专利名称：连接结构和使用该连接结构的建筑物及其装配或加固方法相关申请本非临时申请依照35 U.S.C§119(a)规定要求于2003年4月25日提交的日本专利申请No.2003-121839的优先权，在此其内容作为参考引入。本发明涉及包括一块加固板和至少一块拼接板的连接结构，并且涉及使用该连接结构的建筑物。本发明还涉及应用该连接结构装配或加固建筑物的方法。 用于建筑物的桁架结构包括柱-梁连接部件和/或节点部件。在柱-梁连接部件和/或节点部件的位置上，斜构件通过加固板连接到轴向力构件。例如，斜构件可以是结构构件或振动阻尼拉杆。轴向力构件与斜构件以一个预定的角度相交。在此类连接结构中使用的加固板被设计成在向斜构件施加压力时不会导致出现向平面外弯曲和/或向平面外变形。向平面外弯曲和/或向平面外变形涉及由加固板21的光滑端面形成的平面，即如本发明的图2所示的连接拼接板22的位置。所称的平面并非加固板21的倾斜连接尾边沿30。参见下面的图7A-7D和图8A-8D，下文将描述上述连接结构的实例。图7A和图7B显示了根据背景技术的第一个实例。图7C和图7D显示了根据背景技术的第二个实例。图8A和图8B显示了根据背景技术的第三个实例。图8C和图8D显示了根据背景技术的第四个实例。上述图中每个图都显示了包括斜构件3的连接端部4的连接结构，例如结构构件或振动阻尼拉杆，其通过使用拼接板2与加固板1连接。端部4具有十字形的横截面，即横截面呈十字形。在图7A和7B中所示的背景技术的实例1中，垂直连接板5固定到加固板1的垂直边缘。垂直连接板5可以连接到结构构件上，例如柱或桁架结构(未显示)的一个轴向力构件上。加固板1的垂直边缘与加固板1的水平边缘形成一个直角。此外，水平连接板6固定到加固板1的水平边缘。水平连接板6可以连接到结构构件上，例如梁或者桁架结构(未显示)的其它轴向力构件上。顶部水平边缘7从加固板1的垂直边缘的顶端延伸，垂直直立边缘8从加固板1的底部水平边缘的端点与固定垂直连接板5的位置相对的地方向上延伸。顶部水平边缘7和垂直直立边缘8通过倾斜连接尾边沿10连接。加强肋板11焊接在与加固板1相对侧的焊接点12上以与加固板1形成加强部件。因此，加强部件具有十字形的横截面，即横截面呈十字形。斜构件3的连接端部4同样具有十字形横截面，其与加固板1的倾斜连接尾边沿10邻接。加固板1的尾边沿10位于具有十字形横截面的加强部件的尾边沿。如上所述，斜构件3为，例如一个结构构件或是一个振动阻尼拉杆。根据
的拼接板2的形式为具有矩形横截面的矩形平板。参见图7B、7D、8B和8D，四个拼接板2中每个拼接板的一部分通过螺栓13固定在形成十字形的四个翼，即两个加强肋板11和11和加固板1的两个部分的每个边上。每个拼接板2都位于肋板11的相对侧。每个拼接板2的其余部分都以与前文所述相同的方式固定在斜构件3的连接端部4的四个翼的每一个边上。
在根据

的实例1中，斜构件3的连接端部4通过上述结构中的拼接板2连接到加固板1。
在根据

的实例2中，如图7C和图7D所示，加强肋14和15分别焊接到加固板1的顶部水平边缘7和垂直直立边缘8。此外，加强肋板11如同上述根据背景技术的实例1中所述焊接到加固板1上。加强肋14和15用于进一步防止加固板1的向平面外弯曲或变形。
图8A和8B显示了根据背景技术的实例3，图8C和8D显示了根据背景技术的实例4。在图8A和8B所示的实例3中，除了焊接到加固板1的相对侧的加强肋板11并未在拼接板2的底部边缘之下延伸之外，其结构与实例1中完全相同。在图8C和8D中所示的实例4中，除了焊接到加固板1的相对侧的加强肋板11延伸到垂直连接板5之外，其结构与实例1完全相同。
在根据

的实例1-4中，加强肋板11焊接到加固板1的相对侧，这样在向斜构件3施加压力时，加固板1不会经受向平面外弯曲和/或向平面外变形。然而，焊接操作比较费时，这会导致连接结构成本增加，从而导致使用连接结构的建筑物的成本增加。
此外，如果使用加强肋增强根据背景技术的加固板以增强抗震性，那么加强肋必须通过焊接固定。此外，如果就地焊接加强肋，那么(1)它会导致成本增加，(2)它会受制于天气，并且(3)它可能需要向上焊接，而这会导致低品质的焊接。
必须将加强肋11焊接到加固板1上以补偿强度的不足，因为拼接板2的形式为具有矩形横截面的矩形平板。本发明已经确定，矩形平板无助于加固板1的抗弯强度的增加以避免向平面外弯曲。
如图7C中所示，分别焊接到顶部水平边缘7和垂直直立边缘8的加强肋14和15可以增加加固板1的抗弯强度。然而，必须将加强肋14和15焊接到加固板1上。因此，背景技术的实例2具有与上述相同的焊接问题。
如图8A所示，如果与加固板1在加固板1的端面接触的拼接板2的长度减小，那么连接结构的强度减小。相应地出现向平面外弯曲和/或变形的可能性增加。如图8C所示，如果加强肋板11延伸到加固板1的下端以到达垂直连接板5，那么连接结构的强度会增加。相应地，改善了出现向平面外弯曲和/或变形的可能性。然而，加强肋板必须焊接到加固板1。因此，仍然存在与上述相同的焊接问题。
因此，背景技术中存在的问题归纳如下(1).如果用于防止向平面外弯曲的加强肋板11不固定到加固板1上，加固板会在向斜构件3施加压力时遭受向平面外弯曲。因此，加强肋板11必须焊接到加固板1上，以便防止产生背景技术中的向平面外弯曲和/或变形。
(2).在具有加强肋板11的加固板1中，其中加强肋板11与加固板1形成十字形横截面，如果固定到加固板上的加强肋板11的长度较短，那么就会发生向平面外弯曲和/或变形。
(3).在根据背景技术的实例中，不可避免要将加强肋板11焊接到加固板1上。加强肋板必须焊接到加固板1上，因此就增加了连接结构的成本。而且，如果根据背景技术的加固板1使用用于增强抗震性的加强肋来加固，那么加强肋必须通过焊接固定。此外，如果加强肋是就地焊接，那么(1)会导致成本的增加，(2)会受到天气的制约，和(3)可能需要会造成低质量焊接的向上焊接。


本发明的一个目的是提供一种使用加固板的连接结构以及使用该连接结构的建筑物，其可以解决上述背景技术中存在的问题。另外，本发明的一个目的是提供一种使用本发明的连接结构装配或者加固建筑物的方法，其可以解决上述背景技术中所存在的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种连接结构，其包括加固板和至少一块连接到所述加固板上的拼接板，所述至少一块拼接板使用具有非矩形横截面的型钢制成。
本发明的第二方面是提供一种包括本发明第一方面的连接结构的建筑物。具体地说，建筑物包括至少一个结构部件和连接到该至少一个结构部件上的连接结构，其中所述连接结构包括加固板和至少一块连接到所述加固板上的拼接板，所述至少一块拼接板使用具有非矩形横截面的型钢制成。
本发明的第三方面是提供一种装配或者加固建筑物的方法，该方法包括提供加固板和至少一块拼接板的步骤，其中拼接板具有非矩形横截面并且将所述拼接板的第一端连接到加固板上。
通过下文给出的详细说明，本发明的更多应用范围将会变得更加明显。然而应该理解，这些表示本发明的优选实施例的详细说明和具体实例只是以示例的方式给出，因为很明显地，本领域的技术人员可以通过详细说明而在本发明的精神和范围内进行的各种变化和修改。


阅读以下的详细说明以及附图将会更清楚地理解本发明，其中这些附图只是以示例的方式给出，因而并非对本发明进行限制，其中
图1A、1B和1C分别为根据本发明实施例1-3的包括加固板和拼接板的连接结构的侧视图；图2A、2B和2C分别为根据本发明实施例1-3的包括加固板和拼接板的连接结构的透视图；图3为使用本发明实施例1的连接结构的桁架的侧视图；图4为图3中A部分的分解透视图；图5A为图3中A部分的放大图；图5B为沿图5A中5B-5B线切开的剖视图；图5C为沿图5A中5C-5C线切开的剖视图；图6A为根据本发明实施例3使用现有加固板来增强抗震性的连接结构的侧视图；图6B为沿图6A中6B-6B线切开的剖视图；图7A和7C分别为根据背景技术中的实例1和2的包括加固板和拼接板的连接结构的侧视图；图7B为沿图7A中7B-7B线切开的剖视图；图7D为中沿图7C中7D-7D线切开的剖视图；图8A和8C是显示分别包括根据背景技术的实例3和实例4的加固板和拼接板的连接结构的侧视图；图8B是沿图8A中8B-8B线切开的剖视图；图8D是沿图8C中8D-8D线切开的剖视图；图9A是显示用于连接屋顶桁架杆件和加固板的本发明的连接结构的俯视图；图9B是图9A的透视图；和图9C和9D是用于连接屋顶桁架杆件和加固板的本发明的连接结构的透视图，其中加固板并不包含肋。

现在将参照

本发明，其中相同或相似的零件使用相同的参考数字标示。
图1A-1C和图2A-2C分别显示了本发明的实施例1-3。如图1A-1C和图2A-2C所示，斜构件3的连接端部4通过使用拼接板22与加固板21连接。拼接板22具有非矩形横截面，而不是使用具有根据背景技术的矩形横截面的矩形板。拼接板22通过将肋固定到平板和/或通过使用具有非矩形横截面的预制型钢形成。斜构件可以是结构构件或是振动阻尼拉杆。
拼接板的非矩形横截面指的是除了平板的矩形横截面之外的任何横截面形状。典型的非矩形横截面包括具有直角即L-形或者具有其它不同度数的角的角钢的横截面。另外，非矩形横截面包括T-形预制型钢和C-形(槽形)预制型钢。然而应该理解，非矩形横截面并不局限于这些横截面。例如，本发明中可以包括更复杂形状的横截面，只要与技术背景中由平板所建构的拼接板相比，该具体形状的拼接板能够向连接结构起到加固作用即可。
拼接板可以使用螺栓、粘结接合或者扩散接合连接到加固板上。推荐使用这些类型的连接以尽可能地避免就地的向上焊接。所有其它避免向上焊接的连接方法也可以用来避免出现与向上焊接相关的问题。
使用加固板的连接结构的一个典型实例是加固板固定在第一结构构件之间形成的拐角上，例如柱-梁或者桁架的柱和梁之间形成的拐角上。然后将加固板连接到另一个结构构件或者振动阻尼拉杆上，例如从第一结构构件的拐角处沿对角延伸。然而，应该理解本发明的连接结构也可以用来连接其它的部件。
用在安装在平板的肋上用来形成具有非矩形横截面拼接板的材料并不局限于特定的材料。然而，肋可以由包括普通钢和例如不锈钢的特种钢材料制成，只要该材料能够满足强度的要求即可。另外，肋可以是具有矩形横截面的平板形式，或者还可以是S-形或者L-形横截面形式的板以提供更大的强度。然后肋可以安装在平板上形成具有非矩形横截面的拼接板。或者，拼接板也可以预制成具有特定的非矩形横截面。
如果肋焊接在平板上以形成具有非矩形横截面的加固板，那么当加固板是由钢制成时，肋就优选使用钢材料制成，例如普通钢或不锈钢。如果不使用焊接来固定肋，就可以使用有色金属或者无机材料，只要拼接板具有足够的抗弯强度即可。
关于本发明中使用的预制型钢，可以使用等边角钢、不等边角钢、C-形(槽钢)预制型钢和T-形预制型钢。另外，预制型钢并不局限于普通钢，不锈钢、高合金含量特种钢、有色金属或者无机材料也都可以使用。应该注意到，预制型钢包括通过把两块或者多块板连接在一起而形成的非矩形横截面型钢，而这些板远离装配地点。当然，用于形成本发明中的拼接板的型钢并非一定由预制型钢制成。换句话说，拼接板也可以通过在装配地上把两块或者多块板连接在一起而形成非矩形横截面型钢。
所述柱-梁结构指的是具有承受轴向力和弯曲力功能的所有结构构件。然而，应该理解，柱-梁结构并不局限于字面上的柱和梁。桁架结构指的是所有具有主要仅承受轴向力的结构构件；然而，应该理解，桁架结构并不仅仅局限于字面上的桁架结构。
同样应该理解的是，本发明中的结构构件并不局限于水平或垂直放置的构件。此外，斜构件也可以是一个通过使用加固板对角地连接到柱和/或梁上。斜构件通常使用加固板连接到柱和梁中形成直角的拐角处。然而，斜构件并不局限于由具有直角的拐角处沿对角延伸的构件。此外，桁架结构构件并非必须为直构件，它也可以是弯曲的构件。
加固板的边缘指的是加固板中沿加固板厚度方向延伸的面。加固板的侧面指的是拼接板连接及固定的位置，通常垂直于端面。
固定在加固板边缘上的肋可以增加加固板的抗弯强度。固定在加固板侧面上的肋可以在肋由一对拼接板加紧并固定在其上时提供进一步增强的抗弯强度。
肋通常呈直角固定在加固板上；然而，并不是必须为直角。在加固板相对侧面上的每个肋通常固定在加固板上，从而使肋和加固板的横截面形成十字形。然而，并非必须将肋固定到加固板上以形成十字形横截面。例如，肋骨可以仅固定在加固板的一个侧面上，这样横截面即为T形。
关于固定在加固板上的肋的长度，其取决于防止向平面外弯曲所需的强度。如果需要的话，该肋也可以分成多个部分。也可以使用粘性结合或扩散结合将肋连接到加固板。
在图1A和图2A所示的实施例1中，加固板21包括垂直连接板5和水平连接板6。柱或者桁架结构(未示出)的轴向力构件可以连接到垂直连接板5上，而梁或者桁架结构(未示出)的其它轴向力构件可以连接到水平连接板6上。
顶部倾斜边缘17从加固板21的垂直连接板的顶端延伸，垂直直立边缘18从加固板21底部的水平边缘末端与垂直连接板5相对地向上延伸。顶部倾斜边缘17和垂直直立边缘18通过倾斜连接尾边沿30连接起来。
斜构件3的连接端部4具有十字形的横截面，即横截面呈十字形，并且邻接加固板21的倾斜连接尾边沿30。斜构件3可以是从上面沿对角延伸的结构构件或者振动阻尼拉杆。
如图1A和图2A所示，具有L-形横截面的四个拼接板22的底部是由L-形横截面的预制型钢制成。拼接板22分别附着在加固板21的相对侧面上，并且由螺栓13固定。拼接板22上部从倾斜连接尾边沿30沿对角向上突出。
当连接端部4与加固板21的倾斜连接尾边沿30邻接后，拼接板22的上部就连接到斜构件3的端部4上。拼接板22底部向加固板21的拐角23延伸，从而可以获得足够的强度来避免向平面外弯曲和/或变形。下面将解释当加固板21上没有加强肋板14和15或者加强肋板11时的向平面外弯曲。
向平面外弯曲沿一屈服线出现在加固板21上，其中屈服线由所共知的屈服线理论确定。参考图1A，加固板21的屈服线对应于斜线24(虚线)，这条线连接着垂直连接板5的上端点(加固板21中相互形成直角的两条边中的垂直边)和水平连接板6的端点(加固板21中相互形成直角的两条边中的底部的水平边)。
拼接板22沿对角向下延伸超出屈服线24以接近加固板21的拐角23，通过这样可以获得足够大的强度以防止向平面外弯曲。防止向平面外弯曲的强度大小可以通过调节拼接板22延伸超出屈服线24的超出长度和/或通过调节拼接板的强度来达到。在图1A-1C分别所示的实施例1-3的情形中，上拼接板22长度较短但仍然延伸超出了屈服线24，而延伸至接近加固板21的拐角23的下拼接板22较长。如果使用了由T-形预制型钢(未示出)而不是L-形预制型钢形成的拼接板，那么预制型钢接近加固板21的拐角23的某些部分就可以截掉。
图1A、2A所示的实施例1中，通过把肋固定到平板上和/或通过使用具有非矩形横截面的预制型钢来形成拼接板22。在图1A-1C所示的实施例1-3中，拼接板具有L-形横截面，这就提供较高的刚度。因此，无需在加固板21上焊接加强肋板就可以防止由向斜构件3上施加压力而引起的加固板向平面外弯曲和/或向平面外变形。而且，也可以通过调节拼接板22超出屈服线的部分的长度来应付向斜构件3施加的更大压力。
图1B、2B显示了实施例2。实施例2除了具有预定高度的加强肋15焊接到加固板21的垂直直立边缘18上之外，其它的与实施例1相同。图1C、2C显示了实施例3。实施例3除了有另一个加强肋14焊接到加固板21的顶部倾斜边缘17上之外，其它的与实施例2相同。
在实施例2和3中，通过将加强肋15和加强肋14分别焊接到加固板21的垂直直立边缘18上和顶部倾斜边缘17上，可以进一步加强加固板21的抗弯强度。
在本发明的实施例1-3中，斜构件3的连接端部4具有十字形的横截面。应该理解，本发明并不局限于具有十字形的横截面的连接端部，也适用具有不同横截面的连接端部。例如，本发明也适用于由平板制成并且具有矩形横截面的连接端部。
图3中显示了一个实例，其中根据本发明实施例1的连接结构应用在包括具有箱形横截面的柱31、预制型钢制成的梁32和振动阻尼拉杆(斜构件)3的钢架上。图4和图5A-5C详细显示了图3所示的连接结构。
振动阻尼拉杆3呈对角地布置在位于梁32上的连接部和位于另一根梁32和柱31之间的拐角处的另一个连接部之间。振动阻尼拉杆3的一端通过垂直/水平力传递机构33连接到柱31和梁32上。用于向底层结构34传递水平力的水平力传递机构35(见图5A)装配在梁32上。
振动阻尼拉杆3可以通过使用抗弯构件，例如钢管、钢管同混凝土或者钢筋混凝土来加固中心构件36而形成，从而具有振动阻尼作用。中心构件36的连接端部4具有十字形的横截面。
下面将描述装配上述构件的过程。首先，具有上加固板21和下加固板21的梁32顶在柱31的一侧32a(见图4)上。然后使用螺栓把上加固板21和下加固板21固定在梁32上。具体地说，上加固板21的垂直连接板5栓接到柱31的一侧31a上，而水平连接板6栓接到梁32的上凸缘43上。并且，下加固板21的垂直连接板5栓接到柱31的一侧31a上，而水平连接板6栓接到梁32的下凸缘43上。
接着，振动阻尼拉杆3的具有十字形横截面的连接端部4邻接到加固板21的倾斜连接尾边沿30上。具有通过将肋固定到平板上和/或使用具有非矩形横截面的预制型钢而形成的具有非矩形横截面的拼接板22设置于连接端部4和加固板21上方。连接端部4和拼接板22朝向连接端部4的部分通过螺栓13连接在一起，并且加固板21和拼接板22的朝向加固板21的另一部分也通过螺栓13连接在一起。因此建构了垂直和水平力传递机构33来将力从振动阻尼拉杆3传到柱31和梁32上。
在通过垂直/水平力传递机构33把柱31、梁32和振动阻尼拉杆(斜构件)3装配到一起之后，放置混凝土来形成底层结构34，这样梁32的上凸缘43就被覆盖，而且剪力接合部件44也被覆盖，这就形成了把力从梁32传到底层结构34的水平力传递机构35。
在防地震结构中，柱31、梁32和振动阻尼拉杆3以及底层结构34通过垂直/水平力传递机构33连接在一起。因此，当沿轴向方向向振动阻尼拉杆3施加一个力时，力的垂直分量和水平分量通过加固板21和螺栓13分别传递到柱31和梁32上，这会将加固板21固定在柱31和梁32上。
在图4和图5A-5C中，通过使用本发明中具有非矩形横截面的拼接板22把加固板21和振动阻尼拉杆(斜构件)3的连接端部4拼接在一起。拼接板22通过将肋固定到平板和/或通过使用具有特定形状的预制型钢形成。加固板21和连接端部4通过螺栓13固定在拼接板22上。因此，即便是在向斜构件3上施加压力时，也不必在加固板21上焊接加强肋板11即可防止向平面外弯曲和/或向平面外变形。
图6A和6B显示了根据本发明的用于增强现有建筑物抗震性的实施例3。现有的加固板1的两条边形成了一个直角并且通过焊接点12固定到柱31和梁32上。加强肋板11焊接到加固板1的两个相对侧上。另外，本发明具有L-形横截面的四个拼接板22的下部分别装在加固板1和加强肋11形成的四个拐角处。四个拼接板的其余上部装配在具有十字形横截面的振动阻尼拉杆3的连接端部4的四个拐角中。拼接板22使用螺栓13分别固定至加固板1和连接端部4上。因此，无需就地向加固板焊接附加的加强肋即可增强现有的加固板1，这样就能够以较低的代价很简单地实现现有建筑物的加固。
另外，本发明中具有非矩形横截面的拼接板22是通过向平板添加肋和/或通过使用预制型钢形成的。如上所述，在本说明中术语预制型钢包括通过连接两个或多个平板以形成一个具有非矩形横截面的拼接板的型钢，而平板远离装配地点。
参见图9A和9B，用于形成建筑物屋顶的多个桁架杆件37的端部可以与单个加固板1a、1b接合。在图9A中，显示了水平加固板1a的顶部，其中六个桁架杆件使用本发明的拼接板22附着在其上。在图9B中，附加的桁架杆件37被固定至垂直的加固板1b上。可以很清楚地理解，水平加固板1a和垂直加固板1b通过拼接板22彼此连接并连接到桁架杆件37。然而，水平加固板1a和垂直加固板1b并未连接到任何其它结构构件。水平加固板1a和垂直加固板1b可以通过所有已知的手段连接到一起，包括但不局限于螺栓连接和焊接。
应该注意到，尽管图示中垂直加固板1b为具有翅片形状的单独加固板，但是垂直加固板可以由连接到一起以形成一个具有多个翅片形部分的加固板的多个垂直加固板形成。
在图9A和图9B中，水平加固板1包括附着于其上表面的加强肋11。参见图9C和图9D，其中显示了在图9A和图9B中所示实施例的另一种配置。图9C和图9D分别是从水平加固板1a下方和上方观看的透视图。可以很清楚地理解，图9C和图9D的配置与图9A和图9B的实施例中的配置除了在水平加固板1上不包括加强肋之外，其它完全一致。
对于本领域的普通技术人员而言，可以对本发明的实施例和结构进行不同的修改，例如使用本发明中连接结构的不同类型的建筑物和塔，并且这些修改也落在本发明的范围内。
在本发明的连接结构中，用于接合加固板和斜构件的连接终端的拼接板具有非矩形的横截面，该横截面是通过向平板添加肋和/或通过使用预制型钢而形成的。拼接板固定到加固板及斜构件上。因此，加固板可以很容易地由具有简单结构的拼接板进行加固。这就防止加固板向平面外弯曲和/或向平面外变形，即使未向加固板焊接背景技术中所述的加强肋板。因此，不需要向加固板焊接加强肋板。这就降低了成本并避免了由焊接不足引起的低质量产品。在已经提供了加强肋板的情形中，如果肋板过短，加固板仍会弯曲。在加强肋板并未延伸越过斜线24(参见图1A-1C)时，尤为如此。本发明的拼接板可以与现有的加强肋板一起使用以向加固板提供进一步的抗弯强度并且避免向平面外弯曲。
为了增强建筑物的抗震性，如果加固板上没有加强肋，那么必须就地向加固板上焊接加强肋。根据本发明，无需向加固板焊接加强肋板以避免向平面外弯曲。这就会降低连接结构的成本，从而降低了加固建筑物的成本。此外，加固板的抗弯强度可以通过提供拼接板而增强，拼接板固定于加固板并且具有足够长度以具有足够的抗弯强度。
上文对本发明进行了说明，显而易见，可以在许多方面对其进行改变。不应将这些变动视为背离本发明的精神和范围，对于本领域的技术人员而言，这些修改应该包括在下列权利要求的范围之内。


一种连接结构，包括拼接板和加固板，其无需在加固板上焊接加强肋板即可防止加固板向平面外弯曲。连接结构包括一块加固板和至少一块连接到加固板上的拼接板。每块拼接板由具有非矩形横截面的型钢制成。连接结构可以用在建筑物的组装期间或者用于建筑物的加固。