发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种建筑板材的高空幕墙系统,采用无应力的连接方式,安全可靠,施工简单,不单适用于100米以上的高空,还适用于200米以上的超高空。
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种建筑板材的高空幕墙施工方法,采用无应力的连接方式,高空幕墙施工方法简单可行,施工精准,安全可靠,不单适用于100米以上的高空,还适用于200米以上的超高空。
为达到上述技术效果,本发明提供了一种建筑板材的高空幕墙系统,包括背栓、子母扣、角码和背栓安装件,所述建筑板材通过背栓固定在子母扣上,所述子母扣连接在角码上,所述角码安装在建筑物上;
其中,所述角码上设有第一调节孔;
所述子母扣包括子扣和母扣,所述子扣和母扣之间可上下左右移动,所述子扣上设有用于连接建筑板材的安装孔,所述母扣上设有用于连接角码的第二调节孔,所述第二调节孔与第一调节孔相适配;
所述背栓包括第一螺栓和膨胀管;所述膨胀管包括一个中空的管座和多个膨胀片,所述膨胀片固定在管座上,所述管座与第一螺栓相适配,所述膨胀片之间有预设距离且互不连接;
所述背栓安装件包括中空的底座,所述底座内部设有第二螺栓,所述第二螺栓、底座的底部均设有用于连接第一螺栓的连接件,所述第二螺栓的两侧设有摆臂,所述摆臂上设有若干凸起,所述凸起与第二螺栓相适配;
所述摆臂通过旋转使得所述第二螺栓上下移动,所述第二螺栓带动第一螺栓上下移动,所述第一螺栓在移动过程中使得所述膨胀管向外扩张,直至所述膨胀管完全贴合于建筑板材的安装孔。
作为上述方案的改进,所述膨胀片包括一竖直面和一斜面,所述斜面与竖直面相连接,所述斜面与竖直面之间的夹角为5-20°。
作为上述方案的改进,所述膨胀片设有4-12个,每个膨胀片的宽度相同。
作为上述方案的改进,所述膨胀片之间形成开口,所述开口的宽度为0.01-2mm,所述开口的深度为1-8mm。
作为上述方案的改进,所述建筑板材为陶瓷板,所述陶瓷板的容重为1.55-2.1g/cm3,厚度为18-30mm,吸水率为0.1-1%,断裂模数≥15MPa,所述陶瓷板具有类蜂窝状封闭气孔内部结构。
作为上述方案的改进,将安装前膨胀片之间的最大距离设为A1,安装后膨胀片之间的最大距离设为A2,则(A2- A1)/A 1=15-20%。
作为上述方案的改进,,所述背栓还包括尼龙垫和螺母,所述尼龙垫设有与所述膨胀管的管座相适配的环状凸起,所述环状凸起的高度与子母扣上的安装孔的深度相适配。
相应的,本发明还提供一种建筑板材的高空幕墙施工方法,包括:
(1)将建筑板材安装在子母扣上,包括:
将背栓的膨胀管和尼龙垫套在第一螺栓上;
将套有膨胀管和尼龙垫的第一螺栓放入建筑板材的安装孔中,第一螺栓穿过建筑板材的安装孔并裸露于空气中;
将裸露于空气的第一螺栓的尾端固定在背栓安装件的连接件上;
旋转背栓安装件的摆臂,使得所述第二螺栓上下移动,所述第二螺栓带动第一螺栓上下移动,所述第一螺栓在移动过程中使得所述膨胀管向外扩张;
取下背栓安装件,利用螺母将子母扣固定在第一螺栓上;
(2)将角码安装在建筑物上;
(3)将连接有建筑板材的子母扣与角码相连接。
作为上述方案的改进,所述膨胀片包括一竖直面和一斜面,所述斜面与竖直面相连接,所述斜面与竖直面之间的夹角为5-20°;
所述膨胀片设有4-12个,每个膨胀片的宽度相同。
作为上述方案的改进,所述膨胀片之间形成开口,所述开口的宽度为0.01-2mm,所述开口的深度为1-8mm。
作为上述方案的改进,将安装前膨胀片之间的最大距离设为A1,安装后膨胀片之间的最大距离设为A2,则(A2- A1)/A 1=15-20%。
实施本发明具有如下有益效果:
本发明高空幕墙系统包括背栓、子母扣、角码和背栓安装件,建筑板材通过背栓固定在子母扣上,所述子母扣连接在角码上,所述角码安装在建筑物上,进而实现建筑板材在建筑物上的安装,该安装方式使得建筑板材左右上下可调,灵活度高,施工简单。而且,该建筑板材通过特制的背栓和背栓安装件进行固定,其采用无应力的安装方式,安全可靠,抗震性和抗冻性尤佳,不单适用于100米以上的高空,还适用于200米以上的超高空。具体的,
本发明背栓和背栓安装件搭配使用,通过背栓安装件的摆臂旋转,带动其第二螺栓上下移动,第二螺栓带动背栓的第一螺栓上下移动,第一螺栓在移动过程中使得膨胀管向外扩张,完成膨胀管和第一螺栓与建筑板材安装孔和子母扣的连接孔之间的完美配合,此配合安装过程不产生应力,对建筑板材没有冲击力,而且,可以精确控制膨胀管的膨胀程度,使其与第一螺栓、建筑板材安装孔和子母扣的连接孔之间达到最佳的连接固定状态,具有最佳的拉拔值。
膨胀片的斜面与竖直面之间的夹角为5-20°,每个膨胀片的宽度相同,可以保证接触面平均,拉拔出的效果是锥形破坏,离散性集中且稳定,拉拔值的误差少。
将安装前膨胀片之间的最大距离设为A1,安装后膨胀片之间的最大距离设为A2,则(A2- A1)/A 1=15-20%,可以保证膨胀管与第一螺栓、建筑板材安装孔和子母扣的连接孔之间达到最佳的连接固定状态,具有最佳的拉拔值。
所述背栓包括尼龙垫,可以避免第一螺栓于安装时对建筑板材的破坏,保护钻孔安全,保证建筑板材与金属件之间不硬接触。而且,尼龙垫设有与膨胀管的管座相适配的环状凸起,环状凸起的高度与连接孔的深度相适配,可以使尼龙垫完全插入孔中,避免第一螺栓与建筑板材安装孔、子母扣的连接孔接触,减少金属之间的硬接触。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1-11所示,本发明提供了一种建筑板材200的高空幕墙系统100,包括背栓1、背栓安装件2、子母扣3和角码4,所述建筑板材通过背栓1固定在子母扣3上,所述子母扣3连接在角码4上,所述角码4安装在建筑物上。
其中,如图9所示,所述角码4上设有第一调节孔41;
如图10所示,所述子母扣3包括子扣31和母扣32,所述子扣31和母扣32之间可上下左右移动,所述子扣31上设有用于连接建筑板材的安装孔33,所述母扣32上设有用于连接角码4的第二调节孔34,所述第二调节孔34与第一调节孔41相适配;
如图3、图4和图5所示,所述背栓1包括第一螺栓11和膨胀管12;所述膨胀管12包括一个中空的管座121和多个膨胀片122,所述膨胀片122固定在管座121上,所述管座121与第一螺栓11相适配,所述膨胀片122之间有预设距离且互不连接。
如图6、图7和图8所示,所述背栓安装件2包括中空的底座21,所述底座21内部设有第二螺栓22,所述第二螺栓22、底座21的底部均设有用于连接第一螺栓11的连接件23,所述第二螺栓22的两侧设有摆臂24,所述摆臂24上设有若干凸起25,所述凸起25与第二螺栓22相适配。
所述摆臂24通过旋转使得所述第二螺栓22上下移动,所述第二螺栓22带动第一螺栓11上下移动,所述第一螺栓11在移动过程中使得所述膨胀管12向外扩张,直至所述膨胀管12完全贴合于建筑板材的安装孔。以此来完成膨胀管12和第一螺栓11与建筑板材安装孔和子母扣的连接孔之间的完美配合,此配合安装过程不产生应力,对建筑板材没有冲击力,而且,可以精确控制膨胀管的膨胀程度,使其与第一螺栓、建筑板材安装孔和子母扣的连接孔之间达到最佳的连接固定状态,具有最佳的拉拔值。
具体的,所述膨胀片122包括一竖直面122A和一斜面122B,所述斜面122B与竖直面122A相连接,所述斜面122B与竖直面122A之间的夹角为5-20°。若所述斜面122B与竖直面122A之间的夹角小于5°,则较难控制膨胀管的膨胀过程,膨胀管在向外扩张会产生较大应力,对建筑板材产生冲击力;若所述斜面122B与竖直面122A之间的夹角大于20°,则较难控制膨胀管膨胀的精准程度,膨胀管在向外扩张也会产生应力,对建筑板材产生冲击力。
所述膨胀片122设有4-12个。优选的,膨胀片122设有4-6个。更佳的,膨胀片122设有4个。设有4-6个膨胀片的背栓,与背栓安装件搭配使用,需要较小的外力就可以膨胀,施工简单,还可以保证膨胀充分,膨胀片的受力均匀,提高连接的牢固性。
每个膨胀片122的宽度相同,可以保证接触面平均,拉拔出的效果是锥形破坏,离散性集中且稳定,拉拔值的误差少。
所述膨胀片122之间形成开口,所述开口的宽度为0.01-2mm,所述开口的深度为1-8mm,既可以保证背栓在较小外力的作用下就可以膨胀,施工简单,还可以保证膨胀充分,膨胀片的受力均匀,提高连接的牢固性。
将安装前膨胀片122之间的最大距离设为A1,安装后膨胀片122之间的最大距离设为A2,则(A2- A1)/A 1=15-20%,可以保证膨胀管与第一螺栓、建筑板材安装孔和子母扣的连接孔之间达到最佳的连接固定状态,具有最佳的拉拔值。
作为本发明更佳的实施方式,所述背栓1还包括尼龙垫13和螺母14,可以避免第一螺栓11于安装时对建筑板材的破坏,保护钻孔安全,保证建筑板材与金属件之间不硬接触。而且,如图11所示,所述尼龙垫13设有与所述膨胀管12的管座121相适配的环状凸起131,所述环状凸起131的高度与连接孔的深度相适配,可以使尼龙垫13完全插入孔中,避免第一螺栓与建筑板材安装孔、子母扣的连接孔接触,减少金属之间的硬接触。
下面结合图5、图6、图7、图8来阐述本发明的工作过程:
将背栓1的膨胀管12和尼龙垫13套在第一螺栓上;
将套有膨胀管12和尼龙垫13的第一螺栓11放入建筑板材200的安装孔中,第一螺栓11穿过建筑板材200的安装孔并裸露于空气中;
将裸露于空气的第一螺栓11的尾端固定在背栓安装件2的连接件23上;
旋转背栓安装件2的摆臂,使得所述第二螺栓22上下移动,所述第二螺栓22带动第一螺栓11上下移动,所述第一螺栓11在移动过程中使得所述膨胀管12向外扩张;
取下背栓安装件2,利用螺母14将子母扣3固定在第一螺栓11上;
将角码4安装固定在建筑物的横龙骨400上,角码4和横龙骨400直接采用螺母600连接;
将连接有建筑板材200的子母扣3与角码4相连接。
需要说明的是,本发明的建筑板材优选为陶瓷板,抑或是与陶瓷板类似的建筑板材,包括人造花岗岩、人造大理石、人造石灰石、人造砂岩、人造洞石及人造陶板等,但不限于此。
优选的,本发明尤其适合配套容重为1.55-2.1g/cm3,厚度为18-30mm,吸水率为0.1-1%,断裂模数≥15MPa的轻质高强陶瓷板或轻质高强洞石使用。
更佳的,所述轻质高强陶瓷板是在烧制温度为1050-1120摄氏度的条件下烧制的具有类蜂窝状封闭气孔内部结构的轻质高强陶瓷板,其容重为1.55-2.1g/cm3,厚度为18-30mm,吸水率为0.1-0.5%,断裂模数≥20MPa;所述轻质高强陶瓷板主要由以下原料配方制成:碳化硅1-3份、陶瓷废固物15-50份、污泥或底泥10-35份、膨润土10-35份、坯体增强剂0.1-2份、解胶剂0.1-3份。
所述轻质高强洞石是在烧制温度为1050-1120摄氏度的条件下烧制的具有立体孔洞内部结构的洞石,其容重为1.55-1.9g/cm3,厚度为18-30mm,吸水率为0.1-1%,断裂模数≥15MPa;所述轻质高强洞石包括面料和底料,其中,所述面料主要由以下原料配方制成:碳化硅2-5份、陶瓷废固物15-50份、污泥或底泥10-35份、膨润土10-35份、坯体增强剂0.1-2份、解胶剂0.1-3份、成孔剂10-40份;
所述底料主要由以下原料配方制成:碳化硅2-5份、陶瓷废固物15-50份、污泥或底泥10-35份、膨润土10-35份、坯体增强剂0.1-2份、解胶剂0.1-3份。
最佳的,所述轻质高强陶瓷板的容重为1.6-1.9g/cm3,厚度为20-30mm,吸水率为0.1-0.4%,断裂模数≥28MPa; 所述轻质高强陶瓷板主要由以下原料配方制成:碳化硅1.5-2份、陶瓷废固物25-40份、污泥或底泥10-35份、膨润土10-35份、坯体增强剂0.1-2份、解胶剂0.1-3份。
所述轻质高强洞石的容重为1.6-1.9g/cm3,厚度为20-30mm,吸水率为0.1-0.7%,断裂模数≥28MPa;所述轻质高强洞石包括面料和底料,其中,所述面料主要由以下原料配方制成:碳化硅2-4份、陶瓷废固物25-40份、污泥或底泥10-35份、膨润土10-35份、坯体增强剂0.1-2份、解胶剂0.1-3份、成孔剂10-40份;所述底料主要由以下原料配方制成:碳化硅2-4份、陶瓷废固物25-40份、污泥或底泥10-35份、膨润土10-35份、坯体增强剂0.1-2份、解胶剂0.1-3份。
上述陶瓷板在尺寸上可以做到更大更厚,配合本发明安装器使用于室外高空幕墙非常安全且方便施工,节约挂装成本。
相应的,本发明还提供一种建筑板材的高空幕墙施工方法,包括:
(1)将建筑板材安装在子母扣上,包括:
将背栓的膨胀管和尼龙垫套在第一螺栓上;
将套有膨胀管和尼龙垫的第一螺栓放入建筑板材的安装孔中,第一螺栓穿过建筑板材的安装孔并裸露于空气中;
将裸露于空气的第一螺栓的尾端固定在背栓安装件的连接件上;
旋转背栓安装件的摆臂,使得所述第二螺栓上下移动,所述第二螺栓带动第一螺栓上下移动,所述第一螺栓在移动过程中使得所述膨胀管向外扩张;
取下背栓安装件,利用螺母将子母扣固定在第一螺栓上;
(2)将角码安装在建筑物上;
(3)将连接有建筑板材的子母扣与角码相连接。
需要说明的是,高空幕墙施工方法中所涉及的部件的结构细节,与上述的高空幕墙系统的相同,在此不再赘述。
将采用本发明安装器及高空幕墙施工方法的建筑板材做振动台试验,
(一)试验时将幕墙样品按工程实际情况安装到钢框架(即“假象主体结构”)上,再将假象主体结构安装到振动台台面上,通过给台面施加地震波,观察幕墙样板的反应,完成全部试验。
(二)试验结果:
气密性能:幕墙整体属于国标GB/T21086-2007第4级(≤0.5m3/(m2·h));
平面内变形性能:属国标GB/T21086-2007第5级(γ≥1/100);
抗风压性能:属国标GB/T21086-2007第9级(5000Pa);
水密性能:固定部分属国标GB/T21086-2007第5级(2000Pa);
耐冲击性能:建筑板材撞击后未发生破坏;
抗拉承载力:最大抗拉承载力为5.08KN;
在振动台试验的全过程中,建筑板材、背栓连接件、试件钢结构的连接件均未见异常,连接节点的抗震性能满足要求,当台面输入人工波加速度半峰值达到0.62g时,试验测得试件钢结构北平面内最大层间相对位移角为1/80,南平面内最大层间相对位移角为1/80,所试验的建筑板材安装系统符合有关规范对幕墙可承受变形能力的要求。
上述振动台试验的检验依据为GB5011-2010《建筑抗震设计规范》、GB/T 18250-2000《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》;判定依据为GB/T 21086-2007《建筑幕墙》、GB/T18250-2000《建筑幕墙平面内变形性能检测方法》。
本发明幕墙系统经过多个工程的验证,例如,已经成功应用在:1、重庆西南证券大楼,200米高度;2、四川眉山心脑血管医院,108米高度,9度设防烈度地区;3、韩国三星物业大楼,板材通过零下40摄氏度冻融考验。
综上所述,本发明采用无应力的连接方式,安全可靠,抗风压能力好,连接节点的抗震性能满足要求,符合有关规范对幕墙可承受变形能力的要求,尤其适用于100米以上的高空。而且,本发明应用于超高空(>200米)时,仍然符合相关要求。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。