1.本实用新型涉及一种钢结构模型，具体地说是一种单榀钢屋架教学装置。


背景技术：

2.厂房钢屋架设计是钢结构教学中的重点和难点，是体现钢结构教学从构件向体系过渡的重要环节。然而，一般教材给出的是屋架平面图，无法直观表达其空间构造，导致学习者对屋架连接理解不深较难掌握。公告号为cn107045831a的中国发明专利，公开了一种“用于钢屋架节点教学的装置”，由于其仅提供了五种钢屋架节点的空间构造及其连接方法，并没有形成由构件、节点共同组成屋架结构体系，导致学习者缺乏对屋架整体拼接过程的理解。并且现有的连接方法容易脱落，可调性差，不便于学习者实际组装操作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是提供一种单榀钢屋架教学装置，以解决现在钢结构教学过程中学习者无法直观地了解并掌握屋架结构体系以及拼接过程且不便于学习者实际组装操作的问题。
4.本实用新型是这样实现的：一种单榀钢屋架教学装置，包括屋架跨中腹杆，以所述屋架跨中腹杆为对称轴对称设置有两个屋架半跨结构，所述屋架半跨结构包括由若干上弦杆组成的屋架上弦以及由若干下弦杆组成的屋架下弦，在所述屋架上弦和所述屋架下弦之间设置有若干屋架竖向腹杆和屋架斜向腹杆，在所述屋架上弦和所述屋架斜向腹杆之间设置有屋架再分式竖向腹杆和屋架再分式斜向腹杆；所述屋架跨中腹杆、上弦杆、下弦杆、屋架竖向腹杆、屋架斜向腹杆、屋架再分式竖向腹杆以及屋架再分式斜向腹杆都包含两个角钢模板，两个角钢模板之间通过填板连接，在角钢模板的侧板上设有通长燕尾槽，在所述填板的两侧分别设有燕尾凸起；所述屋架跨中腹杆、上弦杆、下弦杆、屋架竖向腹杆、屋架斜向腹杆、屋架再分式竖向腹杆以及屋架再分式斜向腹杆之间的连接节点处设置有节点板，节点板通过燕尾结构安装在所述屋架上弦、屋架下弦、屋架跨中腹杆或屋架竖向腹杆上；在所述屋架下弦的外端设置有屋架支座。
5.在对称的两个所述屋架上弦的对接处设置有v型拼接角钢，在对称的两个所述屋架下弦的对接处设置有平直拼接角钢，所述v型拼接角钢的一个侧板上开有螺栓孔另一个侧板上设有通长燕尾槽，所述平直拼接角钢的一个侧板上开有螺栓孔另一个侧板上设有通长燕尾槽。
6.在位于最内端的上弦杆的角钢模板以及位于最内端的下弦杆的角钢模板上靠近所述屋架跨中腹杆的一端分别设有螺栓孔以及一段燕尾凸起，螺栓孔用于和所述v型拼接角钢或所述平直拼接角钢螺栓连接，燕尾凸起用于和所述v型拼接角钢或所述平直拼接角钢燕尾连接。
7.所述屋架支座包括底座板，在所述底座板上通过燕尾结构连接有垂直于所述底座板的底座节点板，在所述底座节点板两侧设置有加劲肋板，所述加劲肋板与所述底座板之
间燕尾连接。
8.在所述屋架斜向腹杆、屋架再分式竖向腹杆以及屋架再分式斜向腹杆的角钢模板的两端开有螺栓孔，螺栓孔用于和所述节点板螺栓连接。
9.在所述屋架跨中腹杆的角钢模板的两个侧板上分别设有通长燕尾槽，屋架跨中腹杆的两个角钢模板对角间隙布置，所述屋架跨中腹杆的填板两个侧面上的燕尾凸起相互错开，多个所述屋架跨中腹杆的填板沿所述屋架跨中腹杆长度方向十字交叉布置。
10.本实用新型由角钢模板、填板、节点板、屋架支座等拼接而成，各部件为标准件，各部件之间通过燕尾结构或螺栓结构进行连接，在必要部位采用螺栓连接，能够快速进行拼接，并且燕尾结构以及螺栓连接牢固，不易脱落，防止拼接过程中的重复操作，能够快速搭建屋架整体结构。在拼接时，可选用不同尺寸和数量的部件，从而拼接不同尺寸结构的屋架结构，便于根据实际教学需求进行调整。本实用新型便于学习者拼接操作，从实际操作中直观地了解并掌握屋架结构体系，以对屋架结构内容进行生动形象的教学。
11.本实用新型利用燕尾槽及螺栓进行构件、节点拼接形成屋架结构体系三维模型，实现教师教学过程形象化、可视化。学习者通过自主拼装达到对屋架空间构成及施工步骤深入理解。本装置可重复拆卸组装，拼装简单，便于携带，对钢结构屋架教学非常有利。
附图说明
12.图1是本实用新型的结构图。
13.图2是本实用新型左半跨屋架上弦的结构图。
14.图3是本实用新型屋架上弦各部件的结构图。
15.图4是本实用新型左半跨屋架下弦的结构图。
16.图5是本实用新型屋架下弦各部件的结构图。
17.图6是本实用新型v型拼接角钢的结构图。
18.图7是本实用新型平直拼接角钢的结构图。
19.图8是本实用新型屋架支座的结构图。
20.图9是本实用新型屋架支座各部件的结构图。
21.图10是本实用新型屋架跨中腹杆的结构图。
22.图11是本实用新型屋架跨中腹杆各部件的结构图。
23.图12是本实用新型屋架竖向腹杆的结构图。
24.图13是本实用新型屋架竖向腹杆各部件的结构图。
25.图14是本实用新型屋架斜向腹杆的结构图。
26.图15是本实用新型屋架斜向腹杆各部件的结构图。
27.图16是本实用新型屋架再分式竖向腹杆的结构图。
28.图17是本实用新型屋架再分式竖向腹杆各部件的结构图。
29.图18是本实用新型屋架再分式斜向腹杆的结构图。
30.图19是本实用新型屋架再分式斜向腹杆各部件的结构图。
31.图中：1、上弦杆；2、下弦杆；3、屋架竖向腹杆；4、屋架跨中腹杆；5、屋架斜向腹杆；6、屋架再分式竖向腹杆；7、屋架再分式斜向腹杆；8、节点板（8a~8i）；9、填板（9a~9c）；10、屋架支座；11、v型拼接角钢；12、平直拼接角钢；13、角钢模板（13a~13i）；14、螺栓；15、燕尾槽；
16、燕尾凸起；10-1、底座板；10-2、加劲肋板。
具体实施方式
32.如图1所示，本实用新型包括屋架跨中腹杆4，以屋架跨中腹杆4为对称轴对称设置有两个屋架半跨结构，即屋架左半跨和屋架右半跨。
33.其中，屋架半跨结构包括由若干上弦杆1组成的屋架上弦以及由若干下弦杆2组成的屋架下弦，在屋架上弦和屋架下弦之间设置有若干屋架竖向腹杆3和屋架斜向腹杆5，在屋架上弦和屋架斜向腹杆5之间设置有屋架再分式竖向腹杆6和屋架再分式斜向腹杆7。
34.屋架竖向腹杆3垂直于屋架下弦，而屋架上弦具有一定的斜度，靠近屋架跨中腹杆4的一端高于另一端。屋架斜向腹杆5位于相邻的两个屋架竖向腹杆3之间以及屋架竖向腹杆3与屋架跨中腹杆4之间，且沿对角方向布置，将屋架上弦和屋架下弦之间的空间划分为若干三角形。而屋架再分式竖向腹杆6和屋架再分式斜向腹杆7将三角形继续划分为更小的三角形。
35.其中，屋架跨中腹杆4、上弦杆1、下弦杆2、屋架竖向腹杆3、屋架斜向腹杆5、屋架再分式竖向腹杆6以及屋架再分式斜向腹杆7都包含两个角钢模板13，两个角钢模板13之间通过填板9连接。在角钢模板13的侧板上设有通长燕尾槽15，通长燕尾槽15位于一个侧板的外侧面上，在填板9的两侧分别设有燕尾凸起16。两个角钢模板13上设有通长燕尾槽15的侧板相互靠近布置，另一个侧板位于同一平面上，填板9位于两个角钢模板13之间，并且填板9两侧的燕尾凸起16分别插入两个角钢模板13的通长燕尾槽15内，两个角钢模板13由若干个填板9连接。
36.屋架跨中腹杆4、上弦杆1、下弦杆2、屋架竖向腹杆3、屋架斜向腹杆5、屋架斜向腹杆5以及屋架再分式斜向腹杆7之间的连接节点处设置有节点板8。节点板8用于连接各个组件，节点板8上设有燕尾凸起16或螺栓孔。
37.根据节点板8所在位置不同，其连接方式也不同，当节点板8位于组件的非端部时，节点板8通过燕尾结构和该组件连接；当节点板8位于组件的端部时，节点板8通过螺栓14和该组件连接。
38.所以，节点板8a~8i通过燕尾结构安装在屋架上弦、屋架下弦、屋架跨中腹杆4或屋架竖向腹杆3上。
39.而在屋架斜向腹杆5、屋架再分式竖向腹杆6以及屋架再分式斜向腹杆7的角钢模板13g、13h、13i的两端开有螺栓孔，螺栓孔用于和节点板8a、8b、8c、8d、8f螺栓连接。
40.屋架上弦的上弦杆1、屋架下弦的下弦杆2与节点板8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、8i通过燕尾结构连接。
41.同时，在屋架下弦的外端设置有屋架支座10，屋架支座10位于屋架结构底部的两端，用于支撑整个屋架结构。
42.如图8、图9所示，屋架支座10包括底座板10-1，在底座板10-1上通过燕尾结构连接有垂直于底座板10-1的底座节点板8，底座节点板8为节点板8i，在节点板8i两侧设置有加劲肋板10-2，加劲肋板10-2与底座板10-1之间燕尾连接。
43.如图6、图7所示，在对称的两个屋架上弦的对接处设置有v型拼接角钢11，在对称的两个屋架下弦的对接处设置有平直拼接角钢12。v型拼接角钢11的一个侧板上开有螺栓
孔另一个侧板上设有通长燕尾槽15，平直拼接角钢12的一个侧板上开有螺栓孔另一个侧板上设有通长燕尾槽15。v型拼接角钢11和平直拼接角钢12都是一个侧板通过燕尾结构和相应的角钢模板13b或13d连接，另一个侧板通过螺栓14和相应的角钢模板13b或13d连接。
44.如图2、图3所示，屋架上弦由多个上弦杆1首尾连接组成，上弦杆1包括两个角钢模板13a或13b，两个角钢模板13a或13b通过填板9a连接形成t型结构。在位于最内端的上弦杆1的角钢模板13b上靠近屋架跨中腹杆4的一端设有螺栓孔以及一段燕尾凸起16，螺栓孔位于角钢模板13b上侧板，燕尾凸起16位于下侧板的内夹角面上，螺栓孔用于和v型拼接角钢11螺栓连接，燕尾凸起16用于和v型拼接角钢11燕尾连接。屋架上弦上的填板9a结构相同，但节点板8因位置不同有多种结构，如8a、8b、8c、8d，在节点板8上根据连接需求设有燕尾凸起16和螺栓孔。
45.如图4、图5所示，屋架下弦由多个下弦杆2首尾连接而成，下弦杆2包括两个角钢模板13c或13d，两个角钢模板13c或13d通过填板9a连接形成t型结构。在位于最内端的下弦杆2的角钢模板13d上靠近屋架跨中腹杆4的一端设有螺栓孔以及一段燕尾凸起16，螺栓孔用于和平直拼接角钢12螺栓连接，燕尾凸起16用于和平直拼接角钢12燕尾连接。屋架下弦上的填板9a结构和屋架上弦上的填板9a结构相同，但节点板8因位置不同有多种结构，如8e、8f、8g，在节点板8上根据连接需求设有燕尾凸起16和螺栓孔。
46.如图10、图11所示，在屋架跨中腹杆4的角钢模板13的两个侧板上分别设有通长燕尾槽15，且通长燕尾槽15位于角钢模板13f的外夹角面上。屋架跨中腹杆4的两个角钢模板13f对角间隙布置，即两个角钢模板13f的夹角相对但之间间隔一定的间隙。屋架跨中腹杆4的填板9b两个侧面上的燕尾凸起16相互错开，多个屋架跨中腹杆4的填板9b沿屋架跨中腹杆4长度方向十字交叉布置，每个填板9b都通过燕尾结构和两个角钢模板13f连接。
47.如图12、图13所示，屋架竖向腹杆3包括两个角钢模板13e，两个角钢模板13e通过若干填板9c连接形成t型结构。
48.如图14、图15所示，屋架斜向腹杆5包括两个角钢模板13g，在角钢模板13g的两端分别开有螺栓孔，其中一个螺栓孔为圆孔，另一个螺栓孔为椭圆孔或长圆孔。两个角钢模板13g通过若干填板9c连接形成t型结构，且在两个角钢模板13g之间通过燕尾结构连接有节点板8h，节点板8h用于连接屋架再分式竖向腹杆6以及屋架再分式斜向腹杆7，所以在节点板8h上开有两个螺栓孔。
49.如图16、图17所示，屋架再分式竖向腹杆6包括两个角钢模板13h，在角钢模板13h的两端分别开有螺栓孔，其中一个螺栓孔为圆孔，另一个螺栓孔为椭圆孔或长圆孔。两个角钢模板13h通过若干填板9c连接形成t型结构。
50.如图18、图19所示，屋架再分式斜向腹杆7包括两个角钢模板13i，在角钢模板13i的两端分别开有螺栓孔，其中一个螺栓孔为圆孔，另一个螺栓孔为椭圆孔或长圆孔。两个角钢模板13i通过若干填板9c连接形成t型结构。
51.在进行左半跨屋架组装时，首先将左侧的屋架支座10放平，沿节点板8i一端中部两面水平方向的燕尾凸起16将屋架下弦端部的两块角钢模板13c滑入；然后从左至右依次将三组屋架竖向腹杆3和一组屋架跨中腹杆4分别沿着节点板8i、8e、8f、8g的竖向燕尾凸起16对应滑入；最后从左至右依次将屋架上弦的节点板8a、8c、8d竖向燕尾凸起16沿着三组屋架竖向腹杆3和一组屋架跨中腹杆4的燕尾槽15滑入。
52.然后从左至右在首先将第一组屋架斜向腹杆5两端的螺栓孔分别与节点板8c螺栓孔和节点板8i板块螺栓孔通过螺栓14固定连接；接着将第二组屋架斜向腹杆5两端的螺栓孔分别与节点板8c螺栓孔和节点板8f板块螺栓孔通过螺栓14固定连接；最后将第三组屋架斜向腹杆5两端的螺栓孔分别与节点板8f螺栓孔和节点板8d板块螺栓孔通过螺栓14固定连接。
53.在屋架左半跨组装图二基础上，从左至右首先将三组屋架再分式竖向腹杆6两端的螺栓孔分别与节点板8b的螺栓孔和节点板8h的螺栓孔通过螺栓14固定连接；接着将第一组屋架再分式斜向腹杆7两端螺栓孔分别与节点板8a的螺栓孔和节点板8h的螺栓孔通过螺栓14固定连接；最后将第二组和第三组屋架再分式斜向腹杆7两端螺栓孔分别与节点板8c的螺栓孔和节点板8h的螺栓孔通过螺栓14固定连接。
54.从而完成屋架左半跨结构的拼接，类似的进行右半跨屋架的组装。
55.将左右半跨结构拼接在一起，在屋架上弦拼接节点将v型拼接角钢11一端的燕尾槽15滑入屋架左半跨的屋架上弦的角钢模板13b，同时用螺栓14进行固定，在下弦拼接节点处将平直拼接角钢12一端的燕尾槽15滑入屋架左半跨屋架下弦的角钢模板13d，同时用螺栓14进行固定；接着，将屋架右半跨屋架上弦的角钢模板13b和屋架下弦的角钢模板13d分别滑入v型拼接角钢11和平直拼接角钢12的燕尾槽15，同时用螺栓14进行固定；最后，将屋架右半跨的第三组屋架斜向腹杆5一端的螺栓孔与节点板8d的螺栓孔用螺栓14进行固定。至此，整个单榀钢屋架教学装置拼装完成。
56.本实用新型由角钢模板13、填板9、节点板8、屋架支座10等拼接而成，各部件为标准件，各部件之间通过燕尾结构或螺栓14结构进行连接，在必要部位采用螺栓连接，能够快速进行拼接，并且燕尾结构以及螺栓连接牢固，不易脱落，防止拼接过程中的重复操作，能够快速搭建屋架整体结构。在拼接时，可选用不同尺寸和数量的部件，从而拼接不同尺寸结构的屋架结构，便于根据实际教学需求进行调整。本实用新型便于学习者拼接操作，从实际操作中直观地了解并掌握屋架结构体系，以便对屋架结构内容进行生动形象的教学。
57.本实用新型利用燕尾槽15及螺栓14进行构件、节点拼接形成屋架结构体系三维模型，实现教师教学过程形象化、可视化。学习者通过自主拼装达到对屋架空间构成及施工步骤深入理解。本装置可重复拆卸组装，拼装简单，便于携带，对钢结构屋架教学非常有利。