CN101400871A - 用于墙壁开口的能量吸收元件及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种能量吸收器，该能量吸收器用在建筑物墙的开口中，该开口由周面限定，该墙支撑大致填充该开口的封闭物，所述封闭物具有与开口的所述周面大致平行的相应边缘。所述能量吸收器具有平面型墙连接部、平面型封闭物连接部以及位于二者之间的可塑性变形表面。所述连接部大致相互平行，所述变形表面适于通过塑性变形吸收施加给所述封闭物的力。

Description

用于墙壁开口的能量吸收元件及其使用方法
技术领域
本发明涉及用于保护墙壁开口的封闭物不受爆炸力的制品。更具体地说，本发明涉及用于墙壁开口的能量吸收元件。
背景技术
安全性成为越来越受到人们关注，已利用了许多方法来降低由于爆炸力而引起的潜在损伤和破坏。具体地说，期望防止窗框或门框由于冲击而向内(即，远离爆炸方向)移位。通常，通过利用被动屏障而提供爆炸保护，例如利用钢加强门和层压窗。为了维持足够的防护水平，随着危险的历史性增长，新的屏障系统在重量、厚度和结构复杂些方面都有所提高。这在不关心美感的某些情况下(例如银行保险库等)也许可能被接受，但是在例如需要这种防护的住宅或办公建筑物的使用中，这样的解决方案还不够充分。此外，这样的解决方案会吸引人注意其高安全性，从而成为攻击目标。
US 6,922,957公开了一种在建筑物墙壁中的由例如窗户或门之类的建筑封闭物封闭的开口。从界定开口的墙的基石或边框表面垂直伸出有U形槽孔或相对的L形部件，封闭物结构的安装部接收在由该U形槽孔或相对的L形部件形成的两个对置支撑面之间的空间中。安装支架将该U形槽孔或L形部件固定到墙上。在一侧或者两侧，在安装部和相应的相邻对置支撑面之间插设相应的缓冲元件。该缓冲元件可以是可塑性变形的金属条。当爆炸力作用在封闭物结构上时，在残余力传递至建筑物墙壁之前，缓冲件首先塑性变形而吸收能量。相对两侧上的两个缓冲元件缓冲由爆炸的正负压力波产生的力。
US 6,216,401公开了一种抗冲击窗框及其元件。该专利文件描述到，用于保持窗玻璃的窗框部分的构造能够在其受到爆炸压力时有效地承受该爆炸压力。这通过这样的窗框部分实现，该窗框部分包括：主构件，该主构件能够使仿形窗框构件和外框架之间相互接合；窗玻璃保持构件，其用于将窗玻璃的端部容纳并固定在所述仿形窗框构件中；加强构件，其设计成支撑窗玻璃，并在窗玻璃突然受到爆炸压力的情况下将爆炸压力传递至主构件。由于受到的爆炸压力被传递至主构件，主构件利用该能量变形，因而所述结构对于爆炸压力有弹性。窗框部分可以是仿形体或者由多个相互接合的部分组合而成。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种能量吸收器，其用于防止建筑物墙的开口的封闭物由于冲击力(例如由于附近的爆炸引起的冲击力)而被吹向内。
应当指出，以下在说明书和权利要求书中，术语“封闭物”是指装配于在墙中形成的开口内的构件，例如包括门或窗户。
墙在各个开口处包括与该开口面对的周面，并包括大致填充各开口空间的封闭物。各个封闭物具有大致平行于墙的所述周面的边缘。所述能量吸收器具有平面型墙连接部、平面型封闭物连接部以及位于二者之间的可塑性变形的变形表面。这些连接部大致相互平行。所述变形表面适于通过塑性变形吸收因冲击而施加至封闭物的力。
该能量吸收器可形成为金属板。其还可包括沿着所述板形成的多个槽孔。其中一个槽孔沿着该吸收器的中央对称轴线纵向延伸。该槽孔沿着该能量吸收器的平行于所述轴线的长度位于中央，并且根据具体设计，该槽孔超过该吸收器的该长度的三分之二。
根据一个实施方式，该能量吸收器安装成使得所述纵向槽孔平行于所述周面以及相应边缘延伸，根据另一实施方式，该能量吸收器安装成使得所述槽孔垂直于所述周面延伸和所述相应边缘延伸。
该能量吸收器可包括两个或更多个关于其对称轴线布置的贯通孔眼。这些贯通孔眼可任选地关于该轴线对称地布置。此外，该能量吸收器还可包括两个附加贯通孔眼，它们关于该能量吸收器的不同对称轴线对称布置。这些孔眼用于通过将紧固件插入穿过它们而将该能量吸收器附接至所述墙和所述封闭物。
根据本发明的另一方面，提供一种将封闭物固定到建筑物墙的开口中的方法。该方法包括以下步骤，即：设置以上所述的能量吸收器；以及将该能量吸收器固定至所述开口和所述封闭物，使得该能量吸收器大致平行于所述墙和封闭物的相对表面。这样，施加至封闭物的力可被能量吸收器的塑性变形吸收/消耗。
所述能量吸收器可固定至所述封闭物，使得该能量吸收器的纵向轴线大致平行于该封闭物的平面。可选的是，所述能量吸收器可固定至所述封闭物，使得该能量吸收器的纵向轴线大致垂直于该封闭物的平面。在这种情况下，所述能量吸收器可大致弯曲成J形。
根据本发明的再一方面，提供根据上述方法安装的用于墙开口的封闭物。
附图说明
为了理解本发明并了解其如何在实践中实施，以下仅以非限制性实施例方式参照附图描述实施方式，在附图中：
图1是根据本发明的能量吸收器的立体图；
图2是固定有图1示出的能量吸收器的典型窗户的局部视图；
图3A是固定到图2中示出的窗户上的其中一个能量吸收器的近观俯视图；
图3B和3C为分别沿图3A中的线III-III和IV-IV剖取的剖视图；
图4A和图4B示出了能量吸收器的塑性变形的示例；
图5是图2中所示的窗户的局部视图，示出了将图1中示出的能量吸收器固定至该窗户的另一方法；
图6A是固定至图5中所示的窗户上的其中一个能量吸收器的近观俯视图；
图6B是沿图6A中的线V-V剖取的剖视图；
图7是图2中所示的窗户的局部视图，示出了将图1中示出的能量吸收器固定至该窗户的又一方法；
图8A是固定至图7中所示的窗户上的其中一个能量吸收器的近观俯视图；
图8B是沿图8A中的线VIII-VIII剖取的剖视图；
图9表示当紧邻窗户的墙由软材料制成时，将图1中所示的能量吸收器固定到该墙上的方法；以及
图10表示在线缆捕获系统中将图1中示出的一个或多个能量吸收器固定到墙上的方法。
具体实施方式
如图1中所示，提供了一种能量吸收器，其整体由附图标记10表示。能量吸收器10包括：若干贯通孔眼12a、12b；第一槽孔14，其沿着吸收器的大部分长度延伸并沿其宽度位于中央；以及若干第二槽孔16。吸收器10由在受到大的力(例如通常由爆炸产生的力)时变形的材料制成。该吸收器可以具有适当的厚度，但是通常在0.5至3mm的范围内。
如图2所示，在安装期间，将若干能量吸收器10安装在窗户20的边框18上。如在图3A中更详细所见，利用插入穿过其中一个孔12a并插入边框中的紧固件22(例如螺钉或其他合适的五金件)固定能量吸收器10。如在图3B和3C中所见，吸收器10的与已被紧固的侧相对的一侧抬起，这通过第一槽孔14而实现。将第二紧固件22固定至墙的与待安装窗户的开口面对的表面24。为了做到这一点，在窗户的边框18中设置孔26，以在将吸收器10固定到墙上时为紧固件提供入口。
应当指出，当安装窗户时，吸收器10的被紧固至窗户的一侧应当靠近建筑物的内部，吸收器的被紧固至墙的一侧应当靠近建筑物的外部。这假定预计爆炸在建筑物外发生。当为了防护预计发生在建筑物内的爆炸而安装吸收器时，上述情形应当颠倒。如果不清楚爆炸发生的位置，或者预计在建筑物内外都会发生爆炸，可使能量吸收器的数量加倍，一半沿一个方向安装，另一半沿另一方向安装。
当爆炸发生在窗户附近时，建筑物墙通常能够承受冲击产生的力。然而，窗户被爆炸力推离原位。窗户在移动时拉着吸收器10随其移动，致使吸收器10弹性变形。图4A和图4B示出了对吸收器10的典型作用(应当指出，图4A和图4B所示的吸收器是稍加变型的实施方式，它们不包括贯通孔眼12b)。在吸收器10的塑性变形中消耗的能量降低了可用于将窗户移走的能量的量。因此，窗户的位移最小化，从而建筑物的窗户布局得以维持。
当窗户和/或墙的几何尺寸不允许如上述一样安装时，也可利用吸收器10。如图5至图6B中所示，可将吸收器10垂直于窗户边框而固定至窗户边框上。将紧固件22插入穿过其中一个孔眼12b并固定至窗户边框18。吸收器10如图6中所示略微弯曲并固定至墙的与待安装窗户的开口面对的表面24。建筑物外的爆炸会使吸收器10在压缩作用下塑性变形，从而将其压溃。
期望的话，可在将吸收器10固定至窗户之后将其弯曲成J形，如图7至图8B所示。这在期望如图5至图6B中所示那样安装但是可用空间受限的情况下会是有用的。
为了使吸收器有效，必须将其固定至墙的坚固部分。但是，存在期望将窗户放置在建筑物的相对较软的部分(例如，木材)上的情况。在这种情况下，可如图9中所示那样安装吸收器10。根据本发明，利用紧固件22将吸收器10固定至窗户20。将坚固的板32固定至墙的坚固部分34的表面24，使得其自由端突出于软部分28之上。通过辅助紧固件30将吸收器10固定至板的自由端。吸收器以与上述相同的方式起作用。应当指出，并不期望坚固板32在爆炸中发生显著变形。
吸收器10还可用于线缆捕获系统中，其中拉紧线缆在窗户后方安装在相对的墙之间或者安装在地板和天花板之间。这样，如果发生爆炸，线缆防止窗户被向内推动。图10中示出了这种结构的附接至墙(或天花板/地板)并与根据本发明的吸收器10结合的附接区域。如图所示，线缆38固定至第一L形支架40的第一腿部40a，第二L形支架42的第一腿部42a附接至墙的面对该线缆的表面24。两个吸收器10附接至L形支架40、42的第二腿部40b、42b。任选的是，如图10所示，可在两个吸收器10之间设置板44来代替其中一个L形支架的第二腿部，并将该L形支架紧固至其中一个吸收器的一侧。可设置盖件48来隐藏吸收器布置。
本发明所属领域的技术人员容易理解，可在已做必要修改的情况下作出多种更改、变型和修改而不脱离本发明范围。

Claims (16)

1、一种能量吸收器，该能量吸收器用在建筑物墙的开口中，该开口由周面限定，该墙支撑大致填充该开口的封闭物，所述封闭物具有与所述开口的所述周面大致平行的相应边缘；所述能量吸收器具有平面型墙连接部、平面型封闭物连接部以及位于二者之间的可塑性变形的变形表面，所述连接部大致相互平行，所述变形表面适于通过塑性变形吸收施加给所述封闭物的力。
2、根据权利要求1所述的能量吸收器，其中，所述封闭物从包括窗户和门的组中选择。
3、根据权利要求1所述的能量吸收器，该能量吸收器形成为金属板。
4、根据权利要求3所述的能量吸收器，该能量吸收器包括沿着所述板形成的多个槽孔。
5、根据权利要求4所述的能量吸收器，其中所述槽孔中的至少一个槽孔沿着所述吸收器的中央对称轴线纵向延伸，该槽孔沿着该能量吸收器的平行于所述轴线的长度位于中央，并超过该吸收器的该长度的三分之二。
6、根据权利要求4所述的能量吸收器，其中该能量吸收器安装成使得所述槽孔平行于所述周面以及所述相应边缘延伸。
7、根据权利要求4所述的能量吸收器，其中该能量吸收器安装成使得所述槽孔垂直于所述周面以及所述相应边缘延伸。
8、根据权利要求1所述的能量吸收器，该能量吸收器包括两个贯通孔眼，一个贯通孔眼构成所述墙连接部，另一个贯通孔眼构成所述封闭物连接部，所述孔眼关于该能量吸收器的对称轴线对称布置。
9、根据权利要求8所述的能量吸收器，该能量吸收器还包括两个附加贯通孔眼，这些贯通孔眼关于该吸收器的不同对称轴线对称布置。
10、一种将封闭物固定到建筑墙中的开口的方法，该方法包括以下步骤：
(a)设置根据权利要求1至9中任一项所述的能量吸收器；以及
(b)将该吸收器固定至所述开口和所述封闭物，使得该吸收器大致平行于所述墙和封闭物的相对表面，
其中，施加在所述封闭物上的力将通过所述吸收器的塑性变形而被吸收。
11、根据权利要求10所述的方法，其中所述封闭物从包括窗户和门的组中选择。
12、根据权利要求10所述的方法，其中所述能量吸收器固定至所述封闭物，使得该能量吸收器的纵向轴线大致平行于该封闭物的平面。
13、根据权利要求10所述的方法，其中所述能量吸收器固定至所述封闭物，使得该能量吸收器的纵向轴线大致垂直于该封闭物的平面。
14、根据权利要求13所述的方法，其中所述能量吸收器被大致弯曲成J形。
15、一种布置在墙和封闭物之间的空隙内的能量吸收器，该吸收器由适于经受塑性变形的材料制成并形成为一板；该吸收器包括至少一个纵向槽孔和用于将其紧固至所述墙和所述封闭物的结构。
16、一种建筑物，该建筑物形成有至少一个限定周面的开口并装配有大致填充该开口的封闭物，所述封闭物通过至少一个能量吸收器固定至该开口；所述封闭物具有与所述开口的所述周面大致平行的相应边缘；所述能量吸收器具有平面型墙连接部、平面型封闭物连接部以及位于二者之间的可塑性变形的变形表面，所述连接部大致相互平行，所述变形表面适于通过塑性变形吸收施加给所述封闭物的力。
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