CN102209819B - 用于预制的隔热面板的连接系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于预制面板的连接系统，这种类型的预制面板包括设有金属加强件(18)的至少两个外部混凝土层(12，14)，以及由绝热材料制成的中间层(16)，所述中间层布置在所述至少两个外部混凝土层(12，14)之间。所述连接系统包括多个具有一长度(L)的板状的连接元件(10)，以便允许这些连接元件在相对于所述预制面板的延伸平面直交的方向延伸、穿过绝热层(16)并部分地穿到所述外部混凝土层(12，14)内。每个连接元件(10)在两个相对的末端处设有通到所述外部混凝土层(12，14)的相应的钩装置(22，24)。设置在每个连接元件(10)的相对的末端处的钩装置中的至少一个钩装置(24)由两个不同的C形边缘部(24A，24B)构成，所述两个不同的C形边缘部并排并彼此平行。所述两个不同的C形边缘部(24A，24B)能够钩住相应的棒(20)，这些棒设置在所述预制面板的外部混凝土层中的至少一个外部混凝土层(12)的金属加强件(18)上。

Description

用于预制的隔热面板的连接系统

技术领域

本发明涉及预制结构的技术领域，并且更特别地，本发明涉及一种用于所谓的预制的“隔热”面板的连接系统。

背景技术

如公知地，用于民用和工业结构的隔热面板大体上由布置成“三明治”状物的三个层制成：在建筑内侧上的结构负载承重部分，其通常轻量化并由混凝土制成；由绝热材料制成的中间层，其组成“隔热层”并通常包括泡沫聚苯乙烯平板；以及，布置在建筑外侧上的层，它也由混凝土制成并通常具有包衬功能。

所述面板通过特殊的连接系统保持在一起，所述系统必须允许结构部分在尽可能少的应变的情况下承载外部包衬层，以保持尽可能小的尺寸和尽可能低的成本，并且它必须允许包衬层本身承受不同于结构部分的热膨胀，以避免张力裂缝、面板扭曲和其它问题。换句话说，连接系统穿过绝热层而连接面板的两个混凝土层，以便支承外部包衬层。

可以明确的是，在隔热面板中，在两个混凝土部分之间热量传递越少，面板本身的总的热效率越好，并因此其厚度越小并且成本越低。

当前，市面上存在有多种类型的用于预制面板的连接系统。一些系统预知为金属连接元件，其可以设有或不设有能确保合适热膨胀的弹性装置。在另一方面，其它的系统预知为由热塑性材料制成的连接插头，这些连接插头在制造面板的步骤中“掩埋”在混凝土中。

然而，已知类型的连接系统可能具有一系列缺点，这些缺点有时会影响这些系统所插入的预制面板的结构稳定性。

例如，一些连接系统将包衬层的重量在单个点释放到结构部分上，这造成了基本上集中的应变。在面板的设计步骤中，这种情形至少在最大应变集中区域中对结构的重要尺寸(sizing)产生影响，但事实上，在整个面板上都有影响。然而，当考虑到由于热膨胀所产生的推力时，一些连接系统将推力直接传递到面板的结构部分上。因此，由热膨胀所造成的应变也可以达到非常高的值(对于大约为10m高的竖直面板来说为5÷6mm)。

相似地，在由连接系统所承载的包衬层上，由重力和由热膨胀所引起的应力传递可能造成张力裂缝的形成和包衬层自身上的其它表面畸形。

另外，在这种情况下，一些已知类型的连接系统，即由热塑性材料制成的连接插头，可能碰到钩到面板的结构部分上的问题，以及它们的性能随温度相当高地增加、并且特别是火灾的情况下而降低的问题。另一方面，其它连接系统，特别是金属制成的系统，可能特别复杂且昂贵，并且还在面板的混凝土层之间形成大体上的热桥。

发明内容

因此，本发明的总体目的在于提供一种能克服根据现有技术制造的连接系统的上述问题或至少使上述问题最小化的、用于预制面板的连接系统。

特别地，本发明的一个目的在于提供一种用于预制面板的连接系统，该连接系统能支持受照射表面的热膨胀，因此不会造成面板结构上的热负荷应力。

本发明的另一个目的在于提供一种用于预制面板的连接系统，该连接系统具有非常低的热传导率，因此不需要因为连接系统本身存在于面板中而进行传递计算修正。

本发明的进一步的目的在于能够提供一种连接系统，所述连接系统能应用于任何形状和尺寸的预制面板，并适于任何建筑要求。

本发明的另一个目的在于能够提供一种用于预制面板的连接系统，所述连接系统易于有效地锚定到面板本身的结构部分。

本发明最后但不是最不重要的目的在于能够提供一种用于预制面板的连接系统，所述连接系统能够特别简单且低成本地被制造和应用。

本发明的这些和其它目的，都通过如权利要求1所述的用于预制面板的连接系统来实现。

本发明进一步的特征在从属权利要求中限定，其也是形成本发明的整体的一部分。

附图说明

根据本发明的用于预制面板的连接系统的特征和优点将通过下列说明并参考附图而变得更加清楚，这些说明仅是示例而不用于限制，其中：

图1是可设有根据本发明的连接系统的普通预制面板特别是以截面示出的立体图；

图2A和2B是作为根据本发明用于预制面板的连接系统的一部分的元件的第一实施例的侧视图，分别以两种不同的组装构造示出；

图3A和3B分别示出了在图2A和2B的构造中的元件的俯视平面图；

图4示出了在图2中示出的元件的特定实施例的机械性能的图表；以及

图5是作为根据本发明用于预制面板的连接系统的一部分的元件的第二实施例的俯视平面图。

具体实施方式

特别参考图2和3，示出了形成根据本发明的用于预制面板的连接系统的单独元件中的一个的第一实施例。每个连接元件(整体地用附图标记10表示)被构造成应用到以下类型的预制面板(图1)，所述预制面板包括至少两个外部混凝土层12和14以及由绝热材料制成的中间层16，所述中间层16在所谓的“三明治”构造中布置在两个外部混凝土层12和14之间。外部混凝土层12和14又是设有内部金属加强件18的类型的，所述加强件由多个棒20、20’构成，这些棒由钢制成、适当地成形并相互连接。例如，加强件18可由已知的电焊网金属笼形成。

每个连接元件10优选制成为具有总长L的矩形板的形式，从而一旦元件10本身已经被应用，则允许其沿相对于预制面板的延伸平面几乎直交的方向延伸穿过绝热层16并且部分地插入所述外部混凝土层12和14中。

此外，每个连接元件10在两个相对的末端处带有位于混凝土层12和14处的相应的钩装置22和24。更确切地，所述钩装置22和24允许每个元件10一旦它已经被应用则保持固定连接到预知位于混凝土层12(承载层)内的金属加强件18的棒20、20’处，以及在某些情况下，保持固定连接到预知位于混凝土层14(负载承重层)内的金属加强件18的棒20、20’处。

如图2和3所示，钩装置22和24由元件10的相对的末端的C形部分形成，以使得每个C形部分22和24的内部厚度与加强件18的棒20、20’的厚度大体相等，元件10本身可以钩到加强件18。因此，可以生产长度L以及C形钩部分22和24的尺寸均可变化的元件10，以使得能够适于预制面板类型的很大的变化。

根据本发明，预知位于元件10的相对的末端处的至少一个钩装置22和24由两个不同的C形边缘部24A和24B形成，所述两个边缘部并排并彼此平行且具有与元件10本身的高度H大体相等的长度。因此，与元件10一体形成的这一对C形边缘部24A和24B能够钩到相应的棒20上，在这种情况下，钩到通常设置在金属加强件18上的竖直棒，所述竖直棒插入到面板的外部承载层12内，在一些情况下，也插入到负载承受层14内。

在连接元件10的相对的末端中的一个处，优选在所述一对C形边缘部24A和24B形成在其上的末端处，还设有至少一个U形凹陷26，所述凹陷适于通过刺入式插入来在其内容置金属加强件18的棒20’中的一个，特别是与插入在C形边缘部24A或24B中的棒20垂直的水平棒20’中的一个，以使得元件10在加强件18处适当地钩住。即使在这种情况下，凹陷26的内部尺寸(宽度)与元件10所钩到的相应的水平棒20’的厚度大体相等。

C形边缘部24A和24B中的每一个的开口侧，也就是说，加强件18中的棒20和20’所插入的一侧，可根据连接元件10的使用要求以不同的方向定向。例如，根据在图2和3中示出的实施例，所述一对C形边缘部24A和24B的开口侧以大体竖直的方向定向，然而根据在图5中示出的实施例，它们以平行并且相反的方向定向。

基于图5示出的实施例，连接元件10还可设有至少一个锚定装置28，所述锚定装置28为钩形的或具有其它形状，在连接元件的至少一个末端处与连接元件10本身形成单个构件。优选地，该锚定装置28为钩形的并且它形成在连接元件10中的、两C形边缘部24A和24B也形成于其上的末端上，且其作用在于进一步提高连接元件10自身在预制面板的混凝土层12和14内部的锚定能力。

因此，在预制面板的至少一个外部层12或14的加强件网18处的每个连接元件10的特定的钩系统确保了这些元件10本身的最大把持时间，这些元件无法从相应的竖直棒20和水平棒20’脱开。因此，这使得对浇注时间以及制造面板必需的后续操作所需的时间的控制具有最大程度的灵活性，如将在说明书的余下部分中更好地阐明的那样。例如由于夏季温度的原因导致外部层12或14的浇注可能出现的过早硬化将不会对元件10的固定和把持时间造成实际上的损害。

根据本发明，连接系统的所有元件10均由塑料材料、特别是由玻璃纤维加强的热固的合成树脂制成，从而具有高容量的横向加强件。这样的树脂可以使连接元件10对抗通常包含在混凝土中的碱金属的侵蚀并因此特别适于应用到预制面板中。

在树脂母体内的玻璃纤维的特殊构造和定向允许元件10在最大应力的方向(通常为长度L的方向)上抵抗拉应力、剪切应力和弯曲应力，同时允许元件在由热膨胀所造成的最大变形方向上弯曲几乎无限次数。由纤维和树脂制成的元件10具有很低的热传递系数，以使得插入到面板中的、用于连接两个外部层12和14的元件10对面板的整体传递系数计算的影响可以被省略。图4中的图表示出了仅作为示例的、根据本发明的元件10的一个可能的实施例的机械性能，所述元件10由乙烯基酯(vinilester)树脂制成且具有216mm(长度L)×2.5mm(厚度S)尺寸。

有利的是，根据本发明的用于预制面板的连接系统中的元件10可通过被称之为拉挤成型(pultrusion)的制造工艺来制造。这种连续的制造工艺可以获得由复合塑料材料制成的型材，所述型材具有恒定的截面、具有任意长度并带有直线轴线。元件10中的加强纤维穿过预成形工位，所述加强纤维在浸渍有合适的聚合物母体(树脂、矿物填入物、颜料、添加剂等)后制成为粗砂、席子、条板、玻璃织物、碳纤维、凯夫拉尔、玄武岩或其它的形式，所述预成形工位配置了为型材提供所需性能的层化。然后，浸渍有树脂的加强纤维被适当地加热，以便获得树脂的聚合。因此，获得的固体型材准备被自动地切割成一定的大小并被机加工制成所需尺寸的元件10。

由于所使用的材料和特殊的拉挤成型制造工艺，元件10可在-40°到+120°之间的温度范围内操作，并且因为它们由热固树脂基体而不是热塑性树脂的基体制成，因而表现出特殊的耐火性能。

可操作地，设有如上述连接系统的预制面板的制作按照下列的方式进行。

浇注第一外部混凝土层12，在该特定的情况下为承载层，并且定位相应的金属加强件网18。在制造工艺的该步骤中，元件10在竖直棒20和水平棒20’之间的交叉部分处钩到具有恒定间距的网18，这些交叉部分是网18自身的最大抵抗性能的节点。

沿面板的纵向轴线布置的元件10，以及位于钩、位于面板的足部(对于竖直面板而言)或位于中心线(对应水平面板而言)附近的附加的元件10，均可被固定到网18。通过C形部分22和24、以及凹陷26的组合来确保钩住，所述C形部分沿某一方向“包围”棒20定向，棒20’通过“刺入式插入”(bayonetwise)引入到凹陷26中并且垂直焊接于棒20，从而允许元件10自动地保持在相对于网18的延伸面以及因此相对于面板整体的平面大体竖直的位置处。

现在，面板的承载层12准备好用于网18的包衬的第二次浇注，通常用不同于第一次浇注的母体进行，以便保持低成本(插入件是结构性的且不昂贵)并使外壳具有更高的硬度。可替代地，为了减少浇注的次数并加速制造过程，一旦连接元件10已经适当地钩到加强件网18，混凝土层12可通过单次浇注制成。

因而，当面板的第一混凝土层12(在这里作为承载包衬层)完成后，通常由高密度聚苯乙烯制成的绝热材料被定位以用于隔热。聚苯乙烯平板适于被切割和/或穿孔，以便之前钩到网18的连接元件10穿过。通常设有两个不同的绝热材料层，以便允许在隔热面板中常见的热膨胀。

这时，面板准备好根据设计数据进行加强并插入预知的插入件，例如提升钳、用于水平面板的悬架或其它插入件。最后的结构浇注完成了面板的制备，该最后的结构浇注应形成面板自身最后的混凝土承载层。由于钩到结构混凝土上的上部C形端22的特殊构造，元件10保持被锚定到结构浇注件中，或者特别地为了减小面板的厚度(例如，整体大约为25cm)，被锚定到上部金属加强件网，以利于网自身保持位置，这可避免表面加工。

由此可以看出，根据本发明的用于预制面板的连接系统实现了之前提出的目的，因为形成连接系统本身的每个连接元件：

-适于任何形状和尺寸的预制面板且符合任何建筑要求；

-可被用于制作不同厚度的隔热面板、充气面板、通风面板、耐火面板，等；

-是柔性的，支持受到照射表面的热膨胀并且不会在面板结构上造成热负荷应力；

-具有非常低的热传导率：与使用的连接元件的数量无关，无需对热传递计算进行修正；

-可用于面板的每个方位，包括水平和竖直方向，带有或不带有门和/或窗的空间；

-还可用于制造混凝土入口，并因此确保待制成的整个正面最大程度上的绝热；

-完全适于大多数常规的结构系统并且，特别地，适于所有用于提升和固定面板的插入件。

因此，可以理解，本发明中用于预制面板的连接系统在任何情况下可进行数种修改和变动，都包括在本发明的相同发明构思中；此外，所有的细节可由技术上等同的材料所替代。实际所使用的材料，包括形状和尺寸，可根据技术要求进行任何变动。

因此本发明的保护范围由所附的权利要求进行限定。

Claims (13)

1.用于一种类型的预制面板的连接系统，这种类型的预制面板包括设有金属加强件（18）的至少两个外部混凝土层（12，14），以及由绝热材料制成的中间层（16），所述中间层布置在所述至少两个外部混凝土层（12，14）之间，所述连接系统包括多个具有一长度（L）的板状的连接元件（10），以便允许这些连接元件在相对于所述预制面板的延伸平面直交的方向延伸、穿过中间层（16）并部分地穿到所述外部混凝土层（12，14）内，每个连接元件（10）在两个相对的末端处设有通到所述外部混凝土层（12，14）的相应的钩装置（22，24），其特征在于，设置在每个连接元件（10）的相对的末端处的钩装置中的至少一个钩装置（24）由两个不同的C形边缘部（24A，24B）构成，所述两个不同的C形边缘部并排并彼此平行，所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）能够钩住相应的棒（20），这些棒设置在所述预制面板的外部混凝土层中的至少一个外部混凝土层（12）的金属加强件（18）上。

2.如权利要求1所述的连接系统，其特征在于，在所述连接元件（10）的、其上形成有所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）的末端处，还设有至少一个U形凹陷（26），所述U形凹陷用于通过刺入式插入而在其中容置所述金属加强件（18）的、与插入到所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）中的所述棒（20）直交的相应的棒（20’）。

3.如权利要求2所述的连接系统，其特征在于，在所述连接元件（10）的、与其上形成有所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）的末端相对的末端处，设有单个C形边缘部（22），所述单个C形边缘部能够钩到与所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）所钩到的外部混凝土层（12）相对的外部混凝土层（14），和/或钩到设置在与所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）所钩到的外部混凝土层（12）相对的所述外部混凝土层（14）的所述金属加强件（18）上的棒（20）中的一个。

4.如权利要求1-3中任一项所述的连接系统，其特征在于，每个连接元件（10）设有至少一个锚定装置（28），所述锚定装置为钩状的，并且所述锚定装置在所述连接元件（10）的至少一个末端处与所述连接元件制成单个构件，所述锚定装置（28）进一步提高所述连接元件（10）在所述预制面板的所述外部混凝土层（12，14）内的锚定能力。

5.如权利要求4所述的连接系统，其特征在于，所述锚定装置（28）形成在所述连接元件（10）的、其上形成有所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）的末端上。

6.如权利要求1-3中任一项所述的连接系统，其特征在于，所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）具有与所述连接元件（10）的高度（H）大体相等的长度。

7.如权利要求3所述的连接系统，其特征在于，所述单个C形边缘部（22）具有与所述连接元件（10）的高度（H）大体相等的长度。

8.如权利要求1-3中任一项所述的连接系统，其特征在于，所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）与所述连接元件（10）一体形成。

9.如权利要求3所述的连接系统，其特征在于，所述两个不同的C形边缘部（24A，24B）的内部厚度和所述单个C形边缘部（22）的内部厚度与所述连接元件（10）所能够钩到的金属加强件（18）的相应的棒（20，20’）的厚度大体相等。

10.如权利要求1-3中任一项所述的连接系统，其特征在于，所述连接元件（10）由塑料材料制成。

11.如权利要求10所述的连接系统，其特征在于，所述塑料材料为合成树脂。

12.如权利要求11所述的连接系统，其特征在于，所述合成树脂为利用各种类型的纤维加强的热固树脂，具有高容量的横向加强件。

13.如权利要求11或12所述的连接系统，其特征在于，所述连接元件（10）按照拉挤成型的制造工艺制成。

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