一种基于石材幕墙的背栓连接系统的制作方法

本发明涉及幕墙连接领域，尤其涉及一种基于石材幕墙的背栓连接系统。

背景技术：

1、幕墙作为建筑的外墙维护，其本身并不承重，是现在大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。幕墙是一个独立完整的整体结构系统，通常用在主体结构的外侧，一般都包覆在主体结构的表面上，幕墙相对于主体结构在平面内有一定的微动能力。幕墙由于其质量轻、设计灵活、抗震能力强等优点的存在，现在已经广泛应用于各种建筑物上。幕墙主要可分为玻璃幕墙和石材幕墙，玻璃幕墙是指由支撑结构体系和玻璃组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或者装饰结构；石材幕墙是指由石材面板和支撑结构组成、不承担主体结构载荷与作用的建筑围护架构，石材幕墙可分为背栓式石材幕墙、托板式石材幕墙和通长槽式石材幕墙，背栓式石材幕墙采用挂式柔性连接，抗震性能高，多向可调，表面平整度高，拼缝平直、整齐。

2、在对背栓式石材幕墙进行安装时，施工人员首先在预埋件表面合适位置进行打孔，为确保打孔深度，应在冲击钻上设立标尺，控制打孔深度。打完孔后，施工人员将化学锚栓穿入钢板与结构固定。安装化学锚栓时先将玻璃管药剂放入孔中，再将锚栓进行安装。放入螺杆后进行搅拌，待洞口有少量混合物外漏后即可停止。当化学锚栓施工完毕后，不能立即进行下一步施工，必须等到螺栓里的化学药剂反应、凝固完成后方可开始下步施工。

3、中国专利公开号：cn108222343a公开了一种背栓式石材幕墙结构，包括设置在建筑主体内的预埋板，预埋板上通过化学锚栓连接有对称设置的镀锌槽钢连接件，在镀锌槽钢连接件上通过螺栓连接有立柱组件，在立柱组件上通过螺栓连接有横梁，横梁与立柱组件共同构成镀锌钢骨架，在镀锌钢骨架和建筑主体之间设置有防火层，横梁上连接有铝合金挂件，铝合金挂件上连接有石材面板，石材面板之间具有缝隙，在缝隙处设置有铝板防水层，铝合金挂件上通过螺栓连接有位于横梁上的铝挑件，铝挑件和横梁之间设置有绝缘垫片；由此可见，上述技术方案中通过设置镀锌钢板和化学锚栓的方式加强石材面板与预埋板之间的连接强度，但是存在以下问题：其采用的镀锌模板仅能加强预埋板与石材面板之间的强度，但是，对于建筑和幕墙的整体连接而言，化学锚栓与预埋板之间的连接强度也是整体强度的考虑因素之一，上述技术方案中对于化学锚栓与预埋板之间的连接强度并未加强，由于化学锚栓与其埋体的连接强度受埋栓埋孔之间的影响较为明显，在埋孔开孔尺寸超差或开孔内部未清洁到位时，化学锚栓与其埋体的连接强度明显降低，从而导致幕墙与墙体的连接强度降低，存在安全风险。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于石材幕墙的背栓连接系统，用以克服现有技术中化学锚栓与预埋件之间连接强度不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于石材幕墙的背栓连接系统，包括：

3、钻孔模块，其用于对石材幕墙的基础墙体进行打孔以形成初始孔，以及以设定的调整量对所述初始孔进行扩孔以形成设定尺寸的预制孔；

4、清理模块，用以清理所述预制孔内的残渣、灰尘以及所述预制孔内表面的松动建筑颗粒；

5、化学锚管植入模块，用以将化学锚管的玻璃锚管置于所述预制孔的末端；

6、栓杆植入模块，用以将化学锚栓的栓杆置入放置有所述玻璃锚管的预制孔末端并将玻璃锚管破碎以使栓杆通过化学药剂与所述基础墙体刚性连接；

7、导向模块，其设置在石材幕墙的基础墙体表面，包括与所述钻孔模块相连用以定位钻孔中心的第一导向部，与所述化学锚管植入模块相连用以作为所述玻璃锚管置入通道的第二导向部，以及，与所述栓杆植入模块相连用以定位栓杆中心的第三导向部；

8、第一采集单元，其设置在所述第一导向部上并与所述钻孔模块相连，用以采集所述钻孔模块所钻的初始孔的孔径以及孔深；

9、第二采集单元，其分别与所述栓杆植入模块以及所述第三导向部相连，用以采集化学药剂的溢出时间；

10、测试模块，用以在第一预设条件对所述栓杆与所述基础墙体的连接强度进行测定；

11、控制模块，其分别与所述钻孔模块、所述清理模块、所述化学锚管植入模块、所述栓杆植入模块、所述导向模块以及所述测试模块相连，用以根据测试模块测定的所述连接强度确定植栓是否符合标准，并在第二预设条件通过调整所述预制孔的孔径以使植栓符合标准；

12、所述第一预设条件为所述栓杆植入完成并达到预设的固化时间；

13、所述第二预设条件为植栓不符合标准。

14、进一步地，所述钻孔模块包括：

15、中心定位组件，其与所述第一导向部相连，用以确定钻孔中心的位置；

16、打孔单元，其与所述中心定位组件相连，用以在所述中心定位组件与所述第一导向部连接后对所述基础墙体的设定位置进行打孔，所述打孔单元包括打孔动力源；

17、精钻进给调整单元，其分别与所述中心定位组件以所述打孔单元相连，包括：

18、偏心调整组件，其与所述中心定位组件相连，用以调整所述打孔单元的钻头与所述钻孔中心的距离，所述偏心调整组件包括调整轨道，用以确定所述打孔单元的运动方向；

19、调整动力部，其分别与所述偏心调整组件以及所述打孔单元相连，用以驱动所述打孔单元沿所述调整轨道运动设定距离；

20、旋转部，其与所述偏心调整组件相连，用以带动所述偏心调整组件上的打孔单元绕所述钻孔中心转动。

21、进一步地，所述第一导向部包括：

22、支撑部，其与石材幕墙的基础墙体相连，用于对整个导向模块提供支撑作用；

23、卡接部，其与所述中心定位组件相连，用于对中心定位组件进行卡接与导向。

24、进一步地，所述钻孔模块根据设定的钻孔目标直径d确定钻孔钻头直径dm,打孔模块设置有第一参考直径d1和第二参考直径d2，其中d1＜d2，

25、若d≤d1，所述钻孔模块判定钻孔目标直径处于第一范围并将所述钻孔钻头直径dm设定为dm＝dm0*a1；

26、若d1＜d≤d2，所述钻孔模块判定钻孔目标直径处于第二范围并将所述钻孔钻头直径dm设定为dm＝dm0；

27、若d2＜d，所述钻孔模块判定钻孔目标直径处于第一范围并将所述钻孔钻头直径dm设定为dm＝dm0*a2；

28、其中，dm0为标准钻孔钻头直径，0＜a1＜1＜a2，dm0＜d1。

29、进一步地，所述钻孔模块在第一工作状态根据所述第二采集单元采集的实际孔径d1与钻孔采用的钻孔钻头直径dm确定基础墙体的坚硬水平参量g以确定基础墙体的坚硬水平，(确定后续打孔的调整量)所述钻孔坚硬水平参量g由式(1)表示，

30、g＝d1/dm (1)

31、所述打孔模块设置有第一参照量g1和第二参照量g2，其中1＜g1＜g2，

32、若g＜g1，所述钻孔模块判定基础墙体处于第一坚硬水平；

33、若g1≤g＜g2，所述钻孔模块判定基础墙体处于第二坚硬水平；

34、若g≥g2，所述钻孔模块判定基础墙体处于第三坚硬水平；

35、所述第一工作状态为所述钻孔模块采用所述钻孔钻头直径dm对所述基础墙体打孔完成。

36、进一步地，所述钻孔模块在第二工作状态根据所述实际孔径d1和目标孔径d的差值δd1与所述基础墙体的坚硬水平确定精钻孔单次的调整量dθ，设定δd1＝d-d1，

37、若所述基础墙体的坚硬水平处于第一坚硬水平，所述钻孔模块判定使用第一扩孔调整方式，采用第一扩孔系数与预设扩孔次数n0将单次的调整量dθ调整至第一调整量；

38、若所述基础墙体的坚硬水平处于第二坚硬水平，所述钻孔模块判定使用第二扩孔调整方式，采用第二扩孔系数与预设扩孔次数n0将单次的调整量dθ调整至第二调整量；

39、若所述基础墙体的坚硬水平处于第三坚硬水平，所述钻孔模块判定使用第三扩孔调整方式，采用第三扩孔系数与预设扩孔次数n0将单次的调整量dθ调整至第三调整量；

40、其中，1＞第一扩孔系数＞第二扩孔系数＞第三扩孔系数＞0；

41、所述第二工作状态为所述钻孔模块完成对基础墙体坚硬水平的判定。

42、进一步地，所述钻孔模块在第三工作状态根据扩孔后的孔径d2与所述目标孔径d的差值δd2确定钻孔是否合格，若不合格，确定针对扩孔系数的调整量；设定δd2＝d2-d，所述钻孔模块设置有容许偏差δr，其中，δr＞0，

43、-δr≤δd2≤δr，所述钻孔模块判定钻孔合格且预制孔制备完成；

44、δd2＜-δr，所述钻孔模块判定钻孔不合格且孔径小于目标孔径，钻孔模块采用第一修正系数对扩孔系数进行修正；

45、δd2＞δr，所述钻孔模块判定钻孔不合格且孔径大于目标孔径，钻孔模块采用第二修正系数对扩孔系数进行修正；

46、其中，第一修正系数＞1＞第二修正系数，

47、所述第三工作状态为采用确定的调整量完成所述预设扩孔次数n0的扩孔。

48、进一步地，所述栓杆植入模块在第一完成条件根据栓杆完全植入预制孔内的时间t1与在预制孔孔口检测到所述玻璃锚管中化学药剂溢出的时间t2的差值δt判定栓杆植入时间与化学药剂溢出时间是否匹配，设定δt＝t1-t2，

49、其中t1＝h/v，h为预制孔的实际孔深，v为栓杆植入时的进给速度；

50、所述栓杆植入模块设置有容许偏差δg，δg＞0，

51、若-δg≤δt≤δg，所述栓杆植入模块判定栓杆植入时间与化学药剂溢出时间匹配；

52、若δt＜-δg，所述栓杆植入模块判定栓杆植入栓杆植入时间与化学药剂溢出时间不匹配且栓杆植入预制孔底部时化学试剂尚未溢出预制孔外部，栓杆植入模块根据预设调整参量将所述进给速度提高至第一调整进给速度；

53、若δt＞δg，所述栓杆植入模块判定栓杆植入栓杆植入时间与化学药剂溢出时间不匹配且栓杆未植入预制孔底部时化学试剂已溢出预制孔外部，栓杆植入模块根据预设调整参量将所述进给速度降低至第二调整进给速度；

54、其中，第一调整进给速度＞第二调整进给速度；

55、所述第一完成条件为所述钻孔模块判定预制孔制备完成且所述清理模块完成对所述预制孔的清理。

56、进一步地，所述栓杆植入模块在第一调整条件重新对所述预制孔进行栓杆植入并根据检测到的所述玻璃锚管中化学药剂溢出的时间t2’与所述t2的变化率g判定进给速度的调整是否有效，所述栓杆植入模块设置有第一参考变化率g1和第二参考变化率g2,设定g＝t2’/t2，0＜g1＜1＜g2，

57、若g1≤g≤g2，所述栓杆植入模块判定调整有效；

58、若g＜g1或g＞g2，所述栓杆植入模块判定进给速度的调整无效，栓杆植入模块根据g与所述g1及所述g2的关系确定针对植栓转速的调整方式；

59、当g＜g1时，所述栓杆植入模块判定采用第一转速调整方式，将栓杆植入时的栓杆转速降低至第一转速值；

60、当g＞g2时，所述栓杆植入模块判定采用第二转速调整方式，将栓杆植入时的栓杆转速升高至第二转速值；

61、其中，第一转速值＜第二转速值；

62、所述第一调整条件为所述栓杆植入模块判定栓杆植入栓杆植入时间与化学药剂溢出时间不匹配且对所述进给速度调整完成，或，所述栓杆植入模块判定进给速度的调整无效且对所述栓杆转速调整完成。

63、进一步地，所述控制模块将所述测试模块检测的栓杆的实际拉拔力fa与标准拉拔力进行比对确定植栓是否符合标准，所述控制模块设置有最小拉拔力fa，

64、若fa≥fa，所述控制模块判定植栓符合标准，

65、若fa＜fa，所述控制模块判定植栓不符合标准，所述控制模块根据实际拉拔力fa与标准拉拔力的差值δfa以及所述钻孔坚硬水平参量g确定针对孔径的调整量；设定δfa＝fa-fa，控制模块设置有参照差值δfa0，

66、δfa≤δfa0/g，所述控制模块判定植栓符合建筑强度，无需对植栓的预制孔径进行调整；

67、δfa＞δfa0/g，所述控制模块判定植栓不符合建筑强度，需对植栓的预制孔径进行调整，控制模块将所述钻孔目标直径增加至d’以增加连接强度，设定d’＝d×μ,其中，μ为直径调整参数，μ＞1。

68、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

69、本发明通过设置有钻孔模块、第一采集单元，通过钻孔模块在基础墙体上形成初始孔，通过第一采集单元对初始孔的孔深与孔径进行采集，然后钻孔模块进行扩孔，采取这样的方式能够提高预制孔的精度，从而加强栓杆与预制孔之间的匹配度，继而加强化学锚栓与预埋板之间的连接强度；本发明通过设置有栓杆植入模块与第二采集单元，栓杆植入模块与第二采集单元相互连接能够对栓杆植入时化学药剂的情况作出采集，能够提高化学药剂、栓杆与预制孔内壁之间的连接从而加强化学锚栓与预埋板之间的连接强度。

70、进一步地，本发明钻孔模块通过设置有中心定位组件、打孔单元和精钻进给调整单元，通过中心定位组件和打孔组件能够在合适的钻孔中心进行定位然后实施钻孔；本发明精钻进给调整单元通过设置有偏心调整组件、调整动力部以及旋转部，精钻进给调整单元的设置能够对初始孔进行扩孔以形成预制孔，从而保证预制孔的精度，提高栓杆与预制孔之间的配合度，最终提高化学锚栓与基础墙体之间的连接强度；

71、进一步地，本发明导向模块中第一导向部设置有支撑部，支撑部的设置能够对整个导向模块提供支撑作用，同时卡接部的设置能够将中心定位组件进行卡接与导向，提高了钻孔模块的钻孔精确度。

72、进一步地，本发明所述钻孔模块根据设定的钻孔目标直径d确定钻孔钻头直径dm，为了获得与钻孔目标直径相匹配并具有设定精度的实际钻孔直径，本发明首先根据目标直径确定初次打孔的钻头直径，能够避免直接使用与目标直径相同的钻头直径进行打孔时，由于基础墙体的不同，获得的实际钻孔直径可能存在超出目标直径的情况，有效的保证了本发明初次钻孔能够在目标直径内。

73、进一步地，本发明通过在钻孔模块形成初始孔后，根据根据所述第二采集单元采集的实际孔径d1与钻孔采用的钻孔钻头直径dm确定基础墙体的坚硬水平参量g以确定基础墙体的坚硬水平g，由于基础墙体的坚硬水平不同，在扩孔时钻孔模块的设置参量也不同，通过判断基础墙体的坚硬水平能够更加合适的调整钻孔模块在扩孔时的设置参量已达到更加适配的预制孔尺寸，从而提高了栓杆与预制孔之间的匹配度。

74、进一步地，本发明在钻孔模块完成对基础墙体坚硬水平的判定后，根据所述实际孔径d1和目标孔径d的差值δd1与所述基础墙体的坚硬水平确定精钻孔单次的调整量dθ，由于基础墙体的坚硬水平程度不同，调整量dθ也不同，通过基础墙体不同的坚硬水平程度，调整的调整量dθ也不同，能够适应不同坚硬水平程度的基础墙体上进行扩孔，以得到更加精确的预制孔尺寸。

75、进一步地，本发明在钻孔模块完成采用确定的调整量完成扩孔之后，根据扩孔后的孔径d2与所述目标孔径d的差值δd2确定钻孔是否合格，通过检测钻孔是否合格能够加强对钻孔精度的监测，便于钻孔模块对钻孔精度的控制，从而得到与栓杆匹配度良好的预制孔，从而提高化学锚栓与基础墙体之间的连接强度。

76、进一步地，本发明在钻孔模块判定预制孔制备完成且所述清理模块完成对所述预制孔的清理后，所述栓杆植入模块根据栓杆完全植入预制孔内的时间t1与在预制孔孔口检测到所述玻璃锚管中化学药剂溢出的时间t2的差值δt判定栓杆植入时间与化学药剂溢出时间是否匹配，以此来判断化学药剂是否填满预制孔内部以及检测化学药剂粘合栓杆与基础墙体之间的粘合强度，从而对栓杆植入做出调整，保证栓杆植入时与化学药剂充分粘合，从而保证化学锚栓与基础墙体的连接强度。

77、进一步地，本发明在栓杆植入模块判定栓杆植入栓杆植入时间与化学药剂溢出时间不匹配且对所述进给速度调整完成后，或者，所述栓杆植入模块判定进给速度的调整无效且对所述栓杆转速调整完成后，所述栓杆植入模块在第一调整条件重新对所述预制孔进行栓杆植入并根据检测到的所述玻璃锚管中化学药剂溢出的时间t2’与所述t2的变化率g判定进给速度的调整是否有效，从而对栓杆转速做出调整，通过调整栓杆的转速来调整栓杆植入时与化学试剂之间的粘合，提高了栓杆与化学试剂之间的接触，从而提高了栓杆与化学试剂的连接，从而提高了化学锚栓与基础墙体之间的连接强度。

78、进一步地，本发明控制模块将所述测试模块检测的栓杆的实际拉拔力fa与标准拉拔力进行比对确定植栓是否符合标准，若符合标准进行下一步施工，若不符合标准则通过调整钻孔目标直径来扩大孔径，以此加强栓杆与预制孔之间的连接，从而加强化学锚栓与基础墙体之间的连接。