CN101718127A - 基础墙壁的结构绝热面板和结合结构绝热面板的基础墙壁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基础墙壁的结构绝热面板和结合结构绝热面板的基础墙壁。具体地，提供了一种基础墙壁，该基础墙壁包括多个邻接的、基本竖立的结构绝热面板，面板中每一个均包括夹在第一与第二薄板之间的绝热厚板、和沿着面板的顶部延伸并且覆于所述绝热物之上的顶板。所述面板的下端不含底板。

Description

基础墙壁的结构绝热面板和结合结构绝热面板的基础墙壁
技术领域
本发明主要涉及建筑结构，并且具体地涉及一种用于基础墙壁的结构绝热面板和结合该结构绝热面板的基础墙壁。
背景技术
结构绝热面板(“SIP”)正在成为建造住宅和其他结构时使用的越来越普遍的材料。传统的SIP具有夹层式结构，并且包括粘结到内部泡沫绝热物厚板的、通常为木基材料的两个薄板，例如胶合板或者定向刨花板(“OSB”)。发泡聚苯乙烯(“EPS”)通常用于绝热，其中有时使用挤压聚苯乙烯和聚亚安酯泡沫。已经证实SIP的粘结夹层结构为传统的墙壁提供了相当的强度，传统的墙壁由填以绝热玻璃纤维厚板的木桩框架组成。SIP通常被制造成具有标准尺寸(例如4英尺×8英尺)的薄板，该薄板然后能够在安装之前根据需要现场切割成一定的尺寸。
SIP优于传统的玻璃纤维/木桩框架墙壁的一个重大优点在于，由发泡聚苯乙烯的闭孔结构提供的优良热绝热性能，发泡聚苯乙烯由在聚苯乙烯中捕集的封闭气穴网络组成。这种闭孔结构导致泡沫绝热物是气密性的，这对于绝热而言是有益的，同时不透湿气，这防止了与水有关的损坏发生，否则例如能够在“开孔”绝热物例如玻璃纤维中发生腐烂和霉菌生长。
已考虑了多种SIP设计。例如，授予Meadows的美国专利No.6,279,287公开了一种包括第一和第二侧板部件的预制建筑面板。绝热核芯置于该第一与第二面板部件之间。第一面板端表面包括限定通路的一对隔开的凸起，而第二面板端表面包括由插塞分离的一对隔开的沟槽。可以通过使第一端表面处的一对凸起与第二端表面处的一对沟槽和插塞接合而将两个相邻的建筑面板相互连接。
授予Porter的美国专利No.6,599,621公开了一种用于建筑物构造的扁平结构面板，该面板包括内部塑料泡沫绝热核芯和粘结到该绝热核芯的一对相对的外部饰面或薄板。外部饰面之一由石膏合成物或石膏纤维板形成，而另一外部饰面由特殊的塑料浸渍OSB形成。石膏和OSB饰面形成面板的内表面和外表面。饰面提供高的抗拉强度，其中石膏合成物或纤维板饰面还提供耐火和耐虫性。
Onken等人的美国专利申请公开No.20060117689公开了一种利用刚性泡沫核芯、该刚性泡沫核芯的任一表面上的多个竖直的帽导、和该刚性泡沫核芯的任一表面上的水平的顶部和底部L形沟槽形成的绝热结构面板。连接刚性泡沫核芯的相对表面上的多个竖直帽导，从而压缩该刚性泡沫核芯，因此为绝热结构面板增加结构强度。
虽然更加普遍用于住宅结构的地上墙壁，高强度和湿气非渗透性还使得SIP适于用作基础墙壁。在这些应用中，基础墙壁的一部分在地面以下(即在地表面下面)，并且基础墙壁的基部通常置于支脚上，该支脚能够包括例如混凝土基座的固体结构或者例如密实砾石基床的硬质颗粒基床。
虽然已知SIP具有高的轴向强度和弯曲强度，但是传统的SIP通常要求沿着它们顶表面和底表面的附加的支撑。通常利用紧固到SIP的顶表面和底表面的一个或多个纵向木条(通常称作“板”)，或者利用紧固到SIP的顶表面和底表面的U形的、纵向延伸带提供这种支撑。虽然所述的板和带对SIP的总强度作出贡献，但是它们增加了构造中使用的材料数量并且由此增加了成本。
因此本发明的一个目的在于提供一种新颖的结构绝热面板和一种结合该结构绝热面板的基础墙壁。
发明内容
据此，在一个方面，提供一种基础墙壁，该基础墙壁包括多个邻接的、基本竖立的结构绝热面板，每一个面板均包括夹在第一与第二薄板之间的绝热厚板、和沿着面板的顶部延伸并且覆于绝热物之上的顶板，所述面板的下端不含底板。
在一个实施例中，该绝热物是膨胀泡沫、例如发泡聚苯乙烯。该第一和第二薄板由包括胶合板、防腐胶合板、定向刨花板和防腐定向刨花板的组中选择的材料形成。在每一个面板的绝热物中形成凹部，以容纳顶板。每一个面板的薄板和绝热物还限定平坦的底表面。利用支脚、例如混凝土基座或者密实砾石基床支撑面板的底表面。可以利用对接接头、花键接头或者搭接接头联结相邻的面板。
根据另一方面，提供一种结构绝热面板，该结构绝热面板包括：第一薄板；第二薄板；和夹在该第一和第二薄板之间并且粘结到该第一和第二薄板的绝热物，其中该第一和第二薄板和绝热物构造成限定所述面板的基本平坦的底表面。
附图说明
现在将参考附图更加充分地描述实施例，其中：
图1是包括多个邻接的结构绝热面板(“SIP”)的基础墙壁的截面侧视图；
图2a和2b分别是由混凝土基座和密实砾石基床支脚支撑的、图1的基础墙壁的基部的截面侧视图；
图3a和3b分别是示出图1的基础墙壁中在两个相邻SIP之间形成的木材花键接头和SIP花键接头的截面顶视图；
图4a、4b和4c分别是示出图1的基础墙壁中在两个相邻SIP之间形成的角部构造的等角视图、截面顶部视图和等角视图；
图5是具有窗口的、图1的基础墙壁中的SIP的等角视图；
图6a和6b是示出基础墙壁中在两个相邻SIP之间形成的搭接接头的截面顶视图；
图7a和7b分别是包括由混凝土和密实砾石支脚支撑的邻靠SIP的冷冻墙壁的截面侧视图；
图8是示出图7a和7b的冷冻墙壁中在两个相邻SIP之间形成的对接接头的截面顶视图；
图9a至9f是示出由图8的对接接头使用的临时侧向支撑件的截面视图；并且
图10是示出图7a和7b的冷冻墙壁中在两个相邻SIP之间形成的角部构造的截面顶视图。
具体实施方式
现在转向图1，基础墙壁被示出且总体由附图标记18来标识。在该实施例中，基础墙壁18包括多个邻接的、总体竖立的结构绝热面板(“SIP”)20，结构绝热面板20限定住宅结构、例如房屋的基础中的竖直壁，并且将住宅结构的较低层或地下室中的居住空间的内部22与住宅结构的外部24隔开。同时，SIP20给住宅结构施加在SIP20上方的载荷提供支撑。在该实施例中示出，SIP20为楼板搁栅系统26和上部外壁28提供支撑。SIP20的下端由支脚30支撑。如图2a中所示，在该实施例中，支脚30是混凝土基座。利用平泥板31和混凝土板32以邻接的关系布置SIP20和支脚30，混凝土板32用作内部22的地板。
每一个SIP20具有总体上夹层式的结构，该结构提供高的轴向(即沿着竖直和水平轴线)强度和弯曲强度。具体地，每一个SIP20包括面对住宅结构的内部22的内部薄板34和面对外部24的外部薄板36。根据当地关于防腐木料地基的建筑和构造法规(例如加拿大的1995年国家建筑法规要求的标准CAN/CSA S406-M92，“Construction ofPreserved Wood Foundations(防腐木料地基的构造)”)来选择用于内部薄板34和外部薄板36的材料。在该实施例中，外部薄板36是防腐的云杉/松木/冷杉(“SPF”)胶合板或者防腐的定向刨花板(“OSB”)，并且内部薄板34是不防腐的OSB。膨胀的泡沫绝热物38的层或厚板占据薄板34与36之间的空间，并且与薄板34和36粘结。在该实施例中，泡沫绝热物38是发泡聚苯乙烯(“EPS”)，已知发泡聚苯乙烯是一种具有“闭孔”结构的材料，这意味着发泡聚苯乙烯在聚苯乙烯基质内包括基本上不连接的气孔的结构。如本领域已知那样，闭孔材料例如EPS不透湿气和液体，因为不存在任何使湿气通过材料行进的路径。类似地，闭孔材料是气密性的，并且因此与玻璃纤维相比，提供优良的绝热特性，玻璃纤维具有能够描述成“开孔”的结构并且因此本质上是非气密性的。
根据当地建筑和构造法规的要求，可以以覆盖一个或两个薄板34、36的防潮屏障来使用SIP20。在图1和2a所示实施例中，内部薄板34和外部薄板36在它们的外表面上被各自的防潮屏障40覆盖，防潮屏障40用于阻挡湿气从任一侧进入SIP20中。这种湿气通常具有大气水分或者地面水的形式，其中地面水可以存在于外部24内、尤其在地面42下面和回填砾石44内。类似地根据当地建筑和构造法规选择防潮屏障40的材料和厚度，并且在该实施例中，防潮屏障40是具有0.15mm(6mil)的厚度的聚乙烯薄板。虽然如上所述EPS的固有的湿气非渗透性使得使用一个或多个防潮屏障40稍显多余，但是防潮屏障40有助于阻挡水例如通过相邻SIP20之间形成的接头或通过SIP20与支脚30之间形成的接头而在SIP20周围流动。
如图1中所示，每一个SIP20还包括在泡沫绝热物38的上表面中形成的凹部，该凹部的尺寸适于容纳顶板46。顶板46包括一个或多个水平定向木板，所述木板具有与泡沫绝热物38的厚度相当的宽度。在所示实施例中，顶板46包括两个本领域中称作“双板”结构的堆叠的水平木板。顶板46提供两种功能。首先，顶板46在SIP20顶上提供木头本体，可以例如利用钉子、螺钉、板或任何其他适当的紧固件将邻接的木材紧固到该木头本体。这可以例如便于将楼板搁栅系统26紧固到SIP20。其次，顶板46在SIP20的顶部处提供侧向支撑，以沿着SIP20的长度且横跨厚度均匀地分配载荷。在所示实施例中，顶板46沿着SIP20的长度且横跨厚度均匀地分配由楼板搁栅系统26和上部外壁28施加的竖直载荷。绝热物38的底表面与薄板34和36的底表面相对齐，从而给予SIP20基本平坦的、平面状的底表面。
如图1和2a中所示，由于SIP20的固有强度，在不存在底板时，每一个SIP20的底表面或基部直接由支脚30支撑。与其它的传统结构绝热面板相比，底板的这种不存在允许降低制造每一个SIP20所需的材料数量，而这又使得成本降低。此外，与玻璃纤维/木桩框架墙壁相比，能够仅使用构造相同尺寸的传统木桩框架墙壁所需木材的20％来制造SIP20。
如图2b中所示，并不是在混凝土支脚30上支撑SIP20，可以替代地在密实的砾石基床72的支脚上支撑SIP20。在此情形中，可以在SIP20的基部与密实的砾石基床72之间放置支撑条33。在所示实施例中，胶合板支撑条33具有大于SIP20的宽度的宽度，并且用于在密实的砾石基床72的更大区域之上分配由SIP20施加的竖直载荷，从而减少局部应力。根据当地建筑和构造法规选择用于支撑条33的材料，并且在该实施例中，支撑条33由防腐“SPF”胶合板形成。
可以使用各种接头联结基础墙壁18的邻接的SIP20，并且图3a和3b示出两个这样的示例性接头。如能够看到地，图3a示出木材花键接头，其中竖直定向木材花键50容纳在竖直凹部内，该竖直凹部形成在两个相邻SIP20的泡沫绝热物38的相向侧中。在所示实施例中，花键50包括单一的木板，该木板具有与形成在泡沫绝热物38中的凹部的尺寸相称的尺寸。沿着SIP20的邻接的内部薄板34与邻接的外部薄板36之间形成的接缝设置堵缝条52。防潮屏障40覆盖两个SIP20的内部薄板34和外部薄板36。堵缝52和防潮屏障40用于阻挡湿气通过SIP20之间形成的花键接头行进。
图3b示出SIP花键接头，其中SIP花键54容纳在形成于两个相邻SIP20的泡沫绝热物38的相向侧中的竖直凹部内。SIP花键54具有与每一个SIP20类似的截面结构，并且包括夹在两个适当尺寸的薄板35之间的大量可膨胀泡沫39。因为薄板35仅暴露于内部环境，所以用于每一个薄板35的材料是定向刨花板(“OSB”)或者胶合板。沿着SIP20的邻接的内部薄板34与邻接的外部薄板36之间形成的接缝设置堵缝条52。防潮屏障40覆盖两个SIP20的内部薄板34和外部薄板36。堵缝52和防潮屏障40用于阻挡湿气通过SIP20之间形成的花键接头行进。
在图4a到4c中示出由两个邻接的SIP20形成的基础角部结构。在SIP20的泡沫绝热物38的相邻侧中形成竖直凹部。如在图4b中所描绘地，在所示实施例中是木板的端板56被每一个竖直凹部容纳。覆盖条58用于覆盖每一个端板56，以从外部24提供保护。根据当地建筑法规选择用于每一个覆盖条58的材料，并且在该实施例中，每一个覆盖条58由防腐“SPF”胶合板形成。
还在图4a中示出电线导管60，电线导管60包括通过绝热物38设置的竖直孔。电线导管60通常沿着SIP20的高度以规则的间隔定位，并且在SIP20内提供用于容纳电线的沟槽。能够根据需要在现场切割管槽。图4c示出用于角部构造的顶板布置。如能够看到地，形成每一个顶板46的两个板的长度以允许顶板46的板在角部处交迭并且形成齐平的顶板的方式交错。
形成基础墙壁18的一个或多个SIP20能够构造成容纳开口、例如门或窗。图5示出包括窗口的SIP520。SIP520是SIP20的一种修改，已经从SIP20移除一部分以形成窗口，并且这个窗口的边界是包括底系定板62、两个支柱64和楣66的窗框。如由剖面所揭示地，楣66放在支柱64上，支柱64自身通过角铁连接到底系定板62。
如图3a到4b中所示，虽然SIP20的泡沫绝热物38的竖直侧通常是凹进的，以容纳端板或花键，但是能够省略所述凹部。在此情形中，如在示出两个邻接的SIP620的图6a中描绘地，能够在相邻SIP20之间形成搭接接头。如在图1到5中描述的SIP20那样，每一个SIP620包括粘结到泡沫绝热物638的内部薄板634和外部薄板636。为了便于在相邻SIP620之间连接，SIP620的内部薄板634和外部薄板636的竖直侧表面带有配对结构，在此情形中，该配对结构如图6b中所示的凸舌668和凹槽670。如本领域中已知的那样，在薄板634与636之间的接缝处，凸舌668容纳在凹槽670内。堵缝652与防潮屏障640一起用于阻挡湿气通过SIP620之间形成的搭接接头行进。已经使得沿着SIP620的外部薄板636之间形成的接缝设置的堵缝652是半透明的，从而不会减弱凸舌668和凹槽670的可视性。将会理解，与图3a中描绘的花键接头相比，其中不存在连接花键的这种搭接接头以50％量级的数量进一步降低了基础墙壁中使用的木材数量。
除了用于将内部生活空间与外部隔开，还能够在基础冷冻墙壁中使用SIP。图7a示出包括多个邻接的、基本竖立的SIP720的冷冻墙壁，SIP720在住宅结构、例如房屋的基础中限定竖直壁，并且支撑由上方结构、在所示实施例中由SIP720楼板搁栅系统726的上端和上部外壁728施加的载荷。SIP720的下端由混凝土基座支脚730支撑。
每一个SIP720具有大体上夹层式的结构，该结构提供高的轴向(即沿着竖直和水平轴线的)强度和弯曲强度。如图7a中描绘地，不象SIP20，SIP720在两侧由回填砾石744围绕。因此，每一个SIP720在膨胀的泡沫绝热物738层的两侧上包括外部薄板736。根据当地的建筑和构造法规(例如CAN/CSA S406-M92，“Construction of PreservedWood Foundations(防腐木头地基的构造)”)来选择用于外部薄板736的材料。在该实施例中，每一个外部薄板736由防腐“SPF”胶合板形成。类似于在前的实施例，外部薄板736粘结到泡沫绝热物738，该泡沫绝热物在该实施例中是EPS或者是具有如上所述的“闭孔”结构的其他适当材料。因为SIP720并不将住宅结构的内部生活空间与外部隔开，所以SIP720无需使用防潮屏障。
每一个SIP720还包括底部绝热物738的上表面中形成的凹部，该凹部的尺寸适于容纳图7b中所示的顶板746。类似于顶板46，顶板746包括一个或多个水平定向木板，所述木板具有与泡沫绝热物738的厚度相称的宽度。在所示实施例中，顶板746具有双板结构并且包括两个这样的水平定向木板。顶板746提供两种功能，即，提供可以紧固邻接的木材的木材表面，并且还在SIP720的顶部处提供支撑，以沿着SIP720的长度且横跨厚度均匀地分配竖直载荷。在所示实施例中，顶板746在SIP720的长度和厚度上均匀地分配由楼板搁栅系统726和上部外壁728施加的竖直载荷。
SIP720的固有强度允许在不存在底板时使用SIP720。每一个SIP720的基部能够置于混凝土基座支脚730上，如图7a中所示，或者置于包括密实砾石基床772的支脚上，如图7b中所示。如在图8中描绘地，因为SIP720的竖直侧是齐平的并且不含凹部，所以使用对接接头联结相邻SIP720。
在使用SIP720构造冷冻墙壁时，在相邻SIP720之间的每一个对接接头的基部处提供一些临时支撑可能是有用的。例如，在每一个SIP720的基部处施加的一些侧向支撑能够有助于在回填之前对准，并且支撑已组装的冷冻墙壁。图9a到9f描绘用于提供这种侧向支撑的几种方法。图9a和9b描绘了使用两个木块774，木块774以邻接的关系置于两个相邻SIP720之间形成的对接接头的任一侧上。使用适当的紧固件776、例如钉子、螺钉、螺栓等将每一个木块774紧固到支脚730。图9c和9d描绘了使用两个角铁778，角铁778以邻接的关系置于两个相邻SIP720之间形成的对接接头的任一侧上。分别使用适当的紧固件780和781将角铁778紧固到支脚730和SIP720。图9e和9f描绘了使用U形槽钢782，围绕邻接的SIP720的底部放置U形槽钢782。通常当支脚如图7b中描绘那样是密实的砾石基床772时，使用U形槽钢782。如本领域技术人员可以理解地，木块774、角铁778和U形槽钢782仅仅并且以临时方式对对接接头的基部提供侧向支撑和对齐，例如直至添加回填砾石744时，而且并不向SIP720供应由任何底板提供的任何显著的结构支撑。
图10示出两个相邻SIP720之间形成的冷冻墙壁角部构造的顶视图。类似于图4a和4b所示的角部构造，竖直凹部设于相邻SIP720的泡沫绝热物738的相邻侧中。端板756和757由所述竖直凹部容纳。在所示实施例中，端板756和757具有相同的尺寸，但是由于它们暴露于不同环境而具有不同的材料。因为端板757直接暴露于回填砾石744，所以用于端板757的材料是根据当地构造和建筑法规来选择，并且在该实施例中是由防腐“SPF”木材形成。相反，端板756并不直接暴露于回填砾石744，并且因此暴露于不同且温和的环境。在该实施例中，端板756由标准(不防腐的)“SPF”木材形成。
虽然对接接头被描述成在形成冷冻墙壁的相邻SIP720之间使用，但是将会理解，类似的对接接头可以在其他应用中用于联结结构绝热面板。类似地，虽然搭接接头被描述成用于在基础墙壁中联结相邻的SIP620，但是类似的搭接接头可以在其他应用被用于联结SIP。
虽然用于以上实施例的薄板的材料被称作胶合板、防腐胶合板、定向刨花板、或防腐的定向刨花板，但是本领域技术人员可以理解，用于薄板的材料可以是本领域中已知的、任何其他适当的材料。
虽然SIP的泡沫绝热物被描述成是EPS，但是本领域技术人员可以理解，该绝热物可以是发泡聚苯乙烯、挤压型聚苯乙烯和/或聚亚安酯泡沫中的任何一种，或者在本领域中已知的具有足够的机械、结构和/或热学性质的任何其他适当的泡沫绝热物。
虽然已经在上面参考附图描述了实施例，但是本领域技术人员可以理解，可以在不偏离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下作出变化和修改。

Claims (17)

1.一种基础墙壁，包括：
多个邻接的、基本竖立的结构绝热面板，所述面板中每一个均包括夹在第一薄板与第二薄板之间的绝热厚板以及沿着所述面板的顶部延伸且覆盖在所述绝热物之上的顶板，所述面板的下端不含底板。
2.根据权利要求1所述的基础墙壁，其中，所述绝热物是膨胀泡沫。
3.根据权利要求2所述的基础墙壁，其中，所述膨胀泡沫是发泡聚苯乙烯。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基础墙壁，其中，所述第一薄板和第二薄板由选自包括如下材料的组中的材料形成：胶合板、防腐胶合板、定向刨花板和防腐定向刨花板。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基础墙壁，进一步包括在每一个面板的绝热物中形成以容纳所述顶板的凹部，每一个面板的薄板和绝热物限定平坦的面板底表面。
6.根据权利要求5所述的基础墙壁，其中，利用支脚支撑所述面板的底表面。
7.根据权利要求6所述的基础墙壁，其中，所述支脚是混凝土基座和密实的砾石基床之一。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基础墙壁，其中，利用对接接头联结相邻的面板。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的基础墙壁，其中，利用花键接头联结相邻的面板。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的基础墙壁，进一步在所述面板的第一薄板和第二薄板中的至少一个薄板上包括防潮屏障。
11.根据权利要求10所述的基础墙壁，在所述面板的第一薄板和第二薄板上均包括防潮屏障。
12.一种结构绝热面板，包括：
第一薄板；
第二薄板；和
绝热物，该绝热物夹在所述第一薄板与第二薄板之间并且粘结到所述第一薄板和第二薄板，其中，所述第一薄板和第二薄板和绝热物构造成限定所述面板的基本平坦的底表面。
13.根据权利要求12所述的结构绝热面板，其中，所述绝热物是膨胀泡沫。
14.根据权利要求13所述的结构绝热面板，其中，所述膨胀泡沫是发泡聚苯乙烯。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的结构绝热面板，其中，所述第一薄板和第二薄板由选自包括如下材料的组中的材料形成：胶合板、防腐胶合板、定向刨花板和防腐定向刨花板。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的结构绝热面板，进一步包括形成在绝热物的顶表面中的凹部，所述凹部的尺寸适于容纳顶板。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的结构绝热面板在基础墙壁中的应用。
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