本發(fā)明屬于建筑用結(jié)構(gòu)梁領(lǐng)域，尤其是涉及一種兼顧承重、排水和采光的鋼梁及屋頂結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，應(yīng)對(duì)氣候變化、倡導(dǎo)低碳生活已經(jīng)成為了全人類的共識(shí)，低碳經(jīng)濟(jì)正得到迅速發(fā)展，低碳建筑就是一種基于這一共識(shí)的建筑發(fā)展策略，節(jié)能屋頂?shù)陌l(fā)展也越發(fā)趨于成熟。其中CN201521063454.X公開(kāi)了一種《冬季陽(yáng)光射入最多、夏季陽(yáng)光射入最少的節(jié)能屋頂》，這種內(nèi)庭院節(jié)能屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)為人字形多單元使用，后屋頂單元透光板的下邊緣、在前屋頂單元的遮光板的下邊緣落座在同一橫梁上，在實(shí)際的安裝使用時(shí)，屋頂單元與鋼梁呈一定的夾角，在大跨度場(chǎng)合使用時(shí)，相較于傳統(tǒng)的屋頂，節(jié)能屋頂對(duì)鋼梁的承重要求更高。

而傳統(tǒng)的的輕鋼結(jié)構(gòu)或工字鋼梁在與節(jié)能屋頂配合使用，尤其是在大跨度場(chǎng)合配合使用時(shí)具有重量大、豎向?qū)挾却蟮娜秉c(diǎn)，自重過(guò)大會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的自帶載荷過(guò)大的問(wèn)題，這意味著承載能力將相應(yīng)的下降，無(wú)法滿足節(jié)能屋頂對(duì)鋼梁更高層次的承重要求；其次鋼梁的體積過(guò)大會(huì)影響庭院的采光，嚴(yán)重影響節(jié)能屋頂對(duì)光線的利用率，同時(shí)，傳統(tǒng)的輕鋼結(jié)構(gòu)或工字鋼沒(méi)有考慮排水的問(wèn)題，影響了屋頂?shù)氖褂霉π?。因此，如何有效的改進(jìn)屋頂梁結(jié)構(gòu)，是低碳建筑結(jié)構(gòu)梁領(lǐng)域的一個(gè)重要難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)上述上述屋頂梁在使用時(shí)因自重過(guò)大、豎向?qū)挾却蠖兄啬芰ο陆祵?dǎo)致無(wú)法滿足承重要求的缺陷，本發(fā)明提供了一種兼顧承重、排水和采光的鋼梁。

第一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種兼顧承重、排水和采光的鋼梁，包括鋼梁本體，所述鋼梁本體沿長(zhǎng)度方向上設(shè)有槽，所述槽的左側(cè)壁相對(duì)于槽底豎直設(shè)置，所述槽的右側(cè)壁與所述槽底呈鈍角，所述左側(cè)壁的上端連接有偏向左側(cè)的第一翼板，所述右側(cè)壁的上端連接有偏向左側(cè)的第二翼板，所述第一翼板與屋頂結(jié)構(gòu)中的遮光板連接，所述第二翼板與屋頂結(jié)構(gòu)中的透光板連接。

進(jìn)一步地，所述右側(cè)壁與所述透光板平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述第一翼板的方向平行于所述遮光板，所述第二翼板的方向垂直于所述右側(cè)壁。

進(jìn)一步地，所述鋼梁還包括連接于所述第一翼板的左翼緣板和連接于所述第二翼板的右翼緣板。

進(jìn)一步地，所述鋼梁的斷面厚度為2-5mm的不銹鋼，諸如201不銹鋼。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種使用屋頂鋼梁的屋頂結(jié)構(gòu)，包括屋頂單元和如上所述的鋼梁；當(dāng)屋頂單元的數(shù)量大于1時(shí)，所述第一翼板與前屋頂單元的遮光板連接，所述第二翼板與后一個(gè)屋頂單元的透光板連接。

進(jìn)一步地，沿所述鋼梁長(zhǎng)度方向上間隔式設(shè)置有不銹鋼方管，所述不銹鋼方管兩端焊接在所述槽的側(cè)壁上。

進(jìn)一步地，自透光板與遮光板的貼合處，所述遮光板向上延伸出一段遮陰板。

進(jìn)一步地，屋頂單元還包括一個(gè)支撐架，所述支撐架的頂端與所述遮陰板固定連接，底端與所述透光板固定連接。

進(jìn)一步地，在遮光板和鋼梁室內(nèi)側(cè)表面上設(shè)置保溫板，并在設(shè)置的保溫板上做裝飾面。

本發(fā)明的技術(shù)效果：本發(fā)明通過(guò)提供兼顧承重、排水和采光的鋼梁，所述鋼梁本體沿長(zhǎng)度方向上設(shè)有槽，所述槽的左側(cè)壁相對(duì)于槽底豎直設(shè)置，所述槽的右側(cè)壁與槽底呈鈍角，所述左側(cè)壁的上端連接有偏向左側(cè)的第一翼板，所述右側(cè)壁的上端連接有偏向左側(cè)的第二翼板，所述第一翼板與屋頂結(jié)構(gòu)中的遮光板連接，所述第二翼板與屋頂結(jié)構(gòu)中的透光板連接，科學(xué)地提高了鋼梁的抗彎、抗剪能力和截面的穩(wěn)定性，縮減了截面的尺寸和室內(nèi)可視面尺寸，降低了自重，滿足了增強(qiáng)鋼梁承重能力的要求；其次，縮減了截面的尺寸進(jìn)一步地減小了梁的體積，也兼顧了對(duì)采光的要求；最后，本發(fā)明提供的鋼梁還具有槽，雨水可通過(guò)槽從梁兩端排出，因此本發(fā)明所提供的梁兼顧承重、排水和采光的要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的梁的一種斷面示意圖；

圖2為本發(fā)明的梁的另一種斷面示意圖；

圖3為本發(fā)明使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的冬季正午陽(yáng)光照射示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

本發(fā)明提供一種兼顧承重、排水和采光的鋼梁，可以應(yīng)用在建筑屋頂中結(jié)構(gòu)中，尤其是對(duì)承重、采光和排水有要求的屋頂結(jié)構(gòu)中。圖1是鋼梁的斷面圖。

結(jié)合圖1，本發(fā)明的鋼梁的斷面示意圖。本發(fā)明公開(kāi)了一種屋頂梁，所述梁本體1，所述梁本體沿長(zhǎng)度方向上設(shè)有槽，所述槽的左側(cè)壁3相對(duì)于槽底2豎直設(shè)置，所述槽的右側(cè)壁4與所述槽底呈鈍角θ，所述左側(cè)壁的上端連接有偏向左側(cè)的第一翼板5，所述右側(cè)壁的上端連接有偏向左側(cè)的第二翼板6，所述第一翼板與屋頂結(jié)構(gòu)中的遮光板10連接，所述第二翼板與屋頂結(jié)構(gòu)中的透光板9連接。本技術(shù)方案采用的梁通過(guò)給所支撐的屋頂板設(shè)置對(duì)應(yīng)的連接件以增大接觸面積的同時(shí)還調(diào)整各連接件的角度，使得梁在支撐的過(guò)程中提供的有效支撐力增加，相應(yīng)的提高了梁抗彎和抗剪能力，從而達(dá)到大跨度庭院對(duì)梁的承重要求；本技術(shù)方案中提供的梁還具有槽，雨水可通過(guò)槽從梁兩端排出，豎直設(shè)置右側(cè)壁增大整個(gè)水槽的蓄水體積，增大了水槽的排水量，因此具有良好的排水性能；相應(yīng)的，本技術(shù)方案中優(yōu)化的鋼梁體積更小，所遮擋的光照面積也相應(yīng)的減小，提高了光照利用率。

在本實(shí)施例中，所述右側(cè)壁與所述透光板平行設(shè)置。本技術(shù)方案中，所述右側(cè)壁與所述槽底之間的夾角θ的取值范圍由所述屋頂單元中的所述透光板的安裝角度決定。如圖4所示，鋼梁在冬季中午前后的陰影面積相對(duì)于遮光板左右對(duì)稱，以滿足《冬季陽(yáng)光射入最多、夏季陽(yáng)光射入最少的節(jié)能屋頂》冬季光照最大化的要求，此時(shí)，所述右側(cè)壁對(duì)鋼梁的陰影面積無(wú)影響，從右側(cè)壁受力的角度考慮，優(yōu)選設(shè)置所述槽的右側(cè)壁與透光板平行，此時(shí)鋼梁的抗彎和抗剪性能達(dá)到最佳效果；節(jié)能屋頂?shù)耐腹獍宓陌惭b角度又與使用場(chǎng)景所在的緯度相關(guān)，鑒于該節(jié)能屋頂多用于緯度處于北緯25°～50°之間，因此，所述右側(cè)壁與所述槽底之間的夾角θ為105°～135°。

如圖1所示，所述第一翼板的方向平行于所述遮光板，所述第二翼板的方向垂直于所述右側(cè)壁。本技術(shù)方案中，第一翼板的方向平行于所述遮光板，所述第二翼板的方向垂直于所述右側(cè)壁，使得所述第一翼板與第二翼板所提供的支撐力盡可能的垂直于受力方向，使得梁在支撐的過(guò)程中提供的有效支撐力進(jìn)一步增加，提升了梁的承重性能。

如圖1所示，所述鋼梁還包括還包括連接于所述第一翼板的左翼緣板7和連接于所述第二翼板的右翼緣板8。本技術(shù)方案中，給鋼梁增加翼緣板能進(jìn)一步增強(qiáng)所述鋼梁的穩(wěn)定性。同時(shí)，在與節(jié)能屋頂?shù)呐浜鲜褂脮r(shí)，左翼緣板還可以固定保溫板；右翼緣板還能防止雨水過(guò)大形成逆流。

如圖1所示，所述鋼梁的斷面厚度為2-5mm的不銹鋼，諸如201不銹鋼。作為承重結(jié)構(gòu)，鋼梁的性能對(duì)整個(gè)屋頂結(jié)構(gòu)的重要性不言而喻。鑒于不銹鋼優(yōu)異的化學(xué)性能、物理性能與力學(xué)性能，是本實(shí)施例的優(yōu)選材質(zhì)；綜合成本與性能，本實(shí)施例中優(yōu)選具有一定的耐酸、耐堿性能201不銹鋼。在實(shí)際運(yùn)用中，在滿足鋼梁承重的情況下，鋼梁的自重也相應(yīng)降低，因此，鋼梁的斷面厚度可為2-5mm，優(yōu)選3mm。

圖2為本發(fā)明的鋼梁的另一種斷面示意圖。如圖2所示，在本實(shí)施例中，鋼梁具有如圖1所示的大部分結(jié)構(gòu)與功能，相較于圖1，本實(shí)施例修改了左翼緣板的形狀，使其向左或向右彎曲形成勾狀。如此在配合屋頂單元使用時(shí)，可以在固定保溫板的同時(shí)給保溫板提供拉力，使得保溫板的安裝更加穩(wěn)固。

進(jìn)一步的，考慮到鋼梁的性能、實(shí)用性與成本，本發(fā)明還給出了一組鋼梁各部分的最優(yōu)的數(shù)據(jù)，在截面圖中，鋼梁的底板長(zhǎng)度為150mm，左腹板長(zhǎng)度為200mm，右腹板長(zhǎng)度為232mm，左翼板長(zhǎng)度為50mm，右翼板長(zhǎng)度為70mm，左翼緣板長(zhǎng)度為30mm，右翼緣板長(zhǎng)度為40mm。

圖3為本發(fā)明使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖，一種使用屋頂鋼梁的屋頂結(jié)構(gòu)，包括屋頂單元和如上所述的梁；當(dāng)屋頂單元的數(shù)量大于1時(shí)，所述第一翼板與前屋頂單元的遮光板連接，所述第二翼板與后一個(gè)屋頂單元的透光板連接。如上所述，本實(shí)施例中鋼梁能夠支撐屋頂結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)兼顧承重、排水和采光的作用，同時(shí)，屋頂單元中遮光板與透光板的設(shè)置可允許一定角度的光線直射入室內(nèi)，另一部分的光線被遮擋，針對(duì)使用場(chǎng)景的實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)冬季陽(yáng)射入最多、夏季陽(yáng)光射入最少，符合綠色建筑的設(shè)計(jì)要求。

如圖3所示，沿所述鋼梁長(zhǎng)度方向上間隔式連接有不銹鋼方管14，所述不銹鋼方管兩端焊接在所述槽的側(cè)壁上。本技術(shù)方案中，沿鋼梁長(zhǎng)度方向上間隔式設(shè)置不銹鋼方管，并且不銹鋼方管兩端焊接在所述槽的側(cè)壁上。在實(shí)際的運(yùn)用中，所述間隔大約500-1000mm，焊接的不銹鋼方管可提升鋼梁的剛度和截面穩(wěn)定性，進(jìn)一步增加整個(gè)屋頂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

如圖3所示，自透光板與遮光板的貼合處，所述遮光板向上延伸出一段遮陰板。設(shè)置遮陰板可進(jìn)一步遮擋一部分陽(yáng)光，使陽(yáng)光有選擇地射入室內(nèi)，保證室內(nèi)的溫度，達(dá)到節(jié)能的目的。

如圖3所示，屋頂單元還包括一個(gè)支撐架，所述支撐架15的頂端與所述遮陰板固定連接，底端與所述透光板固定連接。所述支撐架的使用有效增強(qiáng)了遮陰板的強(qiáng)度。

如圖3所示，在遮光板和鋼梁室內(nèi)側(cè)表面上設(shè)置保溫板11，并在設(shè)置的保溫板上做裝飾面12。本技術(shù)方案中，設(shè)置保溫板可減緩室內(nèi)外熱量的交換，保護(hù)室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，有效的減少室內(nèi)保溫裝置的工作，達(dá)到節(jié)能減排的效果，進(jìn)而適應(yīng)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展要求。而且內(nèi)裝能進(jìn)一步地將整個(gè)梁室與屋頂形成整體，簡(jiǎn)潔美觀，滿足人類對(duì)環(huán)境的基本舒適性要求和特殊功能服務(wù)的要求。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通計(jì)時(shí)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種形變和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。