CN1232517A - 复合结构件和墙体组装方法 - Google Patents

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Abstract

一种组合结构件包括主体部件(41)和多个刚性边条(42,43),边条固定到主体部件(41)上并被主体部件隔开。主体部件(41)由芯体(44)构成,芯体上具有基本上呈扁平的平行侧面和相对的边缘表面,边缘表面被刚性条(42,43)覆盖。作为一个实施例,芯体(44)由石膏制成,边条(42,43)由金属板制成。然后覆盖边条(42,43)。刚性条(42,43)能够通过螺纹固定件(49)固定到结构件上。芯体(44)的侧面优选用侧板(45,46)覆盖。

Description

复合结构件和墙体组装方法
本发明领域和背景
本发明涉及一种主要用于房屋和其它建筑结构中的结构件。
一般建筑，例如房屋包括各种不同的结构件或构架件。例如其包括墙体芯撑、地板和天花板格栅、屋顶橼、隔墙芯撑等。虽然近年来已越来越多地采用板状金属芯撑，但是这些部件通常还是用木材制造。
尽管木材非常好用，但是它具有很多缺点，例如越来越供不应求和导致较高的价格，以及容易受到火灾、昆虫和腐蚀的损害。另一方面，当处于高温下时板状金属结构件会通过墙体导热(或冷)，而且某些金属结构件还会产生翘曲。此外，很多建筑者不熟悉需要用金属构件进行建筑施工的技术。
本发明的主要目的是通过提供一种成本低和热导敏感性低的构件和墙体组件来克服上述缺点。
本发明简述
按照本发明构成的结构件包括主体部件和安装到主体部件上的边缘覆盖体。主体部件由芯体制成，所述芯体用包含石膏的混合物制作。芯体具有相对的边缘，而边缘覆盖体在相对的边缘上伸延。
本发明还包括一种含有一个或多个上述结构件的墙体组件。
附图简述
通过下面结合附图所作的详细说明将更有助于理解本发明。其中：
图1是墙体的局部透视图，所述墙体包含按本发明所述方式构成的结构件；
图2是图1中所示墙体的端视图；
图3是取自图2中线3-3处的放大的局部剖面图；
图4是表示图3中所示结构件的另一个放大的剖面图；
图5是与图4相似的视图，但其表示的是另一种结构；
图6是进一步表示图4中所示结构件的透视图；
图7、8和9是表示结构件另一种结构的局部剖面图；
图10是表示本发明另一种形式的局部剖面图；
图11是表示图10中所示构件生产过程的视图；
图12和13是与图10和11相似的视图，但是其表示本发明的另一种形式；
图14和15是表示本发明另一个实施例的生产过程的视图；
图16是表示本发明另一个实施例的视图；
图17、18和19表示本发明另一个实施例的生产步骤；
图20是表示图17-19中一部分结构件的视图；
图21是本发明另一个实施例的视图；
图22是本发明另一个实施例的剖面图；
图23是包含本发明所述构件的建筑物的示意图；
图24是按照本发明构成的桁架的视图；
图25是包含按照本发明所述结构件的另一个建筑物的剖面图；
图26是按照本发明所述另一个结构件的视图；
图27是按照本发明所述另一种结构件的透视图；
图28是与图27相类似的视图，其表示图27的结构件中不同位置上的一些部件；
图29是取自图28中线29-29处的剖面图；
图30表示包含图27中所示构件的组件；
图31是取自图30中线31-31处的剖面图；
图32是与图31相类似的视图，其表示经变型的组件；
图33和34是表示结构件另一个实施例的透视图；
图35是包含本发明所述结构件的墙体组件的透视图；
图36是取自图35中线36-36处的剖面图；
图37、38、39和40是结构件另一个实施例的剖面图；
图41是本发明所述另一个墙体组件的剖面图；和
图42是与图41相类似的视图，其表示墙体组件的另一个实施例。
详细说明
首先参照图1-3，其中示出的墙体组件30可以是例如房屋或其它建筑物的隔墙。墙体组件30包括多个按本发明方式构成的竖向延伸的复合芯撑31，这些芯撑31在水平方向上彼此相隔一定距离。在本实施例中，把芯撑31的下端安装在C型金属底板的凹槽32中而把它们的上端安装到C型金属顶板凹槽33中。在凹槽和芯撑31的一侧覆盖着作墙板的板件34而在它们的另一侧上覆盖着另一个作墙板的板件35，由于芯撑既把两个墙板分离又支撑着它们，因此形成了中空的墙体。在本发明的这个特定实施例中，两个板件34和35是石膏墙板。竖直芯撑31的端部在凹槽32和33的折缘之间延伸。用螺纹固定件把墙体组件30固定到一起，其中螺纹固定件把板件34和35固定到芯撑31的边缘上并同时固定到凹槽32和33的折缘上。
特别参照图3和图4，其表示一个芯撑31，芯撑31包括主体41和两个边条42及43。主体41包括优选用包含石膏的混合物制成的芯体44和固定到芯体44两侧的盖板或背板45及46。主体41还包括被边条42和43覆盖的两个边缘47。在本发明的这个实施例中，边条42和43比较硬而且可以例如用金属板制做。在图1-4所示的本发明的实施例中，两个边条42和43覆盖边缘47而且每个边条均具有折缘48，所述折缘折到或伸到背板45和46上。边条42和43牢固地固定到主体41上，而且通过螺纹固定件49把板件34和35固定到芯撑31上。固定件49伸过板件34和35并自旋穿过边条42和43然后牢固地把板件34和35固定到边条上。由于边条本身是固定到主体41上的，所以通过边条可以将板件34和35隔开，并将其固定到芯撑31上。
作为图1-4中示出的本发明的一个特定实施例，芯体44由石膏和传统添加剂的混合物制成。该混合物可以与传统石膏墙板或芯板一样。侧面由通常用于覆盖普通墙板的背板45和46覆盖。芯撑31的深度，或换句话说板件34和35相邻两侧之间的距离大体上等于3-5/8″，芯撑的厚度(背板45和46之间的距离)大体上为1-1/4″。这些尺寸对于传统的墙体芯撑来说是最常用的尺寸。边条42和43优选由厚度为0.012英寸-0.020英寸的金属板制成，而折缘48的长度约为1/4″。边条42和43处于芯体表面上，它们相隔最大距离(即，大于芯体两侧之间的距离)，而且边条42和43覆盖芯体的整个边缘表面。
按照本发明构成的芯撑31具有很多优点。其成本明显低于类似尺寸的木制或金属芯撑。主体41是相对阻燃的而且不会在两个板件34和35之间迅速导热。金属条42和43覆盖和保护芯体44的端面而且它们还形成能牢固固定螺纹固定件的部件。芯撑可以具有木制芯撑的尺寸和感觉，而且可以用与木制芯撑相同的建造技术进行铺设。
包含本发明所述芯撑的墙体组件30还具有良好的横向强度，即在垂直于墙板方向上的强度。边条42和43形成加强条，它们在横向载荷的作用下相对于芯撑的弯轴彼此相距较远。此外，芯撑侧面上的背板45和46的平面平行于横向载荷的方向。芯体的作用是把背板45和46保持在这些平面中，而且这些背板相对于这些平面方向上的载荷具有较大强度。
图3和4中所示的芯撑结构包括一个由单个石膏活动衬板形成的主体。主体的厚度通常约为1″。在带有附加折缘48的情况下，这个芯撑的整个厚度约为1-1/32″。图3和4中所示的芯体还可以用具有标准芯体厚度尺寸为1-1/4″和宽度为3-5/8″的单个芯体来代替。
图5中示出了一种结构，其中芯体的主体51由两层例如5/8″的石膏板52和53构成。两层板52和53中每一层的两侧均盖有背板54，而且其边缘由横跨两层的边条55覆盖。可以用粘结剂把两层52和53中相邻的背板54固定在一起，而且可以用粘结剂把边条55固定到两层板52和53上。
图6-13示出了把刚性边条固定到主体上的不同方法。在每个实施例中，可以用图4中示出的单层芯体材料和背板构成主体或用图5中示出两层结构形成主体。
参照图6，其中示出了包含主体61和两个边条62的结构件60。每个边条62包括如上所述的折缘63，而且通过在沿结构件60长度方向相隔一定距离的位置上设置的弯边或凹槽把折缘63固定到主体61上。通过设置弯边或压痕64来代替或不在主体61的边条和芯体以及背板之间设置粘结剂。
图7表示包含芯体66和边条67(仅示出一个)的结构件，其中边条67的折缘68通过用标号69表示的桩形件固定到主体66上，所述桩形件沿结构件的长度方向彼此以间隔一定距离的形式设置。
图8表示与图6中所示部件60相类似的结构件71。然而，该结构件由两层而不是单层结构72和73构成，结构件上带有刚性边条74。用与图6所示结构相似的弯边75把边条74固定到两层构件72和73上。最好把两层构件72和73粘合到一起而且可以用粘结剂把它们固定到边条74上。
图9表示包含主体78和两个边条79的结构件77。每个边条79包含两个折缘80，向两个折缘施加彼此相向的压力将其压入主体78的侧面，由此把边条固定到主体上。
下面参照图10和11，将两个边条82(图10和11中仅示出了一个)固定到主体83上。每个边条82上具有两个折缘84而且在每个折缘上相隔一定距离的位置处设有预制的尖头85。尖头85可以通过冲压操作预先制成。如图11所示，为了把边条82和主体83组装到一起，将边条82的中间部分相对于主体的边缘定位，然后把折缘84向下向内弯曲使尖头85进入主体83从而把边条固定到主体83上。
参照图12和13，主体88上装有边条89。每个边条89包括折缘90而且折缘上具有向内弯曲形成折缘突起91的边缘部分。主体88上带有沿与主体边缘相邻的侧面93形成的导槽92，而且最好把折缘90向内弯成如图13所示的形状以使折缘突缘91折入导槽92。优选使突缘91与相邻部分的折缘90基本上成直角延伸并将导槽92加工成与突缘91相咬合的形状。因此，每个导槽92都具有与侧面93成直角并与突缘91相咬合的表面94和另一个表面95，该表面是倾斜的或成一定角度以便当把折缘90向内弯曲时形成能容纳突缘91的间隙。
图14和15表示通过用附加的板例如芯体侧面上的板材覆盖边条而把加强的边条固定到主体上的结构。结构件101由两个板层102(虽然一个较厚的层能够满足要求)构成，每个板的两侧上具有背板103。将平坦的边缘加强条104相对于主体101的边缘105(优选沿每个边缘的整个长度)定位，而边条104的宽度基本上等于主体101的整体宽度。将盖条106定位在边条104上面，盖条106的宽度应达到能将其折过边条104的边缘并抵达层102外侧的程度。用粘结剂把折起部分107牢固地固定到背部板材103上，由此把边条104固定到主体101上。如上所述，边条104和盖条106是沿主体101的每个边缘设置的。盖条106可以用背纸或其它板形材料制做。
边条104可以用各种加强材料制做，例如金属(如上所述)、纸、纸板、无纺纤维等。
图16表示包含主体111和边条112的结构件，所述边条固定到主体的相对边缘上。在该实施例中，把两层板113固定到一起以形成主体。每个边条112包括向下弯曲的折缘114而粘结剂层115把折缘114固定到层113的外背板上。在该实施例中，每个边条的中部(即，两个折缘114之间的边条部分)可以不固定到主体111上。
在本发明的上述实施例中，在制成芯体材料后，把边条固定到一层或多层芯体材料上。通常把各层切割或制成长条。在图17-22所示的实施例中，在安装之前可以通过挤压成形或现场浇铸制做主体的芯体材料并将其固定到背板和边条上。参照图17-19，结构件120由芯体121、两个背板122和123、以及与图14和15中所述的边条104有关的两个边条124构成。用例如石膏制做芯体121而且可以将其现场浇铸或挤压成图17所示的形状。在用石膏浆制成芯体121之后和在使石膏板经过干燥阶段之前，在边缘表面126上固定两个边条124，然后把背板122折曲使其盖住芯体的一侧127、两个边条124，然后盖住芯体另一侧128的至少一部分。随后在侧面128上固定第二背板123并将第二背板覆盖在板122的折叠部分上。在将各部件组装好之后和在图19所示的条件下，使组件通过干燥炉以形成最终的结构件。背板122的宽度可制成使其能足以完全包裹芯体121，因此不再需要第二板123。
参照图20，边条124上可以包括多个穿过边条的孔129。孔129使得在上述与图17-19有关的过程中形成芯体121的浆液可以穿过并与背板122相接合从而实现在结构件的边缘处与背板的较好连接。
图21和22还示出了两个实施例，其中在芯浆最终凝固之前把背板和边条固定到芯体和背板上。在图21中，制成例如石膏浆的芯体135并围绕一个侧面、边缘和另一个侧面的一部分将背板136折曲。然后把第二背板137放到芯体的另一侧面上。当然，该背板与图17-19中示出的那些背板相似。沿芯体边缘伸展的是两个具有折缘142的边条141(优选用例如金属或塑料等刚性材料制造)。折缘142以一定角度向内倾斜并伸到芯体135和背板136的凹槽143中，由此在边条141和芯体135之间形成牢固的连接。在把芯浆注入背纸之前可以如图21那样先使折缘142向内呈一定角度，或是在把芯浆注入后把折缘向内弯曲和形成凹槽143。可以不使用两个背纸板136和137，而是设置单个板，该板具有的宽度应宽到足以使边缘重叠和形成围绕芯体的包层。在这个实施例中，横跨芯体135的边缘延伸的部分板136还形成加强的边条。
图22表示与图21所示相类似的结构件，该结构件包括芯体146，芯体146具有沿相对两侧设置的背板147和沿相对两边缘设置的边条148。当然，除了背板不伸过芯体的边缘和处于边条141之下外，图22中所示的结构件与图21中所示的结构件相同。
图23、24和25表示与本发明有关的另一种结构件。就图23而言，其示出了安装到地基154上的房屋剖视图。该房屋包括承载的地面桁条156，天花板桁条157，墙撑158，顶橼159，和形成内部隔墙的芯撑160。所有这些部件156-160都可以通过把本发明所述的结构件相组合而构成。地面和天花板桁条以及顶橼159优选具有增大的截面尺寸，该尺寸足以抵抗施加到其上的结构力。
图24表示桁件166，其在建筑例如房屋时是特别有效的。桁件166由形成图3中所示主体167的单板构成。主体167的周边具有固定到其上的边条168，边条优选为刚性材料以便可以用螺纹固定件把结构的其它部分固定到桁件166上。虽然示出的主体167是无孔的，但是也可以在主体上设置孔以便于布设管道和导线。应注意的是本文中所述的墙体芯撑和其它结构件可以具有预制的穿过主体的开口，以便接收导线等物件。
图25表示一个相当大的建筑物的剖面图，所述建筑物包括立柱171和水平地面172及天花板173。把护墙174安装在建筑物的外侧。参考标号175和176表示按本发明所述方式构成的包含墙撑177的隔墙。由于墙体175和176在建筑物的地面上起分隔或间隔内部空间的作用而且并不承受载荷，所以结构件的芯体可以用较轻的材料例如轻质石膏制做。承载是指平行于芯撑长度方向的载荷；这种芯撑通常承受横向载荷，即，实际上垂直于芯撑长度方向的载荷。护墙174也不承载而且可以按照本发明的方式制做。
在本发明的上述实施例中，结构件的主体包括至少局部地被至少一个背板盖住的芯体。图26表示本发明的一个实施例，其中形成主体的芯体181具有足够的结构完整性从而其不需要外部背板。例如，可以用石膏-水泥混合物来制造芯体，或是用带有纤维填料或粘合剂的石膏制造芯体。在图26中，数字182表示单根纤维，例如通常在上述背板中使用的纸纤维。在这个实施例中，主体中包含了背板，但它是以纤维的形式与芯体材料相混合。把芯体181固定到例如用金属板制成的边条183上。边条183包括向内弯成一定角度的折缘184。图26中示出的构件优选通过在折缘184之间就地浇铸芯体181而构成。
图27-28和29表示按照本发明另一个实施例所述的另一种结构件200(例如芯撑)。可以理解，附图是示意性的而不是精确的比例图，但它却特别真实地示出了部件的厚度。这个结构件包括带有芯体202的主体201，所述芯体由石膏混合物制成，芯体202的相对两侧由纤维板例如纸覆盖。芯体202为矩形而且它的尺寸为例如在构筑家居和建造房屋时使用的木制芯撑的标准尺寸。芯体202具有两个相对的边缘204(图29)，所述边缘由用强度较高的材料例如金属制成的加强插入件206覆盖。加强的插入件206沿芯体202上完全相对的端缘204延伸，插入件206包括伸出部分207，其伸到芯体202的端部之外(见图27)。可以把伸出部分207设在芯体202的两端或一端上而且优选把伸出部分207设在每个边缘204上。
结构件200进一步包括盖板208(例如用纸制造)，其沿每个芯体边缘204在加强的插入件上延伸。盖板208包括折缘部分209，折缘部分沿芯体的侧面折起并盖住侧面盖板203的边缘。通过将粘结剂涂在折缘209和侧板203之间把盖板208固定到板203上。
图30和31表示组装墙体和木制框架件211的方法，所述墙体包括具有图27-29所示结构的竖直芯撑。用合适的方式把框架件211固定到地面部分上(如图31中的标号212所示)，而且芯撑从水平框架件211向上竖直伸出。用两个向下伸过前后侧面214和214的伸出部分207来固定芯撑200，把主体部件201的端部定位在上侧面216上并使其从框架件211向上伸展。然后用在图30和31中由参考标号217表示合适的固定件例如U形钉、铁钉或螺钉把两个伸出部分207固定到侧面213和214上。在这种结构中，把石膏墙板的护板(未示出)定位在框架部件211和芯撑200的两个相对侧上并用例如金属固定件和/或粘结剂把护板固定在墙板和芯撑200之间。加强插入件206沿芯撑的边缘构成加强态势，并且在用强度较高的坚固材料例如金属制成加强插入件的情况下起到能固定到芯撑上的螺纹式固定件之作用，和起到能把芯撑200固定到框架部件211上的固定件作用。
参照图28，如图中虚线所示，伸出部分207平行于芯体的边缘204延伸，而且它们还可以相对于芯体的边缘204折叠。图28中伸出部分的实线示出的折叠位置有利于芯体的运输和存放，而且当使用时可以把它们向外折到图28中虚线和图27中实线所示的位置。
参照图32，芯体200上带有相对于芯体202的底端折起的伸出部分207。可以如图28中的虚线所示把伸出部分207直接向外折出以便用图31中示出的方式将其固定到框架部件211上，或是如图32所示把芯撑200固定到框架部件211上，其中螺纹固定件218垂直穿过框架部件211并通过伸出部分207进入芯体202，从而把芯体固定到框架部件211上。
图34表示与芯撑200相类似的芯撑220。芯撑220包括两侧表面由纸板222覆盖的石膏芯体221。沿芯体221的边缘延伸的是加强插入件223的边条(通过图33中能更好地观察)，加强插入件223的结构与图27-29所示的加强插入件206相似。加强插入件223伸到芯体221的端部之外而且每个加强插入件223的整体长度由盖板224覆盖。而在图27中，盖板208终止在芯体202的端表面处，在图33和34所示的实施例中，盖板延伸到芯体221的端表面之外并伸到两个伸出部分223的端部。为了能把芯体上的延伸部分223和纸制盖板部分如图32所示折起以便存放或安装到框架部件上，最好如图33所示的那样沿线227切断两个盖板224的折缘226，以便能象图34所示出的那样把带有盖板的伸出部分平滑地折到芯体221的端面上。加强插入件223可以用带有螺钉的刚性材料(例如金属)或其它高强度材料例如纸、纸板、平纹棉织物等制作，而盖板224可以用高强度背纸制作。
图35和36表示一部分墙体组件或包含多个芯撑231的结构。沿芯撑231的底端延伸的是具有水平腹板233和竖缘234的C型金属导槽232。另一个与C型导槽232类似的导槽(未示出)优选沿芯撑的上端设置并固定到天花板上，由于天花板和上导槽是传统类型，所以在图中未将其示出。
参照图36，每个芯撑231包括石膏芯体237，该芯体的两侧上盖有例如图27所示的板238(图35)。沿着芯体237的前后边缘安装有加强插入件241，插入件通过粘结剂固定到芯体237和板238上。
为了把芯撑231固定到导槽232上(见图36)，把每个芯撑231的下端定位在折缘234之间并抵住通道232的腹板233。把每个芯撑231的宽度尺寸定为使其相当于折缘234之间的距离，从而在折缘234和加强插入件241之间形成紧密配合。然后通过使螺纹形固定件(未示出)伸过折缘234和穿过加强插入件并进入石膏芯237将部件固定到一起，或是通过打桩使部件在图36中用标号244表示的区域中合为一体。打桩可以用例如冲压机等工具来完成，所述工具受驱动后穿过折缘234且穿过加强插入件241并进入芯体，由此使折缘234偏移进入加强件241的开口244中。如前面所述，可以不用打桩，而是通过螺钉把部件固定到一起。
图38和39表示在房屋建筑工业中特别有用的墙体组件，图37表示包含在图38和39所示墙体组件中的芯撑。参照图37，其表示横穿芯撑251的剖面图，芯撑包括用石膏制造的芯体252，芯体252被通常用于覆盖石膏墙板侧面的纸板253局部包围或包裹。用覆盖第四侧面和在标号255处与板253的相邻边缘部分搭接的一个独立板254盖住芯体252的第四侧面。因此，除了芯撑端部之外，用纸把芯体252完全包围或包裹。然而，也可以用单个纸板包裹芯体252。
参照图38，墙体组件261包括多个芯撑251，芯撑251垂直延伸并在水平方向上彼此相隔一定距离。在墙体组件261一侧形成的是由石膏墙板构成的护板262，在墙体组件261另一侧伸过的是石膏墙板的另外两个板263和264，其形成另一个护板。两个板263和264彼此平行并在结合线266处相互倚靠，而且芯撑251的一个垂直边缘267处于两板263和264之间的接合线266处。板262与两个板263和264相距一定距离从而使芯撑251仅在墙体的一侧处于接合或连接线266上，芯撑251的另一边缘268处于板262垂直侧缘的中间。把粘接剂269施于芯撑251的垂直边缘267、268和墙板261、263以及264的相邻表面之间，粘接剂269把各部件固定到一起。施加粘接剂之后，为了保持各部件的相对位置，而在墙板和芯撑之间设置了象U形钉这样的固定件。
图39表示与墙体组件261相似的墙体组件275，其包括例如芯撑251和墙板276-278等结构件。可以不用粘接剂269把部件固定到一起，而是象图39中那样用发泡粘接剂279来固定部件。
参照图41，其提供了另一种从石膏板宽面上切下的芯撑结构，而且可以把图37中示出的结构模制成图37所示的形状。图41的芯撑包括由侧板282、283和纸制顶罩284覆盖的石膏芯体281，所述纸制顶罩盖住芯体的切缘285。
图40表示与图37相似的芯撑，但是其加强条248是沿芯体287的边缘和盖板291下表面设置的。
在图42中，用纸296覆盖芯撑294的芯体293。芯体293可以具有不同的成分区域，例如沿芯撑的边缘设置的低密度石膏297和高密度石膏280。如果需要的话，还可以用其它例如具有极高强度或防火或防湿的材料制造芯体以满足不同环境要求。
体现本发明特点的结构件的芯体可以用除了石膏之外的各种不同材料制造，例如可以使用石膏-水泥混合物、标准重量或轻质的石膏、重复利用的石膏、防湿石膏芯、或这些混合物的组合物。此外，还可以包含各种填充物，例如木屑和/或火山材料。还可以用各种不同的材料制造背板，只要这些材料具有良好的抗剪切力即可，这些材料包括例如纸、或经过防湿处理的纸、纺织纤维板等。可以用各种材料例如纸、无纺织物(平纹棉织物)或纺织纤维和金属等来制做加强的边条。
在对包含本发明所述芯撑的结构和已有技术的芯撑结构进行的实验中，本发明的芯撑可与已有技术的芯撑相比或好于已有技术的芯撑；然而，按照本发明方式制造的结构和芯撑的成本低于已有技术中结构的成本。
下面是对不同结构进行燃烧实验得到的结果：
                     燃烧实验
Figure A9719848300191
实验1和4分别涉及标准的1小时组件和标准的0.75小时组件。实验1是在典型的1.0小时标准墙体上进行的，所述墙体包括5/8″型X墙板和3-5/8″螺纹固定型芯撑；实验4是在3/4小时标准墙体上进行的，所述墙体包括1/2″型X墙板和3-5/8″螺纹固定型芯撑。实验2和3表示与实验1相比在时间上的改善而实验5和6表示与实验4相比在时间上的改善。在上述燃烧实验1-6中，芯撑的长度为10′；在实验1、2、4和5中，芯撑中心间的间隔为24″；在实验3和6中，芯撑中心间的间隔为16″；把石膏板固定到芯撑的相对边缘上以便形成中空墙体；在实验3和6中，用U形钉把板固定到芯撑上，而在其它四个实验中，使用了1″S型螺钉。把一个热源放在中空墙体的一侧上并把温度传感器(热电偶)放在墙体的另一侧上。相对于“持续时间改善”一栏来说，图中列出的每一次实验都是从燃烧实验开始直到墙体另一侧上任何热电偶位置处的温度上升到高于环境温度325°F(162℃)时经过的时间(参见ASTM E119)。在实验1和4中，热镀锌的钢制芯撑是典型的螺纹固定型芯撑墙体类型；其具有因热而变形的缺点。在实验2和5中，“金属顶罩”的结构如附图中的图6所示。在实验3和6中，“纸顶罩”的结构如图41中所示，但纸顶罩284沿芯撑的每个边缘设置。此外，燃烧实验显示虽然芯撑的设计不同，例如图15中的设计具有金属加强条，但是它们具有与第三号实验相类似的热传导(在芯撑的位置上)。
下面的实验7-15涉及从芯撑边缘拉出固定件所需的拉力(以磅计)。列在最右栏里的值是多次实验的平均值。标志n/a意味着不适用；换句话说，没有对专门设计的芯撑和固定件类型进行实验。
固定器拉出力
Figure A9719848300211
用K型U形钉进行实验，结果显示所用的拉出力略低于上表中的M型U形钉。在使用螺钉固定件的实验8和9中，93.5磅和84.7磅的拉出力并不是从钢制加强条中拉松螺钉时的力；在这些实验中，出现纸制盖板材料撕裂和在把螺纹固定件从钢条中拉出之前从石膏芯中拉出加强材料的现象。与实验8和9中列出的厚度相比具有稍大厚度从0.179-0.20英寸的钢条具有较好的保持力和较低的成本。而且，厚度大于0.018″的覆盖材料纸产生更好的拉力效果。标准起钉力(在把固定器拉出石膏墙板前的力)为80磅。在透视图中，用超出该量的力就足以从芯撑中拉出任何固定件。U型钉与木头的固定几乎仅用于建造房屋，而且通常还使用附加的PVA型粘合剂。在施加了粘合剂的情况下，上述实验中U型固定件的拉出力仅适用于初始的时间周期。
下列实验涉及在横向载荷下中空墙体的倾斜度。每个墙体包括两个由石膏墙板制成且彼此相隔一定距离的护板，和位于墙板之间并固定到墙板上的垂直芯撑。芯撑的上端和下端由导轨或导槽保持。垂直于墙板护墙的水平载荷或力施加到墙体的一侧。在实验18、19和20中，石膏墙板是5/16″对称的，而且在实验16、17和21-30中，墙板是1/2″对称的。用带有标记“倾斜度”的线来表示高度为8英尺的墙体在5磅/英尺2载荷下的倾斜量。带标记“限高”的线表示允许的最大墙体高度，在采用如ASTM-E72中所述四分之一跨度载荷法时，该墙体在5磅/英尺2的横向载荷下将发生可接受的倾斜量。
                                                      横向载荷
实验16 17 18 19 20
结构件 GYP-芯撑 木制芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑腰     木制芯撑
尺寸 1″×3-5/8″ 2″×4″ 1″×2-1/2″ 1″×2-1/2″ 2″×3
盖板成分 57#纸顶罩 SPF 57#纸顶罩 57#纸顶罩 SPF
加强材料 n/a n/a 57#纸 n/a n/a
固定方法 u形钉 U形钉 u形/粘合剂 U形钉/粘合剂 u形钉/粘合剂
固定器间隔 8″o.c. 8″o.c. 8″o.c. 8″o.c. 8″o.c.
算出的极限高度在5PSF,L/240倾斜度下(英尺) 8.52 13.65 11.67 11.75 13.90
算出的倾斜度(英寸)在8英尺高度下 0.248 0.060 0.097 0.095 0.057
实验21 22 23 24 25
结构件 GY玖-芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑
尺寸 1-1/4″×3-5/8″ 1-1/4″×3-5/8″ 1″×3-5/8″ 1-1/4″×3-5/8″ 1-1/4″×3-5/8″
盖板成分 57#纸顶罩 57#纸顶罩 57#纸顶罩 57#纸顶罩 57#纸顶罩
加强材料 .015钢条 n/a n/a .012钢条 .015钢条
固定方法 1″S型螺钉 u形钉 垂直U形钉 1″S型螺钉 1″S型螺钉
                                                                    横向载荷
TEST21(CONT’D) 22(CONT’D) 23(CONT’D) 24(CONT’D) 25(CONT’D)
结构件 GYP-芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑
固定件间隔 12″o.c. 8″o.c. 8″o.c . 12″o.c. 12″o.c.
算出的极限高度在5PSF,L/240倾斜置下(英尺) 13.72 9.09 7.29 13.28 13.31
算出的的倾斜量(英寸)8英尺高度下 0.059 0.204 0.396 0.066 0.065
TEST26 27 28     29 30
结构件 GYP-Stud芯撑 金属芯撑 金属芯撑 GYP-芯撑 GYP-芯撑
尺寸 1-1/4″×3-5/8″ 1-1/4″×3-5/8″ 1-1/4″×3-5/8″ 1″×3-5/8″ 1″×3-5/8＂
盖板成分 25ga.钢顶罩 20ga.钢 25ga.钢 57#纸顶罩 57#纸顶罩
加强材料 n/a n/a n/a n/a 57#纸
固定方法 1″S型螺钉 1″S型螺钉 1″S型螺钉 u形钉/粘合剂 U形钉
固定件间隔 12″o.c. 12″o.c. 12″o.c. 8″o.c. 8″o.c.
算出的极限高度在5PSF,L/240倾斜量下(英尺) 13.00 15.69 13.60 13.57 8.31
算出的倾斜量(英寸)在8英尺高度下 0.070 0.040 0.061 0.061 0.267
让我们看一下每英尺长度住宅/商用房芯撑的生产成本，其包括原材料和生产过程，与标准的2″×4″木制芯撑相比，其芯体被纸覆盖且尺寸为1-1/4″×3-5/8″的石膏芯撑的成本约减少53％；尺寸为1-1/4″×3-5/8″、具有石膏芯、沿边缘设有0.015″厚的金属板加强条、并被纸覆盖的石膏芯撑的成本约减少31％。
就每英尺长度建房用芯撑的制造成本(原材料和生产过程)而言，与相标准的2″×3″木制芯撑相比，1-1/4″×2-1/2″石膏芯撑(包含由纸覆盖的石膏芯体)的成本约减少43％；由石膏芯体、沿边缘设置的纸制加强条、和纸制盖板构成的1-1/4×″2-1/2″石膏芯撑的成本约减少38％；和由石膏芯体、沿边缘设置的0.015″金属板条、纸制盖板构成的1-1/4″×2-1/2″石膏芯撑的成本约减少20％。
使用0.019″金属板时的成本约与上述两个自然段中所用0.015″金属板时相同。
按照本发明所述的结构件具有很多优点。与木制和金属构件相比，对尺寸和强度可比的部件而言，除了成本较低之外，结构件还具有良好的抗热或冷传导性。在用良好热导体金属制做边条的实施例中，结构件两相对边缘上的金属条由低热导芯体隔开，因而具有较低的热导性。此外，芯体起降热(吸热)的作用，而且热将使湿气逸出石膏等芯体材料从而使热散失。把用于将部件固定到一起的金属固定件埋入墙板和芯撑的芯体材料中，这样便可防止过热。
通过把芯体材料、侧面纸板和边条相结合可制成具有很高强度和刚性的结构件。芯体把侧面纸板保持在直线平行的平面中，因此侧面纸板确立了结构件相对于横向力的强度和刚性。边条进一步增加了刚性和强度。侧面纸板具有抵抗横向力(即平行于侧面纸板平面的力)所需的强度。
由于侧面纸板和刚性条具有一定强度，所以可以用低成本材料例如轻质石膏、再利用石膏或包含低价填充物的复合物来制造芯体。
由于结构件比较硬和可以用金属固定件固定，所以可以进行与木制品相似的处理。还可以用在建筑工业中常用的粘合剂把各部件固定到一起。

Claims (35)

1．支撑至少一个板的结构件，其包括非导热芯体部件，所说芯体部件具有第一和第二彼此相隔一定距离的侧面以及第一和第二彼此相隔一定距离的边缘表面，所说第一和第二边缘表面之间的间隔至少与所说第一和第二侧面之间的间隔一样大，第一和第二加强边条分别与所说第一和第二边缘表面相接合，所说边条由所说芯体部件分离和隔开，所说第一边条由一盖板完全覆盖，所说盖板具有覆盖所说第一侧面至少一部分的第一搭接部分和覆盖所说第二侧面上至少一部分的第二搭接部分。
2．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说芯体部件包含一混合物，该混合物包括石膏。
3．根据权利要求2所说的结构件，其特征在于，所说芯体部件的第一部分比芯体部件的第二部分具有较高密度，所说较高密度部分位于第一边缘表面附近。
4．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，还包括框架件，框架件包括设在两个折缘之间的腹板，该芯体部件设在两个折缘之间。
5．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，进一步包括至少一个侧板，该侧板固定到所说芯体部件上并且覆盖所说第一侧面。
6．根据权利要求5所说的结构件，其特征在于，所说的盖板与所说第一侧板相邻设置，而且进一步包括把所说盖板固定到所说侧板上的粘合剂。
7．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说盖板覆盖所说第一侧面，盖板的两侧折到所说每个边条上，而且盖板的边缘部分设在所说第二侧面上。
8．根据权利要求7所说的结构件，其特征在于，进一步包括设在所说第二侧面上并且覆盖所说边缘部分的侧板。
9．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说边条由金属板构成。
10．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，制作所说加强边条的材料均选自纸板和平纹棉织物类材料。
11．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，制作所说的盖板的材料选自纸和纺织纤维类材料。
12．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，芯体部件由包含石膏的水泥混合物制成。
13．根据权利要求1所说的芯体部件，其特征在于，还包括从再利用石膏、木屑、纤维、火山填充物及它们的混合物这类材料中选出的材料。
14．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说芯体部件包括至少一个由石膏芯和侧板构成的石膏板。
15．根据权利要求14所说的结构件，其特征在于，所说的芯体部件包括两个石膏板，它们由粘合剂固定到一起。
16．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说的第一边条是多孔的。
17．根据权利要求1所说的结构件，其具有形成墙体芯撑的尺寸。
18．根据权利要求1所说的结构件，其具有形成格栅、屋顶橼或桁架的尺寸。
19．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，还包括延伸穿过并紧固到所说边条上的螺纹固定件。
20．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说的第一和第二加强边条分别完全盖住所说芯体部件的第一和第二边缘表面。
21．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说芯体部件包括第一和第二端表面，所说第一和第二侧面以及所说第一和第二边缘表面均终止在所说第一和第二端表面，所说边条包括伸出部分，其伸到所说芯体部件的第一和第二端表面之外。
22．根据权利要求21所说的结构件，其特征在于，所说包含伸出部分的边条由金属板制造。
23．根据权利要求21所说的结构件，其特征在于，进一步包括在所说伸出部分之间延伸和固定到所说伸出部分上的框架件。
24．根据权利要求21所说的结构件，其特征在于，把所说的伸出部分之一折到所说第一端面上。
25．根据权利要求21所说的结构件，其特征在于，所说盖板还伸到所说芯体部件的第一和第二端面之外。
26．根据权利要求24所说的结构件，其特征在于，所说盖板还伸到所说第一和第二端面之外并且与所说伸出部分相邻设置，所说伸出部分折到所说第一端面上。
27．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说边条由刚性材料制成。
28．根据权利要求1所说的结构件，其特征在于，所说的边条由无纺材料制成。
29．根据权利要求28所说的结构件，其特征在于，所说材料是纸混合物。
30．一种墙体结构，包括两个大致平行的墙体护板，所说护板彼此相隔并在其间形成墙体空间，而且所说护板由石膏板制成，在所说墙体空间中设置至少一个芯撑，所说芯撑包括至少用一部分石膏形成的芯体，和用于把所说芯撑固定到所说石膏板上的固定装置，所说固定装置包括粘合剂，所说芯撑的芯体具有第一和第二彼此间隔的侧面，和第一及第二彼此相隔的边缘表面，所说的每个边缘表面面对一个墙体护板，第一和第二加强边条分别接合所说第一和第二边缘表面中的一个，所说边条由所说芯体分开或隔开，所说第一边条完全由一盖板覆盖，所说盖板具有覆盖所说第一侧面上至少一部分的第一搭接部分和覆盖所说第二侧面上至少一部分的第二搭接部分，所说盖板与至少一个墙体护板相接触。
31．根据权利要求30所说的墙体结构，其特征在于，所说固定装置进一步包括至少一个U形钉。
32．根据权利要求30所说的墙体结构，其特征在于，所说粘合剂包括发泡粘合剂。
33．根据权利要求30所说的墙体结构，其特征在于，所说的粘合剂包括PVA粘合剂。
34．根据权利要求30所说的墙体结构，其特征在于，所说的盖板包括单个纸盖板，其延伸过两个所说边条。
35．一种制造组合墙体芯撑的方法，该方法包括以下步骤：
(a)浇铸低热导材料的芯体部件，该芯体部件具有第一及第二相隔的侧面和第一及第二相互隔开的边缘表面，
(b)使第一和第二加强边条分别与第一和第二边缘表面相接触，
(c)把盖板绕第一加强边条、第一侧面和第二加强边条折叠，将盖板固定到第二侧面的至少一部分上。
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