi)。與上述類似的粘合結(jié)構(gòu)用于保證榫釘104的兩端合適地錨固在它們各自的孔內(nèi)。
通過由一對軸向榫釘來提供與結(jié)構(gòu)部件100的連接，當(dāng)施加負載時將防止結(jié)構(gòu)部件100扭轉(zhuǎn)。需要時，結(jié)構(gòu)部件100的兩端都能夠以這種方式來固定，在這種情況下，使用四個高強度軸向榫釘連接件來將部件100固定就位。
當(dāng)結(jié)構(gòu)部件100要與圓形柱等(例如又一真正圓形件)連接時，圓形件101和102的端部106還可以設(shè)置有徑向切口 107。盡管使用了術(shù)語“徑向”，但是應(yīng)當(dāng)知道，切口不需要為精確的圓形，而是可以有更通常的扇貝形或凹形形狀。切口 107的曲率半徑或形狀選擇為使得圓形柱的直徑或者結(jié)構(gòu)部件100將要連接的另一部件的大致凹形形狀鏡像。這提供了與圓形柱或其它部件的、簡潔和結(jié)構(gòu)合理的連接。
徑向切口 107可以使用例如定制的大孔徑鋸床而機械加工至圓形件101和102中。而且，徑向切口 107的軸線的角度可以選擇為能夠在任意方位與另一部件連接。例如，端部可以在各種角度設(shè)置，例如，切口 107的軸線與圓形件101和102的軸線成45°角度(如圖5至8中所示)，或者切口 107的軸線與圓形件101和102的軸線成90°角度(如圖I中所示)，或者在它們之間的任意角度。這使得結(jié)構(gòu)部件能夠以用于要構(gòu)造的結(jié)構(gòu)或下部結(jié)構(gòu)的所需角度來與圓形柱或另一部件連接。
應(yīng)當(dāng)知道，選擇用于特殊結(jié)構(gòu)部件的端部將取決于部件的預(yù)計用途/布置。例如，圖I提供了在各端部106處有徑向切口 107的結(jié)構(gòu)部件100，從而使得結(jié)構(gòu)部件100適用于在各端板處與圓形部件/結(jié)構(gòu)(例如真正圓形件)連接。另一方面，圖4表示具有兩個平坦/平端部410和412的結(jié)構(gòu)部件400。結(jié)構(gòu)部件400將適合布置在兩個平表面之間。也可選擇，圖5的結(jié)構(gòu)部件500的一端510設(shè)置有徑向切口 506和508 (用于與圓形部件/結(jié)構(gòu)連接)，且相對端512設(shè)置有平端部(用于與平表面連接/固定在平表面上)。
在圖5中，結(jié)構(gòu)部件500使用第一圓形件502和第二圓形件504而形成。如上所述，部分502和504的端部進行機械加工，這樣，圓形件502和504的端部506成形為能夠以一定角度與另一圓形部分連接。通過端部506的徑向切口 508的傾斜軸線，有助于所述傾斜連接，如圖6和7中所示。在所示實施例中，部件500的、與徑向切口 508相對的端部為平坦，以便使得部件500能夠固定在平表面或部件上。
參考圖8，與結(jié)構(gòu)部件500連接的部件自身能夠是這里所述類型的又一結(jié)構(gòu)部件。圖8表示了桁架連接件800，其中，通過與結(jié)構(gòu)部件500的雙銷釘端部紋理連接件804，結(jié)構(gòu)部件500與傾斜部件802連接。由徑向切口和軸向榫釘提供的接頭806提供了優(yōu)良銷接頭連接件，它有局部瞬時穩(wěn)固性。與正方形切ロ的鋸成部分相比，它獲得了另外增加的支承。
在圖I和5所示的實施例中，兩個圓形件(圖I中的101和102以及圖5至8中的502和504)形成有徑向切ロ，所述徑向切ロ的形狀和位置設(shè)置成與圓形部件或結(jié)構(gòu)嚙合。為了便于此，圖I中的凹形切ロ的軸線軸向?qū)R。
在可選實施例中，如圖9和10中所示，結(jié)構(gòu)部件900包括第一圓形件902和第二圓形件904，第一圓形件902和第二圓形件904的端部906機械加工為使得端部由相鄰切ロ908形成，所述相鄰切ロ 908具有平行和間開的軸線。因此，該實施例方便橫過兩個相鄰圓形件(例如本實用新型的結(jié)構(gòu)部件)的寬度來嚙合。
上述連接方法的用途通過非限制實例而包括地板系統(tǒng)，例如在 托架與托梁的平面連接中；框架系統(tǒng)，例如包括彎頭(柱/支腳與椽子)或脊(椽子與椽子)的門框連接件；梁/柱連接件；以及傾斜連接件(對角桁架)。
除了通過使用上述木料圓形件而獲得的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)部件(一旦裝配就)用作復(fù)合部件，所述復(fù)合部件用于提供進ー步的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性。因此，由木料圓形件形成結(jié)構(gòu)部件有多個優(yōu)點，包括相對較低損耗和保持圓形件的結(jié)構(gòu)完整性。
這樣形成的結(jié)構(gòu)部件的能力與相同尺寸和種類的等效鋸成部分相當(dāng)。不過，應(yīng)當(dāng)強調(diào)，用于形成結(jié)構(gòu)部件的樹木的成熟期比等效鋸成部分所需的成熟期少很多年。
本實用新型的結(jié)構(gòu)部件使用的木料的年齡通常比等效鋸成部分少很多年。與否則可能使用普通鋸成部分的情況相比，這使得森林的生長周期能夠提供年輕得多的樹木用于建筑用途。另外，已經(jīng)提出，與成熟的樹木相比，年輕的樹木從大氣中留住更大容積的碳，因此，優(yōu)選是收獲相對年輕的木料(如在本實用新型中使用)和重新種植(例如見西澳大利亞森林產(chǎn)品委員會的媒體說明，2009年9月4日)。
在制造上述結(jié)構(gòu)部件中涉及的凈損耗和能量消耗基本小于在制造結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)匿彸刹糠謺r所涉及的。工程木料例如LVL(旋切板膠合木)具有非常高的環(huán)境覆蓋區(qū)。盡管具有使用較小木料部分的明顯優(yōu)點，但是在高壓形成處理中涉及的能量和粘合部件所需的一定量樹脂將對環(huán)境有害。
4.用途
由本實用新型的結(jié)構(gòu)部件形成的復(fù)合托梁具有優(yōu)于傳統(tǒng)單個部件部分的多個優(yōu)點。例如，結(jié)構(gòu)部件提供了用作梁所需的合適深度與寬度比所述比率近似為2比1，從而使得它非常適合作為彎曲部件。部件通過利用低成本的原料(通常是更便宜的針葉樹種的整個圓木部分)來進行經(jīng)濟地制造。
根據(jù)本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)部件的特性為這樣，所述結(jié)構(gòu)部件能夠承受軸向壓縮和橫向彎曲，而不需要任何附加的扭轉(zhuǎn)限制。這使得結(jié)構(gòu)部件例如適合用作梁/柱。而且，結(jié)構(gòu)部件的扇貝形端部有利干與又一部件的銷連接，這使得桁架連接能夠(以各種角度)使用雙銷釘連接。這樣的雙銷釘連接有利的是它們相對簡單，但是也提供了増加的支承和具有局部瞬時穩(wěn)固性。
本實用新型的結(jié)構(gòu)部件的用途與任意其它梁或梁/柱材料的用途相同，包括普通的家用構(gòu)造。結(jié)構(gòu)部件的尺寸設(shè)置成適合更高負載的用途，井能夠有效代替在家用構(gòu)造中的更大鋸成部分和在商用構(gòu)造中的層壓木板部分(laminated veneer sections)。[0107]結(jié)構(gòu)部件的用途包括(只是通過非限制實例):地板部件，例如托架或托梁；墻框架部件，例如過梁和承重墻骨；天花板框架部件，例如椽子或懸桂/支撐梁；門框部件，例如柱、椽子或底弦桿；以及梁/柱部件，包括墩和聲屏障柱。
各種元件還能夠進行連接，以便形成一定范圍的連接件，例如桁架結(jié)點(彎頭和脊連接件)。
應(yīng)當(dāng)知道，在說明書中公開并限定的本實用新型將延伸至由文本或附圖所述或所示的兩個或更多單獨特征的所有可選組合。所有這些不同組合構(gòu)成本實用新型的各種可選方面。
權(quán)利要求
1.一種木料結(jié)構(gòu)部件，包括 第一木料圓形件，具有沿其長度縱向延伸的第一配合表面；以及 第二木料圓形件，具有沿其長度縱向延伸的第二配合表面； 其中，所述第一配合表面成形為與所述第二配合表面進行配合，且所述兩個木料圓形件固定在一起以形成結(jié)構(gòu)上成一體的單元，在所述單元中，所述第一配合表面與所述第二配合表面接觸，且所述第一木料圓形件與所述第二木料圓形件基本平行， 并且其中，所述第一木料圓形件通過沿所述部件的長度間隔開的多個緊固件固定在所述第二木料圓形件上，所述多個緊固件包括與所述結(jié)構(gòu)部件的縱向軸線成銳角和鈍角而設(shè)置的緊固件。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述多個緊固件包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成交替的銳角和鈍角而設(shè)置的相鄰緊固件。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中 所述第一配合表面是通過沿所述第一木料圓形件的長度除去劣弧段而提供的平表面，以及 所述第二配合表面是通過沿所述第二木料圓形件的長度除去劣弧段而提供的平表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述結(jié)構(gòu)部件設(shè)置有多個穿過所述第一和第二圓形件的孔，各孔成形為容納所述多個緊固件中的一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述多個孔包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成銳角而形成的孔和與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成鈍角而形成的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述成銳角而形成的孔包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成在45°和70°之間的角度而形成的孔，所述成鈍角而形成的孔包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成在110°和135°之間的角度而形成的孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述成銳角而形成的孔包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成60°角度而形成的孔，所述成鈍角而形成的孔包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成120°角度而形成的孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述緊固件通過粘接劑而固定在孔中。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述孔的尺寸設(shè)置成能夠在它們的邊緣和所述緊固件之間有足夠間隙，以便使得各緊固件能夠由在相關(guān)孔中的粘接劑來包封。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述緊固件由粘接劑包封防止所述緊固件與它們位于其中的所述孔的側(cè)部接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9或10所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述緊固件的端部設(shè)置有帽，所述帽防止所述緊固件的端部暴露于環(huán)境中。
12.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述緊固件是增強桿。
13.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一木料圓形件的端部設(shè)置有第一徑向切口，所述第二木料圓形件的端部設(shè)置有第二徑向切口，所述第一和第二木料圓形件的端部在所述木料結(jié)構(gòu)部件中彼此相鄰，且所述徑向切口的形狀和位置設(shè)置成使得所述木料結(jié)構(gòu)部件能夠與又一部件嚙合，所述又一部件具有圓形截面。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一和第二徑向切口的軸線對齊。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一和第二徑向切口的軸線平行。
16.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一和/或第二徑向切口的軸線傾斜，以使得所述木料結(jié)構(gòu)部件能夠與所述又一木料圓形件形成傾斜連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一木料圓形件的端部設(shè)置有第一軸向孔，所述第一軸向孔的尺寸設(shè)置成容納第一連接榫釘，所述第二木料圓形件的端部設(shè)置有第二軸向孔，所述第二軸向孔的尺寸設(shè)置成容納第二連接榫釘，所述第一和第二木料圓形件的端部在所述木料結(jié)構(gòu)部件中彼此相鄰。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一連接榫釘中心定位在第一孔中以與所述第一木料圓形件同軸，且而所述第二連接榫釘中心定位在第二孔中以與所述第二木料圓形件同軸。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一和第二連接榫釘通過定心環(huán)而分別定心在第一和第二孔中。
20.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述連接榫釘從包括軟鋼桿和高強度鋼桿的組中選擇。
21.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述連接榫釘通過粘接劑而固定在各孔中。
22.根據(jù)權(quán)利要求
21所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述孔的尺寸設(shè)置成能夠在它們的邊緣和相關(guān)連接榫釘之間有足夠間隙，以使得所述連接榫釘能夠由在相關(guān)孔中的所述粘接劑來包封。
23.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的木料結(jié)構(gòu)部件，其中所述第一木料圓形件通過使用施加在第一和/或第二配合表面上的粘接劑而固定在所述第二木料圓形件上。
專利摘要
本實用新型提供一種木料結(jié)構(gòu)部件。所述結(jié)構(gòu)部件包括第一木料圓形件，具有沿它的長度縱向延伸的第一配合表面；以及第二木料圓形件，具有沿它的長度縱向延伸的第二配合表面。所述第一配合表面成形為與是第二配合表面進行配合，且所述兩個木料圓形件固定在一起以便形成整體結(jié)構(gòu)的單元，在所述單元中，所述第一配合表面與所述第二配合表面接觸，且所述第一木料圓形件與所述第二木料圓形件基本平行。所述第一木料圓形件通過沿所述部件的長度間開的多個緊固件而固定在所述第二木料圓形件上，所述多個緊固件包括與所述結(jié)構(gòu)部件的所述縱向軸線成銳角和鈍角而設(shè)置的緊固件。
文檔編號F16S3/02GKCN202359863 U發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200990100601
公開日2012年8月1日 申請日期2009年11月9日
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