一種具有裝飾外框的預應力緊固組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種緊固系統(tǒng)，特別設及一種用于對彈性材料預應力的動態(tài)產(chǎn)生過程 的激發(fā)和控制而形成的物體緊固系統(tǒng)及其應用。
【背景技術】
[0002] 目前全國乃至全世界的建筑工程包括室內(nèi)裝飾工程等領域，對于一類抗張強度和 抗折強度不高、脆性大的固體物件（如玻璃、石材、陶瓷等），其傳統(tǒng)的、普遍的安裝方式是 將物件置于U型槽內(nèi)靠型材或構件緊固；或靠結(jié)構膠將物件直接與型材緊固；或在物件上 設置通孔或開槽，再用五金件直接剛性緊固，或通過五金件將物件與框架構件基層剛性緊 固等?，F(xiàn)行的諸多相關國家規(guī)范及標準大多采用W上方式緊固此類物件，現(xiàn)就其中部分規(guī) 范舉例說明：
[0003] 1、國家建設部批準發(fā)布的《國家建筑標準設計圖集》97J103-1，其中的"侶合金隱 框、豎隱玻璃幕墻系列"和"侶合金隱框玻璃幕墻系列"部分，有關玻璃的固定及安裝方式大 致簡述如下：先用結(jié)構膠、雙面膠將玻璃粘在侶合金型材附框上；然后將玻璃與附框的組 合體移動至幕墻框架豎向與橫向構件附近，根據(jù)設計要求調(diào)節(jié)位置到位；再用自攻螺釘?shù)?通過壓板或其他聯(lián)接構件將附框與幕墻框架連接。如壓板需要同時壓到上下或左右等其他 相鄰玻璃時，須待周邊玻璃吊裝到位后再緊固壓板；最后在玻璃留縫處填充防火、保溫及密 封材料等，至此完成隱框玻璃幕墻的固定與安裝。
[0004] 我們知道，將兩個物體實施緊固的方式之一是縮小彼此之間的距離，因此兩者之 一或全部必然發(fā)生相互靠近的位移。在玻璃幕墻的安裝過程中，顯然幕墻框架豎向與橫向 構件是固定的，所W發(fā)生位移的必然是玻璃及侶合金型材附框。而運兩者之間，框架的豎 向與橫向構件無疑是剛性的，由于玻璃與結(jié)構膠的材料特性決定了玻璃與附框的組合體相 對是柔性的。而且，在附框與豎向與橫向構件的緊固過程中，憑借的僅僅是壓板的若干個 單點的緊固，因為附框與橫豎向構件之間只是采用了密封膠條等柔性材料的連接，而并不 是類似于法蘭的、具備剛性的大面積連接。正是由于上述缺陷的存在，即使我們假設玻璃、 附框及幕墻框架的豎向與橫向構件等都是絕對平整的，它們之間也是沒有任何誤差的。于 是整個玻璃幕墻的緊固安裝過程，就是玻璃與附框的柔性組合體向剛性的幕墻框架移動的 過程，而在此過程中的若干緊固點又并非是同步的，或者說能形成剛性平面的，而是單點緊 固，因此玻璃是必然會發(fā)生扭曲的，玻璃內(nèi)部也必然會產(chǎn)生應力不均衡而存在隱患。
[0005] 當然實際情況是，玻璃與附框之間會存在平整度誤差；玻璃本身存在平整度誤差； 幕墻的豎向與橫向構件與附框之間存在平整度誤差；加上幕墻的豎向與橫向構件本身存在 的垂直、水平及角度誤差；加上玻璃與附框粘合后存在相互的厚度誤差；加上現(xiàn)場工人用 螺栓緊固壓板的梓緊程度也會存在差異等等。另外安裝幕墻時，玻璃與附框的組合體是先 擱置在托條（墊塊）上，然后通過梓緊壓板上的螺栓逐步推進直至最終與幕墻框架連接的， 此時因為玻璃的自重加上安裝支點在下端，所W位于玻璃下部的螺栓梓緊時的阻力是遠大 于玻璃上部的；同樣，當壓板同時緊固上下或左右兩塊玻璃的附框時，由于上述各種誤差的 存在W及玻璃位置、尺寸和安裝順序的不同，必然產(chǎn)生的結(jié)果是：在壓板上施加相同的壓 力，但是壓板兩端附框的受力點所受的力是不等的，而且是不可控的、不確定的。
[0006] 上述種種因素最終都會導致玻璃附框?qū)φ辰Y(jié)玻璃的結(jié)構膠產(chǎn)生破壞性的單邊撕 化力，W及此撕化力對玻璃造成的平面扭曲現(xiàn)象和同時產(chǎn)生的不均勻破壞性內(nèi)應力，導致 完工后的玻璃幕墻存在日后使用過程中受到外力（如風力、保潔、維修等）而誘發(fā)的安全隱 患，W致發(fā)生玻璃脫膠、爆裂、墜落等安全性的危害，運也正是自玻璃幕墻應用于建筑外裝 飾結(jié)構W來，時常發(fā)生的玻璃幕墻墜落事故產(chǎn)生的主要原因，W至于大家將玻璃幕墻比作 "城市空中的定時炸彈"。另外，如果幕墻中一塊玻璃的穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生變化，會導致相鄰的玻 璃或物件相應地出現(xiàn)不確定的內(nèi)應力，甚至進一步加劇單邊撕化力的產(chǎn)生及玻璃內(nèi)部破壞 性內(nèi)應力的產(chǎn)生，從而誘發(fā)新的安全隱患。
[0007] 由于受到安裝方式的局限，目前的玻璃幕墻通常只能在建筑內(nèi)部或外部實施安裝 或更換，而且更換玻璃時易對周邊的其他玻璃產(chǎn)生影響或損壞，后期維護比較困難。
[0008] 2、《國家建筑標準設計圖集》02J603-1，其中的"平開侶合金窗"、"推拉侶合金窗"、 "平開侶合金口 "和"推拉侶合金口 "部分，有關口窗扇玻璃的固定及安裝方式大致簡述如 下：先將型材根據(jù)尺寸（W下假設口窗扇為矩形）下料；然后用45度拼接或垂直拼接的方 式組角，在型材內(nèi)插入角碼等連接件，用自攻螺釘或擠壓馴接結(jié)構固定而組合成口窗扇的 邊框；再將玻璃置入型材邊框的U型槽內(nèi)，底端放置支承塊，周邊放置定位塊、密封條（墊） 等，將口窗扇拼裝完成；最后由現(xiàn)場工人將連接、鎖固用功能性五金配件根據(jù)設計要求分別 安裝于口窗扇邊框的型材之上，至此完成侶合金口窗扇玻璃部分的固定與安裝。
[0009] 用此方式緊固玻璃，首先口窗扇中的玻璃與侶合金型材邊框并沒有成為一體，而 僅僅是將玻璃擱置在侶合金型材的U型槽內(nèi)，n窗扇邊框承受玻璃的自重和抗風壓等抵抗 外力荷載的性能取決于口窗扇邊框主要受力桿件的抵抗矩，一般而言型材的截面積越大其 抵抗矩也要大些，因為口窗扇的主要受力桿件就是型材，而型材的受力是靠型材斷面結(jié)構 的相互支撐和型材斷面內(nèi)角碼等連接件的連接實現(xiàn)的。所W為了滿足承受荷載的設計要 求，選用的型材截面積往往都比較大，與此同時對口窗扇的高寬尺寸也必須有嚴格的規(guī)定； 加之型材的尺寸、型號等設置無法做到完全細分，即型材的選擇無法完全適用于相應的荷 載要求，而此時我們通常會選擇偏大規(guī)格的型材W滿足荷載的設計要求，再加上侶合金型 材幾乎是無法重復使用的，因此目前運些傳統(tǒng)的做法無疑都會導致整個產(chǎn)業(yè)浪費現(xiàn)象非常 嚴重，不利于我國發(fā)展資源節(jié)約型的國民經(jīng)濟體系，制約我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略執(zhí)行。
[0010] 另外，玻璃在支撐塊上擱置將直接造成玻璃相對脆弱的斷面受力，容易在玻璃內(nèi) 部產(chǎn)生不均衡內(nèi)應力，一旦受到外力激發(fā)極易出現(xiàn)裂紋乃至爆裂；型材的組角及拼裝結(jié)構 均由工人手工完成，對螺釘?shù)鹊木o固力度控制要求較高，受工人及現(xiàn)場條件的影響大，如果 操作不當也容易造成玻璃安裝過程中的扭曲、受力不均等，給日后的使用帶來安全隱患；密 封膠與密封條等設置在玻璃與型材之間的作用是固定、密封及緩沖，但隨著時間推移都會 逐漸老化而減弱甚至喪失其應有的功能，從而導致玻璃松動產(chǎn)生新的安全隱患；受型材結(jié) 構的影響，合頁、滑撐、拉手、n窗鎖等五金件的安裝，都是靠型材邊框的壁厚咬合五金件的 螺絲螺紋完成緊固，可是顯然型材邊框的壁厚是無法滿足五金緊固牢度運一設計要求的， 因而才會導致目前普遍存在的安裝后侶合金口窗扇出現(xiàn)松動、關不嚴、漏水等現(xiàn)象，嚴重的 則會發(fā)生口窗扇掉落等安全事故。
[0011] 3、《國家建筑標準設計圖集》J103-2~7 "吊掛玻璃幕墻"部分，其中有關玻璃的 固定及安裝方式之一大致簡述如下：先在玻璃邊緣根據(jù)設計要求開設通孔，然后將玻璃吊 裝到位，用夾具固定玻璃，周邊輔W墊塊或膠墊，再由工人對夾具實施螺栓緊固完成對玻璃 的安裝。
[0012] 用此方式緊固玻璃：玻璃的吊掛點形成斷面受力，勢必為應力薄弱點，容易形成破 壞性斷面內(nèi)應力，導致玻璃出現(xiàn)裂縫甚至爆裂、墜落等安全隱患；安裝時不完全具備=維調(diào) 節(jié)功能，當玻璃與構件等出現(xiàn)誤差時易使玻璃產(chǎn)生扭曲，進而加劇玻璃吊掛點不均衡內(nèi)應 力的擴散直至引發(fā)危險；另外對夾具實施緊固時，螺栓的緊固力度控制要求較高，受工人及 現(xiàn)場條件的影響大，若操作不當也容易造成玻璃的應力集中；墊塊或膠墊老化導致玻璃松 動產(chǎn)生新的安全隱患等。
[0013] 4、《國家建筑標準設計圖集》1U508 "平開玻璃隔斷口"部分，其中有關玻璃的固 定及安裝方式大致簡述如下：先在玻璃邊緣根據(jù)設計要求切角或設置通孔，然后將玻璃移 動到位，用夾具固定玻璃，周邊輔W塑料墊片，再由工人對夾具實施螺栓緊固完成對玻璃的 安裝。
[0014]用此方式緊固玻璃：玻璃的支承點位于夾具的螺栓之上，玻璃斷面與夾具為剛性 接觸，玻璃的受力斷面勢必為應力薄弱點，容易形成破壞性內(nèi)應力，導致玻璃出現(xiàn)裂縫等安 全隱患；使用過程中玻璃口頻繁地開啟，玻璃的自重及其他的外力都會導致玻璃與夾具的 緊固點直接產(chǎn)生額外的、不確定的斷面內(nèi)應力，從而打破玻璃整體內(nèi)應力的平衡，產(chǎn)生安全 隱患；另外螺栓的緊固力度控制要求較高，受工人及現(xiàn)場條件的影響大；塑料墊片老化導 致緊固點松動產(chǎn)生玻璃滑動、掉落等新的安全隱患。
[0015] 5、《國家建筑標準設計圖集》J103-2~7 "石材（框架）幕墻"中，有關石材的背 栓式固定及安裝方式大致簡述如下：先根據(jù)設計要求在石材相應部位設置背栓及連接件， 通過連接件將石材擱置在建筑物的立柱與橫梁上，最后調(diào)節(jié)連接件上部的調(diào)整螺釘W適當 修正石材的位置，至此完成石材幕墻的安裝。
[0016] 用此方式安裝石材幕墻，最大的問題是石材與立柱和橫梁之間根本就沒有實施緊 固，而僅僅是靠連接件將石材擱置在立柱與橫梁上實現(xiàn)安裝，調(diào)整螺釘也僅靠其端點與連 接件的平面接觸、無法實現(xiàn)緊固，運樣只要稍有外力就會使石材出現(xiàn)松動甚至滑落。另外， 石材與立柱和橫梁之間是剛性接觸，而石材本身存在平整度誤差，立柱和橫梁平面存在垂 直、水平及角度誤差，加上石材上連接件的位置誤差，安裝時不完全具備=維調(diào)節(jié)功能等 等，上述誤差都會導致安裝后石材上若干個錯固點中真正受力的可能只有兩個，而運兩個 錯固點是不足W承受石材的重量的。同時石材內(nèi)部還會產(chǎn)生不均勻、不穩(wěn)定的內(nèi)應力，一旦 受到震動、碰撞等外力影響，即會加劇不均衡內(nèi)應力對石材的破壞，最終引起石材松動乃至 墜落，對日后的使用及維護帶來較大的安全隱患。
[0017] 其他如《國家建筑標準設計圖集》06J403-1中"玻璃欄板"與"玻璃平臺欄板"部分， W及國家標準《建筑幕墻》GB/T21086-2007,國家行業(yè)標準《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》JGJ 102-2003,《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》JGJ133-2001等等，在上述國家規(guī)范文件有關 玻璃或石材的緊固方式相關章節(jié)中都有上述類似的表述，在此無法一一列舉?？偠灾?述緊固方式都會對被緊固物件產(chǎn)生不穩(wěn)定的破壞性內(nèi)應力，而由此導致的問題是：緊固安 裝后的物件抗外力強度結(jié)構降低；五金固定及安裝點極易形成應力集中；物件的緊固、受 力、抗扭等功用嚴重受制于物件W及斷面幾何形狀；安裝尺寸偏差與角度控制的要求較高，W及邊框料與物件精度控制的要求偏高；物件安裝條件的適應性弱；物件破損掉落后可能 造成的安全意外性高；物件緊固安裝中所使用的各種主要材料耗費大；物件緊固安裝后可 逆型的回收利用難度大等等。
[0018] 針對此類嚴重影響產(chǎn)業(yè)升級，制約節(jié)能環(huán)保高效的現(xiàn)代化發(fā)展的問題，目前尚無 比較合理的解決方式，本發(fā)明填補了此領域的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，而提供一種具有穩(wěn)定預應力結(jié)構的緊固 系統(tǒng)。
[0020] 預應力[prestressing化rce]