专利名称：蜂窝状夹芯结构镶板及装有这种镶板的建筑结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及结构用镶板(structural panel)及装有这种镶板的建筑结构，所述结构用镶板在金属面板之间具有蜂窝状夹芯并且外包框架。
背景技术：
目前，绝大多数的美国住宅建筑物由木框架构成，而木框架则由许多相互钉结的木条组成。这种建筑物常常称为“木架(stick)”结构，目前，这种结构有几分有利，因为木材容易得到，但是它的普及仍与缺少实际替换物有关。尽管与已开发的替换型结构相比，木架结构的缺点人所共知，但是木架结构还是得到普遍使用。例如，钢架建筑物日益用于工业和一些住宅建筑中，这种钢架建筑物具有比木框架建筑物大得多的潜在强度，不易腐烂或者不易受到昆虫的损害，并且与木框架建筑物相比具有较低的材料费用。
即使钢框架结构的这些优点人所公知，但是建筑工业、尤其在住宅建筑中仍不能很快地转变到钢架结构中。实现这种改变的工业阻力的大部分是由于在钢架结构中缺少有经验的熟练工人。而且，这种阻力仍是由于钢架结构装配中产生的劳动力费用较高。传统的钢架结构装配采用大量的螺钉把钢架构件相互固定起来。插入螺钉的过程比钉结过程要慢得多，因此，与装配木框架相比，装配传统的钢架一般需要相当长的时间。
本发明涉及的建筑材料和建筑结构代表着传统木架结构的替换物。在现有技术中提出了许多替换建筑材料和技术。例如，提出具有蜂窝状芯板和金属面板的多种建筑镶板用于各种建筑结构的建筑物中。但是，至今，用来建造建筑物如住宅房屋的这些镶板没有得到普遍使用。至少部分原因在于，难以把这些镶板相互连接起来并且难于把这些镶板连接到结构的其它部分上。镶板对镶板和镶板对结构的连接最好应该避免用紧固件穿透这些面板，因为穿透芯板区域内的面板会使水渗透到芯板中。
发明的内容本发明的目的是通过下面方法改进传统木架结构并且克服与由钢架和/或蜂窝状夹芯镶板建造建筑物有关的上述问题和其它问题提供一种镶板和建筑结构，便于以相对简单的方式来装配建筑物，而不需要大量的螺钉或者其它紧固件。与传统的木框架结构相比，这种镶板和结构还可以得到更高的强度。
本发明的一个实施例的镶板包括由多孔材料如蜂窝状材料制成的芯板，该芯板具有金属面板，粘结到芯板的每个相对表面上。侧框架构件沿着芯板的两个纵向边缘中的每一个连接在面板的纵向边缘之间。每个侧框架构件限定出一个纵向延伸的突出部，并且还限定出一个纵向延伸的凹槽。每个侧框架构件的突出部沿着镶板的厚度方向与另外侧框架构件的凹槽对准。因此，两个镶板可以设置成一个镶板的一个侧框架构件与另一个镶板的侧框架构件相对，并且每个侧框架构件的突出部可以插入到另一个侧框架构件的凹槽里，因而在这些镶板之间形成了镶板互锁接合。互锁侧框架构件至少在厚度方向可防止这些镶板之间的相对移动。最好，这些突出部和凹槽基本上沿着镶板的整个纵向长度延伸。为了便于制造，最好用轧制成形金属板制作侧框架构件。
在本发明的优选实施例中，镶板的侧框架构件和面板构成互锁连接。这个最好通过下面方法完成侧框架构件的边缘和面板的相邻边缘这样构成，要使至少一个边缘是钩形并且接合另外的边缘。
镶板最好还包括端框架构件，这些端框架构件沿着芯板的横向延伸边缘延伸并且固定在侧框架构件的端部之间，从而形成包围芯板的框架。而且，端框架构件还可与至少一个面板形成互锁连接。最好，每个端框架构件限定出一个向外突出的凸缘，该凸缘延伸到芯板的横向边缘之外，从而把镶板连接到结构上。镶板还可以包括辅助加固件，该加固件连接在两个框架构件之间，把芯板分成两个独立的部分。端框架和加固件包括轧制成形金属板件是有益的。
在一个实施例中，镶板包括用于建筑物屋顶的屋顶镶板，一个面板形成了屋顶的上表面，并且具有用来模拟传统型屋顶材料的构形和外观。例如，上面板可以构造成模拟木瓦的外观。换句话说，上面板可以具有直立的脊形部分，例如，该部分模拟传统金属屋顶上所具有的直立接缝。这个实施例中的镶板包括至少一个脊形部分，该脊形部分在面板和芯板之间限定出一个空腔。脊形部分的空腔最好充满胶粘剂，而且胶粘剂分布在芯板的整个表面和面板之间，从而把面板粘结到芯板上。脊形部分的空腔充满胶粘剂，使面板和芯板之间的连续胶粘层在面板的脊形部分不会中断。
在本发明的优选实施例中，侧框架构件的突出部在镶板的横向方面比在凹槽横向的深度要长。因此，当两块镶板在它们的相应侧框架构件处与完全插到另一侧框架构件凹槽里的一个侧框架构件突出部接合起来时，在这些侧框架构件的相对部分之间具有间隙。一部分托架可以插到这个间隙中并且固定到一块镶板的侧框架构件上，而从镶板接点伸出的托架另一部分可固定到建筑结构的另一部分上，从而把镶板连接到结构上。这些托架可用来把屋顶镶板连接到墙上，而使这些镶板的上端相互连接起来，同时连接到屋脊上的屋脊构件上。因而，这些托架能使镶板连接到结构上，而不需要用紧固件穿过这些镶板的面板。
根据本发明一个优选实施例的建筑结构具有屋顶，该屋顶由若干镶板构成，这些镶板如此取向，要使相邻镶板之间的至少一个镶板互锁接合从墙中的外墙向着屋顶屋脊延伸。具有板部分的托架延伸到构成至少一个镶板互锁接合的侧框架构件之间限定的间隙里，该托架的板部分在镶板接合处连接到一个侧框架构件上。而该托架的另外部分连接到建筑物的另外部分上。
屋顶的每块镶板最好在连续单跨度内从相邻外墙之一的镶板下端延伸到靠近屋顶屋脊的镶板上端，而屋脊一侧上的镶板上端和屋脊相对侧上的镶板上端都固定到至少一个垂直受拉杆件上，该杆件锚定到地基上，以承受施加在屋顶镶板上的向上作用力。垂直受拉杆件可以包括承重内墙或一系列在屋脊下彼此隔开的垂直支柱，垂直受拉杆件最好固定到屋脊构件上，该构件延伸到与屋脊等长，并连接到屋顶每块镶板的上端。镶板通过从镶板接合处伸出的托架连接到屋脊构件上。
通过另外的托架将靠近外墙下端的屋顶镶板连接到外墙上，而托架则连接到相邻镶板之间间隙内的侧框架构件上。每个托架都有底部，该底部限定出至少有一个固定到墙上的凸缘部分，每个托架最好具有一对凸缘部分，以便在其中间接装墙。通过安装至少一个紧固件穿过凸缘部分和墙，将底部固定到墙上。紧固件最好包括一个管形螺栓。管形螺栓要比传统的螺钉优越，因为单一管形螺栓可以达到相当于若干螺钉的接合强度，因而减少在装配建筑物时所需安装的紧固件数量。
在本发明的另一个实施例中，建筑物的地板由若干镶板构成，每块镶板有一端连接到一面墙上，而相对端则连接到建筑物的相对墙。地面镶板承托架固定到建筑物的一面墙，以便沿着若干相邻镶板的端部延伸，并且这些镶板端部固定到地面镶板承托架上。地板可以是多层建筑物的上层地板，地面镶板承托架承重载荷作用在地板上。最好的方法是，利用若干管形螺栓将地面镶板承托架固定到墙上。
最好固定到地面镶板承托架的每一镶板端部限定出向外突出的凸缘，该凸缘基本上与镶板上部的一个面板共平面，而且每一镶板的凸缘都靠在并固定到地面镶板承托架上。另一方面，镶板的下表面可靠在并固定到地面镶板承托架的横柱部分上。
根据本发明的另一个方面，建筑物的墙包括若干轧制成形的金属板构件，这些金属板构件包括与若干水平杆件相连的若干垂直杆件，这些杆件之间的连接由构成于一个杆件上的环和贯通另一杆件制作的孔构成，所装的环通过孔并被弯到其它构件上，以便把这些构件固定在一起。墙可以制成部件，该部件预制而后送到工地，再在工地把这些墙部件相互连接起来，构成建筑物的基本框架。通过管形螺栓把这些框架部件相互连接起来，这些管形螺栓插入贯通墙部件邻接构件上的预制孔。
因此，本发明提供一种镶板和建筑结构，它们在工地可以容易和快速地装配。因为建筑物的许多构件可在工厂预制，所以这些构件的平面度、垂直度和尺寸精确度都可得到严密控制，从而有利于建筑物的装配，使尺寸精确、直平而且铅直。本发明的建筑物还具有高的强度，所以，与木架房屋结构相比具有显著的优点，在抗强风方面尤其明显。
结合附图的某些优选实施例的下面描述，使本发明的上述和其他目的、特征及优点变得更加清楚，在这些附图中图1是本发明优选实施例的建筑物前视简图；图2是本发明优选实施例的结构用镶板的框架透视图；图3是本发明垂直于纵轴的结构用地面镶板剖视简图，示出在镶板的一个纵向边缘构成镶板互锁接合的另一地面镶板；图4是图3平行于纵轴的地面镶板剖视简图；图5是连接到镶板支承托架上的地面镶板的一端的放大剖视图，所述镶板支承托架固定到建筑结构的墙上；图6视图与图5相似，示出地面镶板连接墙的另一个实施例；图7视图与图5相似，示出地面镶板连接墙的又一个实施例；图8是地面镶板支承托架连接墙的管形螺栓透视图；图9是剖视图，示出两块地面镶板与建筑物内承重墙之间的连接；图10是图1所示建筑物的屋顶屋脊剖视图，示出屋顶镶板与其它结构件之间在屋脊上的连接；图11是在垂直于镶板纵轴的平面上所截取的本发明屋顶镶板的剖视简图；
图12是剖视图，示出屋顶镶板与建筑物外墙之间的连接；图13是平行于墙的平面上所截取的镶板与墙连接的剖视图；图14是屋顶镶板与墙连接用的镶板托架透视图；图15是剖视图，示出门廊屋顶镶板与建筑物外墙之间的连接；图16是剖视图，示出门廊屋顶镶板与门廊垂直支柱之间的连接；图17是透视图，示出用管形螺栓在建筑物墙角处接合一起的两个墙框架部分；及图18是两个墙框架构件之间的连接透视图。
具体实施例方式
现在，参照附图在下面将更加全面地描述本发明，在这些附图中示出了本发明的优选实施例。但是，本发明可以体现许多不同的形式，而且不应该认为本发明只局限于这里所提出的这些实施例；相反，提供这些实施例是为了使公开充分和完整，并且这些实施例将使本领域的普通技术人员全面了解本发明的范围。相同的标号全部表示相同的构件。
图1描述了本发明的一个优选实施例的建筑物30。建筑物30包括由混凝土或其他类似物料构成的地基32。包括第一外墙34和相对第二外墙36的若干墙被建起并被锚定到地基32上。应该知道，通常还要有至少两个辅助外墙(未示出)，这些辅助外墙与墙被34、36连接起来，从而形成封闭的外墙周边。这些外墙包括承重墙。此外，建筑物30通常包括一些内墙，这里示出其中一个这样的内墙38，这些内墙把外墙周边所限定的空间再分成一些房间。内墙38是承重墙；根据具体的建筑物，其它内墙(未示出)可以是承重墙或者是非承重墙。
建筑物30具有两层，上层地板40把下层与上层隔开。上层地板40被固定到承重墙34、36、38上并由这些承重墙支承。在所示出的建筑物中，下层地板由地基32构成。但是，本发明也可用于这种建筑物，即在其下层下面可以有地下室或者供电线(水管)通过的狭小空间，在这种情况下，与上层地板40一样，下层地板可固定到承重墙上，并由这些承重墙支承。
建筑物30具有屋顶42，屋顶42由承重墙34、36、38支承。该建筑物还具有位于建筑物相对侧上的第一侧门廊屋顶44和第二侧门廊屋顶46。垂直支柱48为门廊屋顶外端提供支承。
根据本发明，地板40、屋顶42和门廊屋顶44、46由若干蜂窝状夹芯镶板构成。地面镶板50描述在图2到图4中。图2示出局部被拆除从而省去了框架构件中心部分的地面镶板框架52，因为框架构件可以是用来构成各种镶板尺寸的各种长度。框架52由一对相对的侧框架构件54和56及一对相对的端框架构件58和60构成，这些框架构件首尾对接形成一个矩形框架。每个侧框架构件和端框架构件最好包括一个金属板坯件，该坯件通过轧制成形把基本上等截面的形状沿着框架构件长度的主要部分传给传给坯件。如下面进一步所述的那样，可以设计特殊形状的侧框架构件和端框架构件，以利于边靠边地把这些镶板结合在一起并且把这些镶板连接到建筑物30的其它部分上。
图3和4分别示出垂直于每个镶板纵轴和横轴平面上的地面镶板50的剖视图。侧框架构件54、56沿着平行于镶板50的纵轴方向纵向延伸，而端框架构件58、60则沿着平行于镶板的横轴方向纵向延伸。镶板50包括下面板62和上面板64，两块面板都是金属板。框架52和面板62、64最好用钢制作，而且用镀锌钢更好。面板62、64粘结到蜂窝状芯板66的相对表面上。一旦固化，便在围绕镶板的纵轴和横轴弯曲时蜂窝状夹芯镶板具有很高的刚度，并在芯板66的厚度方向上具有很高的破碎强度。芯板66最好是蜂窝状材料，该材料由用热固化树脂最好是酚醛树脂浸渍的牛皮纸或类似材料构成。这种树脂最好构成蜂窝状材料重量的15％。这些蜂窝状微孔最好是六边形，其尺寸从微孔一侧到相对侧测量约为5/8英寸。适合的蜂窝状材料可以从伊利诺斯州芝加哥的Pactiv得到，牌号为Hexacomb。另一方面，芯板66也可以使用其它类型的多孔材料，包括其它类型的蜂窝状材料，即人们想得到的是硬质泡沫塑料。用来把面板62、64粘结到芯板66上的适合胶粘剂是聚氨酯类胶粘剂，例如，聚氨酯胶粘剂，它可从北卡罗来纳州希克里的Tailored化学公司或从北卡罗来纳州达勒姆的Reichhold化学有限公司得到。把面板压紧在芯板上，同时把整个组件加热到大约125°F就可达到面板与芯板的胶结。
框架52的侧框架构件和端框架构件紧密地包围着芯板66的纵向边缘和横向边缘。这些框架构件通过与面板62、64互锁而固定就位。更准确地说，侧框架构件54和56的每个纵向边缘从芯板66向外弯曲，并嵌入相邻面板62、64纵向边缘形成的面向内的钩形部分中。侧框架构件54、56的上边缘同样从芯板向外弯曲，形成凸缘部分68，这些凸缘部分嵌入上面板64横向边缘形成的面向内的钩形部分中。这些面板可以机械地互锁到框架构件上，使得面板和框架构件之间的接合没有粘结，从而避免金属对金属的有效粘结，具有长期整体性的问题。这些互锁连接还提供具有清洁外观的光滑边缘。端框架构件58、60的下边缘向内朝向芯板弯曲曲并在啮合部分与下面板62搭接。每个端框架构件在每个端框架构件的端部都具有端接片69(参见图2)，而该端框架构件的每端以合适方式例如通过螺钉或其它类似构件固定到相邻的侧框架构件54、56上。
这些侧框架构件54、56的截面形状可以在板50之间形成互锁结合。更准确地说，侧框架构件54构成为具有纵向延伸的突出部70，该突出部70延伸到基本上与侧框架构件的整个长度等长，并且接近上面板64。侧框架构件54还构成为具有纵向延伸的凹槽72，该凹槽72延伸到基本上与侧框架构件的整个长度等长并且接近下面板62。相对的侧框架构件56具有纵向延伸的凹槽74，该凹槽74沿着镶板的厚度方向与侧框架构件54的突出部70对准；和纵向延伸的突出部76，它沿着厚度方向与侧框架构件54的凹槽72对准。因此，如图3所示，一块镶板50可以设置成靠近另一个镶板50，这些镶板可以一起滑动，这样突出部70、76接合相应的凹槽72、74，从而构成镶板互锁结合。侧框架构件54、56之间的互锁接合基本上可以防止在这些镶板之间沿着至少镶板的厚度方向产生相对移动。
突出部70、76和凹槽72、74最好构成为使这些突出部的长度沿着横向(即图3的左右方向)大于这些凹槽沿着横向的深度。因此，当这些突出部完全接合在它们的相应凹槽中时，在侧框架构件54与56的相对中心部分之间具有间隙78。如下面进一步说明的那样，间隙78可使托架插到镶板之间并且连接到一个侧框架构件上，从而有利于把这些镶板连接到建筑结构的其它部分上。
镶板50的制造方法如下把框架52装配到下面板62上，下面板62的上表面涂上合适的胶粘剂，再把芯板66放到涂有胶粘剂的下面板62上边的框架内，然后，把胶粘剂涂到上面板64的下表面上，并且把上面板放在芯板66的顶部。每个面板的纵向边缘在装配阶段包着侧框架构件54、56的相邻边缘，并进入相应的凹槽72、74，该纵向边缘垂直于面板，而上面板64的横向边缘尚没有包在端框架构件58、60的上边缘上。因此，该组件沿着厚度方向承受压缩压力，从而彼此相对地推动这些面板，并同时以合适的温度加热足够的时间，将胶粘剂固化。在压紧和固化后，弯曲面板的纵向边缘，使卷绕在侧框架构件的边缘上并进入凹槽72、74内，再弯曲上面板64的横向边缘，使卷绕在端框架构件58、60的上边缘上。
如上所述，图1建筑物30的上层地板40由若干地面镶板50构成，这些地面镶板50并排铺设并通过镶板的纵向边缘之间的镶板互锁结合而联结在一起。可能除了很长的镶板50(例如，大于大约25英尺左右)之外，通过把镶板的端部连接到建筑物的承重墙上，最好使镶板50只支承在其端部上。例如，如图5所示，镶板50的一个端部连接到建筑物的外墙34上。具有C形截面的镶板承托架80用合适的紧固件而固定到墙34上。镶板承托架80在垂直于图5纸平面的方向有一段长度，以便使托架沿着若干并排的镶板50的端部连续地延伸；因此，托架80的长度通常等于若干镶板宽度的整倍数。下面优选进一步描述，若干管形螺栓82沿着托架的长度每隔一定距离穿过托架80，并拧入设在墙上的预制孔中。通常墙34包括一系列垂直立筋84，这些立筋84沿墙中心间隔为16英寸；管形螺栓82的孔制作在每个立筋上，或在所选择的一些立筋84中。例如，管形螺栓82可以每隔二个立筋84拧入，致使这些管形螺栓中心间隔大约为4英尺。镶板承托架80限定出镶板50的凸缘68所靠的上凸缘部分。使用合适的紧固件86把镶板凸缘68固定到托架80上。例如，紧固件86可以是自钻螺钉。镶板承托架80也限定出与镶板50的下面板62齐平的下凸缘部分。
图6示出本发明的另一个实施例，在这个实施例中，镶板承托架80’具有下凸缘部分，该下凸缘部分在下面板62标高以下垂直彼此隔开。电缆88可以敷设在由托架80’构成的凹槽里。如有要求，可以借助托架80’的下凸缘部分连接低吊顶90。
图5和6的外墙34包括“轻型”(balloon)结构，其中垂直立筋84从地基32连续向上延伸到屋顶42(图1)。可是，图7示出了这样的实施例，在该实施例中，外墙34包括“平台”结构，其中为下层构造一组墙部件，和为上层构造单独一组墙部件，上墙部件建在下墙部件上。因此，下墙包括若干垂直立筋84a，上墙包括与下立筋对准的若干垂直立筋84b。在这个实施例中，一对金属板92横跨下立筋84a和上立筋84b之间的接合处，这些金属板92设在这些立筋的内表面和外表面上，而管形螺栓82穿过内板92和立筋并拧过外板92。管形螺栓82中的下部一个同样穿过L形镶板承托架80”，该托架具有支承地面镶板50的水平支架94。管形螺栓82沿着镶板承托架80”的长度每隔一定距离隔开，例如中心相隔大约4英尺。地面镶板50通过其下表面靠在镶板承托架的水平支架94上，紧固件86被拧过支架94并进入镶板端框架构件58向内弯曲的下凸缘96中。
图8更加详细地示出管形螺栓82。管形螺栓包括中空的筒形金属体，该金属体的一端具有径向向外延伸的凸缘或顶部98。该体的相对端限定出一系列的螺旋形螺纹100。管形螺栓的顶端有一用来接受驱动工具(未示出)的槽102。管形螺栓强度高，因此一个管形螺栓可代替若干传统的螺钉。
至此，已描述了地面镶板50与外墙34的连接。这些镶板的相对端一般连接到内承重墙如图1所示的墙38上。镶板50与内墙38之间的连接在图9中示出。具有帽形截面的细长镶板承托架104连接在墙38的上端顶部，并且在墙38的相对侧限定出一对横档。墙38两侧的地面镶板50靠在这些横档上，而且每个镶板向外突出的凸缘68都靠在承托架104的加高部分上并通过紧固件86连接到托架上。
如前面所述，图1建筑物的屋顶42由若干屋顶镶板50’构成，除了下面结合图11描述的之外，这些屋顶镶板通常与地面镶板50相似。屋顶镶板50’的相互锁结方式与地面镶板50相同，而且它们这样取向，要使镶板之间的镶板互锁接合沿着从外墙34、36向屋顶屋脊的方向延伸。每块屋顶镶板50’在单一连续跨度内外墙之一延伸到屋脊。现参照图10描述屋脊上这些屋顶镶板之间的连接，图10是沿屋脊延伸方向看去的视图，并示出屋脊相对侧上的一对屋顶镶板50’。由钢或其类似材料构成的梁106沿着屋脊长度延伸并且连接到一系列互相隔开的垂直支柱108上，这些支柱108构成内墙38结构的一部分(图1)。每个支柱108最好包括一对C形截面的构件110，这些构件具有相互面对的开口端，用管形螺栓(未示出)穿过这两个构件，便把这些构件110相互固定起来。支柱108的下端锚定在地基32上(图1)，因此这些支柱可以承受压缩荷载和拉伸荷载。钢梁106被焊接或通过其它方法刚性固定到屋脊构件112上，该屋脊构件的截的截面为角形，它与屋脊相对侧的镶板50’之间的角度相一致，在所示的实施例中，屋顶具有12-12的坡度(即与水平面成45°倾斜)，因此屋脊构件112限定为直角截面。屋脊构件112一直延伸到与屋脊等长。屋脊两侧的镶板50’上端都靠在屋脊构件112上。
屋脊一侧上镶板50’之间的各个互锁接合与屋脊另一侧的镶板接合对准。用一对镶板屋脊托架114把屋脊相对侧的一对对准的镶板相互连接起来，并连接到屋脊构件112上。一个镶板屋脊托架114延伸到屋脊一侧上两个邻接镶板50’的侧框架构件54、56(图3)之间的间隙78中，并且被固定到一个镶板的侧框架构件上。屋脊另一侧上的其它镶板屋脊托架114同样连接到那侧上的镶板上。托架114具有这样的部分该部分通常沿着镶板的纵向从镶板接合处伸出，并在屋顶屋脊处搭接彼此相遇。螺钉(未示出)穿过托架114的搭接部分并且也穿过钢板116，而钢板116垂直定位，并具有向屋脊构件112向下延伸的垂挂部分。螺纹锚栓118垂直向上穿过屋脊构件112，而螺母120则拧到锚栓的下端。垫圈122放在锚栓118的部分上，该部分向上伸过屋脊构件，然后再把螺母124拧到螺栓的上端。螺栓118上端焊接到板116上，而板116则连接到镶板托架114上。图10所示的连接结构用在沿屋脊的各个镶板接合上。这样，屋顶镶板50’便连接到屋脊构件112上，因而连接到垂直支柱108上。如此，在压缩和拉伸时，镶板50’的上端由支柱支承。在强风期间，支柱108上的拉伸荷载主要通过屋顶镶板50’上的空气动力载荷产生。
沿着屋脊长度延伸的屋脊盖126盖住镶板连接结构，并且合适地连接到屋顶镶板上。在装上屋顶镶板之后，这些镶板的下表面盖上合适的材料，如隔热板128或石膏板。
屋顶镶板50’更加详细地描述在图11中。屋顶镶板50’只是相对于上面板64’不同于前面所述的地面镶板50。相对纵向边缘上的上面板64’限定出在相邻镶板之间起到连接的重要作用，这种连接防止水渗到镶板接合处。为此，构成一个面板64’的纵向边缘，以限定出一个倒置的L形突出部130。再构成面板的相对纵向边缘，以限定出一个倒置的U形突出部132。U形突出部132的水平部分稍稍宽于L形突出部130的水平部分。当两个屋顶镶板50’沿着它们的纵向边缘接合时，一个镶板的L形突出部130被相邻镶板的U形突出部132盖住。因此，两个突出部形成了具有迷宫型凹槽的直立接缝，这种接缝可以防止水进入镶板接合处。如果需要的话，可以在U形突出部132与L形突出部130之间放置由丁基橡胶或其他类似材料构成的密封条136，从而进一步确保水不会渗到镶板接合处。
屋顶镶板50’还可包括一个或者多个假直立接缝136，模拟传统金属屋顶的外观，这种传统金属屋顶一般具有较多的较窄金属板，这些金属板通过直立接缝接合在一起。相反，屋顶镶板50’通常明显宽于屋顶金属板，例如大约4英尺宽，因此假直立接缝136具有传统金属屋顶的外观。假直立接缝136通过上面板64’变形形成倒置的U形部分来构成。因此，在假直立接缝136中限定出空腔。为了在上面板和芯板66之间保持连续粘结，该空腔最好充满胶粘剂138，这种胶粘剂与面板64’粘结到芯板66上所用的胶粘剂相同。
现参照图12到14来描述屋顶镶板50’和外墙34、36之间的连接。图12是垂直平面上的剖视图，该垂直平面平行于镶板的纵轴，图12示出屋顶镶板与墙36的连接，需要知道的是，与其它墙34的连接也相同。镶板托架140在每个镶板接合处固定到墙36的上端。镶板托架140具有一个底部，该底部限定出至少一个垂直凸缘部分142，该垂直凸缘部分142靠置在墙36的内表面或外表面上，并且通过至少一个管形螺栓82固定到墙上。在所示实施例中，托架140有一对彼此隔开的凸缘部分142，这些凸缘部分靠置在墙的内表面和外表面上，至少有一个管形螺栓142穿过这两个凸缘部分142。图14示出用来安装两个管形螺栓的一种托架140变型。
托架140具有水平底腹板144，该腹板144装在墙36顶部。垂直板部分146被焊接到底腹板144上，或者与底腹板144构成整体。板部分146向上延伸到两个邻接屋顶镶板50’侧框架构件54、56之间的间隙78中(参见图3)，并且固定到镶板之一的侧框架构件56上。为了使板部分146能向上延伸到侧框架构件之间的间隙中，在制造镶板50’的过程中，切去侧框架构件56突出部76的纵向部分。
图1的建筑物还有一对被门廊屋顶44、46盖住的侧门廊。图15示出门廊屋顶46的屋顶镶板与外墙36之间的连接，应当知道，门廊屋顶44与外墙34之间的连接型式相同。通过一对管形螺栓82把托架150固定到墙36的外表面上。有一垂直接片部分152焊接到托架150上或与其制成整体，该垂直接片部分152从墙36向外伸出。托架板154插入镶板接合处的间隙中并固定到构成接合的镶板50’之一的侧框架构件上。托架板154的一部分从镶板接合处朝墙向外伸出，并通过紧固件(未示出)固定到接片部分152上。
门廊的屋顶镶板50’的外端由垂直支柱48支承。图16示出镶板与支柱之间的连接。钢梁160支承在支柱48顶部，最好是通过系杆162或其他类似构件锚定到地基上，所述系杆162或其他类似构件向下延伸贯穿支柱，以支承拉伸载荷。托架164焊接到梁160上或用其它方法刚性固定到梁160上，该托架164向上伸出并进入镶板接合处两块镶板侧框架构件之间的间隙内。托架164固定到镶板之一的侧框架构件上。每个镶板接合处都有托架164。
图1建筑物的墙最好由钢框架构件构成，这些框架构件包括与若干水平构件连接的若干垂直构件。框架构件最好用轧制成形的钢板制作，该钢板最好镀锌。图17示出建筑物的两个墙框架部分，这两个墙框架部分在建筑物墙角处连接在一起。每个墙框架部分包括一系列彼此隔开的垂直立筋84，这些立筋至少连接到立筋相对端的底部水平构件166和顶部水平构件168上。另外还可包括辅助水平杆件和/或斜撑杆(未示出)。各个墙部件的框架构件之间的连接最好按照美国专利No.5839848要求完成，该专利的全部公开内容都作为依据包括在本申请书内。图18所示连接更加详细。立筋84包括具有预制孔170的C形凹槽部分，该孔贯通每个凹槽部分的相对部分。水平杆件168也通称为U形夹板或平板，它包括具有预制孔172的U形凹槽部分，该孔贯通每个凹槽部分的相对部分，U形凹槽部分还具有围绕每个孔172的预制环174，该环174延伸贯穿立筋84上的孔170，并通过工具(未示出)使之变形，以便使该环弯到立筋84的相对部分，从而把两个框架构件84、168相互固定起来。
墙框架部分最好是预制并再送到工地，在工地连接在一起，构成建筑物的墙。这些墙部件最好用管形螺栓82接合在一起，如图17所示。因此，在施工现场，用较少的紧固件并在短时间内就可完成建筑物的装配，而不需要任何专业技术人员。
本发明的许多改进内容和其它实施例对于本领域的普通技术人员来讲心领神会，关于本发明的技术具有前面描述和相关附图中提出的指教优点。例如，镶板50、50’可以具有一个或多个加固件，这些加固件连接在镶板框架52的两个相对框架构件之间，以便增强镶板围绕垂直于加固件纵向的轴线的弯曲刚度。在这种情况下，芯板66被加固件分成两个(或两个以上)单独部分。此外，尽管镶板50、50’具有侧框架构件54、56，各个所述侧框架构件限定出一个突出部和一个凹槽，但另一方面，一个侧框架构件只能限定出一个突出部，而另一个侧框架构件则限定出只有一个与突出部对准的凹槽。因此，不言而喻，本发明不限于所公开的具体实施例，而且改进内容和其它实施例均已包括在所附权利要求范围内。尽管本文采用了专门术语，但只是一般性和描述性地使用，而不是为了限制。
权利要求
1.一种建筑结构用的结构镶板，它包括蜂窝状芯板，它具有一对相互平行基本上是平的相对表面，并具有在通常与其垂直的表面之间延伸的边缘，这些边缘包括相对的第一和第二纵向边缘及相对的第一和第二横向边缘；第一和第二金属面板，它们中的每一个粘结到芯板的一个表面上，以致使该芯板夹在这些面板之间，每块面板具有相对的纵向边缘；及第一和第二侧框架构件，它们分别沿着芯板的第一和第二纵向边缘延伸，每个侧框架构件连接在面板的纵向边缘之间，每个侧框架构件限定出一个凹槽和一个突出部，该凹槽和该突出部沿着侧框架构件的长度各自纵向地进行延伸，每个侧框架构件的凹槽沿着镶板的厚度方向设置成与另一个侧框架构件的突出部相对准。
2.如权利要求1所述的结构镶板，其特征在于，每个侧框架构件包括一块金属板，其构型沿着侧框架构件的长度具有基本上不变的横截面形状。
3.如权利要求1所述的结构镶板，其特征在于，每个侧框架构件包括金属板并有一个与面板之一纵向边缘互锁接合的纵向边缘及与另一面板纵向边缘互锁接合的相对纵向边缘。
4.如权利要求3所述的结构镶板，其特征在于，每个侧框架构件纵向边缘之一和与其接合的面板相应纵向边缘构成面对面的钩形部分，这些钩形部分彼此互锁接合。
5.如权利要求4所述的结构镶板，其特征在于，每个侧框架构件的相对纵向边缘从芯板向外弯曲，并且接合由相应面板纵向边缘构成的向内弯曲的钩形部分。
6.如权利要求3所述的结构镶板，其特征在于，侧框架构件的纵向边缘与面板之间形成互锁接合使得在侧框架构件与面板之间没有胶结。
7.如权利要求1所述的结构镶板，还包括第一和第二端框架构件，这些框架构件分别沿着芯板的横向边缘延伸，侧框架构件与端框架构件首尾相连地接合，形成包围芯板的矩形框架。
8.如权利要求7所述的结构镶板，还包括加固件，该加固件连接到两个框架构件上并在它们之间延伸，从而把芯板分成两个单独部分。
9.如权利要求7所述的结构镶板，其特征在于，芯板包括蜂窝状材料。
10.如权利要求9所述的结构用镶板，其特征在于，蜂窝状材料包括浸渍树脂的纸。
11.如权利要求7所述的结构镶板，其特征在于，每个端框架构件包括一块金属板，其构型在端框架构件的大部分长度上具有基本上等截面的形状。
12.如权利要求11所述的结构镶板，其特征在于，每个端框架构件的大部分长度具有一般Z形截面形状，致使金属板的一个边缘构成从芯板向外弯曲的第一凸缘部分，而金属板的相对边缘则构成朝夹芯向内弯曲的第二凸缘部分。
13.如权利要求12所述的结构镶板，其特征在于，第一面板的相对横向边缘伸出在芯板的相应横向边缘之外，并且端框架构件之一的第一凸缘部分连接到第一面板的外伸横向边缘之一，而另一端框架构件的第一凸缘部分则连接到第一面板的另一外伸横向边缘。
14.如权利要求13所述的结构镶板，其特征在于，第一面板的外伸横向边缘每个都朝芯板向内弯曲，形成钩形部分，而且端框架构件的第一凸缘部分与钩形部分互锁接合。
15.如权利要求14所述的结构镶板，其特征在于，端框架构件的第二凸缘部分与第二面板构成搭接接头。
16.如权利要求1所述的结构镶板，其特征在于，镶板包括用于建筑物屋顶的屋顶镶板，而且第一面板构成屋顶的上表面，并具有模拟传统型屋面材料的结构和外观。
17.如权利要求16所述的结构镶板，其特征在于，第一面板具有用来模拟直立接缝的直立脊形部分。
18.如权利要求17所述的结构镶板，其特征在于，第一面板的两个纵向边缘从芯板向上变形构成两个脊形部分。
19.如权利要求17所述的结构镶板，其特征在于，至少一个脊形部分在第一面板和芯板之间限定一空腔，脊形部分的空腔充满胶粘剂，所述胶粘剂同样分布在芯板的整个表面和第一面板之间，从而把第一面板粘结到芯板上。
20.如权利要求1所述的结构镶板，其特征在于，侧框架构件的突出部在镶板横向长于在横向凹槽的深度，因此，当两块镶板在相应的侧框架构件上接合，一个侧框架构件的突出部完全插到另一侧框架构件的凹槽时，便在所述侧框架构件的相对部分之间产生间隙。
21.如权利要求20所述的结构用镶板，还包括托架，并且与其相结合，该托架由镶板单独构成，以便把镶板连接到建筑物另一结构上，该托架具有板部分，其构型延伸到镶板一个侧框架构件的相对部分与邻接镶板一个侧框架构件的相对部分之间的间隙中，并且固定到镶板的侧框架构件的相对部分上。
22.如权利要求21所述的结构镶板，其特征在于，托架还包括底部，当镶板和另一结构件相互成一定角度连接时，该底部固定到板部分上，且其构型连接到建筑物的另一结构件上。
23.如权利要求22所述的结构镶板，其特征在于，托架的底部包括一个普通的U形结构，该结构具有一个与托架板部分垂直结合的底腹板；和一对接合到底腹板相对边缘并从板部分延伸的连接凸缘。
24.一种建筑结构用的结构镶板，它包括蜂窝状芯板，它具有一对相互平行基本上是平的相对表面，，并具有在通常与其垂直的表面之间延伸的边缘，这些边缘包括相对的第一和第二纵向边缘；第一和第二金属面板，它们中的每一个都粘结到芯板的一个面上，以致使所述芯板夹在这些面板之间，每个面板具有相对的纵向边缘；及第一和第二侧框架构件，它们分别沿着所述芯板的第一和第二纵向边缘延伸，每个侧框架构件包括一金属板，其构成沿着侧框架构件的长度具有基本上等截面的形状，并具有与面板纵向边缘互锁接合的金属板的相对第一和第二纵向边缘。
25.如权利要求24所述的结构镶板，其特征在于，每个侧框架构件的第一纵向边缘和与其接合的面板纵向边缘构成面对面的钩形部分，这些钩形部分彼此互锁接合。
26.如权利要求25所述的结构镶板，其特征在于，每个侧框架构件的第二纵向边缘从芯板向外弯曲，并且接合由与其接合的面板纵向边缘构成的向内弯曲的钩形部分。
27.如权利要求24所述的结构镶板，其特征在于，侧框架构件的纵向边缘与面板之间的互锁接合的形成使得在侧框架构件与面板之间没有胶粘结合。
28.一种建筑结构，它包括地基；建立在地基上的若干个墙；支承在墙顶部的屋顶；及至少一个地板；其中，屋顶和地板中的至少一个包括若干承重结构镶板，每个结构镶板包括蜂窝状芯板，它具有一对相互平行基本上是平的相对表面，并具有在通常与其垂直的表面之间延伸的边缘，这些边缘包括相对的第一和第二纵向边缘及相对的第一和第二横向边缘；第一和第二金属面板，它们中的每一个粘结到芯板的一个面上，使得该芯板夹在面板之间，这些面板中的每一个具有通常与芯板纵向边缘对准的相对纵向边缘，及第一和第二侧框架构件，它们分别沿着所述芯板的第一和第二纵向边缘延伸，每个侧框架构件包括一金属板并且连接在面板的纵向边缘之间，所述金属板形成具有沿着侧框架构件纵向部分的基本上相等的截面；一个侧框架构件限定出一个凹槽，另一个侧框架构件限定一个突出部，该和该突出部各自沿着相关侧框架构件的所述纵向部分纵向延伸，所述凹槽设置在镶板的厚度方向与突出部对准；所述若干镶板包括两块相邻镶板之间的至少一个互锁镶板接合，通过一个侧框架构件的突出部接合在另一个侧框架构件的凹槽里，使镶板中的一个镶板的第一侧框架构件在镶板接合处连接到另一块镶板的第二侧框架构件上。
29.如权利要求28所述的建筑结构，其特征在于，屋顶由所述若干镶板构成，这些镶板如此取向，要使相邻镶板之间的至少一个互锁镶板接合从墙中的外墙向着屋顶屋脊延伸，并且具有板部分的托架延伸到构成至少一个互锁镶板接合的第一和第二侧框架构件之间所限定的间隙中，该托架的板部分在镶板接合处连接到一个侧框架构件上，而该托架的另外部分连接到建筑物的另外部分上。
30.如权利要求29所述的建筑结构，其特征在于，在镶板接合处侧框架构件之间的间隙通过下面的方法构成精加工侧框架构件的突出部和凹槽，要使突出部在镶板横向长于在横向凹槽的深度，从而在侧框架构件的相对部分之间产生该间隙。
31.如权利要求29所述的建筑结构，其特征在于，屋顶的每块镶板在连续单跨度内从相邻外墙之一的镶板下端延伸到靠近屋顶屋脊的镶板上端，而屋脊一侧上的镶板上端和屋脊相对侧上的镶板上端都固定到至少一个垂直受拉杆件上，该杆件锚定到地基上，以承受施加在屋顶镶板上的向上作用力。
32.如权利要求31所述的建筑结构，其特征在于，至少一个垂直受拉杆件固定到屋脊构件上，该构件延伸到与屋脊等长，并连接到屋顶每块镶板的上端。
33.如权利要求32所述的建筑结构，其特征在于，在屋脊每侧上的每块镶板具有固定到上面的一个托架，该托架从镶板上端延伸，并固定到屋脊构件上。
34.如权利要求33所述的建筑结构，其特征在于，有若干托架固定到屋脊每侧上的镶板上，并且沿着屋脊的长度彼此隔开，同时屋脊一侧上的每个托架固定到屋脊相对侧上的一个托架上。
35.如权利要求29所述的建筑结构，其特征在于，至少一个镶板接合处的托架连接到镶板之一的一个侧框架构件上，所述镶板构成的镶板接合贴近镶板下端，并且该托架还连接到建筑物的一面外墙上。
36.如权利要求35所述的建筑结构，其特征在于，托架具有底部，该底部限定出一对彼此隔开的凸缘部分，以便在其中间接装墙的上端，通过安装至少一个紧固件穿过凸缘部分和墙，将托架底部固定到墙上。
37.如权利要求35所述的建筑结构，其特征在于，托架具有底部，该底部限定出至少一个凸缘部分，通过安装至少一个管形螺栓穿过至少一个凸缘部分和墙，将该凸缘部分固定到墙上。
38.如权利要求28所述的建筑结构，其特征在于，地板由若干镶板构成，每块镶板有该镶板的一端连接到一面墙上，而该镶板的相对端则连接到建筑物的相对墙上。
39.如权利要求38所述的建筑结构，其特征在于，地面镶板承托架固定到建筑物的一面墙上，以便沿着若干相邻镶板的端部延伸，这些镶板端部固定到地面镶板承托架上。
40.如权利要求39所述的建筑结构，其特征在于，利用若干管形螺栓将地面镶板承托架固定到墙上。
41.如权利要求39所述的建筑结构，其特征在于，固定到地面镶板承托架上的每一镶板端部限定出向外突出的凸缘，该凸缘基本上与镶板上部的一个面板共平面，而且每一镶板的凸缘都靠在并固定到地面镶板承托架上。
42.一种建筑结构，它包括地基；建立在地基上的若干个墙；及支承在墙顶部的屋顶，该屋顶包括若干承重的结构镶板，每个结构镶板包括蜂窝状芯板，它具有一对相互平行基本上是平的相对表面和在表面之间延伸的相对第一和第二纵向边缘，以及粘结到芯板一个表面的第一和第二金属面板，使得该芯板夹在这些面板之间，这些面板各自具有通常与芯板纵向边缘对准的相对的纵向边缘；其中，屋顶的每个镶板在连续单跨度内，从邻近外墙之一的镶板下端延伸到靠近屋顶屋脊的镶板上端，而屋脊一侧上的镶板上端和屋脊相对侧上的镶板上端固定到至少一个垂直受拉件上，该受拉件锚定到地基上，以承受施加在屋顶镶板上的向上作用力。
43.如权利要求42所述的建筑结构，其特征在于，每块镶板还包括分别沿着芯板的第一和第二纵向边缘延伸的第一和第二侧框架构件，该侧框架构件构型互补，以使一块镶板的侧框架构件之一和相邻镶板的另一侧框架构件在镶板之间构成镶板互锁接合，从而在镶板的厚度方向基本上可以防止镶板之间的相对移动。
44.如权利要求43所述的建筑结构，其特征在于，侧框架构件如此构型，要使在镶板接合处互锁的侧框架构件相对部分之间具有间隙；而且用托架把与另一镶板构成镶板接合的每块镶板固定到建筑物的另一部分上，该托架具有第一部分和第二部分，其中第一部分固定到建筑物的另一部分上，而第二部分则在镶板接合处延伸到间隙里，并且固定到镶板的侧框架构件上。
45.如权利要求42所述的建筑结构，其特征在于，建筑物的墙包括若干轧制成形的金属板件，该金属板件包括与若干水平杆件相连的若干垂直杆件，而且这些杆件之间的连接借助于一个杆件上制作的环和贯通另一杆件制作的孔构成，该环通过该孔安装，并且弯曲到另一个杆件上，从而把这些杆件固定在一起。
全文摘要
一种用于建筑结构如住宅建筑或其他类似建筑的结构镶板包括蜂窝状或其它多孔芯板，该芯板夹在两个金属面板之间并且外包金属框架。框架的框架构件与镶板的面板形成机械互锁连接。镶板的侧框架构件限定出互锁突出部和凹槽，以便在镶板之间构成互锁接合。采用镶板构成地板和屋顶的建筑结构包括托架，该托架在镶板接合处延伸到镶板的侧框架构件之间的间隙里，并且连接到侧框架构件上。这些托架用来把镶板连接到建筑物的其它部分上。
文档编号E04B1/61GK1484726SQ01821554
公开日2004年3月24日 申请日期2001年11月28日 优先权日2000年11月29日
发明者杰里·C·普赖尔, 霍华德·A·库恩, A 库恩, 杰里 C 普赖尔 申请人:塞恩达有限责任公司