专利名称：抗挤压变形门的制作方法
技术领域：
本发明涉及房门结构，是一种拥有优异抗挤压变形能力的特殊结构门，能在危急关头确保生命通道畅通。
背景技术：
近年来在我国以及全球范围内，强烈地震、泥石流、火灾等大灾害不断，在经济、生命安全方面带来了巨大损失。分析造成损失的各种因素，自然灾害的强大、突然、不可预告性是罪魁祸首，可是除去天灾的成分，“人祸”也是不能忽略的因素，例如房屋的抗震设计没有达到相关规范要求(汶川地震造成居民死亡的最主要原因是房屋建设中预制板的大量使用)；危险监测不利(居民地选址不好，设在了泥石流影响区内)；施工工地烟火控制不严等等。可以看出这些“人祸”并不是由主观人为因素引起，而是安全保证水平不高造成的，以至于存在很多的安全隐患，大灾的到来就像一个导火索，将所有安全隐患全部引爆， 造成巨大损失。当代中国，房屋建设采用的结构形式主要分为两种经济欠发达地区普遍采用的砖砌结构；经济发达地区采用的全框架钢筋混凝土结构。砖砌结构整体稳定性很低，在轻微地震及火灾影响下，其整体结构会发生较大的变形；框架结构的整体刚度很大，可在强烈地震以及大火灾泥石流的作用下，其整体也可能产生变形。虽然前者的建设量随着我国经济的高速发展正逐步减少，可在我国的地震频发带却大量分布。因此仔细考虑灾害发生时因房屋整体结构的变形而产生的各种安全隐患，避免产生次生灾害显得十分有必要。其中，现有房门的结构设计在房屋整体结构的变形时就存在很大的安全隐患。房门由门框与门板构成，其布置时，如图1、图2所示，现有门框8紧紧嵌于墙体中。门板与门框也紧密接触，当房屋整体结构发生变形，墙体错动挤压门框，门框的刚度不能抵抗而发生变形，门板与门框之间便会产生很大挤压力，致使房门无法打开，在危急关头切断了人们的逃生通道，其后果可想而知。
发明内容
本发明的目的在于针对现有房门在门框变形后无法打开的弊病，为提高其抵抗挤压变形的能力，提出一种抗挤压变形门。为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是—种抗挤压变形门，其包括门板、门框，门框包括外层门框和内层门框，内层门框的剖面为凹型，外层门框的剖面为凸型，外层门框凸出部分插入内层门框凹槽内，且外层门框的凸出部分与内层门框的凹槽之间预留一定间隙，内外门框嵌合组成双层门框，外层门框和内层门框在底部与底边刚接在一起。所述内层门框和外层门框横向嵌合位置的第一间隙为均勻分布；内层门框和外层门框的竖向嵌合位置的第二间隙为三角形分布，门框底部间隙小于门框顶部间隙。所述第一间隙宽度为5毫米。
所述第二间隙在底部间隙宽度为零，在竖向最高处，间隙宽度预设值为10至20毫米。所述门板的横断面为直角梯形，室内侧为顶边，室外侧为底边，门板转动侧与加锁侧为两腰，转动侧底角为直角，另一侧底角大小设为门板的竖断面为等腰梯形，室内侧为顶边，室外侧为底边，门板顶端与底部为两腰，两底角大小为a。所述底角a满足u < cot a，其中u为门板与门框间的接触面的滑动摩擦系数。所述门板与门框相接触的表面，不包括转动侧的门板表面，其余三个门板表面设有刚度强化面。所述刚度强化面是在门板表面贴覆硬质光滑薄钢板。由于采用了上述方案，本发明具有以下特点本发明结构简单，制作方便，且可实现在门框变形后仍能打开，使得在各种灾害中可通过该门逃生。
图1、图2是现有房门门框与墙体间接触情况示意图。图3是抗挤压变形门双层门框结构的平面视图。图4是分布在内外门框横向嵌合位置的间隙结构示意图。图5是分布在内外门框的竖向嵌合位置的间隙结构示意图。图6是门板横断面的结构示意图。图7是门板竖向断面的结构示意图。图8是门板门框的受力分析示意图。
具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。一.采用双层门框结构，预留变形缓冲空间，有效吸收墙体变形。现有门框皆为单层构造，其主要作用是支撑门板，对墙体也有一定的加固作用。其变形受墙体制约，极易随墙体发生变形。如图3-5所示，本发明中门框由内层门框1、外层门框2和底边构成。内层门框1剖面设计为凹型，外层门框2剖面设计为凸型，外层门框2 凸出部分紧贴插入内层门框1凹槽内，内外门框嵌合组成双层门框，它们在底部与底边刚接在一起。外层门框2凸出部分紧贴插入内层门框1凹槽内，但不插到底部，而是预留一定间隙。分布在内外门框横向嵌合位置的第一间隙3为均布，由于墙体错动变形发生在水平方向，竖向几乎无位移发生，因而外门框竖向不会发生过大的变形，因此第一间隙3均勻预留，宽度为5毫米左右即可；分布在内外门框的竖向嵌合位置的第二间隙7为三角形分布， 由于房屋整体水平错动变形引起楼层层间变形比较均勻，因而门框的变形与平行四边形失稳情况相同，即底部无变形，随高度增加变形均勻增大，达到门框顶部时变形达到最大值， 在底部间隙宽度为零，在竖向最高处，间隙宽度预设值为10至20毫米。一般来说，门框竖向顶端嵌合处得间隙预设值很关键，它的选取与房屋结构的整体刚度、安全防范要求等级有关。理论上宽度越大，抗变形能力越强，越安全；但间隙宽度过大又会影响其使用功能，如使得门框占据空间变大影响美观。因此，对于整体刚度较大的房屋，预设宽度可以取小值， 而整体刚度较小的房屋应取较大值，当门框竖向顶端嵌合处得间隙预设值取20毫米时，假
4设楼层层间错动变形均勻，变形量与高度成正比，取门框高度2米，层高3. 5米，那么如果层间错动不超过35毫米，外层门框的变形便不会挤压大内层门框。二.改变门框与门板接触面的角度。当前的房门门板与门框的水平断面都近似矩形，门板与门框相互挤压时，挤压力几乎与接触面垂直，因而开门时需要克服很大的摩擦阻力。如图6、图7所示，本发明中将门板的横断面4设计成一个直角梯形，其中，转动侧与加锁侧为两腰，转动侧底角为直角，另一底角大小设为a，室内的一边为顶边，室外的一边为底边，竖断面5则设计成一个等腰梯形，其中，两腰在门框的顶端与底部，两底角大小也为a，同样室内的一边为顶边，室外的一边为底边，为保证门框与门板平整接触，对门框进行相应处理。外层门框2变形与内层门框 1挤压时，挤压力方向均在竖直平面内，在顶边与底边挤压力为竖直方向，在左右两边为水平方向。因为转动处门框与门板的挤压对房门开启影响不大，故只对其它三接触面进行设计，在本设计的接触面情况下，此三边的受力情况相同。如图8所示，设门板与门框间的接触面的摩擦系数为U、挤压力为T，将T沿截面分解为垂直接触面使门板与门框相互压紧的分力T1 = T^sin a，沿着接触面使门板与门框相互错开的分力T2 = T*cos a。则开门时需克服的摩擦力f = U^T1 = u*T*sin a，当T2彡f时，房门便能轻松打开，此时有u彡cot a。 若u = 0.15，则a <81. 5°，取a = 80°。可见根据接触面上的摩擦系数便可以计算出合适的角度值，使相互错开的力抵消开门时的摩擦力，理论上只要接触面刚度足够大(即门板、门框表面不会因挤压力过大而发生局部变形，阻碍房门开启)，无论发生多强的挤压，房门皆能正常开启。三.强化接触面刚度，减小摩擦因数。挤压力达到一定强度会使接触面局部受压屈服发生变形，门板与门框表面相互嵌入，产生很大的阻碍力。为防止此情况发生，本发明采用了强化接触面刚度的方法，即在与门框接触的门板表面，虽然门板与门框有四个接触面，但转动处接触面的性质对房门开启无影响，故不必强化，因此在在其它三边门板表面贴一层硬质光滑薄钢板，确保其即使在很大的局部应力下，也能保证表面的平整。另外，贴上光滑薄钢板后可减小接触面的动摩擦因数u，a的设计值为cot—1 u,因此u值越小，a越接近90度，能更好的与现有房门符合，便于居民接受。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种抗挤压变形门，其包括门板、门框，其特征在于门框包括外层门框和内层门框，内层门框的剖面为凹型，外层门框的剖面为凸型，外层门框凸出部分插入内层门框凹槽内，且外层门框的凸出部分与内层门框的凹槽之间预留一定间隙，内外门框嵌合组成双层门框，外层门框和内层门框在底部与底边刚接在一起。
2.如权利要求1所述的抗挤压变形门，其特征在于所述内层门框和外层门框横向嵌合位置的第一间隙为均勻分布；内层门框和外层门框的竖向嵌合位置的第二间隙为三角形分布，门框底部间隙小于门框顶部间隙。
3.如权利要求2所述的抗挤压变形门，其特征在于所述第一间隙宽度为5毫米。
4.如权利要求2所述的抗挤压变形门，其特征在于所述第二间隙在底部间隙宽度为零，在竖向最高处，间隙宽度预设值为10至20毫米。
5.如权利要求1所述的抗挤压变形门，其特征在于所述门板的横断面为直角梯形，室内侧为顶边，室外侧为底边，门板转动侧与加锁侧为两腰，转动侧底角为直角，另一侧底角大小设为a ；门板的竖断面为等腰梯形，室内侧为顶边，室外侧为底边，门板顶端与底部为两腰，两底角大小为a。
6.如权利要求5所述的抗挤压变形门，其特征在于所述底角a满足uScota，其中 u为门板与门框间的接触面的滑动摩擦系数。
7.如权利要求1所述的抗挤压变形门，其特征在于所述门板与门框相接触的表面，不包括转动侧的门板表面，其余三个门板表面设有刚度强化面。
8.如权利要求7所述的抗挤压变形门，其特征在于所述刚度强化面是在门板表面贴覆硬质光滑薄钢板。
全文摘要
本发明公开了一种抗挤压变形门，其包括门板、门框，门框包括外层门框和内层门框，内层门框的剖面为凹型，外层门框的剖面为凸型，外层门框凸出部分插入内层门框凹槽内，且外层门框的凸出部分与内层门框的凹槽之间预留一定间隙，内外门框嵌合组成双层门框，外层门框和内层门框在底部与底边刚接在一起。由于内外层门框之间留有间隙，使得灾害发生后的危急关头确保房门仍能安全打开，保证逃生通道畅通无阻。
文档编号E06B5/00GK102278044SQ20111010029
公开日2011年12月14日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者丁文其, 肖冰峰 申请人:同济大学