CN1208107A - 带下垂套垫的应力板 - Google Patents

Abstract

一种应力板,与螺纹紧固件一起使用,用来将较软的隔离层固定在坚固的屋顶底层上,例如在屋顶铺面环境,它包括一个带有底面的平面形的本体,本体上有一个孔,可插入紧固件,在孔周围并垂挂在底面的一个套垫,其间距是以插入紧固件,并使紧固件与应力板保持垂直状态,当应力板位于紧固件中间位置时尤为如此。在最佳实施例中,紧固件具有固定螺距的螺纹,套垫的尺寸至少等于紧固件的一个螺距。

Description

带下垂套垫的应力板

本发明一般地涉及将较软的隔离层固定在坚固底层时使用的紧固系统，特别涉及将隔离层固定在建筑结构上使用的应力板及配用的螺纹紧固件。

在平顶商业楼和厂房的某些现代屋顶铺层安装中，通常在波纹状钢质屋顶层上铺一层隔离层，然后再覆盖一层热塑性屋顶隔层，以达到防风雨的目的。现有的屋顶隔层材料有：乙烯-丙烯-二烯系聚合物、聚氯乙烯或等效的材料。屋顶层使用的常规隔离层有ISO、木纤维板和珍珠岩板。

用于固定隔离层的典型组合件一般包括由塑料或金属材料制成的衬垫式的应力板，用螺钉状紧固件插入应力板拧入屋顶层，将应力板与屋顶层之间的隔离层卡住。由于常用的隔离层的厚度约为15.24厘米(6英寸)，或甚至厚达30.48厘米(12英寸)。因此，在安装应力板时很重要的一条是要使紧固件垂直，应力板能很好地固定住隔离层，确保隔离层在恶劣的周期性载荷作用下不会被吹散。屋顶的设计应能承受飓风和其他大风、暴风雨等恶劣天气产生的极大的压力动载荷，包括向上隆起的力。在实践中，可使用特种工具来安装衬垫和紧固件。美国专利4,809,568号描述了这样一种工具。另一种这样的工具系由美国伊利诺斯州ITWBuildix公司销售，商标为ACCUFAST。

在典型的安装中，分开包装的应力板和紧固件送到工作现场。安装人员按照质量保证书规定的形式将应力板铺在屋顶上。全部铺完以后，安装人员将紧固件穿过应力板，拧入隔离层和/或屋顶隔层，最终拧入坚固的屋顶底层或基层。在有些应用场合，使用一种应力板和紧固件固定隔离层，使用另一种应力板和紧固件固定屋顶隔层。

这种使用两种应力板和紧固件的安装方法的一个缺点是安装人员必须花费相当长的时间。此外，一旦安装完毕，必须在相对曝露的工作条件下使紧固件与应力板和屋顶保持对准。通常难以防止紧固件成某一角度拧入屋顶，当屋顶曝露在大气中时，可能会降低紧固件固定屋顶的能力。

现有的应力板及其配用的紧固件的另一个缺点涉及典型的紧固件上的防蚀层。在某些状况下，应力板上的孔尺寸设计得与紧固件紧密吻合。因此，当将紧固件拧入孔中时，孔的锐缘有可能刮掉防蚀层，或使防蚀层破裂。当紧固件最终曝露在风雨条件下时，腐蚀加快，并最终导致断裂，使得屋顶更易遭受恶劣天气的破坏。

现有的应力板的再一个缺点是安装在屋顶上后，当屋顶系统处于恶劣天气条件下时，如遭受强风时，屋顶隔离层可能拉拔紧固件组件，产生应力载荷。这种应力加载作用还会影响应力板对隔离层的固定。最坏的情况是，这种应力加载作用能使应力板从紧固件头部拉拔出来。显然，应避免应力板的这种变形，因为它最终可能导致屋顶系统破坏。

因此，本发明的第一个目的是提供一种改进型应力板，这种特殊设计的应力板在安装时可使紧固件与屋顶保持垂直。

本发明的另一个目的是提供一种改进型应力板，当紧固件与应力板上的孔啮合时不会刮掉或破坏紧固件上的防蚀层，而且在安装过程中紧固件一直与屋顶保持垂直。

本发明的再一个目的是提供一种改进型紧固件组件，用来将较软的材料固定在坚固的层顶底层上。该组件包括一个应力板和一个预先安装在应力板上并与应力板垂直以便于恰当安装的紧固件。

本发明还有一个目的是提供一种改进型紧固件组件，用来将较软的材料固定在坚固的屋顶底层上。该组件包括一个预先安装在应力板上的紧固件，在紧固件头部下面的应力板部位用一个套垫增强，使之具有较大的抗“拔出”力。这样，紧固件组件在屋顶铺面使用时不易受出现的应力加载作用的破坏。

用本发明提出的应力板与螺纹紧固件将屋顶隔离层固定在屋顶上，可以满足或超出上述各项目的。应力板的主要特点是其构型设计能使紧固件与应力板保持垂直，并最终垂直地固定到屋顶上。在最佳实施例中，应力板有一个环形套垫，垂挂在应力板的底面，与紧固件的螺纹啮合。因此，本发明的应力板保持紧固件垂直，避免了紧固件的防蚀层被破坏，从而为应力板提供了附加的结构支承。此外，本发明提供给安装人员的是将紧固件事先拧入应力板孔的紧固组件。

更具体地说，一种与螺纹紧固件一起使用、用来将较软的隔离层固定在坚固的层顶底层(在铺设屋顶层环境下)的应力板，其本体通常是平面形，有一个底面，在本体上有一个孔，用来插入紧固件。在孔的周围有下垂侧壁或套垫，垂挂在底面，其距离足以插入紧固件，并使紧固件与应力板保持垂直。当紧固件只是部分拧入应力板时，仍能保持垂直。在最佳实施例中，紧固件有螺距固定的螺纹，套垫的尺寸至少等于紧固件的一个螺距。

在另一个实施例中，本发明提供一种用来将较软的隔离层固定在坚固的屋顶底层上的紧固件组件，它包括头部、尖端以及在头部和尖端之间带有螺纹的螺纹部分。应力板有一个平面形本体、一个底面、本体中央的一个孔，能插入紧固件，在孔周围有一个套垫，垂挂在底面，其距离足以接插入固件，并使紧固件与应力板保持垂直。当紧固件只是部分插入应力板时，仍能保持垂直。

图1是拧上紧固件的本发明的应力板的俯视平面图。

图2是图1所示应力板沿2-2线箭头方向的剖视图。

图3是图2所示应力板未装紧固件的视图。

图4是图2的局部放大图，描绘了紧固件螺纹与套垫的相互关系。

图1-3，示出了具有本发明特点的应力板，并用标记10标示。如上所述，这种应力板的设计是与螺纹紧固件一起使用，将较软的隔离层固定在坚硬的底层。例如，用于商业楼屋顶的覆盖。应力板10相对地较硬，由现成的金属材料或塑料制成。在图示的应用实例中，应力板10由金属材料制成，呈圆形，直径为7.62厘米(3.0英寸)，因用途的不同也可以用其它尺寸和形状的包括椭圆形、矩形和三角形。

应力板10有一个本体12，一个外周缘14，在最佳实施例中，至少有一个加强槽纹16，为模压在本体12表面上的环形环。应力板本体一般呈平面形。外周缘14与本体12垂直隔开，形成斜面外缘。在最佳实施例中，加强槽纹16上还有径向肋块18，用以连接加强槽纹16与外缘14。

一个一般的锥形凹口20最好位于本体12的中央，并且有一定的深度，以便使紧固件头部的顶低于应力板上的肋块的顶。若使用其它紧固件，例如使用平头紧固件，平头放在本体12上恰好，则无需锥形凹口20。

位于应力板中央的孔22是由凹口20形成的，其构型可插入紧固件24。在最佳的实施例中，孔22位于凹口20和应力板的中心轴或立轴上。孔22的尺寸或直径，因不同的应用和所用紧固件的大小而不同。但在最佳实施例中，紧固件24为12号，其螺径“T”为0.54厘米(0.212英寸)，外螺纹内径“R”(最好见图4)为0.36厘米(0.142英寸)，孔22一般为0.51厘米(0.200英寸)。尽管孔最好为圆形，但视应用情况，也可考虑采用其它形状，包括但不限于椭圆形、三角形或其它多边形。

图2中的紧固件是一个较标准的螺钉，头部26为六角形，螺纹部分28由多条螺旋形螺纹30组成，与紧固件头部26相对的另一端是螺钉尖32，螺纹部分28位于头部26与钉尖32之间，而无螺纹部分34位于头部与螺纹部分之间。在最佳的实施例中，钉尖32是一种自动攻丝构型，最好采用美国专利4,693,654号公开的形状。在最佳的实施例中，螺纹30为改进的丝扣，并涂有耐环境保护涂层。

此外，为了说明，图2所示的紧固件24比较短。根据使用情况，紧固件24的长度可任意选择，其长度范围为3.81～35.56厘米(1.5～14英寸)。美国伊利诺斯州ITW Buildex公司制造和销售适用的紧固件，其商标为HEXTRA。

图2～4中，本发明的应力板的一个重要特点是在应力板10的底面36、孔22的周围有一个套垫或下垂侧壁38。垂挂在底面，其距离足以插入紧固件24，该套垫保持紧固件与应力板10成垂直状态。如前所述，当紧固件啮合在应力板中时，应力板处于紧固件两端中间位置，使紧固件相对于应力板保持垂直状态是使用这种紧固件有效安装商业楼屋顶铺层的一个关键因素。此外，套垫的下缘40垂挂在应力板10的周缘14的下方。在最佳的实施例中，应力板10是由镀锌钢板、铝合金板或其它合适的金属材料板模压而成。套垫是应力板整体的一部分，是模压而成的。应力板10和套垫38也可由耐用、耐环境腐蚀的塑料模制而成，而套垫是在模制中整体形成的。

图4中，紧固件24上有螺纹30，螺纹有给定螺距“P”，即沿着螺纹30外周缘的垂线两个相邻螺齿之间的距离。在最佳的实施例中，套垫38长度“L”大约至少等于紧固件的一个螺距。更准确地说，在最佳的实施例中，螺距“P”约等于0.20厘米(0.080英寸)，套垫长“L”约等于0.22厘米(0.085英寸)。业已发现，套垫的这个长度足以使紧固件24与应力板保持垂直状态，当紧固件拧入孔22时，也是保持垂直的，因而不会刮掉、穿入或破坏紧固件的防蚀保护层。

虽然，套垫38的形状一般都成圆形，但根据使用情况也可考虑采用其它形状，包括但不限于三角形、矩形或其它多边形。此外，虽然图示的套垫38是一种连续结构，也可考虑由许多间隔的、垂挂小片构成，这些小片合在一起构成套垫那样的形状。

本发明的套垫38的另一个优点是它能增强应力板10紧邻孔22周围部分的强度。业已发现，一旦利用紧固件24将应力板10固定在屋顶上，应力板对“拔出”这种变形具有较大的抗力。屋顶隔离层由应力板和紧固件一起加以固定后，应力板受到屋顶隔离层风力载荷作用时，会产生这种变形。在最坏情况下，屋顶隔离层上的作用力会造成应力板从紧固件头部“拔出”来，从而使得屋顶隔离层从该点脱离。一旦屋顶在一个点的强度出现这种类型的降低，便会出现多米诺效应。随后下一个相邻的紧固件就会受到较大的载荷。在此处，应力板也将从紧固件头部“拔出”来。若气候条件一直恶劣，最终整个屋顶系统可能严重地被毁坏。由于提供了套垫38，应力板在紧固件头部26下面的部位得到了增强，从而能抗“拔出”变形。

在操作过程中，应力板10和紧固件24可分别包装提供给安装人员，或者以预装配方式，即如图2所示的那样，将紧固件24至少部分地拧入孔22后，提供给安装人员。为提高安装效率，最好将应力板和紧固件组装后再送到作业现场，即将大约半个紧固件拧入应力板。图2给出了一种适用的紧固件和应力板组件，并用44标示。然后，安装人用一个合适的容器将许多组件44运到作业地点，把每一个组件安放在屋顶隔离层上它们应在的位置，使紧固件尖端穿透隔离层，并使用现有的旋拧工具将紧固件拧入屋顶底层。

本发明的应力板10的一个优点是紧固件24与应力板一般保持垂直状态。这样，紧固件恰如其分地拧入屋顶层的坚固底层，使应力板处于合适的位置，获得大小合适的紧固力。本发明的应力板的另一优点是由于其构型设计、特别是提供了套垫38，将紧固件24预先组装入应力板，从而使得防蚀保护层保留在紧固件上，不会脱掉、折断或破坏。

虽然，业已图示和叙述了本发明的带下垂套垫的应力板的各种实施例，但本技术领域的专业人员，在不脱离本发明的前提下，在更广泛的方面以及按照下述权利要求，可作出变更和改进。

Claims (11)

1、一种应力板，与螺纹紧固件一起使用，将软的隔离层固定在坚固的屋顶底层上，其特征在于：它包括：

一个带有底面的一般为平面形的本体；

在该本体上有一个孔，用来插入紧固件；

一个在本体上孔的周围，并垂挂在该底面的套垫，其间距是以插入紧固件，并使紧固件与上述应力板保持垂直。

2、根据权利要求1所述的应力板，其特征在于：拧入的紧固件具有固定螺距的螺纹，套垫的尺寸约等于紧固件的一个螺距。

3、根据权利要求1所述的应力板，其特征在于：拧入的紧固件具有固定螺距的螺纹，套垫的尺寸至少等于紧固件的一个螺距。

4、根据要求1所述的应力板，其特征在于：拧入的紧固件上有保护层，应力板上孔的尺寸足以让紧固件在孔内轴向转动，紧固件上的保护层不会被刮掉。

5、根据权利要求1所述的应力板，其特征在于：套垫的长度足以为应力板提供抗“拔出”形变的结构支承。

6、根据权利要求1所述的应力板，其特征在于：套垫与该应力板成一整体。

7、一种紧固件组件，用来将较软的隔离层固定在坚固的屋顶底层上，其特征在于：它包括：

一个由头部、尖端和尖端与头部之间的螺纹部分构成的紧固件；

一个应力板，有一个平面形本体和一个底面；

一个位于应力板本体中央的孔，用来插入紧固件；

一个放置在孔周围并垂挂在底面的套垫，其间距是以插入紧固件，并使紧固件与应力板保持垂直状态。

8、根据权利要求7所述的紧固件组件，其特征在于：紧固件具有固定螺距的螺纹，套垫的尺寸至少等于紧固件的一个螺距。

9、根据权利要求7所述的紧固件组件，其特征在于：紧固件具有固定螺距的螺纹，套垫的尺寸大约等于紧固件的一个螺距。

10、根据权利要求7所述的紧固组件，其特征在于：紧固件上有保护层，应力板上孔的尺寸足以让紧固件在孔中轴向转动，紧固件上的保护层不会被刮掉。

11、根据权利要求7所述的紧固件组件，其特征在于：套垫长度足以为应力板提供抗“拔出”形变的结构支承。

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