CN110621827B - 抗震悬吊式天花板系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于标准倒T形杆格子的使用的悬吊式或“掉落式”天花板系统。天花板嵌板由两个块建构，所述两个块在组装在适当位置时以防止所述嵌板被震松的方式来捕获T形杆。由本发明的嵌板组装而成的悬吊式天花板将耐受地震的力而不会经历嵌板掉出，并且只要T形杆仍从上面的结构天花板悬吊下来，则所述天花板将会保持完整。在优选实施方案中，本发明的嵌板能够承载照明设备，并且所需的布线可以安装并且隐藏在所述T形杆下面而非在隔层内。

Description

抗震悬吊式天花板系统

技术领域

本发明涉及基于倒“T形杆”格子的使用的悬吊式天花板系统，并且更明确地说涉及在安装时不会从悬吊格子震松的天花板嵌板。

背景技术

现今使用的大部分悬吊式或“掉落式”天花板构造采用所谓的T形杆轨条，所述T形杆轨条具有倒“T形”的截面、被布置成直线栅格并且通过拉线或金属条带从结构天花板悬吊下来。所述系统实质上是经过小程度的现代化的在美国专利No.2,710,679(在1955年6月14日颁予Bibb等)中描述的系统。矩形天花板砖块(一般是多孔吸音砖或装饰嵌板)以一定角度插入在T形杆之间、被调平并且掉落到所述栅格中，其中所述天花板砖块搁置在倒“T”的水平凸缘上。在美国，悬吊栅格中的格子大小通常是24英寸×24英寸或24英寸×48英寸，而在欧洲以及别处，悬吊栅格中的格子大小是600mm x 600mm或600mm×1200mm。天花板砖块实际上比标称(即，格子)大小小约1/4-英寸(6mm)，以便于容易地安装在T形杆的垂直柱之间。

此构造受欢迎是因为安装简单并且安装成本低，并且是因为以下一个事实，即，每当要求接近天花板上方的空间时都可以容易地将单独的砖块往上推动并使之脱离轨条，并且所述砖块可以完好无损地返回到其原来的位置。可以制造具有任何所要的饰面和外观的砖块以装配到标准T形杆栅格中，向装修人员和建筑师给出了大范围的设计选择。只要需要，便可以将被建构成与砖块相同尺寸的照明设备以及空气扩散器和网罩掉落到栅格中。标准尺寸的砖块和设备在市场上可从许多来源购得。

这种系统的一个缺点是，在地震中，砖块和设备可能会向上弹起并脱离T形杆凸缘，并且随后掉落到地板上或掉落到建筑物的占用者身上，因为它们并没有以机械方式连接或附接到T形杆。在砖块从其位置掉下时，悬吊式栅格变成柔性的并且倾向于发生更大的移动和变形，导致更多砖块掉落；结果通常是整个天花板的逐渐坍塌。

在地震多发地区，抗震建筑物规范通常要求安装张开的(对角线的)拉线，以在地震期间限制栅格的侧向运动和变形。有时也安装垂直支柱，以限制栅格的垂直运动。此类预防措施使栅格更具刚性并且确保栅格与建筑物一起(并且不相对于建筑物)移动，但是所述预防措施会增加安装的劳动和费用，并且所述预防措施并未完全防止单独的砖块和设备与T形杆分离。将砖块固定到T形杆(例如通过安装固定夹)是劳动密集型的，并且会干扰对天花板上方的空间的容易接近。容易接近的夹子往往是可见的，并且可能会破坏天花板设计的美观。“捕捉”掉落砖块的安全机构(例如，在1993年10月19日颁予Witmyer的美国专利No.5,253,463)仍准许砖块与T形杆分离，并且栅格仍可能会发生所带来的刚性损失。

已知沿着侧边具有狭槽或切缝的砖块，T形杆的水平凸缘装配到所述狭槽或切缝中。有切缝的砖块意欲部分地或完全地掩盖栅格使得从下面看不到，并且由于锁定到栅格，所述砖块还具有提高的抗震性。很少采用具有四个有切缝的侧边的砖块，因为在组装T形杆栅格时，所述砖块必须要滑动到适当位置，并且在组装过程到达墙壁时，所述砖块会出现安装问题。存在针对安装在预先存在的栅格中而设计的有切缝的砖块，所述砖块具有在凸缘中的裂缝和/或切缝的上边沿的某一组合，所述组合准许砖块滑动到适当位置。已知沿着两个相邻切缝具有小的上边沿的砖块，所述砖块利用了砖块与栅格之间的1/4英寸的自由空间，但此类砖块并未真正地锁定到栅格。已知具有垫圈的有切缝的砖块(例如，在1988年8月2日颁予Nassof的美国专利No.4,760,677以及在1996年4月16日颁予McClure的美国专利No.5,507,125)，所述砖块在T形杆的水平凸缘上方和下方卡接到适当位置。在没有损坏的情况下移除有切缝的砖块以接近天花板上方的空间可能是困难或不可能的，尤其是在尝试所述移除的人员没有清楚安装方法时。

已知意欲遮蔽T形杆的独立框架(例如，在1985年1月1日颁予Bumpus等的美国专利No.4,4980,957)，但是这些框架(仅起到美观作用)夹到T形杆而非固定天花板砖块。需要一种悬吊式天花板系统，所述悬吊式天花板系统仍易于安装和维护，但是所述悬吊式天花板系统不会在地震时掉落砖块。在移动环境(诸如军用船和客轮)中存在类似需要，在移动环境中，天花板结构有时会经历不寻常的力和运动。

悬吊式天花板的特征是悬吊式砖块之间的以及结构天花板上方的空气空间或隔层。如果安装了用于强制送风和强制回风的管道系统，那么所述空气空间是“死的”，即，充满非循环空气。在缺少回风管道的情况中，隔层通常具有出口管道，并且砖块上方的空间是充满循环空气的“活动”隔层。安装在活动隔层中的电气布线可能会意味着火灾危险，因为来自燃烧的绝缘材料和塑料的有毒气体和烟雾没有像在死空气空间中那样被围住，而是直接传递到建筑物的空气循环系统中。另一个危险是如果存在可燃材料，那么隔层空间中的火可能会在被检测到之前快速地扩散。

当掉落式天花板上方的空气空间用作活动隔层时，建造标准和/或地方消防条例要求低压电缆和布线安装在金属导管内部，或具有不支持独立地燃烧的低烟/低毒的导线绝缘材料。双绞线和同轴电缆(用于电话和数据网络服务)是见于商用建筑物中的天花板上方的最常见形式的布线。专业的隔层(或隔层相关)电缆被称作低烟无卤(LSZH或LS0H)电缆。隔室相关电缆大体上是绝缘的并且用氟碳聚合物做护套，这样使其比等效的非隔室相关布线成本明显更高，所述非隔室相关布线通常具有廉价的聚乙烯绝缘材料和PVC护套。

天花板上方的高压电气设备和布线(大体上，>50伏)需要围封在金属导管或管道中，并且必须在物理上与低压布线隔离。装置和设备(诸如照明设备)必须围封在金属盒中。准许电源插座在隔层空间内部(如果围封在电气盒中)，但是因为插口自身必须位于掉落式天花板的外侧上，所以设备的插入式连接是不切实际的。总体结果是安装在天花板中的所有设备和装置必须是使用金属导管和接线盒来硬连线。

满足这些建造和消防规范大大地增加安装的时间和成本，因为导管和盒意味着增加的资本成本，并且需要大量的熟练工人来安装。将高压布线添加到先前安装好的系统特别困难并且是高成本的。需要悬吊式天花板，所述悬吊式天花板可以安全地进行布线而没有导管、接线盒和隔室相关布线的增加的花费，并且所述悬吊式天花板准许电气设备的插入式连接。

发明内容

本发明提供天花板嵌板，所述天花板嵌板包括上部框架以及可逆地附接的下部框架。所述上部框架被设定大小并且被配置成按通常的方式安装在悬吊式T形杆栅格上。一旦所述上部框架已放置于T形杆水平凸缘上，所述下部框架便机械地锁定到所述上部框架以完成安装。所述下部框架被设定大小以至少部分地覆盖所述T形杆水平凸缘，使得所述两个框架在锁定在一起时功能上等同于有切缝的砖块。在由这些嵌板建构的天花板中，T形杆凸缘被截留在所述框架之间，并且在天花板摇晃或震动时无法与所述嵌板分离。

当本发明的两个天花板嵌板安装在T形杆栅格的相邻格子中时，所述嵌板的侧一起限定通道，所述通道至少大到足以围封并且捕捉T形杆水平凸缘。在优选实施方案中，这个通道包括T形杆下方的额外空间。在可选实施方案中，限定第二通道。在隔室空间下方和外部的此额外空间(或第二通道)用作可以承载非隔室相关布线、缆线和设备的实用通道。本发明的相邻嵌板之间的通道与邻近嵌板之间的通道对准，从而产生沿着天花板的整个长度和宽度延伸的伸长的实用通道。

本发明提供悬吊式天花板，所述悬吊式天花板包括：悬吊式的倒T形杆栅格；上部框架，所述上部框架装配在所述T形杆栅格的垂直柱之间并且搁置在所述T形杆栅格的水平凸缘上；以及下部框架，所述下部框架可逆地附接到所述上部框架，其中相邻的下部框架与所述相邻的下部框架所附接到的相邻的上部框架一起限定通道，所述通道部分地或完全地围封所述T形杆的水平凸缘，所述上部框架搁置在所述水平凸缘上。

本发明还提供一种建造悬吊式天花板的方法，所述方法包括以下步骤：将倒置的T形杆栅格从现有天花板悬吊下来；将搁置在所述T形杆的水平凸缘上的上部框架安装在所述T形杆栅格的垂直柱之间；以及将下部框架可逆地附接到所述上部框架，其中相邻的下部框架与所述相邻的下部框架所附接到的相邻的上部框架一起限定通道，所述通道部分地或完全地围封所述T形杆的水平凸缘，所述上部框架搁置在所述水平凸缘上。

附图说明

图1示出本发明的示例性上部框架的俯视图。

图2示出本发明的示例性上部框架的侧视图。

图3示出本发明的示例性上部框架的截面图。

图4示出本发明的上部框架的可选实施方案的侧视图。

图5示出本发明的示例性下部框架的俯视图。

图6示出本发明的示例性下部框架的侧视图。

图7示出本发明的示例性下部框架的截面图。

图8示出本发明的示例性下部框架的不同的截面图。

图9是示出本发明的位于T形杆栅格上的上部框架和下部框架的透视图。

图10是示出本发明的位于T形杆栅格上的一组相连接的上部框架和下部框架的透视图。

图11是示出本发明的一组上部和下部框架的透视图，所述上部框架和下部框架组装在T形杆栅格上以形成本发明的天花板嵌板。

图12是图10的透视图，其中为了清楚起见移除了T形杆栅格。

图13示出安装在T形杆栅格上并且由T形杆栅格支撑的本发明的天花板嵌板的截面图。

具体实施方式

本发明提供用于安装在悬吊式T形杆的栅格中的天花板嵌板。本发明的嵌板包括：上部框架，所述上部框架被设定大小以装配在栅格式T形杆的垂直柱之间并且搁置在所述T形杆的水平凸缘上；以及下部框架，当上部框架搁置在所述T形杆栅格的水平凸缘上时，所述下部框架可逆地附接到所述上部框架。本发明的特征在于一个事实，即，下部框架在附接到上部框架时与上部框架一起形成通道，所述通道至少部分地围封所述T形杆的水平凸缘，上部框架搁置在所述水平凸缘上。当T形杆的两侧的水平凸缘被因此围封时，在嵌板由于地震事件而移动时，水平凸缘无法逃离所述通道。嵌板自身无法与T形杆分离，并且只要T形杆栅格自身保持悬吊则将保持悬吊。

可以采用将上部框架与下部框架可逆地附接的本领域已知的各种手段，诸如例如磁耦合、钩环织物条带或小片、弹簧偏置夹和卡扣以及螺钉。大体上，优选的附接手段是在地震期间施加的力下不易于分开但在为了检查、维护或修整天花板或隔层而必须移除嵌板的任何时候都可以被工人容易地撤除的机械手段。此类附接在本文中被称作“被锁定”或“锁定”附接。在特别优选的实施方案中，如当前图式中所示，本发明的天花板嵌板具有借助弹簧钢丝固定夹附接到上部框架的下部框架，所述夹附接到一个框架并且与另一个框架接合并卡接到另一个框架中的狭槽中。所述框架只有在钢丝夹被手动释放时才会分离。快速释放(例如，半圈或四分之一圈)螺钉是另一种优选的可逆附接手段。松不脱螺钉将是特别优选的。

在其他优选实施方案中，本发明的天花板嵌板可以包括照明设备或元件以及相关联的硬件，诸如安装托架、散热片和扩散器。照明元件优选是附连到所述框架中的任一者上的LED照明元件。用于LED元件的布线可以任选地附连到所述框架中的任一者，和/或所述布线可以在框架之间延伸。电气部件优选地位于由T形杆水平凸缘限定的平面下方，其中可以安全地安装不那么昂贵的非隔层相关部件。

在优选实施方案中，所述嵌板在T形杆水平凸缘下方限定彼此之间的空间，所述空间用作实用通道。非隔室相关布线和缆线(诸如例如，电话、以太网和同轴缆线)可以安全地安装在实用通道中，所述实用通道位于隔层外部。可以与其布线一起安装的其他装置包括无线路由器和中继器、烟雾检测器、火险警报器、保安摄像机以及类似者。

上部框架和下部框架可以由在天花板砖块和嵌板的制造中通常使用的任何材料制造。优选材料是玻璃纤维复合材料以及刚性聚合物泡沫，所述材料可以在模具中形成并且随后在需要时通过机械加工来进一步整形。刚性的闭孔聚氨酯泡沫是特别优选的。聚氨酯泡沫是大体上在一种或多种发泡剂、催化剂、表面活性剂和其他添加剂存在的情况下通过使二异氰酸酯或聚异氰酸酯与异氰酸酯反应性二醇或多元醇反应而产生。

大体上，可以采用产生刚性泡沫的任何二元“A/B”聚氨酯泡沫系统，并且有许多合适的市售系统。优选地，固化泡沫是具有在2与8lbs/立方英尺之间的密度的闭孔泡沫。举例来说，可以根据美国专利No.7,141,613(在2006年11月28日颁予Albach等)来制备耐火的二元“A/B”可浇注氨基甲酸乙酯泡沫前体。优选的异氰酸酯前体包括4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯以及其混合物。优选的多元醇组份包括聚亚烷基醚多元醇以及烷氧基化和非烷氧基化曼尼希多元醇。为了赋予防火性质，可以采用本领域中已知的任何聚氨酯相容阻燃剂，诸如例如三(1-氯-2-丙基)磷酸酯。作为发泡剂，水是优选的，但是可以用已知的发泡剂对水进行补充，诸如碳氢化合物、氢氟碳化合物或烷基甲酸。满足或超过建筑建造标准和消防标准的刚性“建筑”聚氨酯泡沫是本领域的技术人员众所周知的，并且这些泡沫在本发明中将是尤其优选的。

转向图式，图1、图2和图3分别示出示例性上部框架1的俯视图、侧视图和截面图。在图式中为了清楚起见，在图1至图3中示出的实施方案具有开放上部框架，但是所述开放上部框架可以用任何类型的装饰嵌板2来封闭，如图4的可选实施方案中所示，以便在安装在T形杆凸缘上时形成方格天花板。装饰嵌板可以与上部框架共同形成并且与所述上部框架成一体，或者所述装饰嵌板可以由适合于用于建造悬吊式天花板的本领域中已知的任何材料单独地形成并且通过常规手段(包括但不限于粘着剂、订书钉、螺钉、夹子和类似者)附接到上部框架。尤其可设想到为了美观而被整形或被雕刻的吸音砖或者金属或塑料薄片。如本领域中所知，装饰嵌板2可以装配有常规的照明或通风设备。吸音和/或隔热材料(未图示)可以附接到装饰嵌板的上表面。在所示的实施方案中，L形狭槽3在每个拐角附近形成到所述上部框架中或切割穿过所述上部框架，所述实施方案适合于如下文进一步公开般使用钢丝夹来附接下部框架。示出任选的切口6a；在下文结合图6来论述这些切口。

图5、图6、图7和图8分别示出示例性下部框架4的俯视图、侧视图和两个截面图。在所示实施方案中，钢丝形式的弹簧夹5附接到下部框架，并且这些弹簧夹用作将下部框架可逆地附接到上部框架的装置。合适的钢丝形式可以由本领域中已知的适合于钢丝弹簧夹的任何弹性金属丝制造，诸如例如在此特定实施方案中使用的0.03英寸直径的钢琴钢丝。示出任选的切口6b；这些切口优选地存在于下部框架的所有四个侧上。切口6b与上部框架中的切口6a对准，并且一起形成孔隙6(图13)，所述孔隙允许间接照明从安装在实用通道内的照明元件(未图示)向上引导。照明元件优选是具有关联布线的LED灯，并且照明元件优选地安装在电路板上，所述电路板附接到下部框架。此类电路板可以有利地预先安装在下部框架上，使得在安装天花板的同时安装照明设备。对应于此实施方案的天花板嵌板的安装者仅需要将LED布线插入到插座中，所述插座连接到在实用通道8(图13)内延伸的电源供应电缆，以实现天花板的照明设备的完整且符合规范的安装。

现在转向图9至图11，用透视图示出根据本发明的一个实施方案的天花板嵌板的安装和现场组装。最初，如图9中所示，以常用方式将上部框架1安装在T形杆栅格7上，使得所述上部框架搁置在T形杆凸缘的上表面上。所述上部框架被四个L形狭槽3穿过。下部框架4如图所示具有附接在每个拐角附近的四个钢丝形式的弹簧夹5。钢丝弹簧夹垂直地竖立，并且在上端处具有第一水平段以及与所述第一水平段成直角的位于钢丝的中点附近的第二水平段。沿位错线观察，第一水平段和第二水平段投射L形状，所述L形状被设定尺寸并且被定向以便与上部框架1中的L形狭槽3对准。狭槽3在上部框架1中的确切位置以及钢丝弹簧夹5在下部框架4上的确切位置并不重要，只要在所述框架被带到一起时狭槽与钢丝弹簧夹对准便可。为了获得所安装嵌板的最大稳定性，接近于拐角的布置是优选的。为了易于安装，狭槽和钢丝的对称布置是优选的。

为了将嵌板安装到T形杆栅格中，将钢丝弹簧夹5中的每一者的第一水平段插入到互补L形狭槽3中的每一者的平行支腿中。随后将下部框架4向上移动，直到钢丝弹簧夹的第一水平段穿过上部框架1并且从狭槽3冒出为止。优选地偏置钢丝弹簧夹，使得每个第一水平段在从其对应狭槽冒出之后移动远离所述狭槽。所述布置现在如图10中所示，其中下部框架4如图所示通过四个钢丝弹簧夹5从上部框架1悬挂下来。在这种配置中，可以实施对额外特征(诸如布线和电气部件)的安装和电气连接的制作。

为了完成嵌板的组装和安装，将下部框架进一步向上按压，直到弹簧钢丝夹5的第二水平段从狭槽3冒出为止。在与框架的侧平行的方向上向内偏置钢丝弹簧，使得第二水平段在离开狭槽3后移动远离所述狭槽。下部框架现在如图11中所示从上部框架悬挂下来，其中其重量由四个第二水平段承受。在这种配置中，通过钢丝弹簧自身的偏置力将所述四个钢丝弹簧夹锁定到所示位置。在这种锁定配置中，所述两个框架接触，或几乎接触，使得锁定在一起的框架用作无法从T形杆移动的刚性单元。

在优选实施方案中，在图10的配置中所述框架之间的距离大到足以准许在下部框架如图12中所示经由钢丝夹连接之后将上部框架放置到T形杆栅格上。这种安装模式包括将图12中所示的组件的上部框架简单地放置到T形杆栅格上，从而实现图10中所示的布置。在制作了任何必要的电气连接之后，如上文所描述，将所述两个框架按压到一起，直到钢丝夹卡接到适当位置为止。

可以通过手动地移走钢丝弹簧夹5使得第二水平段掉回到其对应狭槽中并且随后允许下部框架往下掉，使所述框架返回到图10中所示的配置，来分离所述框架并且拆下嵌板。从这点来说，安装的逆转是简单直接的，并且可以将上部框架从栅格移除，并且随后在之后在不受损坏的情况下重新安装。

图13示出本发明的天花板嵌板的基本上沿着图3和图7的线截取的截面图，所述嵌板已如上文所描述由上部框架1和下部框架4组装而成并且从T形杆7悬吊下来。从这个视图中省去钢丝夹5。在这个实施方案中，相邻嵌板的侧一起限定了在T形杆正下方的实用通道8。在可选实施方案(未图示)中，相邻嵌板的侧限定了与围封T形杆7的通道分离的实用通道。如可从图13看出，实用通道8位于T形杆栅格下方并且不在天花板上方的隔层空间内。隔层外部的此位置使得可以在不需要金属导管、管道和接线盒的情况下安装非隔层相关导线和电缆以及用于照明设备的简单插塞式连接器。切口6a与6b(参见图3和图6)对准以限定孔隙6，所述孔隙可以用于准许来自安装在实用通道8内的照明元件的光进入。

与本说明书一起提供的图式和描述意欲为说明性的，并且不意欲传达对本发明的范围的限制。修改和更改将是本领域的技术人员显而易见的，并且此类修改和更改意欲属于本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种用于安装在悬吊式T形杆栅格中的天花板嵌板，所述T形杆具有垂直柱和水平凸缘，所述嵌板包括：

(a) 上部框架，所述上部框架被设定大小以装配在所述T形杆栅格的所述垂直柱之间并且搁置在所述水平凸缘上，以及

(b) 下部框架，当所述上部框架搁置在所述T形杆栅格的所述水平凸缘上时，所述下部框架可逆地附接到所述上部框架；

其中在所述下部框架附接到所述上部框架时，相邻的所述嵌板的侧面限定通道，所述通道至少部分地围封所述T形杆的所述水平凸缘，所述上部框架搁置在所述水平凸缘上。

2.根据权利要求1所述的天花板嵌板，其中所述下部框架借助于弹簧钢丝固定夹而附接到所述上部框架，所述弹簧钢丝固定夹附接到一个框架并且与另一个框架中的狭槽接合。

3.根据权利要求1所述的天花板嵌板，所述天花板嵌板还包括附连到所述框架中的一者的LED照明元件。

4.一种悬吊式天花板，所述悬吊式天花板包括：

(a) 悬吊式的倒T形杆栅格，所述T形杆具有垂直柱和水平凸缘；

(b) 上部框架，所述上部框架装配在所述T形杆栅格的所述垂直柱之间并且搁置在所述水平凸缘上；以及

(c) 下部框架，所述下部框架可逆地附接到所述上部框架，

其中在相邻的下部框架附接到相邻的上部框架时，相邻的所述天花板的侧面限定通道，所述通道至少部分地围封所述T形杆的所述水平凸缘，所述上部框架搁置在所述水平凸缘上。

5.根据权利要求4所述的悬吊式天花板，其中所述通道完全围封所述T形杆的所述水平凸缘，所述上部框架搁置在所述水平凸缘上。

6.一种建构悬吊式天花板的方法，所述方法包括以下步骤

(a) 将倒T形杆栅格从现有天花板悬吊下来，

(b) 将搁置在所述T形杆的水平凸缘上的上部框架安装在所述T形杆栅格的垂直柱之间；以及

(c) 将下部框架可逆地附接到所述上部框架；

其中在相邻的下部框架附接到相邻的上部框架时，相邻的所述天花板的侧面限定通道，所述通道至少部分地围封所述T形杆的所述水平凸缘，所述上部框架搁置在所述水平凸缘上。

7.根据权利要求6所述的建构悬吊式天花板的方法，其中所述通道完全围封所述T形杆的所述水平凸缘，所述上部框架搁置在所述水平凸缘上。

Images