CN101194075A - 建筑物墙板和建筑物结构 - Google Patents

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Abstract

披露一种具有增加刚性和抵抗起皱能力的改进建筑物墙板。墙板截面的特征在于包括多个径向布置的纵向加强筋的新颖中央部分，加强筋过渡到侧部，构造成结合墙板。与现有结构相比，墙板中央区段的构造使得惯性力矩增加，并使得抵抗正和负弯曲力矩以及局部起皱的能力增加。另外，墙板构造可以纵向弯曲而不起皱。这些墙板强度的改进以及起皱的消除减小了由这种墙板构造的建筑物的设计局限性，并且可以构造更大的建筑物。

Description

建筑物墙板和建筑物结构
技术领域
本发明总体涉及一种新颖的建筑物墙板和包括多个互连墙板的建筑物结构。本发明还涉及一种弯曲建筑物墙板而不起皱的新颖方法。
背景技术
在传统构造中，建筑物通过柱或杆以及梁的组合构成，建筑物接着通过层压板或某种金属或塑料板覆盖。在减小构造时间和成本的努力中，承包商通常用预制建筑物墙板构造建筑物，特别是建筑物的外墙。通过这种墙板构造建筑物增加了构造的生产率，并且减小成本，由于整个壁在建造位置处制造，使其可以快速组合，并且建筑物竖立。
这些预制墙板通常由钢板金属制造，并且构造成与建筑物的所需形状相符。但是，片材金属的柔性和强度性能相结合，从而限制可以快速构成的建筑物的形状。常见形状是弧形建筑物10，例如图1所示的那种，该建筑物包括多个互连的弧形墙板。墙板通过将其相互靠近放置来互连，并且形成墙板的边缘在该处重叠的密封结合部。
除了构造弧形建筑物之外，墙板可用来构造尖顶(gable)建筑物20以及双半径建筑物20，例如图2和3分别示出的那些。虽然未示出，互连墙板还可用来构造直侧面的建筑物或其一部分。不管建筑物是否具有弯曲或直型面，用来构造这种建筑物的墙板的截面通常是类似的。
由于建筑物材料在该材料成形为建筑物墙板并与其它建筑物墙板组合以便构成建筑物时抵抗作用在其上的力的性能，由钢或其它材料制成的这种自支承的建筑物的尺寸而受到限制。风、雪、活动载荷和静止载荷在每个建筑物墙板内产生内部应力，该应力不能超过墙板的能力。这些内部应力的每个应力具有包括轴向正弯曲、负弯曲和剪切的分量。在制造较大的建筑物时，外部力造成具有轴向、弯曲和剪切分量的更大的应力。例如，在建筑物屋顶上积累更多的雪时，风必然作用在较大截面的表面面积上，这是由于暴露于风的雪的面积增加了建筑物暴露于风的面积。另外，由于在墙板长度增加时，墙板本身的重量造成的静止载荷增加。为了可以构造较大的自支承结构，因此希望增加每个墙板抵抗轴向应力、正弯曲应力、负弯曲应力以及剪切应力的能力。
与正弯曲力矩(即用来造成墙板在突出方向上弯曲的力矩)相比，图4所示的现有技术建筑物墙板的常见墙板截面100通常具有较低的抵抗负弯曲力矩(即用来造成墙板在凹入方向上弯曲的力矩)的能力。弯曲力矩的大小是作用在建筑物墙板的力的大小以及施加这些力的位置之间距离的函数。因此，在力大小以及施加力的位置之间的距离增加时，弯曲力矩也增加。
图4表示通常用来构造这种建筑物的公知建筑物墙板的截面。典型现有技术建筑物墙板100包括中央部分102和从中央部分102的相对端延伸的两个倾斜侧壁部分104、106。中央部分102是直的，并且为了增加该部分的刚性，它可以包括常用的缺口部分或加强筋116。虽然中央部分102可包括缺口加强件或加强筋116并因此认为包括两个子中央部分，尽管包括缺口部分或加强筋116，典型现有技术建筑物墙板具有大致连续或连续的直中央部分102。虽然这种特征没有表示，倾斜侧壁部分104、106还可包括缺口以便加强建筑物墙板的这些部分。
继续参考图4，建筑物墙板100还包括分别从倾斜侧壁部分104、106延伸的两个翼部分108、110。翼部分108、110大致平行于中央部分102，并且表示成具有任选的缺口加强件。钩子部分114从一个翼部分110延伸，并且互补的卷边部分(hem portion)112从其它翼部分108延伸。
在中央部分102内缺乏足够的纵向加强造成不能很好抵抗局部起皱；因此，减小了抵抗负弯曲的能力。
除了这些缺陷之外，使用起皱形成建筑物墙板并使用现有技术的建筑物墙板构造建筑物的典型构造方法允许在纵向上弯曲。起皱进一步消弱了墙板抵抗轴向压缩和负弯曲力矩的能力。
发明目的
本发明的目的在于提供一种改进的建筑物墙板，该建筑物墙板具有增加的抵抗正和负弯曲力矩的能力。
本发明的另一目的在于提供一种改进的建筑物墙板，该建筑物墙板具有墙板截面的增加的惯性力矩，而不显著影响宽度。
本发明的再一目的在于提供一种改进的建筑物墙板，该建筑物墙板具有很高的抵抗墙板内局部起皱的能力。
本发明的又一目的在于提供一种改进的建筑物墙板，该建筑物墙板可以在纵向弯曲而不起皱。
本发明的另一目的在于提供一种改进的建筑物墙板，该建筑物墙板使得由互连建筑物墙板构成的建筑物的尺寸增加。
发明内容
本发明是具有增加的抵抗正和负弯曲力矩和局部起皱的能力的改进式建筑物墙板。另外，改善了截面的惯性力矩，而不显著降低成品墙板宽度与原材料宽度的比率。此截面还适用于纵向弯曲墙板而不起皱的独特方法。
改进的建筑物墙板的特征在于一种包括交替部段的大致径向图案的新颖中央区段，该交替部段从建筑物材料的额定半径向内和向外伸出。向内和向外定位的部段的组合形成抵抗局部起皱并且改善墙板中央部分强度的纵向加强件。中央区段经由半径过渡到位于任一侧上的一对互补的翼部分。翼部分包括适用于通常通过连续接缝而将墙板并排结合的元件。
在多个墙板并排结合或接缝时，这些改进的建筑物墙板可用来构造建筑物或建筑物的各部分。在墙板在接缝之前纵向弯曲时，可以构造具有不同形状的建筑物。截面的改进刚性特性以及墙板弯曲而不起皱的能力相结合可以构造较大的建筑物，而不增加建筑物材料的厚度或屈服强度。
附图说明
图1是由多个建筑物墙板构成的现有技术弧形建筑物的截面端视图；
图2是由多个建筑物墙板构成的现有技术尖顶建筑物的截面端视图；
图3是由多个建筑物墙板构成的现有技术双半径建筑物的截面端视图；
图4是现有技术建筑物墙板的实例；
图5是包括本发明的改进建筑物墙板的实施例的截面图；
图5A是包括本发明的改进建筑物墙板的实施例的正视图；
图6是墙板之间连接的实施例的截面图；
图7是包括本发明的改进建筑物墙板的第二实施例的截面图；
图8是由墙板构成的尖顶建筑物；
图9是由墙板构成的圆形建筑物；
图10是由墙板构成的双半径建筑物。
具体实施方式
现在参考附图，图5表示由ASTM A-653钢板的单个卷筒形成的改进建筑物墙板200，钢板具有从大约24尺度(gauge)-16尺度。本领域普通技术人员将认识到金属规格是工业标准。本发明的墙板可由任何类型的钢、galvalume板、zinalume板、铝或任何适用于建造的其它建筑物材料。只要它们具有所需的工程性能，建筑物墙板200可由其它厚度和其它片状建造材料形成。
改进的墙板200的特征在于具有以大致径向图案交替向内和向外定位的部段的中央部分。出于参考目的，向内指的是更靠近截面的几何中心，并且向外指的是更远离截面的几何中心。向内部段202、204、206、208和210以及向外部段212、214、216和218的组合形成强化墙板而不使其局部起皱的纵向突肋。纵向突肋在图5A所示的正视图中清楚表示。图5所示的优选实施例包括五个向内部段和四个向外部段，但是改进的建筑物墙板的其它实施例可包括不同的组合。例如，可以使用四个向内部段和五个向外部段，并且相对于图5所示的实施例来说，这种构造将增加抵抗正弯曲力矩的能力。相反，相对于图5所示的实施例来说，具有四个向内部段和五个向外部段的相同建筑物墙板具有减小的抵抗负弯曲力矩的能力。突肋的其它尺寸和数量组合可以用于此墙板，从而造成结构质量的类似改进。
在图5所示的实施例中，交替部段包括直中央分部段。作为选择，这些部段可包括径向弯曲中央分部段，如图7所示。特别是，在图7所示的实施例中，向内部段402、404、406、408和410和向外部段412、414、416和418包括弧形部段。另外，如图7所示，单个交替部段的长度可以变化。特别是，在图7所示的实施例中，向内部段402、404、406、408和410各自具有大于每个向外部段412、414、416和418的长度。
再次参考图5，半径220和222用作与建筑物墙板200的中央部分的任一侧上的各自互补翼部分224和226的过渡部段。翼部分226包括钩子230，并且翼部分224包括设计成容易并牢固并排结合墙板的卷边228。
图6表示通过连续接缝在钩子230和卷边228处结合的两个建筑物墙板200的结合部的实施例。在图6所示的实施例中，接缝过程包括将钩子230的端部压接在卷边228上以便提供牢固接缝。可以使用其它构造来结合墙板，例如不同类型的接缝、接头、紧固件或卡扣在一起的接头，其中任何之一可用于本发明的改进建筑物墙板。
图5和图6的实施例所示的改进建筑物墙板可用来构造具有不同形状的建筑物，包括尖顶建筑物(图8)、圆形建筑物(图9)以及双半径建筑物(图10)。在图8-10所示的建筑物实施例中，弯曲墙板用来形成屋顶区段，并且直墙板用来构造平端壁。其它形状可以构造成例如“斜靠”到建筑物上以及具有不同半径的弯曲部分和直部分的其它组合，以便形成建筑物结构。
通过使用特别适用于改进建筑物墙板200截面的新型弯曲方法，弯曲屋顶墙板可形成为没有起皱。通过新颖措施实现弯曲。在新颖弯曲方法中，曲率半径大约是墙板的下半部，即不具有接缝边缘的部分。在通过本发明的新颖弯曲方法形成的建筑物墙板的实施例中，曲率半径可从无限(直线)到最小六英尺的范围。在适用于本发明的改进建筑物墙板的新颖弯曲方法中，形状的总体深度确定曲率极限的实际半径。弯曲装置的多个实施例包括“被迫和受控弯折(buckling)”和拉伸的组合以及单独的“被迫和受控弯折”。

Claims (20)

1.一种由柔性建筑物材料片材形成的建筑物墙板，包括：
包括多个部段的中央区段，其中每个部段在截面内从所述柔性建筑物材料片材的平面延伸一定距离，并且相邻部段从所述平面在相反方向上延伸；
从所述弯曲中央部分的相对端延伸的一对侧壁部分；
从所述侧壁部分延伸的一对互补翼部分。
2.如权利要求1所述的建筑物墙板，其特征在于，所述柔性建筑物材料包括片状金属。
3.如权利要求1所述的建筑物墙板，其特征在于，所述多个部段还包括：
多个向外延伸的部段；以及
多个向内延伸的部段。
4.如权利要求3所述的建筑物墙板，其特征在于，多个向外延伸的部段的数量大于多个向内延伸的部段的数量。
5.如权利要求3所述的建筑物墙板，其特征在于，多个向内延伸的部段的数量大于多个向外延伸的部段的数量。
6.如权利要求2所述的建筑物墙板，其特征在于，片状金属具有24尺度和16尺度之间的厚度。
7.如权利要求6所述的建筑物墙板，其特征在于，片状金属的厚度在额定厚度尺度的10％内。
8.如权利要求1所述的建筑物墙板，其特征在于，在成形之前，所述多个部段的每个部段在截面内从所述建筑物材料片材的平面延伸一个最小距离，该最小距离是所述建筑物材料片材的宽度的5％。
9.一种由柔性建筑物材料片材形成的建筑物墙板，包括：
包括多个部段的中央区段，其中每个部段在截面内从所述柔性建筑物材料片材的平面延伸一定距离，并且相邻部段从所述平面在相反方向上延伸；
从所述弯曲中央部分的相对端延伸的一对侧壁部分；
从所述侧壁部分延伸的一对互补翼部分；
从所述互补翼部分的第一个翼部分延伸的钩子部分；以及
从所述互补翼部分的第二个翼部分延伸的卷边部分。
10.如权利要求9所述的建筑物墙板，其特征在于，所述钩子部分包括与所述卷边部分互补的形状，以便将所述建筑物墙板结合到所述第二建筑物墙板上。
11.如权利要求9所述的建筑物墙板，其特征在于，在成形之前，所述多个部段的每个部段在截面内从所述建筑物材料片材的平面延伸一个最小距离，该最小距离是所述建筑物材料片材的宽度的5％。
12.如权利要求9所述的建筑物墙板，其特征在于，所述多个部段的每个部段包括连续的弧形区段。
13.如权利要求12所述的建筑物墙板，其特征在于，所述弧形具有一定半径，该半径在10英尺以及使得每个所述部段为直线的半径之间。
14.如权利要求9所述的建筑物墙板，其特征在于，所述多个部段的每个部段还包括：
中央部段部分；以及
一对侧壁部段部分。
15.如权利要求14所述的建筑物墙板，其特征在于，所述中央部段部分是直的。
16.如权利要求14所述的建筑物墙板，其特征在于，所述弧形具有一定半径，该半径在10英尺以及使得每个所述部段为直线的半径之间。
17.一种包括由柔性建筑物材料片材形成的建筑物墙板的建筑物结构，每个所述建筑物墙板包括：
包括多个部段的中央区段，其中每个部段在截面内从所述柔性建筑物材料片材的平面延伸一定距离，并且相邻部段从所述平面在相反方向上延伸；
从所述弯曲中央部分的相对端延伸的一对侧壁部分；
从所述侧壁部分延伸的一对互补翼部分；
从所述互补翼部分的第一个翼部分延伸的钩子部分；以及
从所述互补翼部分的第二个翼部分延伸的卷边部分。
18.如权利要求17所述的建筑物结构，其特征在于，每对相邻建筑物墙板通过所述成对的墙板的第一个墙板的卷边部分结合所述成对墙板的第二个墙板的钩子部分来结合。
19.如权利要求18所述的建筑物结构，其特征在于，所述成对墙板的第二个墙板的所述钩子部分压接在所述成对墙板的第一个墙板的卷边部分上。
20.如权利要求17所述的建筑物结构，其特征在于，在成形之前，所述多个部段的每个部段在截面内从所述建筑物材料片材的平面延伸一个最小距离，该最小距离是所述建筑物材料片材的宽度的5％。
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