CN2690494Y - 通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座 - Google Patents

通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，尤其在针对屋面防水、抗风吸力以及因温度变化引起的热胀冷缩现象等方面提出了独特的技术解决方案。

Description

通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座
技术领域
本实用新型涉及一种供建筑使用的通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座。
背景技术
在预制结构建筑中，如何防止金属屋面因温度变化或外力作用而产生的渗漏问题，始终是各类的屋面系统关注的焦点。直立锁缝屋面系统，作为近30年来屋面建筑领域内最振奋人心的技术突破，以其卓越的抗渗漏能力、耐久性能和制作安装等方面的出色表现，受到人们的普遍青睐，被大量地应用于新建的工业、民用和公共建筑以及现有建筑物的屋面翻新工程中，逐步取代了传统的屋面体系而成为当今理想的建筑屋面系统。
直立锁缝屋面系统是指相邻屋面板之间在安装时沿着板的纵向边缘相互锁扣，形成垂直于屋面的锁缝。所述屋面板通过和卡座干肢形成锁缝来相互连接，并通过卡座固定在下部次结构上，形成一个联系紧密几乎刚性的屋面系统。所述卡座包括单件固定卡座和双件滑动卡座。但是由于单件固定卡座在热胀冷缩过程中不能自由滑动，将导致屋面板和卡座干肢之间产生滑动应力，由于作为密封材料的胶泥将屋面板与卡座干肢粘结在一起，如果两者之间产生相对移动，将导致胶泥损坏而发生渗漏。因此，所述单件固定卡座仅适用于小型屋面或无需密封材料的直落型屋面系统。所述无需密封材料的直落型屋面系统利用水的重力，在风压力和毛细作用尚未使水渗透屋面接缝前，将之迅速有效地排离屋面。此外在一些情况下，也可以直接使用紧固螺钉将屋面板与次结构系统相连。但同样存在渗水的问题。
因此迄今为止，采用现场锁缝技术的大型屋面系统大都使用双件滑动卡座来保证上部屋面与下部次结构之间能够自由滑移。隐藏在锁缝中间的滑动卡座，允许屋面板随温度变化而热胀冷缩，通过双件滑动卡座而滑动，并通过卡座的底座与次结构系统相连接，避免使用穿板螺钉。
直立锁缝屋面系统要求具有非常可观的强度和整体刚度，这种屋面平面内的强度和刚度将可以用来帮助提高下部次结构系统的稳定性，起到消除或减少次结构系统侧面稳定支撑的作用。但是，目前通用的双件滑动卡座的滑片和底座除了沿屋面板热胀冷缩的方向滑动外，还会沿其它方向翻转或侧移，因此并不具备为直立屋面系统提供稳定的整体刚性的能力，所述屋面系统容易在强风作用下，引起滑片和底座相互之间的扭曲和错位，从而不能为屋面板提供整体稳定性，同时也不能为次结构系统提供稳定约束的能力，因此，在这种情况下，次结构系统仍需要本身独立的支撑体系来满足其整体稳定的需要。
为了消除屋面系统与次结构系统的有害位移，也有采用控制屋面板长度的方式来限制屋面因温度变化而产生的位移量，这样可保证次结构系统不会因屋面板的热胀冷缩而遭到损坏。另外一种方法是使次结构系统具有足够的柔性，能够随着屋面板的伸长和收缩一起位移。但这样一来就会降低屋面系统的强度和整体刚度，同时，次结构系统的柔性必然随着板长的增加而增加，这是因为在其它条件相同的情况下，板的伸长和收缩量增加了。
另一方面，如果不采用滑动卡座或不容许次结构系统跟随屋面系统一起位移，反复的热胀冷缩作用会大大地削弱屋面板与板之间的搭接以及板与次结构之间的连接，从而导致屋面板的相互分离、次结构系统的损坏以及屋面因变形而产生渗漏。渗漏通常是由于连接件被削弱以及密封胶泥遭受反复的作用而产生的。此外，在许多实例中，渗漏产生的原因是由于作用在屋面板两边和端部搭接处之密封胶上的压力不均匀，导致胶泥与板之间产生空隙而引起的。
发明内容
针对目前各类直立锁缝屋面系统存在的上述许多技术缺陷，本实用新型一方面提供一种用于通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，所述卡座(104)包括滑片(104A)和底座(104B)，其中，滑片(104A)包括和底座(104B)相互咬口的滑扣(233)、干肢(215)、边缘板架(227)、平肢(216)和前肢(217)、末梢弯钩(218)、和槽口(228)；底座(104B)包括弹簧片(231)、底板(232)、螺孔(236)以及紧固螺丝；滑片(104A)和底座(104B)相连，并通过固定底座(104B)来将卡座(104)固定在次结构系统的檩条上。
另一方面，本实用新型提供一种用于通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，其中，干肢(215)具有边肋(226)和加强肋(225)。
再一方面，本实用新型提供一种用于通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，其中，所述卡座(104)具有中心定位销(230)和定位槽(238)。
又一方面，本实用新型提供一种用于通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，其中，所述底座(104B)底部具有许多承压点(241)。
又一方面，本实用新型提供一种用于通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，其中，在滑片(104A)的前肢(217)根部内侧预先注入胶泥(229)，所述胶泥在安装过程中和屋面板缝内的密封胶泥融合在一起。
又一方面，本实用新型提供一种用于通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，其中，在热胀冷缩过程中，滑片允许的总位移量为±45mm。
此外，本实用新型还提供一种使用上述双件滑动卡座的直立锁缝屋面系统。所述直立锁缝屋面系统不需要使用外部固定螺钉去防止屋面板在风吸力作用下解体，从而满足了建筑美学上的要求，同时也减少了屋面漏水的隐患。
通过以下附图、详细说明可以了解本实用新型的其它特点、优越性。
附图说明
图1是使用本实用新型卡座的屋面系统的局部剖视图。
图2是屋面系统因温度变化而热胀冷缩的示意图。
图3是屋面系统受热膨胀时屋脊盖板受压隆起的示意图。
图4是屋面系统遇冷收缩时屋脊盖板受拉而向两边伸展的示意图。
图5是本发明本发明双件滑动卡座的示意图。
图6是传统的直立锁缝屋面系统中卡座与屋面板相互锁扣的节点的示意图。
图7、8和9是本实用新型中卡座与屋面板相互锁扣的节点的示意图。
详细说明
本实用新型提供了一种滑动卡座。以下将参照附图对本实用新型作详细的描述。
图1所示为一预制钢结构建筑的一部分。屋面系统1支撑在主结构系统2上，次结构系统3由Z型檩条6组成，并支撑在主结构梁101上。屋面板102通过安装在屋面板直立锁缝103间的卡座104与卡座的底座和次结构系统3相连，屋面板102被互相咬扣的锁边103和板的端部搭接(未表示)所固定。除了在板的端部搭接和屋面的四周使用穿板紧固螺丝外，其余部位都不许使用螺丝，以减少雨水渗透的机会。为了保证屋面板102在与卡座104连接处的水密性，必须容许屋面板102可以相对于下面次结构3自由地滑移或使屋面板102与次结构3之间保持协调位移，以防止屋面板102因热胀冷缩而变形和损坏。
图2所示的是屋面系统1因温度变化而产生热胀冷缩的现像时的情景。屋面系统1采用滑动卡座与下面的次结构檩条相连，在檐口4处使用紧固螺丝固定。当温度升高时，屋脊5两边的屋面板102受热膨胀，一起向屋脊5方向移动，在屋脊5处位移量达到最大值。屋脊盖板105因受压而隆起(图3)，通过自身的变形来消除可能对屋面板102产生的约束；同样，当温度降低时，屋脊5两边的屋面板102遇冷收缩，一起向各自的檐口4方向移动，在屋脊5处达到最大位移量。屋脊盖板105因受拉而向两边伸展(图4)，通过自身变形来消除可能对屋面板102产生的约束。
图5为双件滑动卡座104的结构示意图。卡座由滑片104A和底座104B两部分组成，滑片104A包括与底座104B相互咬口的滑扣233、带有边肋226和加强肋225的干肢215、边缘板架227、中心定位销230、平肢216和前肢217、末梢弯钩218和预先注入的胶泥229(宜为尼龙珠胶)和槽口228(未表示)。该滑片可以确保屋面板的边肋在强风吸力作用下不会脱离卡座，因此避免了屋面系统在强风力作用下解体的可能。滑扣233的作用是使滑片104A工作时只能沿特定的方向滑移；所述加强肋225和边肋226分别在滑片干肢215的平面内和平面的两边，它们大大增强了干肢215平面的强度和刚度，防止滑片干肢215在安装和使用过程中发生扭曲和变形。干肢215、平肢216、前肢217和弯钩218能有效地将屋面荷载传递到卡座的底座104B，再由底座104B传给檩条6(未表示)；中心定位销230和底座翼缘上的定位槽238起到自主中心定位的功能，所述中心定位销230在安装之前卡在定位槽中，因此在安装过程中无需进行调整来确保滑片104A安装后不会偏离底座104B的中心位置；末梢弯钩218与屋面板公肋咬口，以防止在强风吸力作用下滑片104A脱离锁缝；密封胶泥229被加在滑片104A的凹槽内，安装时可与屋面板缝内的密封胶泥融合在一起，确保屋面板与卡座的锁缝处密封完好。
卡座的底座104B包括上翼缘231、下翼缘232、底板232、螺孔236以及紧固螺丝(235)。该底座依赖特别设计的底面(如，存在许多承压点241的底面)可以在很小的面积内获得最大的稳定性，从而减小了卡座翻转的可能性。除此之外，底座与滑片共同工作，能够消除屋面的温度应力，同时又可以使屋面板起到稳定下部次结构系统的作用。在安装过程中，通过紧固螺丝235将卡座底座104B固定在下部次结构上，底座上翼缘231随着紧固螺丝的拧紧被往下压紧，直到与下翼缘232孔边的立脚237相接触。此时，滑片干肢215上的中心定位销230与底座上的定位槽238脱离，这样，卡座滑片104A就能通过底座的上下翼缘形成的滑槽沿底座的纵向自由滑动，其滑动的总位移为±45mm(共90mm，即热胀伸长量为+45mm，以及遇冷收缩量为-45mm)。滑片干肢215下部的U型底边233与底座下翼缘的反向U型边缘240相互咬合，下压的底座上翼缘231可以防止滑片腹板的U型底边233在强风作用下张开，同时也有利于将内应力转递到次结构(檩条6)上。由此，使得底座104B能够约束滑片104A在干肢215平面内发生相对于底座104B的任何翻转和错位，通过屋面锁缝103提供的纵向刚度，阻止底座104B向次结构发生扭转，有利于屋面次结构系统的稳定性。同时，所述上下翼缘之间存在张力，这可以防止紧固螺丝松动。此外，底座下翼缘上存在许多承压点241，它可以使得底座和下部次结构之间的保温棉在承压点处被最大限度的压缩，从而为卡座104提供稳定的支点，防止卡座发生侧向翻转，提供卡座和下部次结构的整体稳定性。
为满足卡座的防腐蚀性要求，要求卡座的材料为钢板，较好是镀铝锌钢板，其镀铝锌量约为225-325g/m2，优选约为275g/m2。所述滑片的厚度约为0.6-1.2mm，所用材料的屈服强度约为345MPa；所述底座的厚度约为1.2-2.0mm，所用材料的屈服强度约为410MPa。
如图6所示，在传统的直立锁缝屋面系统中，卡座只与板的公肋咬口，然后嵌入邻板的母肋中，因此，母肋不是直接由卡座固定的。这样，从母肋传来的屋面荷载必须先通过公肋，然后才能传递到卡座上去，最后再由卡座传给次结构系统。这种荷载非直接的传递方式将会使屋面板在锁缝处产生被“拆散”或被“解开”的倾向，并在卡座连接部位产生扭曲，导致屋面在风吸力作用下过早地破坏。
因此，如图7、8和9所示为卡座104与屋面板102A和102B相互锁扣的节点详图。它包括屋面板102A及其公肋202、屋面板102B及其母肋201、被夹在公肋202和母肋201中间的卡座104的滑片104A以及公肋202与滑片104A之间的胶泥、母肋201与滑片104A之间的胶泥。卡座滑片104A包括干肢215、平肢216、延伸肢217和末梢的弯钩218，卡座滑片104A与底座104B相连，底座104B被固定在次结构系统的檩条6上。滑片104A的弯钩218与板的公肋的前肢212钩住，滑片104A与屋面板102A和102B之间不会产生相对位移，以确保锁缝103间(即公肋202与滑片104A之间以及母肋201与滑片104A之间)的密封胶泥不被扰动，防止雨水从锁缝103中渗入。与此同时，板102B的母肋201边缘弯钩209也与板102A的公肋202的前肢212以及滑片104A的弯钩218咬口，这样，就使作用在屋面102A和102B上的荷载直接通过卡座滑片104A传到底座104B上去，荷载的传递路径变得明确而短捷，从而避免了前面所提到的传统屋面锁缝中因荷载的非直接传递而存在的问题。
当屋面系统随着温度变化产生热胀冷缩现象时，此种新型的卡座可以随着温度变化而前后滑移，其效果是当屋面系统进行滑移时，整个结构系统处于非常稳定的状态。经实验测试，本实用新型可以保证屋面74％的Z型檩条在承受活荷载的条件下不会造成结构不稳定而发生变形；78％Z型檩条在承受风吸力的条件下不会造成结构不稳定而发生变形。这就是说，本实用新型使用的专用卡座可以保证次结构檩条的稳定，从而使整个建筑屋面的内部檩距之间不需要设稳定撑杆。目前为止，在市场上还没有任何一种直立锁缝屋面系统可以做到这一点。
以上说明与附图中所示的内容仅起一个说明作用，而不起限制作用。本实用新型的范围将由所附的权利要求书的内容来决定。

Claims (5)

1.一种用于通用型直立锁缝金属屋面系统的双件滑动卡座，所述卡座(104)包括滑片(104A)和底座(104B)，其特征在于，滑片(104A)包括和底座(104B)相互咬口的滑扣(233)、干肢(215)、边缘板架(227)、平肢(216)和前肢(217)、末梢弯钩(218)、和槽口(228)；底座(104B)包括弹簧片(231)、底板(232)、螺孔(236)以及紧固螺丝；滑片(104A)和底座(104B)相连，并通过固定底座(104B)来将卡座(104)固定在次结构系统的檩条上。
2.如权利要求1所述的卡座，其特征在于，干肢(215)具有边肋(226)和加强肋(225)。
3.如权利要求1所述的卡座，其特征在于，所述卡座(104)具有中心定位销(230)和定位槽(238)。
4.如权利要求1所述的卡座，其特征在于，所述底座(104B)底部具有许多承压点(241)。
5.如权利要求1所述的卡座，其特征在于，在滑片(104A)的前肢(217)根部内侧预先注入胶泥(229)，所述胶泥在安装过程中和屋面板缝内的密封胶泥融合在一起。
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