CN102797312B - 一种背栓式石材的安装系统及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背栓式石材的安装系统及其安装方法，旨在提供一种可有效改善石材的背栓安装孔易开裂的问题，提高石材安装的可靠性、牢固度及抗震效果的一种背栓式石材的安装系统及其安装方法。它包括龙骨，石材及固定在石材上的背栓，背栓包括螺杆，所述螺杆的一端为膨胀端且膨胀端与扩胀套管相邻，膨胀端的侧面为球面；所述石材上设有背栓安装孔，背栓安装孔的底部设有与膨胀端相对应的扩胀支撑部，扩胀支撑部呈球形孔或半球形孔；所述龙骨上设有背栓连接孔，所述螺杆上与膨胀端相对的另一端设有挂扣螺帽。首先，将背栓安装在石材上的背栓安装孔内；接着，将挂扣螺帽穿过龙骨上背栓连接孔与螺杆连接。

Description

一种背栓式石材的安装系统及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种石材的安装系统，具体涉及一种背栓式石材的安装系统及其安装方法。

背景技术

石材幕墙作为一种独立的系统固定于主体建筑结构上，石材幕墙与主体建筑结构之间的连接结构是十分重要的。目前，背栓式石材幕墙因其具有的干挂牢靠稳定及可单独更换的优点，已经得到广泛的应用。目前的背栓包括螺杆，锁紧螺母，挤压套管及扩胀套管。螺杆下端为膨胀端，膨胀端对扩胀套管进行限位；而在安装背栓时，扩胀套管沿着膨胀端表面扩胀，使背栓固定在石材的背栓安装孔内。目前螺杆下端的膨胀端通常设为圆锥台体，圆锥台体侧面呈锥形；扩胀套管沿着膨胀端表面扩胀后也同样呈锥形；而石材的背栓安装孔需要与圆锥台体及扩张后的扩胀套管配合，因此石材的背栓安装孔的底部也相对应的设置为锥形。例如，中国专利公开号CN202017286U，公开日2011年10月26日，发明创造的名称为背栓，该申请案公开了一种背栓，包括一螺杆，与该螺杆配合连接的膨胀环、垫片、螺母和带轴向剖口的挤压钢套，挤压钢套下部的螺杆上设有圆锥台体。如图6所示，由于目前背栓的螺杆3底部的膨胀端7为圆锥台体，以及与圆锥台体及扩张后的扩胀套管配合的背栓安装孔的底部也相对应的设置为锥形；使得目前的背栓与石材的连接结构具有以下不足：其一，由于石材上的背栓安装孔的底部设置为锥形，而锥形孔的底边处会形成尖锐的尖角；当该锥形孔在受力时，锥形孔的底边处容易产生严重的应力集中问题，使得锥形孔的底边开裂；因而在该锥形孔与背栓配合时，在该锥形孔承受拉力的过程中，锥形孔的底边容易开裂，造成背栓从石材上脱落。其二，由于扩胀套管沿着螺杆膨胀端表面扩胀后呈锥形，而锥形的扩胀套管与锥形的石材安装孔配合时的接触面积较小，这会增大单位面积的受力，因此在背栓对石材进行支撑的过程中，容易造成与扩胀套管接触的石材脆裂。另外，背栓式石材幕墙通常通过龙骨固定于主体建筑结构上，具体过程是，将背栓固定在石材，然后通过背栓将石材固定在龙骨上。目前背栓与龙骨之间的连接结构，通常是刚性连接；因而当石材受到外界冲击力时的抗震效果不佳，背栓会对石材上的背栓安装孔造成较大的刚性冲击，使得石材的背栓安装孔易脆裂，降低石材安装的牢靠性。

另一方面，目前石材上的背栓安装孔，通常是由扩孔钻加工出来的，其加工精度很低；使得背栓安装孔的侧面的平整度不高，背栓安装孔的侧面经常会有内陷缺口产生。若与背栓的扩胀套管配合的石材安装孔底部的锥形孔侧面上具有内陷缺口，这不仅会进一步缩小扩胀套管与石材安装孔底部的锥形孔侧面之间的接触面积，增大单位面积的受力；而且锥形孔侧面的内陷缺口处容易产生应力集中的问题，使背栓安装孔底部的锥形孔容易被破坏，造成背栓从石材上脱落。 

发明内容

本发明的第一目的是为了克服现有的背栓与石材的连接结构，以及背栓与龙骨的安装结构；易造成石材的背栓安装孔开裂，降低石材安装的牢靠性，使背栓脱落的问题；提供一种可有效改善石材的背栓安装孔易开裂的问题，提高石材安装的牢靠性的背栓式石材的安装系统。

本发明的第二目的是为了克服现有石材上的背栓安装孔加工精度低，背栓安装孔的侧面经常会有内陷缺口产生；使得背栓安装孔容易被破坏，造成背栓从石材上脱落的问题，提供一种背栓式石材的安装系统及其安装方法，可有效改善因背栓安装孔侧面存在内陷缺口，而造成背栓安装孔易被破坏，使背栓脱落的问题；同时有效的提高背栓与石材之间的安装强度。

本发明的技术方案是：

一种背栓式石材的安装系统，包括龙骨，石材及固定在石材上的背栓，背栓包括螺杆，锁紧螺母，挤压套管及扩胀套管，所述螺杆的一端为膨胀端且膨胀端与扩胀套管相邻，所述膨胀端的侧面为球面且该球面的球心位于螺杆的中轴线上；所述石材上设有背栓安装孔，背栓安装孔的底部设有与膨胀端相对应的扩胀支撑部，扩胀支撑部呈球形孔或半球形孔；所述龙骨上设有背栓连接孔，所述螺杆上与膨胀端相对的另一端设有挂扣螺帽，所述背栓通过螺杆及挂扣螺帽与龙骨的背栓连接孔相连接，并且石材与龙骨之间的螺杆上套设有弹簧。本方案的背栓与石材的连接结构与现有技术相比具有以下优点：其一，由于本方案螺杆的膨胀端的侧面为球面，当扩胀套管沿着膨胀端的侧面扩胀后也相应的呈球形，同时与其配合的背栓安装孔的底部的扩胀支撑部呈球形孔或半球形孔；因而本方案的螺杆的膨胀端与背栓安装孔的底部的扩胀支撑部之间的接触面为球面，这与现有技术的锥形接触面相比可以增大扩胀套管与背栓安装孔底部的扩胀支撑部之间的接触面积，进而减小单位面积的受力；有效改善石材安装孔开裂的问题。其二，由于背栓安装孔的底部的扩胀支撑部呈球形孔或半球形孔，这与现有技术的锥形孔相比，呈球形孔或半球形孔的扩胀支撑部的侧面上不会产生尖锐的尖角，可有效改善应力集中的问题，进而有效改善在背栓对石材进行支撑的过程中石材的安装孔开裂的问题。其三，呈球形孔或半球形孔的扩胀支撑部的横截面积大小由下往上的变化率相对于锥形孔来说比较平缓，当背栓与呈球形孔或半球形孔的扩胀支撑部配合对石材进行支撑时，也可以改善应力集中的问题。本方案的背栓与龙骨的连接结构与现有技术的硬连接相比具有以下优点：由于石材与龙骨之间的螺杆上套设有弹簧，并且螺杆可沿着背栓连接孔移动；因此当石材受到外界冲击力时，弹簧可以有效的对外界冲击力进行缓冲；有效的缓和背栓对石材上的背栓安装孔造成的冲击，从而进一步的改善石材的背栓安装孔易开裂的问题，提高石材安装的牢靠性。

    作为优选，膨胀端包括侧面及底面，所述膨胀端的底面呈圆形且呈球面的膨胀端侧面的球心位于膨胀端底面上。由于膨胀端侧面的球心位于膨胀端底面上，因而膨胀端呈半球形；这样可以最大程度的对膨胀端侧面进行利用，保证膨胀端侧面与呈球形孔或半球形孔的扩胀支撑部之间的有效接触面积最大化。

    作为优选，膨胀端底面的直径为螺杆外径的1.3至1.6倍之间。由于膨胀端底面的直径为螺杆外径的1.3至1.6倍之间，不仅使扩胀套管可以顺利的沿着圆台体表面扩胀；而且膨胀端及扩张后的扩胀套管与石材的背栓安装孔配合时，可以保证背栓可靠的固定在石材上。

作为优选，螺杆上端面设有一贯穿螺杆的轴向通孔。由于轴向通孔的设置，因而可以通过该轴向通孔向背栓安装孔内填充材料。

作为优选，扩胀套管下部设有至少三个呈周向均匀分布的轴向缺口，且相邻两轴向缺口之间的扩胀套管的下部呈半圆形。由于相邻两轴向缺口之间的扩胀套管的下部呈半圆形，在扩胀套管在沿着圆台体表面扩胀的过程中，扩胀套管下部最初与圆台体之间是点接触的，在扩胀套管扩胀的过程中与圆台体之间的接触面积是逐渐增大的，这有利于扩胀套管沿着圆台体表面扩胀。

作为优选，挂扣螺帽呈圆柱状，挂扣螺帽的顶部设有圆台体且圆台体的底面边缘设于挂扣螺帽侧面的外侧，挂扣螺帽的螺孔的下端开口，上端封闭；挂扣螺帽的顶面上设有十字槽或横截面呈正六边形的盲孔。

作为优选，挂扣螺帽下部的侧面上设有径向螺孔且该径向螺孔连通挂扣螺帽的螺孔，径向螺孔内设有锁紧螺钉。当石材安装在龙骨上并调节好石材的位置后，通过锁紧螺钉将挂扣螺帽固定在背栓螺杆上，防止挂扣螺帽松动。

作为优选，挂扣螺帽穿过龙骨上的背栓连接孔与螺杆连接，挂扣螺帽上套设有垫片，垫片下表面上设有呈圆形的限位套且限位套也套设在挂扣螺帽上；所述垫片设于龙骨与弹簧之间。垫片的设置有利于保护龙骨，避免弹簧与龙骨直接接触；而限位套的设置使得垫片可以稳定的套设在挂扣螺帽上，不易产生晃动。

一种背栓式石材的安装方法，包括以下步骤：

首先，使扩胀套管沿着螺栓下端的膨胀端表面扩胀；

接着，在扩胀套管沿着膨胀端表面扩胀后，通过注射装置将填充料，通过螺杆上的轴向通孔注入背栓安装孔底部的扩胀支撑部内，在填充料向扩胀支撑部内腔注入的过程中，上下移动螺杆；直至填充料充满整个扩胀支撑部内腔，所述填充料为环氧树脂；

再接着，在环氧树脂固化前，通过锁紧螺母将背栓固定在石材上，使扩胀套管与背栓安装孔底部的扩胀支撑部侧面贴合；

最后，待环氧树脂固化后，通过螺杆及挂扣螺帽将背栓设置在龙骨的背栓连接孔上，即将石材通过背栓挂置在龙骨上，而弹簧则位于石材与龙骨之间的螺杆。

通过本方案的背栓式石材的安装方法，即使与背栓的扩胀套管配合的背栓安装孔底部的扩胀支撑部侧面上有内陷缺口，也可以通过填充料对这些内陷缺口进行填充；而由于这些内陷缺口位于扩胀支撑部的侧面上，为了保证填充料能够对这些内陷缺口进行填充，需要具有以下必要条件：其一，螺杆上需要设置的轴向通孔。其二，填充料需要在扩胀套管沿着膨胀端表面扩胀后，并且在锁紧螺母将背栓固定在石材上之前，注入到背栓安装孔底部的扩胀支撑部内；因为，一旦锁紧螺母将背栓固定在石材上后，扩胀后的扩胀套管与扩胀支撑部的侧面将贴合，此时填充料将无法对位于扩胀套管与扩胀支撑部侧面之间的内陷缺口进行填充。另外，在填充料向扩胀支撑部内腔注入的过程中，为了使填充料处于扩胀套管与扩胀支撑部侧面之间，实现通过填充料对扩胀支撑部侧面的内陷缺口进行填充，则需要上下移动螺杆；因为扩胀后的扩胀套管与扩胀支撑部的侧面之间的间隙较小，若不上下移动螺杆，填充料将难以进入到扩胀套管与扩胀支撑部的侧面之间对内陷缺口进行填充。另一方面在上下移动螺杆的同时，可以使扩胀支撑部内腔的空气排出，进而使填充料充满整个扩胀支撑部内腔。由于通过本方案的背栓式石材的安装方法，可以通过填充料对这些内陷缺口进行填充；保证沿着膨胀端的侧面扩胀后的扩胀套管与背栓安装孔底部的扩胀支撑部的侧面完全贴合；这样不仅增大了扩胀套管与扩胀支撑部的侧面之间的接触面积；而且消除了因内陷缺口处容易产生应力集中的问题，使背栓安装孔底部容易被破坏，造成背栓从石材上脱落的问题。另一方面，由于填充料充满整个扩胀支撑部，使得而扩胀套管上的轴向缺口内也充满了填充料，这进一步增大了背栓底部与扩胀支撑部侧面之间的接触面积，进而减小单位面积的受力；有效的提高背栓与石材之间的安装强度。

本发明的有益效果是：可有效改善石材的背栓安装孔易开裂的问题，提高石材安装的可靠性、牢固度及抗震效果。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种背栓式石材的安装系统的一种结构示意图。

图2是本发明实施例1的背栓的一种结构示意图。

图3是本发明实施例1的扩胀套管的一种结构示意图。

图4是本发明实施例2的一种背栓式石材的安装系统的一种结构示意图。

图5是图4中A处的局部放大结构示意图。

图6是现有技术中的背栓与石材的一种安装结构示意图。

图中：石材1、龙骨2、螺杆3、扩胀套管4、挤压套管5、锁紧螺母6、膨胀端7、球面8、轴向缺口9、半圆形10、挂扣螺帽11、弹簧12、垫片13、限位套14、圆台体15、锁紧螺钉16、扩胀支撑部17、轴向通孔18、填充料19、内陷缺口20。

    具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1、图2、图3所示，一种背栓式石材的安装系统，包括龙骨2，石材1及固定在石材1上的背栓。背栓包括螺杆3，锁紧螺母6，挤压套管5及扩胀套管4。扩胀套管4下部设有四个呈周向均匀分布的轴向缺口9，且相邻两轴向缺口9之间的扩胀套管的下部呈半圆形10。螺杆3的下端为膨胀端7。膨胀端相邻上方为扩胀套管4。膨胀端包括侧面及底面，膨胀端7的侧面为球面8且该球面的球心位于螺杆的中轴线上。膨胀端7的底面呈圆形且呈球面的膨胀端侧面的球心位于膨胀端底面上；也就是说膨胀端呈半球形。膨胀端7底面的直径为螺杆3外径的1.45倍。所述石材1上设有背栓安装孔。背栓安装孔的底部设有与膨胀端7相对应的扩胀支撑部17。扩胀支撑部呈球形孔或半球形孔，具体说是，当石材的厚度大于等于3厘米时，扩胀支撑部呈球形孔；当石材的厚度小于3厘米时，扩胀支撑部呈半球形孔。

龙骨2上设有背栓连接孔。螺杆2上与膨胀端7相对的另一端设有挂扣螺帽11，即螺杆3上端设有挂扣螺帽11。挂扣螺帽11呈圆柱状，挂扣螺帽11的顶部设有圆台体15且圆台体的底面边缘设于挂扣螺帽侧面的外侧。挂扣螺帽11的螺孔的下端开口，上端封闭。挂扣螺帽11的顶面上设有十字槽或横截面呈正六边形的盲孔。挂扣螺帽11下部的侧面上设有径向螺孔且该径向螺孔连通挂扣螺帽的螺孔，径向螺孔内设有锁紧螺钉16。背栓通过螺杆3及挂扣螺帽11与龙骨的背栓连接孔相连接，具体说是，挂扣螺帽11穿过龙骨2上的背栓连接孔与螺杆3连接。石材1与龙骨2之间的螺杆3上套设有弹簧12。挂扣螺帽4上套设有垫片13，垫片下表面上设有呈圆形的限位套14且限位套也套设在挂扣螺帽上。垫片设于龙骨与弹簧之间。弹簧一端抵及锁紧螺母6，另一端抵及垫片。

如图1所示，首先，将本方案的背栓安装在石材1上的背栓安装孔内，并通过锁紧螺母6对背栓进行固定。本方案背栓的扩胀套管4沿着螺杆3的下端为膨胀端7扩胀后也呈半球形，而扩胀套管4与扩胀支撑部17之间的接触面为球面与球面的接触。接着，将挂扣螺帽11穿过龙骨2上背栓连接孔与螺杆3连接。弹簧12位于龙骨2与紧固螺母6之间。垫片设于龙骨与弹簧之间。

实施例2：如图4、图5所示，背栓的螺杆3上端面设有一贯穿螺杆的轴向通孔18。本实施例的其余结构参照实施例1。

本实施例的一种背栓式石材的安装方法，包括以下步骤：

首先，使扩胀套管4沿着螺栓下端的膨胀端7表面扩胀。该步骤的操作过程为背栓安装过程中常规技术，是一种现有技术。

接着，在扩胀套管4沿着膨胀端7表面扩胀后，通过注射装置将填充料19，通过螺杆上的轴向通孔18注入背栓安装孔底部的扩胀支撑部内。在填充料向扩胀支撑部内腔注入的过程中，上下移动螺杆3直至填充料充满整个扩胀支撑部内腔。所述填充料为环氧树脂。本方案的注射装置为现有技术，例如带有针头的注射器，将针头插入轴向通孔18内，然后将注射器内的环氧树脂注入背栓安装孔底部的扩胀支撑部内。

再接着，在环氧树脂固化前，通过锁紧螺母6将背栓固定在石材1上，使扩胀套管与背栓安装孔底部的扩胀支撑部侧面贴合。

最后，待环氧树脂固化后，通过螺杆3及挂扣螺帽11将背栓设置在龙骨2的背栓连接孔上，即将石材1通过背栓挂置在龙骨2上，而弹簧12则位于石材与龙骨之间的螺杆。

如图5所示，背栓安装孔底部的扩胀支撑部侧面上具有不规则的内陷缺口20，由于在填充料19向扩胀支撑部内腔注入的过程中，操作者上下移动螺杆3，这样可以使填充料19处于扩胀套管4与扩胀支撑部侧面之间，实现通过填充料对扩胀支撑部侧面的内陷缺口进行填充；从而使扩胀后的扩胀套管与扩胀支撑部的侧面完全贴合；这样不仅增大了扩胀套管与扩胀支撑部的侧面之间的接触面积；而且消除了因内陷缺口处容易产生应力集中的问题，使背栓安装孔底部容易被破坏，造成背栓从石材上脱落的问题。

另一方面，由于现有的扩胀套管4上都设有轴向缺口9，这不仅使得扩胀套管4与扩胀支撑部侧面之间的接触面积减小，而且当扩胀套管4与扩胀支撑部配合时，轴向缺口9边缘处也容易产生应力集中的问题。而本实施例中，由于扩胀套管4的轴向缺口9内充满了填充料19，不仅增大了背栓底部与扩胀支撑部侧面之间的接触面积，降低了单位面积的受力；而且有效的解决了轴向缺口9边缘处容易产生应力集中的问题；从而有效的提高背栓与石材之间的安装强度。

Claims (8)

1.一种背栓式石材的安装系统，包括龙骨（2），石材（1）及固定在石材上的背栓，背栓包括螺杆（3），锁紧螺母（6），挤压套管（5）及扩胀套管（4），所述螺杆的一端为膨胀端（7）且膨胀端与扩胀套管相邻，其特征是，所述膨胀端的侧面为球面（8）且该球面的球心位于螺杆的中轴线上；所述石材上设有背栓安装孔，背栓安装孔的底部设有与膨胀端相对应的扩胀支撑部（17），扩胀支撑部呈球形孔或半球形孔；所述龙骨上设有背栓连接孔，所述螺杆（3）上与膨胀端（7）相对的另一端设有挂扣螺帽（11），所述背栓通过螺杆及挂扣螺帽与龙骨的背栓连接孔相连接，并且石材与龙骨之间的螺杆上套设有弹簧（12）；

所述膨胀端（7）包括侧面及底面，所述膨胀端的底面呈圆形且呈球面的膨胀端侧面的球心位于膨胀端底面上。

2.根据权利要求1所述的一种背栓式石材的安装系统，其特征是，所述膨胀端（7）底面的直径为螺杆外径的1.3至1.6倍之间。

3.根据权利要求1所述的一种背栓式石材的安装系统，其特征是，所述螺杆（3）上端面设有一贯穿螺杆的轴向通孔（18）。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种背栓式石材的安装系统，其特征是，所述扩胀套管（4）下部设有至少三个呈周向均匀分布的轴向缺口（9），且相邻两轴向缺口之间的扩胀套管的下部呈半圆形（10）。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种背栓式石材的安装系统，其特征是，所述挂扣螺帽（11）呈圆柱状，挂扣螺帽的顶部设有圆台体（15）且圆台体的底面边缘设于挂扣螺帽侧面的外侧，挂扣螺帽（11）的螺孔的下端开口，上端封闭；挂扣螺帽的顶面上设有十字槽或横截面呈正六边形的盲孔。

6.根据权利要求5所述的一种背栓式石材的安装系统，其特征是，所述挂扣螺帽（11）下部的侧面上设有径向螺孔且该径向螺孔连通挂扣螺帽的螺孔，径向螺孔内设有锁紧螺钉（16）。

7.根据权利要求5所述的一种背栓式石材的安装系统，其特征是，所述挂扣螺帽（11）穿过龙骨上的背栓连接孔与螺杆（3）连接，挂扣螺帽上套设有垫片（13），垫片下表面上设有呈圆形的限位套（14）且限位套也套设在挂扣螺帽上；所述垫片设于龙骨与弹簧之间。

8.一种如权利要求3所述的背栓式石材系统的安装方法，其特征是，包括以下步骤：

首先，使扩胀套管（4）沿着螺栓下端的膨胀端（7）表面扩胀；

接着，在扩胀套管沿着膨胀端表面扩胀后，通过注射装置将填充料（19），通过螺杆上的轴向通孔注入背栓安装孔底部的扩胀支撑部（17）内，在填充料向扩胀支撑部内腔注入的过程中，上下移动螺杆；直至填充料充满整个扩胀支撑部内腔；所述填充料为环氧树脂；

再接着，在环氧树脂固化前，通过锁紧螺母（6）将背栓固定在石材上，使扩胀套管与背栓安装孔底部的扩胀支撑部侧面贴合；

最后，待环氧树脂固化后，背栓通过螺杆及挂扣螺帽与龙骨的背栓连接孔相连接，即将石材通过背栓挂置在龙骨上；而弹簧则位于石材与龙骨之间。