专利名称：螺母嵌入式背面点连接幕墙板材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用石材、陶瓷、微晶石及玻璃等刚性脆性材料制作幕墙板材，特别提供一种在幕墙板材背面嵌入局部可以胀开的膨胀螺母来与建筑物进行点连接的幕墙板材的技术方案。
背景技术：
石材幕墙干挂相对于用水泥湿贴的方法具有显著的优点，自二十世纪八十年代石材幕墙干挂技术进入我国以来，石材幕墙干挂技术得到不断发展，石材干挂幕墙也得到广泛应用，根据专用干挂件产品种类的不同，石材幕墙干挂施工方法主要有1.针销式即通过在板材边沿开孔，用销针插入板材的孔中通过垫板与建筑主体连接，此种干挂件及方法于二十世纪八十年代中期从国外引进。此种靠销针受力，在销孔处应力比较集中，在应力集中处石材局部有裂碎现象，在操作中费工、费时、费料等。现已逐渐被淘汰。2.蝴蝶式(此种挂件俗称上下翻。两头翻式)由于挂件的形状和使用方法显得有点笨拙，在加工成形时的强烈变形已使挂件的强度受到影响(塑性好的优质不锈钢除外)。而且施工中因其上下翻头厚度和弯度迫使在板材边缘所切沟相必须加宽，安装时对石材容易造成破损，加工槽加宽也使用胶量加大使综合成本提高，施工过程也比较麻烦。3.捍接式(即挂件呈“丫”，型件，俗称“焊接头”) 此种方法属现时施工中常用，安装较前二种先进。传力简单，降低了石材破损，但因焊接时高温加热会产生“退火，现象。大大降低了挂件强度，且焊缝可能产生氧化锈蚀而脱落，坚固性、安全性无法保障，在累积承载的情况下受到风力或地面振动会导致断裂，使幕墙从天而降。尤其是焊接氧化锈蚀后，锈水会沿着沟槽缝渗入石材内而造成污染，此问题无法用养护弥补，致使整个幕墙如患“皮肤病”，严重影响环保和美观。4背拴式此种方式由德国引进，施工方法是在石材的背部打出内大口小的喇叭孔，用膨胀螺栓来固定挂件再与龙骨连接，此方案的特点是在板材背面安装，受力点内移可以改善板材的受力状态，也消除了其它施工工艺可能存在的板间受力的积累和传递，而且开孔对板材强度的影响也比开槽小。由于相关连接件都远离板材边缘，从板材间的缝隙中也看不到相关连接件，所以可以敞缝施工，以满足一些追求特殊效果的设计要求。
本发明的内容本发明的目的就是提供了一种新的幕墙板材制造的技术方案，即充分发挥背拴式干挂系统幕墙的优点，又能克服其不足，具有安全性好、定位准确、成本低廉、互换性及标准化程度高、安装方便快捷，尤其适合在大型建筑工程中应用。
本发明提供的幕墙板材技术方案，先在幕墙板材的背面打出内大口小的喇叭型锚固孔，锚固孔的空间应比胀开后的膨胀螺母尺寸略大一些以便能略微调整膨胀螺母的位置，并保证锚固孔内壁与胀开后的膨胀螺母有一定的间隙，将锚固孔内清理干净并干燥后，在锚固孔内注入适量配比好并搅拌均匀的环氧树脂或其它固化后具有一定强度的粘固胶，通过将螺栓旋入膨胀螺母而使得膨胀螺母在锚固孔内胀开，粘固胶在螺栓旋入过程所产生的压力作用下充满膨胀螺母膨胀端胀开后的空间和膨胀螺母与锚固孔间的间隙及锚固孔周围可能存在的缝隙和孔洞，多余的粘固胶则在压力的作用下则沿着锚固孔壁与膨胀螺母之间的间隙流出，使得粘固胶充满组合膨胀螺母周围并将组合膨胀螺母与幕墙板材牢固可靠地黏结为一体，待粘固胶固化后方可将夹具和螺栓卸下，由于粘固胶已经把组合膨胀螺母膨胀端和弹性衬套胀开后的空间填满并固化，把螺栓卸下来后组合膨胀螺母膨胀端也仍然保持原来的位置而不会回缩，送到施工工地后即可根据需要，使用螺栓在组合膨胀螺母上固定金属角码挂件或其它挂件来与建筑主体连接固定。
幕墙板材厚度的减小可以显著地降低幕墙板材的重量，但幕墙板材的强度也随着降低，由于在幕墙板材开槽的工艺必须保证开槽处的强度，所以板材整体强度有很大的余量，一般都不用考虑板材强度，在采用本发明的幕墙板材由于厚度可以显著减小，就需要对幕墙板材的强度进行核算，尤其是对于可能隐含裂纹、疏松和孔洞等缺陷的天然石材，为了减小幕墙板材的厚度，可以采用贴背网加强层的方法进行强度加强。本发明所说的背网加强层就是选用聚氨脂胶或环氧树脂胶等胶结材料，在幕墙板材背面黏结玻璃纤维或碳纤维织成的网状材料。该背网加强层可以提高幕墙板材的抗冲击性能，使幕墙板材受到破坏破裂时不脱落，提高了建筑幕墙的安全性，并使幕墙板材厚度进一步减小成为可能。
本发明与已有的干挂方法相比具有以下特点1.幕墙材料的受力状态得到改善，安全性能得到提高由于本发明使用专门工具只在幕墙板材的背面打出内大口小的喇叭型锚固孔，对幕墙板材的的整体性和强度的影响可以忽略不计，而用粘固胶将膨胀螺母在锚固孔内同幕墙板材黏结为一体，并使得幕墙板材在锚固孔周围的强度得到加强。
膨胀螺母所需要的安装空间很小，使得幕墙板材的厚度可以仅按照材料强度考虑而不必考虑安装厚度，可以显著减少幕墙板材厚度从而大幅降低整个幕墙系统的重量，减轻了建筑物的自重也就能够降低建造成本，提高建筑物抵抗地震、台风等自然灾害的能力。
包裹着膨胀螺母的粘固胶韧性要比幕墙板材强许多，从而在建筑物受到冲击载荷时在幕墙板材与建筑物主体之间起到一定的缓冲作用，改善了幕墙板材承受冲击载荷的能力。
锚固孔在幕墙板材远离边缘的背面，不会受到风吹雨打的侵蚀，包裹膨胀螺母的粘固胶被封闭在喇叭型锚固孔，与外界空气几乎隔绝，使得粘固胶的耐候性能得到提高。
减少了承载受力点间的距离，改善了幕墙板材受到风的压力变化时板材内部的应力状态，在相同的情况下，背面点连接的支撑方式可使幕墙板材的内部应力比边缘支撑方式降低50％。
幕墙板材之间独立受力，独立安装，避免因互相连接而在板间发生受力传递和积累所导致幕墙材料板面变形甚至破坏的危险，提高了幕墙在长期荷载作用下的使用寿命。
2.便于加工生产和施工安装本发明提出的幕墙材料背面点连接方式使得在幕墙板材上打锚固孔和清理孔、灌胶及黏固膨胀螺母的工序工作实现标准化，非常适合于工厂化生产，使用专用夹具可保证在旋紧螺栓使得组合膨胀螺母膨胀端胀开过程以及粘固胶固化过程中膨胀螺母在幕墙板材上锚固孔内的定位精度，所以可以最大程度保证加工质量、定位精度并提高工作效率，从而实现幕墙板材加工的标准化。
标准化的工厂化加工保证了组合膨胀螺母在幕墙板材上定位的准确和一致性，确保了幕墙板材安装尺寸的一致性，实现了相同规格的材料可替换，从而为固定在组合膨胀螺母上的角码挂件提供了一个精度得到保证的定位基准，使得必须在现场进行的安装调配工作变得简单，幕墙板材上墙后调整工作量少，提高了施工安全性，便于利用机械化施工，从而提高安装施工的生产效率和施工质量，降低工人施工的劳动强度。
幕墙板材可独立拆换，无需搬动其它幕墙板材。
3.节省资源、有利环保减少幕墙板材的厚度可以节省资源；打孔的工序也减少的开槽工序所常见的由于崩边而产生的废品；采用工厂化集中加工，有利于减少由于工人技术水平等方面的原因所造成的加工质量和加工精度的波动，降低废品所造成的浪费；加工过程中所产生的废渣、废水便于集中处理，有利于环境保护和废物利用。成本则由于传递到建筑物本体的荷载减少而降低。
图1是本发明的示意2是本发明嵌入膨胀螺母过程的示意3是本发明嵌入膨胀螺母处的剖面4是本发明实施例所选用的膨胀螺母半剖示意5是本发明实施例二的剖面图示意图具体实施方式
本发明设计的幕墙板材实施例结合附图详细说明如下实施例一为对单纯的幕墙板材进行螺母嵌入的实例，选用如图4所示的膨胀螺母或与此类似的膨胀螺母2，在以幕墙板材1的一对邻边为基准在板材背面确定孔的加工位置，并确保加工出的内大口小喇叭型锚固孔5的中心与幕墙板材正面1A垂直，锚固孔5的空间应比胀开后的膨胀螺母2尺寸略大一些以便能略微调整膨胀螺母2的位置。将锚固孔5内清理干净并干燥后注入适量配比好并搅拌均匀的环氧树脂或其它满足一定性能要求的粘固胶6，用专门制作的夹具3卡住膨胀螺母的螺母端2-1处限制其转动，把螺栓4旋入膨胀螺母2上的螺纹孔后，将膨胀螺母2定位在幕墙板材1上的锚固孔5内，确保膨胀螺母2中心垂直于幕墙板材1的正面1A并与幕墙板材1两个定位边的距离保持在许可的误差范围内，膨胀螺母2螺母端2-1的端面与幕墙板材1正面1A平行且两者间的距离在夹具3限制下控制在许可的误差范围内，旋紧螺栓4使得膨胀螺母2膨胀端2-2及套在膨胀端2-2上的弹性衬套2-3胀开但同锚固孔5壁留有一定的间隙，粘固胶6在压力的作用下填充膨胀螺母2膨胀端2-2和弹性衬套2-3胀开后的空间和膨胀螺母2与锚固孔5间的间隙及锚固孔5周围可能存在的缝隙和孔洞，多余的粘固胶6在压力的作用下则沿着锚固孔5壁与弹性衬套2-3之间的间隙流出，凸缘2-4使多余的粘固胶6向四周溢出，粘固胶6充满膨胀螺母2周围并将膨胀螺母2与幕墙板材1牢固可靠地连接为一体，待粘固胶6固化后方可将夹具3和螺栓4卸下，这时膨胀螺母2的膨胀端2-2由于粘固胶6的作用而不能回缩，到施工现场后即可根据需要使用螺栓在膨胀螺母2上固定挂件来与其它物体进行连接固定。
实施例二是针对使用较薄的幕墙板材，板材的强度余量不是很大，或材质本身可能隐含一些缺陷，通过在幕墙板材背面复合背网加强层来对幕墙板材进行强度加强，此复合背网加强层7可以在切割所需要的规格幕墙板材前进行，也可以在完成膨胀螺母2嵌入以后进行，先复合背网加强层7的具体实施过程是先将玻璃纤维网或碳纤维网铺在未经切割的幕墙板材1的背面，将液态的聚氨脂胶或环氧树脂胶胶体均匀地涂布在幕墙板材1背面的纤维网上，待胶体固化后即完成复合背网加强层7的工序，后续工序与实施例一完全相同；后复合背网加强层7则需要在膨胀螺母2的位置将玻璃纤维网或碳纤维网划开口子让位，以便是纤维网能与幕墙板材1的背面紧贴，其它工序则与前面复合背网加强层7的过程相同。
权利要求
1.一种螺母嵌入式背面点连接幕墙板材，其特征在于，所说的幕墙板材背面开有内大口小的喇叭型锚固孔，在该锚固孔内嵌有局部胀开的膨胀螺母，有粘固胶将膨胀螺母与幕墙板材黏结为一体并使膨胀螺母保持胀开状态，在膨胀螺母上可固定与建筑物主体连接的挂件。
2.如权利要求1所述的幕墙板材，其特征在于，在幕墙板材背面所开的喇叭型锚固孔空间比所嵌入的膨胀螺母胀开后的尺寸略大少许，在锚固孔与膨胀螺母之间有粘固胶间隔并把两者黏结为一体。
3.如权利要求1或2所述的幕墙板材，其特征在于，在幕墙板材背面复合有背网加强层。
全文摘要
本发明属于新型建筑材料制品领域，它包括石材、陶瓷、微晶石及玻璃等刚性脆性材料的幕墙板材、在幕墙板材背面开有内大口小的喇叭孔、用粘固胶将组合膨胀螺母与幕墙板材黏结为一体。由于本发明在加工过程中对幕墙板材的强度损害很小，而将组合膨胀螺母与幕墙板材黏结为一体的粘固胶不仅可以弥补加工过程中对幕墙板材强度的损害，还可以对幕墙板材在喇叭孔周围原来存在的裂纹和孔隙进行填充和补强，使得受力状态明显改善，由于安装组合膨胀螺母所需要的深度很小，从而可以在不影响安全的情况下减少的幕墙板材厚度。对于受力比较复杂或幕墙板材强度比较低的情况还可以采取加贴背网加强层的方式来对幕墙板材的强度进行加强。
文档编号E04F13/22GK101092844SQ20061006116
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月19日 优先权日2006年6月19日
发明者刘文晋 申请人:刘文晋