一种金属屋面及其抗风挡雪系统的制作方法

本实用新型涉及建筑物屋面领域，特别涉及一种金属屋面的抗风挡雪系统。

背景技术：

国内的一些大型建筑上，会采用金属屋面结构，比如高铁站、体育馆等，国内的金属屋面结构有很多，但是很少有企业或个人在抗自然灾害上做研究，金属屋面在遇到强风和暴雪的极端天气下，由于金属屋面自身的结构强度和连接强度不够，金属屋面容易受损。

目前，公告号为cn202176066u的中国专利公开了一种金属屋面抗风挡雪系统，它主要由连接件和连接杆组成，所述的连接件下端固定连接在金属屋面上，所述连接杆固定连接在所述连接件的上端，并将这些连接件连成一个受力整体。

通过对该种金属屋面结构的研究，涉及连接屋面的各个连接结构都有各自连接强度，连接结构的不同，最终导致的抗风雪等级也不同。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种金属屋面的抗风挡雪系统，其具有连接强度好、自身结构强度高、抗风挡雪等级高的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种金属屋面的抗风挡雪系统，包括屋面板、设于屋面板上侧的连接杆和设于屋面板下侧的支座，支座连接至钢龙骨上，连接杆与屋面板之间设有连接件，连接件包括与连接杆连接的套接部和连接在屋面板上的夹具，夹具将屋面板嵌设至支座上，所述套接部套接至连接杆上，在套接部的侧向设有第一紧固件贯穿连接至连接杆；

所述夹具包括一体成型的夹持本体，夹持本体具有一个供支座嵌入的凹槽，凹槽其中相对的一内壁上设有抵接件，该侧内壁设有沿轴向贯穿的限位槽，抵接件的端部轴向嵌设在限位槽上；另一内壁上设有侧向贯穿至凹槽内壁上的抵紧件和联动抵紧件抵紧的驱动件，驱动件可联动抵紧件于夹持本体内朝向凹槽一侧往复，与抵接件共同限制支座脱出或供支座脱离；

所述连接杆上还设有挡雪件，挡雪件包括形状与连接杆适配且套设在连接杆上的套设部、与套设部一体连接的挡雪本体和供挡雪本体的底部嵌设限位的缓冲垫，连接杆和套接部之间设有第三紧固件。

通过采用上述技术方案，首先，夹持屋面板的夹具由连接件固定在连接杆上，连接件的套接部接在连接杆上，同样的，挡雪片具有一个与连接杆相适配的套设部，连接杆与套设部之间留有的间隙越大，套接部对连接杆的应力逐渐增大；套接确保了两者的贴合缝隙尽可能的减小，确保连接节点的刚度接近最大，抗弯曲能力接近最大，降低套接部和套设部可产生的形变或脱离的概率；

其次，夹持屋面板的夹具为一体式夹具，仅有一个供支座嵌入的凹槽，支座嵌入凹槽后，屋面板被限制在凹槽内，驱动件侧向夹持支座和屋面板，支座被限制在凹槽内，在多个方向上被限制，由于夹具为一体式夹具，相较于传统的分体的两个夹持本体来说，不再是单靠紧固件形成夹持力，而是一体式的夹具本体提供了限制屋面板的夹持力，在具有较大的侧向冲击力时，主要受力部位作用在夹具的内壁上，而不是两个夹持本体的紧固件上，降低了紧固件所需要承载的载荷，利用夹具结构的改善，提升了屋面板、支座和夹具之间的连接强度；

最后，挡雪件的套设部安装在连接杆上，挡雪本体的下部嵌设有缓冲垫，并在挡雪本体的下部具有一个水平方向上的限位和支撑；当具有侧向的冲击力时，避免了挡雪本体受力出现的凹陷和变形现象，从而避免担雪本体从缓冲垫内脱出的现象。该处的连接节点构造合理，可以提供足够的刚度强度，具有较好的抗剪切、抗变形能力。

进一步设置：所述抵接件和抵紧件相对的内侧设有epdm胶条。

通过采用上述技术方案，在夹具紧固的过程中，通过胶条的挤压变形，使滑动夹件和紧固夹件与屋面板之间形成隔离，进一步保护屋面板不受到夹具的损伤，同时胶条还可增大夹件与屋面板之间的摩擦力。

进一步设置：所述驱动件螺纹连接在夹持本体上，抵紧件设有供驱动件的端部抵触的凹腔，驱动件的端部与该凹腔适配。

通过采用上述技术方案，驱动件利用螺纹连接带动抵紧件抵紧，驱动件的端部与凹腔配合形成中心受力，使得夹持更为稳定。

进一步设置：所述夹持本体背向驱动件一侧的内壁上设有抵接件，该侧内壁上设有限位槽，抵接件的尾部嵌设在限位槽上。

通过采用上述技术方案，由于夹具只有一个凹槽，金属屋面的支座和屋面板需要嵌设至凹槽内，凹槽的槽口较小时，凹槽具有一定的限制作用，但是支座和屋面板并不好套设，基于此，增加了可嵌设在凹槽内壁上的抵接件，支座和屋面板可直接套设沿槽口套设至凹槽内，无需轴向套设，确保具有足够的限位强度且方便安装。

进一步设置：所述限位槽包括第一限位槽和第二限位槽，第二限位槽位于靠近凹槽的槽口一侧且第二限位槽的槽深大于第一限位槽的槽深，抵接件的尾部设有与第一限位槽嵌设配合的第一凸起、与第二限位槽嵌设配合的第二凸起，第二凸起的外凸长度大于第一凸起的外凸长度。

通过采用上述技术方案，抵接件在安装时，需要利用第一凸起和第二凸起同时轴向套设至第一限位槽和第二限位槽内，抵接件本身不具有形变能力，第二凸起嵌入第二限位槽的深度较深，第一凸起的嵌设与第二凸起的嵌设形成两点支撑，驱动件朝向凹槽一侧抵接在支座和屋面板上，抵接件位于驱动件另一侧相互夹持支座和屋面板，形成对支座的限位。

进一步设置：所述第一凸起的外端面为外凸的第一弧面，第二凸起的外端面和上端面为连续平滑过渡的第二弧面。

通过采用上述技术方案，第一弧面和第二弧面的存在减小了凸起和凹槽配合的棱边，在轴向套设时，利用弧面更为方便。

进一步设置：所述挡雪本体包括与套设部一体连接的第一挡雪片和第二挡雪片，第一挡雪片和第二挡雪片之间的底部连接有底片，使得第一挡雪片、第二挡雪片和底片以及套设部形成矩形框架结构。

通过采用上述技术方案，第一挡雪片和第二挡雪片之间利用底片围合成矩形框架结构，且该矩形框架结构的底片利用了缓冲垫进行限位，相当于增加了一个独立的连接支点，连接杆、挡雪片和屋面板连接成一体后，为一个整体受力，能够将所受的侧向冲击力分散于连接杆、屋面板和支座上，降低挡雪片受到的局部压力，结构优化更为合理，提升其抗侧向冲击能力。

进一步设置：所述缓冲垫与底片之间设有防脱结构，所述防脱结构包括设于缓冲垫上的t型限位条和设于底片下侧与t型限位条轴向嵌设的t型限位槽。

通过采用上述技术方案，缓冲垫固定安装在屋面板上，挡雪件在安装时，需要轴向套设在缓冲垫上，形成上下限位，避免了缓冲垫的t型限位条从底片的t型限位槽上脱落。

进一步设置：所述第三紧固件穿设于连接杆和套设部的顶部。

通过采用上述技术方案，挡雪件的套设部套接在连接杆上，周边受力支撑，在某一个侧面上提供一个限制其轴向移动的第三紧固件即可。

进一步设置：所述支座包括t型底座、设于t型底座顶部的梅花头和设于t型底座底板上的第四紧固件，t型底座底板下侧还设有橡胶垫。

通过采用上述技术方案，支座的结构均为标准件，梅花头嵌设至夹具的凹槽内，凹槽的形状可设计成多种，凹槽的底部与梅花头形状项适配，槽口的间距可小于梅花头的宽度，梅花头轴向嵌设至凹槽内，利用自身结构即可完成限位；采用抵接件，既可以形成较小的凹槽产生限位，又可以在安装时方便套入。

本实用新型的另一目的是提供一种金属屋面，其具有连接强度好、自身结构强度高、抗风挡雪等级高的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种金属屋面，带有如上述抗风挡雪系统。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：改善了屋面板、支座和夹具之间的连接强度和夹具的自身结构强度，提升了金属屋面的整体抗风雪能力，延长其使用寿命。

附图说明

图1是一种金属屋面的抗风挡雪系统的结构示意图；

图2是抗风挡雪系统其中一截面示意图；

图3是抗风挡雪系统另一截面示意图；

图4是夹具的结构示意图；

图5是夹具、屋面板和支座连接的结构示意图。

图中，1、屋面板；2、连接杆；3、支座；4、钢龙骨；5、夹具；6、套接部；7、连接件；8、第一紧固件；9、第二紧固件；10、挡雪件；101、套设部；102、第一挡雪片；103、第二挡雪片；104、底片；105、第三紧固件；11、防脱结构；111、t型限位槽；112、t型限位条；12、缓冲垫；13、钩部；31、t型底座；32、梅花头；33、第四紧固件；34、橡胶垫；35、底板；51、夹持本体；52、凹槽；53、驱动件；54、抵接件；55、限位槽；551、第一限位槽；552、第二限位槽；553、第一凸起；554、第二凸起；56、第一弧面；57、第二弧面；58、epdm胶条；59、抵紧件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

第一种优选实施方式：

一种金属屋面的抗风挡雪系统，如图1和图2所示，包括屋面板1、设于屋面板1上侧的连接杆2和设于屋面板1下侧的支座3，支座3连接至钢龙骨4上。连接杆2与屋面板1之间设有连接件7，连接件7包括与连接杆2套接的套接部6和连接在屋面板1上的夹具5，屋面板1分段设置，每段屋面板1的侧边卷曲成钩状，相接的两屋面板1之间的钩部13搭接于一体，并利用夹具5一并夹持屋面板1嵌设在支座3上，连接杆2、夹具5和屋面板1以及支座3连接成一体结构。

如图2和图3所示，连接杆2为方管，连接杆2横向设置于屋面板1的上侧，连接杆2的套接部6的形状也呈方形设置，套接部6套设至连接杆2的外圈，在套接部6的侧向设有第一紧固件8，第一紧固件8优选为螺栓，套接部6的两个相对侧面贯穿第一紧固件8，第一紧固件8将套接部6固定连接至连接杆2上。在套接部6的底侧设有第二紧固件9，第二紧固件9优选为螺栓，第二紧固件9连接至夹具5上，将夹具5固定连接在连接杆2上。

如图4至图5所示，夹具5包括一体成型的夹持本体51，夹持本体51呈立方体状，在其中一个侧面上设有凹槽52，凹槽52供支座3嵌入。支座3包括t型底座31、设于t型底座31的顶部的梅花头32和设于t型底座31的底板35上的第四紧固件33，梅花头32嵌入至凹槽52内，凹槽52的槽口所在间距小于梅花头32的外径，相邻两块屋面板1侧边的钩部13套设至梅花头32上，并将钩部13夹持在梅花头32与夹具5的凹槽52之间。

如图4至图5所示，夹持本体51背向驱动件53一侧的内壁上设有抵接件54，该侧内壁上设有限位槽55，限位槽55包括第一限位槽551和第二限位槽552，第二限位槽552位于靠近凹槽52的槽口一侧且第二限位槽552的槽深大于第一限位槽551的槽深，抵接件54的尾部设有与第一限位槽551嵌设配合的第一凸起553、与第二限位槽552嵌设配合的第二凸起554，第二凸起554的外凸长度大于第一凸起553的外凸长度。抵接件54的第一凸起553和第二凸起554嵌设在第一限位槽551和第二限位槽552上。抵接件54由铝合金材料制成，第一凸起553和第二凸起554在嵌设时，需要至端部轴向的滑入限位槽55内，从而在槽口位置进行对凹槽52内的梅花头32限位。

第一凸起553的外端面为外凸的第一弧面56，第二凸起554的外端面和上端面为连续平滑过渡的第二弧面57。第一弧面56和第二弧面57的存在减小了凸起和凹槽52配合的棱边，在轴向套设时，利用弧面更为方便。

如图4至图5所示，夹持本体51背向驱动件53一侧的内壁上设有抵紧件59和联动抵紧件59抵紧的驱动件53，驱动件53可选为螺钉，抵紧件59轴向嵌设在夹持本体51上，并利用自身的嵌设滑移可调整自身所在位置，驱动件53带动抵紧件59朝向凹槽52一侧运动与抵接件54共同限制支座3脱出，驱动件53带动抵紧件59背向凹槽52一侧运动供支座3脱离。

驱动件53螺纹连接在夹持本体上，抵紧件59设有供驱动件53的端部抵触的凹腔，驱动件53的端部与该凹腔适配。

抵接件54和抵紧件59相对的内侧设有epdm胶条58。在夹具紧固的过程中，通过胶条的挤压变形，使滑动夹件和紧固夹件与屋面板之间形成隔离，进一步对保护了屋面板不受到夹具的损伤，同时胶条还可增大夹件与屋面板之间的摩擦力。另外，epdm制成的胶条具有优秀的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，且适用温度范围广。由于屋面板经常暴晒在阳光中，面临较大的昼夜温差，使用epdm材料能够有效提高胶条的使用寿命。

此处，针对屋面板1的安装，可先一步的将夹具5套设至带有屋面板1钩部13的梅花头32上，该套接过程，夹具5的凹槽52可直接沿槽口方向嵌设，完成嵌设后，抵接件54和后一步的轴向插接在凹槽52的限位槽55内。抵紧件59也可以后一步的轴向嵌设，最后利用驱动件53顶紧。驱动件53不会直接作用在屋面板1上，避免驱动件53在拧紧过程中直接抵接于屋面板1的表面，从而避免将屋面板1顶出凹坑甚至顶破屋面板1。

t型底座31的底板35下侧还设有橡胶垫34，支座3的底板35连接至钢龙骨4上。

以上，针对夹具5将屋面板1夹持在支座3上的连接强度，需要进行拉拔性能检测，根据测试标准：aisis905-2008《机械固定冷成型钢连接的试验方法》进行测试，加载速度10n/s下测试，最终结论是，使用该种夹具5夹持屋面板1，在较强的拉拔力下，支座3部分和屋面板1部分产生弯曲，夹具5未脱离屋面板1和支座3。

如图3所示，连接杆2上还设有挡雪件10，挡雪件10包括套设在连接杆2上的套设部101、与套设部101一体连接的挡雪本体和固定在屋面板1上供挡雪本体的底部嵌设限位的缓冲垫12，套接部6呈方形设置，套接部6套设在连接杆2外圈，套接部6的顶部设有第三紧固件105，第三紧固件105为自攻螺钉，第三紧固件105穿设至连接杆2上，完成连接杆2和套接部6的轴向限位。

挡雪本体包括与套设部101一体连接的第一挡雪片102和第二挡雪片103，第一挡雪片102和第二挡雪片103相互平行，在第一挡雪片102和第二挡雪片103的底部连接有底片104，底片104与第一挡雪片102和第二挡雪片103一体成型，使得第一挡雪片102、第二挡雪片103和底片104以及套设部101形成矩形框架结构。

底片104与缓冲垫12嵌设连接，具体的说，缓冲垫12与底片104之间设有防脱结构11，防脱结构11包括设于缓冲垫12上的t型限位条112和设于底片104下侧与t型限位条112轴向嵌设的t型限位槽111。在安装时，挡雪片的套接部6需要从侧向套设至连接杆2上，并在接近缓冲垫12的区域位置前，将底片104上的t型限位槽111轴向套设至缓冲垫12上个的t型限位条112上，完成限位连接。

以上，针对挡雪片所完成的套接和限位连接，需要利用《fm4474-2004用静态正和/或负差压评价屋顶组件耐模拟风吹起的试验标准》对试验装置进行试验，以及对夹具5、连接杆2和支座3之间的连接强度进行抗风揭试验试验。

静态抗风压检测相关方法如下：

1）确定测试的标准，即《fm4474-2004用静态正和/或负差压评价屋顶组件耐模拟风吹起的试验标准》。

2）测试试件的设备名称、型号、计量有效期、证书编号：env-yq-008金属屋面抗风实验设备，型号wmxt7738，计量有效期2020.3.26，证书编号zs1901978d002。

3）检测条件：环境温度26℃，环境湿度71%，大气压力101.2kpa，地点：珠海安维特工程检测有限公司（珠海市斗门区）。

4）检测

分级压力-700pa,加载速率≤100pa/s，保压时间＞60s，间隔时间＞60s，检测日期2019.5.15，检测历时87min。

5）结论

当测试进行-16100pa级荷载，压力上升至-15826pa时，压力无法上升，试件有漏气现象，无法保压，试件无破坏、试验终止。

测试试件抗风承载力为-15400pa。

上述测试详见检测报告，报告编号env-2019-014-01-jt。

另一种优选实施方式：

一种金属屋面，带有如上述第一种优选实施方式的抗风挡雪系统。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。