CN1244742C - 增强型幕墙系统 - Google Patents

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Abstract

在装配于一建筑支承结构(14)以形成邻接板(11a-11f)的一幕墙系统(10)时,增强型空气环孔墙系统的较佳实施例包括:板框架段(18),在装配时,板框架段形成相互连接的内部(19、20)和外部(21)空气环孔段,空气环孔段分离并提高了水密封件(24)和气密封件(25)功能,并且提高了密封性能;一迂回路径,该路径在扩大的空气开口(23)处进入空气环孔,以使压力均等并限制水进入空气环孔;每个板组件的两点式紧固件(34)支架,该紧固件支架允许地震或其它载荷下的楼面间偏转,而且板组件上没有过度的载荷;一结构钩形突起(14a),该突起用于阻挡诸板上的建筑外载荷并且与紧固件分离;一外部空气环孔中的排水腔(35)中的分隔突起(18a),该分隔突起形成一双重排水路径。

Description

增强型幕墙系统
在先申请
本发明是提交于1997年7月3日、题为“空气环孔(air loop)窗系统”的共同待批申请No.08/887,879的部分继续申请。本文将援引在先提交的该待批申请的全文作为参考。
技术领域
本发明涉及幕墙系统,更具体地说,涉及一种采用复合框架板的幕墙系统的改进,所述框架板具有多种饰面材料,例如Ting在美国专利5,452,552和5,598,671中叙述的饰面材料。美国专利No.5,452,552中揭示的结构也被称为裸露框架型空气环孔幕墙系统,美国专利No.5,598,671中揭示的结构也被称为隐藏框架型空气环孔幕墙系统。
背景技术
除了为现代多层建筑的四周提供具有美感的外观以外,下面是支承板的幕墙系统的一些主要性能目的:
(1)提供一种屏障或至少阻挡过量外界空气从诸板的边缘周围渗入建筑物内的一个或多个内部环境;
(2)通常在液体或颗粒趋向与空气渗漏一起渗入时,提供一种屏障或至少阻挡诸板边缘的周围的过量外界雨水或其它外界流体/颗粒渗入建筑物内的一个或多个内部空间;
(3)提供结构载荷的阻力,特别包括支承诸板的重力和抵制地震载荷、风载荷和热膨胀/收缩载荷(如果有的话);以及
(4)提供一种热屏障或至少阻挡外界空气与一个或多个内部环境之间的过度热传递。
上述两个美国专利主要涉及使用一空气环孔系统来解决过量空气和水渗入或渗透的问题。处理渗水的先前设计通常需要几乎完善的密封,以阻挡过量空气和水的渗入。上述美国专利叙述了一种压力均等的空气环孔,该空气环孔具有两个分离密封水和空气的功能的密封件,甚至以不完善的密封件提供可接受的空气和水的渗入率。另外,空气环孔系统的一个实施例允许在车间中将诸板与周边板框架挤压件一起装配,以便制造更可靠的密封件,并且沿饰面板框架边缘形成一压力均等的内部空气环孔。在现场架设诸板和饰边板框架之后,形成一压力均等的外部空气环孔。
然而,所述的先前空气环孔系统仍然可以在诸如风力非常大的条件下使雨水到达气密封件。由于可认为空气环孔系统中的气密封件不完善,因此会发生渗水。另外,在负的风载荷条件下(例如,在建筑物的一侧上远离建筑物内部的风和/或风载荷),使美国专利5,452,552和5,598,671中叙述的空气环孔系统中的板固定紧固件张紧,以便可以降低连接强度和密封压力。更进一步地说,反复的、负的风载荷会导致固定螺钉变松或伸长,引起一块或多块板从建筑物上落下的危险。
另外,板框架无法为某些应用提供期望的热绝缘。更进一步地说,如果建筑的结构略微变形,地震和其它载荷会使诸板断裂或松弛,并破坏密封件。因而,尽管已经作了相当多的改进来实现幕墙系统的某些目的,特别包括上述两个专利,但仍然需要一种改进的系统。
发明内容
增强性幕墙系统的目的是在以下一个或多个范围内提高空气环孔幕墙系统的性能:空气/水渗透阻力、在负的风载荷条件下的结构性能以及热绝缘性能。增强型幕墙系统通过提供一个或多个以下特征来实现所述目的:一内部空气环孔和一外部空气环孔,它们可以分离水和空气密封功能、排水功能和密封功能;一迂回路径,该迂回路径在空气入口处限制水进入至少一个空气环孔;一空气入口,该空气入口大得足以使空气环孔中的压力与外界环境均等;与滑动密封件结合的每个板组件的两点式支架和允许楼面间在地震或其它载荷下横向晃动偏转并且不会在板组件中产生显著应力的间隙尺寸;配合竖框的结构,该结构用于抵制诸板上的外界风载荷,限制紧固件上的外来载荷;外部空气环孔中的排放腔中的分离器,该分离器形成一双重排放路径和一水滴可以聚集在其上的表面;板框架中的传热中断区,该传热中断区增加建筑内部与外界环境之间的热传递的阻力;以及用夹子夹住的插入构件,以使板组件的安装和拆下更加方便。
附图说明
图1是外墙系统部分的立体图,该图包括改进的空气环孔墙系统的一个实施例;
图2是沿图1的线2-2截取的局部剖视图,该图示出了改进的空气环孔墙系统的一个实施例的水平墙壁接缝;
图3是沿图1的线3-3截取的局部剖视图,该图示出了改进的空气环孔墙系统的一个实施例的垂直墙壁接缝。
在这些附图中,应予理解的是相同的标号表示相同的部分或特征。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的工作原理,本文将使用以下术语:
幕墙板或板组件:具有建筑饰面的多块板或板组件之一,或者固定和名义上密封于板框架的建筑的幕墙元件,通常在车间中将饰面元件的周边部分固定和密封于板框架的诸段;
内部空气环孔:基本上在饰面元件的周边周围和附近和通常在板框架内形成一环孔的一空气腔;
外部空气环孔:基本上在靠近内部空气环孔的每个饰面元件的周围形成一环孔的空气腔;
水密封件:朝向建筑物的内部空间的外界水路径中的密封线,当极少或没有差别的空气压力越过密封剂线时,该密封线用于限制渗水;以及
气密封件:外界水路径内并离开该路径的密封线,该密封线用于限制空气渗入建筑物。
图1示出了增强型空气环孔幕墙系统10的一个实施例,该系统包括复合幕墙板的组件(例如,板11a至11f),所述诸板由一建筑物(为清楚起见,图中未示出)的结构构件或隔开的垂直竖框14支承。尽管图1示出了增强型幕墙系统10的一个实施例,其中每块幕墙板11a至11f的饰面或幕墙元件由隔离的双重玻璃段构成,但增强型幕墙系统也可以包括诸如饰面元件之类的其它固体材料。尽管图1所示的幕墙板11a至11f大致呈正方形、基本上为平板组件,但也可以使用板的其它装配形状。然而,单块板的形状必须使复合板连接在一起,以形成建筑物幕墙的一部分。
邻近的幕墙板之间通常形成两种墙壁接缝,即名义上水平的墙壁接缝12(例如,在饰面板11a与11b之间)和名义上垂直的墙壁接缝13(例如,在饰面板11a与11c之间)。然而,可以形成并使用许多其它类型的墙壁接缝,例如,非线性接缝、取向于对角或其它方向的线性接缝或被做成容纳墙壁突起或不规则的板边缘几何形状的接缝。
图2示出了位于板11a与11b之间的水平墙壁接缝12的一个实施例的典型局部剖视图,该截面沿图1所示的线2-2截取。上部饰面板15在其下部边缘的附近连接下部框架段16,形成玻璃板11a的一部分。图中所示的水平墙壁接缝12形成在下部框架段16与上部框架段18之间,该上部框架段连接于下部饰面板17的上部,形成下部板组件11b的一部分。两个板组件11a和11b通常位于相关建筑物的外部,并且使用一对紧固件34各自附连于建筑物/建筑物结构,以使每块板由两个隔开的垂直竖框支承。下部框架段16通常在车间中装配于上部饰面板15,上部框架段18通常在车间中装配于下部饰面板17。
尽管诸如下部框架段16之类的框架段最好是挤压铝制品,但也可以使用不同的制造装置和许多其它材料来制造可替代的框架段。其它制造装置和/或其它构造材料可以包括其它金属、弹性体、注塑塑料和合成物。
如图2所示,使用一个或多个螺钉34将上部框架段18附连于一个或多个垂直竖框14或其它与建筑物相关的支承结构,但也可以使用铆钉、螺母和螺栓、钩子和狭缝、夹子或其它用于附连的装置。螺钉34最好形成一2“点”式连接,将上部框架段18的每一端(或每一端附近的位置/点)附连于两个不同的L形附连凸缘14a(图2中用虚线示出了一个凸缘14a的一部分,图3中也示出了凸缘14a),所述附连凸缘基本上从垂直竖框14的盒状主支承结构14b处向外突伸。也可以使用其它的支承结构形状,包括一T形突起、一I形突起(例如,在向外载荷使紧固件受剪切力而不是张紧力的位置)、无突起(在紧固件直接附连于盒状支承结构或其它形状的支承结构的位置)、地板梁和交叉梁。
上部框架段18与突起的L形凸缘14a的较佳的两点式紧固件附连提供许多优点。由于突起凸缘14a中的每个螺纹紧固件孔34a不会穿透进入建筑物的内部空气腔(图3示出了一个内部空气腔IS),因此每个紧固件34不需要单独的气密封件,并且消除了空气从这个潜在的渗漏源从外界环境E渗漏到内部空间IS(例如空调空间)或者从外界环境渗漏到内部空间IS。越过螺纹紧固件孔34a的压差的不足也使渗入内部空间IS的水和任何伴随而来的腐蚀问题最小化。
较佳的两点式紧固件附连的又一优点是:在拆下其它后面将叙述的、用夹子夹住的构件或其它可拆卸的构件(例如,水密封构件26和防雨屏构件27)时,可便于到达螺钉34用于板的拆卸、维护或修理/更换。在安装用夹子夹住的构件之前,螺钉34的最初安装也被简化,使增强型幕墙系统无需脚手架就可以基本上从建筑内部架设,例如,从图3所示的内部空间IS通过未安装的上部板空间到达上部框架段18的外部,以便附连于竖框14。
较佳的两点式紧固件附连和间隙尺寸D(图3所示)的另一优点是两螺钉34的取向使附连的框架段在楼面间的变形载荷下随着销接的连杆移动,例如,在一偏斜的地震载荷作用下不受破坏的情况下,沿板11a的平面中具有一水平构件的侧向移动。换句话说,在玻璃饰面元件15或其它板构件上没有明显应力或应变的情况下,在气/水密封件24和25上滑动的下部框架段16适合支承点沿竖框14之间的水平方向作相对运动(或突起凸缘14a中的螺钉孔34a的活动)。在诸板上没有过度的应力或应变的情况下,也可以略微适合两个支承点沿着与垂直竖框14之间的方向垂直的水平方向作某些相对运动,例如,板组件11a的下部可以在密封件24和25上枢转和/或轻微地向内和向外摆动到或离开垂直竖框14。与其它固定/附连方法相比,在强烈的地震载荷导致竖框侧向变形期间,可以明显减少饰面元件15和气/水密封件(例如,24和25)上的载荷。由于增强型空气环孔系统(例如,本文和共同待批的美国专利申请No.08/887,879中叙述的系统)不需要完善的密封件就可以起到对外界环境挡水的作用,因此即使气/水密封件24和25在地震事件之后被破坏,该系统仍能保持抵制渗水的能力。
在较佳实施例中,本发明的设计间隙D(如图3所示)允许楼面间的水平偏转或侧向摆动期间的板的相对运动,例如由于建筑物上的风或地震载荷。设计间隙D设置在竖框14与板底部附近的板的垂直边缘之间。一般高层建筑所允许的楼面间侧向或侧向摆动(例如在地震事件中)规定为约L/200,其中L是楼板之间的距离或高度。例如,对于12英尺的楼面间高度,建筑结构被设计成允许约3/4英寸的楼面间侧向摆动(在极端载荷下)。因而,一块6平方英尺的板可以受到约3/8英寸的侧向摆动的支承偏转。通常将设计间隙D选择成适合板的极端偏转,在该示例中至少约为3/8英寸,但设计间隙D可以是3/4英寸或更大。如果要设计刚性较大的建筑结构,设计间隙D也可以是1/4英寸或更小,或者可以接受在这些极端偏转处产生一些破坏,或者使用较小的板。
除了设计间隙D以外,使用可以活动或可接受活动的附连(例如紧固件)和密封件将每块板框架紧固于两个顶部转角(在上部框架元件18中)附近的竖框14。如图2和3所示,下部框架段16可以相对于连接板条(spline)50沿水平方向在设计间隙D内移动,而且不会在侧向摆动过程中撞到竖框14。因此,建筑物的侧向摆动(在间隙“D”的范围内)被系统吸收,而且不会在幕墙板中产生破坏应力。在允许板框架与支承框架(例如竖框14)之间的某些自由相对运动的同时,为了维持可接受的密封功能,最好使用一种干式密封或具有用于密封件46的密封涂层材料的其它材料,例如弹性泡沫材料、诸如Teflon之类的弹性体或二硫化钼粉末。然而,也可以使用其它类型的可以活动或可接受活动的密封件,例如润滑过的弹性密封件、油脂、油灰或其它填缝剂和弹性粘合剂。
如图2所示,空气腔20通常形成在底板11b内,并且通常靠近底部饰面元件17的上部边缘。空气腔20是底板11b周围的内部空气环孔的顶段。底板11a的顶部框架段18与板11a的顶部框架段相似(为清楚起见,图2中未示出),并且通常也与下部框架段16相似,使顶部框架段的每个突起或部分的斜接端部附连于一个或多个同侧框架段36或38(如图3所示),以便在每块板的周围形成一个基本上连续的内部空气环孔。
下部框架段16中的一个或多个空气孔或开口23的主要目的是用作空气入口,但也可以用作其它目的。通常将空气开口或开口23的尺寸定成使空气流入内部空气环孔,以使内部空气环孔(包括内部空气环孔段19和20)中的压力基本上等于外界或建筑物外环境E的空气压力。换句话说,通常将空气开口23的尺寸定成通过空气开口的空气流的“最坏情况”不会在越过空气开口时产生明显的压降,例如,越过空气开口的最大压降约为0.1英寸的水柱,在较典型的情况下是小于0.05英寸的水柱,在空气流的最坏情况下,最好是小于0.03英寸的水柱。
通过空气开口23进入内部空气环孔的空气流的最坏情况通常由环境、设计和密封因素的结合引起,最重要的因素通常是通过一不完善的饰面元件气密封件31发生空气渗漏。最有可能密封不完善的区域是在气密封件31的斜接转角处,多种估计(或实际测试数据)可以在越过不完善气密封件的不同压力的多种条件下用于预计气密封件/板组件转角处的空气渗漏。另一种潜在的渗漏途径是在装配的阻挡件GS的周围。作为减少装配的阻挡件GS周围的空气渗漏的选择,将辅助密封件46a(例如填料)放置在板框架段16、18与装配的阻挡件之间。导致空气流入内部空气环孔的其它因素包括将水(可能包括冷凝)排出内部空气环孔、其它密封件的不完善、外界环境中的大气压力迅速增加以及内部空气环孔的迅速热膨胀。作为给空气开口23定尺寸的示例,可以估计辅助和/或气密封件的端部或四个斜接端部接缝处的不完善性各自等于约5平方毫米的圆形开口,通过这些不完善密封或转角的空气渗透是空气进入或离开空气开口23的主要原因。为了使越过空气开口的任何压降最小,一个方法是将空气开口的尺寸定为比等效的不完善密封大至少约20倍,或者具有至少约100平方毫米的尺寸,或者一个最好具有至少约3/8英寸的直径的空气开口,更好的是具有至少约1/2英寸的直径。为了提供其它空气流动因素、排水,并且进一步确保内部空气环孔中的压力确实相等,最佳实施例包括三个具有至少约3/8英寸的直径的空气开口23。
由于至少一个空气开口23的又一目的是使雨或其它水排出(或许与空气进入同时发生)内部空气环孔,至少一个空气开口应当在图2所示的下部框架段16中,并且直径至少约为1/8英寸,较佳地是,直径至少约为1/4英寸。然而,至少一个空气开口23的最佳位置是在下部框架段16的中心附近,以提供主要的空气流动目的(即,离开图3所示的侧框架段36和38附近的排水路径)。其它空气开口23可以设置在其它框架段或位置中,以进一步确保内部空气环孔内的空气压力基本上等于外界环境E中的压力。在另一实施例中,内部空气环孔的一个或多个部分可以是不连续的(例如,用于下部建筑边缘板),并且可以需要附加的空气开口(例如,位于内部空气环孔的侧段的下部附近)用于空气进入和/或从内部空气环孔排水。在另一实施例中,至少两个空气孔位于板的每个斜接转角附近的下部框架段16中。空气开口23的双重转角位置可使水方便地从一端处的至少一个空气开口23中排出,并且使空气进入另一个空气开口23。将较佳的第三空气开口23放在位于下部框架段16中的空气开口处的双重转角之间或者另一下部框架段上,使水方便地排出两端部(例如,从侧面或垂直段中的不完善的水密封件进入的水),并且通过第三或中间空气开口23使足够的空气流入,以使内部空气环孔中的空气压力基本上等于外界环境E中的空气压力。
同样在较佳实施例中,如图2中的曲折或迂回的路径箭头“A”所示,在来自外界环境E的空气进入图示的空气开口23之前,迫使空气绕过外部突起或第一挡板构件16a、用夹子夹住的防雨屏或挡板构件27和第二或L形挡板或突起16b的周围。防雨屏构件27和突起16a和16b形成交替的路径挡板,该路径挡板阻碍空气(与可能夹带的水)从外界环境E直线流动到空气开口23。另外,交替的路径挡板设有多个表面,与被向外“扔”到交替的通道挡板并聚集在其上的密度较大的水滴和颗粒相比,由于挡板周围的密度较小的空气可以更容易地改变流动方向,因此其携带的水或颗粒将会碰撞所述表面。聚集在挡板上的水滴将会聚结,并且向外排放(例如,在排放表面27a上)到外界环境E和/或向下排放到雨水沟35,排放的水中还携带有颗粒。
尽管L形挡板突起16b最好位于或靠近图示的空气开口23之一(例如,L形趋向于增加空气路径“A”的迂回),但L形挡板突起实质上是侧肋36a和38a(见图3)以及从上部框架段18突伸的顶肋18a的延续(图中未将它们表示为L形)。由于极少或没有空气在与空气开口隔开的距离处进入,因此与空气开口23隔开的L形突起16b的诸部分不需要呈L形。因此,在较佳实施例中示出了一种直线式上部突起18a。如果只有下部突起16b的一部分在空气开口23的附近呈L形,而其余部分(与任何空气开口隔开)是直的,则来自下部突起16b的建筑物外侧的排水将趋向于转向到直线式突起部分,藉此使空气开口23附近的重新夹带水/颗粒的问题进一步最小化。在较佳实施例中,L形的挡板突起16b的部分在空气开口23的任何一侧上延伸至少1/16英寸,并且与交替的路径挡板/突起隔开至少约1/16英寸,较佳地是至少约1/8英寸,但最好隔开不超过约1/2英寸,并且通常突伸入第一接缝空间21至少约1/4,较佳地是至少约9/16英寸。
在可替代的实施例中,许多其它挡板形状、间距和突伸长度是可行的。在期望极少的水进入空气开口23时,可以需要增加的挡板长度、较小的间距和较厚的形状,但如果期望较低的成本和使压力均等较接近的通道,应期望相反的条件。尽管较佳实施例将挤压铝制品用于外部突起16a、第二或L形突起16b和防雨屏构件27,但一个或多个这些构件也可由其它材料构成,例如其它金属、金属丝筛网、多孔材料和弹性体。其它材料在增加受撞击的水的保持/排放和减少重新夹带水/颗粒问题的范围内具有优点。
防雨屏构件27和雨水密封件支架26被夹在或以其它方式可拆卸地附连于上部框架段18上的接片18b和18c。这种用夹子夹住的构造便于安装和拆卸防雨屏构件27和雨水密封件支架26,并且易于接近用来安装或拆卸整块板的螺钉34或其它附连装置。尽管夹持附连是较佳的附连手段,但可替代实施例可以借助销连接、钩子和狭缝、胶粘剂或紧固件来附连防雨屏或密封件支架。
可替代实施例中的空气开口23可以具有不同的形状和尺寸,例如,主要为空气流动定尺寸的几个开口具有至少约3/8英寸加上水通道附近的单独排水孔(例如,在斜接转角附近的一个直径约1/4英寸或更小的孔)的较佳直径。其它可替代的实施例可以包括一大多数(如果不是所有)框架段中的空气孔,用空气开口狭缝来代替图示的圆形空气开口23,将一筛网或过滤器放置在空气开口23上,以使进入水进一步最小化,并且将辅助挡板放置在空气开口23中或附近,或者下部环孔段或空间19的内部,以使进入水更进一步地最小化。
在内部空气环孔的顶部环孔段20和下部环孔段19的外面,水平墙壁接缝12内的空气腔或外部空气环孔部分基本上被分成外部空气环孔的两个区域,即第一或湿的接缝空间21和第二或干的接缝空间22。第一接缝空间21同时作为一排水路径(顶板11a的外部空气环孔的第一区域的底段)和底板11b的外部空气环孔的第一区域的顶段。第二接缝空间22同时作为顶板11a的外部空气环孔的第二区域的底段和底板11b的外部空气环孔的第二区域的顶段。
雨或水密封件24放置在下部框架段16的第三突起16c与内部挡板或雨水密封件支架26之间。水密封件24最好附连于雨水密封件支架26,并且从上部框架段18的两端向板11a或11b的中心延伸一些距离,但水密封件24可以不在板的整个宽度上连续。另外,内部挡板26与上部板框架段18的突起18c的夹持附连无法密封抵制空气渗漏。因此,外界空气可以进入第一和第二接缝空间21和22,并且与外界环境E中的空气压力相等,类似于内部空气环孔的上部环孔段20和下部环孔段19。换句话说,空气可以在外部空气环孔与内部空气环孔之间传递,使内部空气环孔压力与外部空气压力之间的压力相等,但可以有效防止水进入第二接缝空间22。在另一实施例中,如果需要的话,可以在离开排水路径的位置中的第一和第二区域接缝空间21和22之间设置附加的空气通路。
在增强型幕墙系统的较佳实施例中,通过一板式水密封件32和一板式气密封件33将底板11b的板或饰面玻璃元件17名义上密封于上部框架段18。通过一框架式水密封件24和一框架式气密封件25来名义上密封板11a与11b之间的墙壁接缝12。由于某些或所有气和水密封件可以是不连续的和/或当场或现场装配的,因此有机会出现旁路、未对准、灰尘或其它渗漏原因,并且通常必须假定大型建筑上出现多块板之间的某些不完善密封。然而,如本文和共同待批的专利申请08/887,879所讨论的那样,本发明容许不完善的密封。
在较佳实施例中,板式水密封件32和30是闭孔泡沫塑料密封带,例如可从Norton实用塑料公司购得的Norton带,该公司目前是位于新泽西州的Wayne的圣Gobain实用塑料公司。然而,可替代实施例可以使用其它类型的密封件或水流限制器。较佳的板式气密封件33和31是可插入型衬垫密封件,该密封件通常由EPDM材料构成。然而,可替代实施例可以使用其它类型的密封件或气流限制器。
在较佳实施例中,框架式水密封件24和框架式气密封件25是闭孔泡沫塑料密封带,例如与板式水密封件30和32类似的Norton带。然而,可替代实施例可以使用其它类型的密封件或流量限制器。
在较佳实施例中,下部框架段16具有一阴性接缝槽51,该接缝槽啮合一从上部框架段18突起的阳性接缝板条50。接缝槽51和接缝板条50的配合表面提供框架式气密封件25的相对密封表面。类似地,水密封构件26和下部框架段16的一第三或水密封突起16c的配合表面为框架式水密封件24提供密封表面。在增强型幕墙系统的可替代实施例中,可以提供其它连接元件和配合表面。
外部空气环孔21的第一区域内的沟间隙35可用于将任何水(例如,飞溅在防雨屏构件27上的水)引导到一个或两个斜接端部,该处的水可以在板组件11b的垂直框架段中向下引导。槽突起18a也可用作附加表面,随着进入的空气被迫转向下部框架段16的L形突起16b周围,水滴被扔向该附加表面,而不是扔在框架式水密封件24或雨水密封件支架26上。槽突起18a也可用于将外部空气环孔的第一段21的下部分成两条排水槽或沟间隙35。两条排水槽35的形成趋向于减少水的飞溅/重新夹带,并且提供略微向外容纳的路径用来排水。增强型幕墙系统的可替代实施例可以删除槽突起18a形成的双重沟间隙35或提供其它排水路径。
作为提高本发明的幕墙系统的热绝缘性能的选择,可以在某些或所有板框架段(16、18、36和38)中和其它位置处使用一个或多个传热中断区(thermal break)(例如,下部框架段16中所示的下部传热中断区28和上部框架段18中所示的上部传热中断区29)。尽管导热性较低,但塑料材料可较佳地用于传热中断区,具有足够的结构强度和有限的导热性的其它基本为刚性的材料也可用于诸如28和29的传热中断区。另外,传热中断区28、29与框架段18、16之间的铝-塑分界面可以是粗糙的或被涂覆的,以进一步减少导热性。最好使用灌注和再桥接(pour-and-debridge)的方法将传热中断区28和29制造或在车间中装配进入框架段18和16,但其它制造或装配方法也是可行的,包括手工插入。
将诸板架设或安装在建筑物或建筑物结构上的过程通常从建筑物底部附近的板开始,并且用相邻的诸板继续。水密封支承构件26和防雨屏构件27通常与板组件的其余部分分开运送。较佳过程需要三个主要步骤来安装一块板,例如,首先将板的下部放入一啮合的板条50/狭缝51位置,先前安装的板位于下方(为清楚起见,图2中未示出),其次仅紧固上部框架段18,以便使用紧固件34将板(例如板11b)固定于两个相邻的竖框14,然后第三步将水密封件/防雨屏构件26、27放置/啮合/夹入上部框架段18上的适当位置。在三个主要步骤之后,准备将一块邻接板(例如板11a)放入图1所示的啮合位置。
图3示出了在板11a与11c之间沿图1的线3-3截取的垂直墙壁接缝13的典型局部剖视图。通常在现场安装左侧板11a和右侧板11c(即附连于建筑物或建筑物结构构件)时,形成垂直墙壁接缝13。
右框架构件36是板组件11a的板框架段的右垂直段。右空气腔37是板组件11a的内部空气环孔的右垂直段。左框架构件38是板组件11c的板框架的左垂直段。左空气腔39是板组件11c的内部空气环孔的左垂直段。板组件11a的板框架的左垂直段通常与左框架构件38相同,板组件11c的板框架的右垂直段通常与右框架构件36相同。然而,增强型幕墙系统的可替代实施例可以使用不相同的或其它框架构件。
尽管以下讨论基本上涉及左侧板组件11c,以便在讨论右侧板组件11a时避免大量重复,但垂直接缝13内部的空间通常被对称地分隔成左右室或区域,即,第一垂直接缝空间40和第二垂直接缝空间41。第一接缝空间40用作板垂直组件11a的外部空气环孔的第一区域的右垂直段。第二垂直接缝空间41用作板组件11a的外部空气环孔的第二区域的右垂直段。垂直水密封件42部分附连于垂直水密封构件43,并且被放置成形成一有可能连续的水密封件(对于水密封件24的另一部分,请见图2)。在另一实施例中,垂直密封构件43是一来自竖框14的突起。垂直水密封件42的其它可替代实施例也是可行的。由于图3所示的迂回路径V,外界环境的空气必须采取曲折的路径以到达垂直水密封件42,并且缺乏越过垂直水密封件的明显压差,即使水密封件是不连续或不完善的,也可以提高对渗水的抵制能力。
通过垂直的板式水密封件44(密封垂直的板框架段36)和垂直的板式气密封件45(密封附连在垂直的板框架36上的装配的阻挡件GS)将板11a的玻璃饰面元件15密封于垂直的框架段36,名义上与图2所示的空气和水的板式密封件30-33一起形成连续的空气和水的板式密封件。通常在工厂中安装板式密封件(例如垂直的板式水和气密封件44、45)和装配的阻挡件GS,趋向减少由于无法控制的现场条件而产生密封不完善。作为提高空气和水的渗透阻力的选择,将一辅助密封件46a放置在垂直的板框架36与用夹子夹住的装配的阻挡件GS之间。作为提高热绝缘性能的另一设计选择,与图2所示的传热中断区28、29相似,例如,通过灌注和再桥接过程可以将垂直的传热中断区47制造或装配在板框架构件36中。作为进一步提高热绝缘性能的设计选择,竖框14可由被传热中断区48分开的两个挤压件(14和43)装配。在另一实施例中,竖框14基本上是单个挤压件(具有与图示的挤压件14和43相似的形状),并且结合通过灌注和再桥接过程制造的一传热中断区(与传热中断区43相似)。在一较佳实施例中,竖框14的板支承凸缘49的两侧在图示的外部空气环孔腔41内。在该设置中,由于紧固件34形成的开口不会穿透入建筑物的内部空间,因此该开口不会产生空气渗漏。不穿透提高了增强型幕墙的气密性,这还会提高热绝缘和防渗水性能。
垂直的气密封件46的作用与图2所示的气密封件25相似。与气密封件25类似,垂直的气密封件46与垂直的水密封件42隔开。
与有关可比较的水平接缝的讨论相似,在其它实施例中可以改变垂直的接缝13的间隔和其它尺寸。此外,多腔空气环孔系统将水和气密封的功能分离,以使本发明的幕墙系统更加容许不完善的密封。
如图2和3所示,较佳实施例还可以实现以下性能改进:
本发明简化了连续的空气环孔、密封件和传热中断区的形成。通过斜接配合类似的垂直和水平框架段可以方便地形成几个基本上连续的空气环孔和名义上连续的密封件。另外,还可以斜接配合传热中断区,以保持热突变功能的连续性。尽管框架段的突起部分可以在空气环孔周围的不同位置处具有不同的功能(或极少或没有功能),用于每段的类似结构简化了架设、密封和在诸板的周围形成基本上连续的、压力均等的空气环孔。
本发明允许提高负的风载荷的阻力。在现有技术的幕墙系统中,一块或多块受拉或受剪切的板固定紧固件提供抵制负的风载荷的主要结构阻力,这导致了紧固件由于重复的周期性载荷而失效或变松和密封失效的可能性。本发明的较佳实施例通过垂直框架36的腿部52(见图3)和附连于竖框14的垂直的水密封支承构件43的结构配合与两螺钉紧固件34附连分离,以便提供抵制负的风载荷的主要结构阻力。因此,板11a和11c上的负的风载荷或其它向外的载荷被直接传递到竖框14(通过垂直的水密封支承构件43),而且没有显著或过度的载荷施加在紧固件34上。在另一实施例中,除了垂直的水密封件42以外,可将一分离承载面增加到垂直的水密封支承构件43。
紧固件34的主要作用目前基本上限于支承诸板的重量,以致减少循环载荷(和可能的紧固件松弛),并且改善长期密封、结构和热性能。在增强型幕墙系统的可替代实施例中,一板框架段的板框架突起或部分钩在支承结构突起或表面的建筑物内侧上,例如一板框架突起钩在提供图3所示的垂直热绝缘体48的内表面上。在可替代实施例中,许多其它钩状或板保持形状和允许紧固件或其它附连装置起到支承诸板重量的主要作用的配合面也是可行的。
本发明还可提高水平和垂直接缝12、13的水密性。在外来水到达水密封件42和24之前,采用防雨屏27和水密封构件26、43(见图2和3)来排出大多数外来水。偶尔溅在防雨屏构件27上的少量水将在沟间隙35(见图2)中流到垂直接缝,并且向下排放到空间40内(见图3)。该排放发生在压力均等的外部空气环孔内,因此,沟间隙35中没有明显的积水,排水动作几乎是立即的。水平的水密封件24(如图2所示)可以与垂直的水密封件42(如图3所示)连续(例如连接)。这些密封件限制风驱动雨水渗入外部空气环孔的第一空气区域22(如图2所示)和41(如图3所示)。因此,第二空气环孔是一个干的环孔,因此气密封件25(图2)和46(图3)通常不暴露于水。由于内部空气环孔空间19、20(图2)和37(图3)是压力均等的空间,尽管密封有可能是不完善的,但由于没有不同的空气压力来驱动水越过不完善的密封,因此密封件30、32(图2)和44(图3)形成有效的水密封。在水密封件30的情况下,如果水密封件30中的开口足够大,产生静压头的水量足以克服趋向于将水保持在不完善的水密封件处的毛细管力,则重力可以提供将水推过水密封件30的驱动力。然而,必须将任何渗透过即使是很不完善的水密封件30的水迅速地通过空气开口23排入沟间隙35。因此,空间19中基本上没有积水,密封件31、33(见图2)和45(见图3)通常不会暴露于水。由于气密封件(例如31和25)与诸板周围的相应水密封(例如30和24)隔开,空气和水密封件作用类似地被分离,幕墙系统可以容许明显的密封线不完善性,而且不会产生明显的渗水问题。此外,许多饰面元件的空气和水密封件可以在车间中装配,这通常会减少密封不完善的可能性,并且进一步增加气密性和水密性。
在可替代的实施例中,可以将相同的设计原理应用于其它幕墙系统,例如,应用于美国专利No.5,598,671中揭示的隐藏框架型空气环孔系统。例如,出于空气进入和排水的目的,类似地确定空气开口的尺寸并设置空气开口。在其它可替代实施例中,突起结构构件(例如与垂直的水密封构件43类似的元件)可以克服负的风载荷(或其它建筑物的向外载荷)固定诸板,基本上将结构附连装置上的载荷限制于稳定的重力载荷。与竖框14的凸缘49类似的结构凸缘可以提供不需要密封来防止空气和/或水渗漏的板固定结构。
尽管已经示出和叙述了本发明的较佳实施例,并且还示出和/或叙述了一些可替代的实施例,但在不背离本发明的情况下,可以对其作出变化和修改。因此,落在所附的权利要求书的精神和范围内的所有变化、修改和可替代的实施例都将包括在本发明中。

Claims (10)

1.一种由多个建筑结构支架来支承多块壁板的墙系统,所述墙系统包括:
一水平的板框架元件,所述板框架元件附连于所述诸板中的一块;
一垂直的板框架元件,所述板框架元件附连于所述诸板中的一块和所述水平的板框架元件,以便在每块板的周围形成一连续的框架,并且形成一板组件;
一均压构件,所述均压构件与下部板的所述上饰面框架段相连,并且向上延伸、与上部板的所述下饰面框架段叠置并接触,以将上部板与下部板之间的区域分成越过所述均压构件流体连通的一第一外部空气空间和一第二外部空气空间,所述第二外部空气空间借助所述均压构件保持与所述第一外部空气空间流体隔离;以及
一水密封件,所述水密封件与所述均压构件相连,防止水从所述第一外部空气空间侵入所述第二外部空气空间;以及
一紧固件,所述紧固件可以将所述板组件附连于所述建筑结构支架,其中,所述紧固件通过紧固件开口,并且所述紧固件的两端暴露在外界环境的空气中。
2.如权利要求1所述的墙系统,其特征在于,至少一个所述板框架元件包括一承载面,该承载面可以配合一表面,该表面附连于所述一个或多个结构支架,并且阻挡作用在沿建筑外的方向具有一构件的所述板组件上的力,除了由所述紧固件提供的任何阻力以外,所述承载面阻挡所述力的大部分。
3.如权利要求1所述的墙系统,其特征在于,它还包括多个位于所述板组件的邻接部分处的密封件,其中,所述承载面配合竖框的一突起,所述密封件可以在所述力施加于所述板组件之后限制流体流动。
4.如权利要求3所述的墙系统,其特征在于,所述突起是一附连于所述竖框的一垂直壁密封构件,所述承载面也是一密封表面。
5.如权利要求1所述的墙系统,其特征在于,所述紧固件使用竖框的突起中的紧固件开口,其中,所述紧固件开口的两侧暴露于所述外界环境的空气。
6.一种用于将一板组件安装在一建筑物上的方法,该方法包括:
将一上部板组件元件定位在所需位置处,该位置邻接至少两个紧固在建筑结构上的其它板组件元件,其中,在将所述上部板组件紧固到所述建筑结构之前,所述上部板组件元件在结构上配合一下部板组件元件;以及
在所述定位步骤之后,使用两个紧固件将所述上部板组件元件紧固到所述建筑结构,其中,所述紧固件的端面暴露于外界环境的空气压力。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述上部板组件元件也在结构上配合于一支承结构突起,该支承结构突起在所述上部板组件元件紧固于所述建筑结构之前和之后限制所述上部板组件朝建筑外的运动。
8.一种由一结构支架来支承多块板的板组件,所述板组件包括:
一板框架元件,该板框架元件附连于所述诸板中的一块;
用于支承所述板框架元件的装置,该装置可附连于所述结构支架,
一均压构件,所述均压构件与下部板的所述上饰面框架段相连,并且向上延伸、与上部板的所述下饰面框架段叠置并接触,以将上部板与下部板之间的区域分成越过所述均压构件流体连通的一第一外部空气空间和一第二外部空气空间,所述第二外部空气空间借助所述均压构件保持与所述第一外部空气空间流体隔离;以及
一水密封件,所述水密封件与所述均压构件相连,防止水从所述第一外部空气空间侵入所述第二外部空气空间;
其中,所述用于支承的装置在所述用于支承的装置的外表面处暴露于外界环境的空气。
9.如权利要求8所述的板组件,其特征在于,用于支承的所述装置是一紧固件。
10.如权利要求9所述的板组件,其特征在于,所述紧固件是一螺钉。
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