專利名稱：復合結(jié)構(gòu)件和墻體組裝方法
技術領域：
本發(fā)明領域和背景本發(fā)明涉及一種主要用于房屋和其它建筑結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)件。
一般建筑，例如房屋包括各種不同的結(jié)構(gòu)件或構(gòu)架件。例如其包括墻體芯撐、地板和天花板格柵、屋頂櫞、隔墻芯撐等。雖然近年來已越來越多地采用板狀金屬芯撐，但是這些部件通常還是用木材制造。
盡管木材非常好用，但是它具有很多缺點，例如越來越供不應求和導致較高的價格，以及容易受到火災、昆蟲和腐蝕的損害。另一方面，當處于高溫下時板狀金屬結(jié)構(gòu)件會通過墻體導熱(或冷)，而且某些金屬結(jié)構(gòu)件還會產(chǎn)生翹曲。此外，很多建筑者不熟悉需要用金屬構(gòu)件進行建筑施工的技術。
本發(fā)明的主要目的是通過提供一種成本低和熱導敏感性低的構(gòu)件和墻體組件來克服上述缺點。
本發(fā)明簡述按照本發(fā)明構(gòu)成的結(jié)構(gòu)件包括主體部件和安裝到主體部件上的邊緣覆蓋體。主體部件由芯體制成，所述芯體用包含石膏的混合物制作。芯體具有相對的邊緣，而邊緣覆蓋體在相對的邊緣上伸延。
本發(fā)明還包括一種含有一個或多個上述結(jié)構(gòu)件的墻體組件。
附圖簡述通過下面結(jié)合附圖所作的詳細說明將更有助于理解本發(fā)明。其中

圖1是墻體的局部透視圖，所述墻體包含按本發(fā)明所述方式構(gòu)成的結(jié)構(gòu)件；
圖2是圖1中所示墻體的端視圖；圖3是取自圖2中線3-3處的放大的局部剖面圖；圖4是表示圖3中所示結(jié)構(gòu)件的另一個放大的剖面圖；圖5是與圖4相似的視圖，但其表示的是另一種結(jié)構(gòu)；圖6是進一步表示圖4中所示結(jié)構(gòu)件的透視圖；圖7、8和9是表示結(jié)構(gòu)件另一種結(jié)構(gòu)的局部剖面圖；圖10是表示本發(fā)明另一種形式的局部剖面圖；圖11是表示圖10中所示構(gòu)件生產(chǎn)過程的視圖；圖12和13是與圖10和11相似的視圖，但是其表示本發(fā)明的另一種形式；圖14和15是表示本發(fā)明另一個實施例的生產(chǎn)過程的視圖；圖16是表示本發(fā)明另一個實施例的視圖；圖17、18和19表示本發(fā)明另一個實施例的生產(chǎn)步驟；圖20是表示圖17-19中一部分結(jié)構(gòu)件的視圖；圖21是本發(fā)明另一個實施例的視圖；圖22是本發(fā)明另一個實施例的剖面圖；圖23是包含本發(fā)明所述構(gòu)件的建筑物的示意圖；圖24是按照本發(fā)明構(gòu)成的桁架的視圖；圖25是包含按照本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)件的另一個建筑物的剖面圖；圖26是按照本發(fā)明所述另一個結(jié)構(gòu)件的視圖；圖27是按照本發(fā)明所述另一種結(jié)構(gòu)件的透視圖；圖28是與圖27相類似的視圖，其表示圖27的結(jié)構(gòu)件中不同位置上的一些部件；圖29是取自圖28中線29-29處的剖面圖；圖30表示包含圖27中所示構(gòu)件的組件；
圖31是取自圖30中線31-31處的剖面圖；圖32是與圖31相類似的視圖，其表示經(jīng)變型的組件；圖33和34是表示結(jié)構(gòu)件另一個實施例的透視圖；圖35是包含本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)件的墻體組件的透視圖；圖36是取自圖35中線36-36處的剖面圖；圖37、38、39和40是結(jié)構(gòu)件另一個實施例的剖面圖；圖41是本發(fā)明所述另一個墻體組件的剖面圖；和圖42是與圖41相類似的視圖，其表示墻體組件的另一個實施例。
詳細說明首先參照圖1-3，其中示出的墻體組件30可以是例如房屋或其它建筑物的隔墻。墻體組件30包括多個按本發(fā)明方式構(gòu)成的豎向延伸的復合芯撐31，這些芯撐31在水平方向上彼此相隔一定距離。在本實施例中，把芯撐31的下端安裝在C型金屬底板的凹槽32中而把它們的上端安裝到C型金屬頂板凹槽33中。在凹槽和芯撐31的一側(cè)覆蓋著作墻板的板件34而在它們的另一側(cè)上覆蓋著另一個作墻板的板件35，由于芯撐既把兩個墻板分離又支撐著它們，因此形成了中空的墻體。在本發(fā)明的這個特定實施例中，兩個板件34和35是石膏墻板。豎直芯撐31的端部在凹槽32和33的折緣之間延伸。用螺紋固定件把墻體組件30固定到一起，其中螺紋固定件把板件34和35固定到芯撐31的邊緣上并同時固定到凹槽32和33的折緣上。
特別參照圖3和圖4，其表示一個芯撐31，芯撐31包括主體41和兩個邊條42及43。主體41包括優(yōu)選用包含石膏的混合物制成的芯體44和固定到芯體44兩側(cè)的蓋板或背板45及46。主體41還包括被邊條42和43覆蓋的兩個邊緣47。在本發(fā)明的這個實施例中，邊條42和43比較硬而且可以例如用金屬板制做。在圖1-4所示的本發(fā)明的實施例中，兩個邊條42和43覆蓋邊緣47而且每個邊條均具有折緣48，所述折緣折到或伸到背板45和46上。邊條42和43牢固地固定到主體41上，而且通過螺紋固定件49把板件34和35固定到芯撐31上。固定件49伸過板件34和35并自旋穿過邊條42和43然后牢固地把板件34和35固定到邊條上。由于邊條本身是固定到主體41上的，所以通過邊條可以將板件34和35隔開，并將其固定到芯撐31上。
作為圖1-4中示出的本發(fā)明的一個特定實施例，芯體44由石膏和傳統(tǒng)添加劑的混合物制成。該混合物可以與傳統(tǒng)石膏墻板或芯板一樣。側(cè)面由通常用于覆蓋普通墻板的背板45和46覆蓋。芯撐31的深度，或換句話說板件34和35相鄰兩側(cè)之間的距離大體上等于3-5/8″，芯撐的厚度(背板45和46之間的距離)大體上為1-1/4″。這些尺寸對于傳統(tǒng)的墻體芯撐來說是最常用的尺寸。邊條42和43優(yōu)選由厚度為0.012英寸-0.020英寸的金屬板制成，而折緣48的長度約為1/4″。邊條42和43處于芯體表面上，它們相隔最大距離(即，大于芯體兩側(cè)之間的距離)，而且邊條42和43覆蓋芯體的整個邊緣表面。
按照本發(fā)明構(gòu)成的芯撐31具有很多優(yōu)點。其成本明顯低于類似尺寸的木制或金屬芯撐。主體41是相對阻燃的而且不會在兩個板件34和35之間迅速導熱。金屬條42和43覆蓋和保護芯體44的端面而且它們還形成能牢固固定螺紋固定件的部件。芯撐可以具有木制芯撐的尺寸和感覺，而且可以用與木制芯撐相同的建造技術進行鋪設。
包含本發(fā)明所述芯撐的墻體組件30還具有良好的橫向強度，即在垂直于墻板方向上的強度。邊條42和43形成加強條，它們在橫向載荷的作用下相對于芯撐的彎軸彼此相距較遠。此外，芯撐側(cè)面上的背板45和46的平面平行于橫向載荷的方向。芯體的作用是把背板45和46保持在這些平面中，而且這些背板相對于這些平面方向上的載荷具有較大強度。
圖3和4中所示的芯撐結(jié)構(gòu)包括一個由單個石膏活動襯板形成的主體。主體的厚度通常約為1″。在帶有附加折緣48的情況下，這個芯撐的整個厚度約為1-1/32″。圖3和4中所示的芯體還可以用具有標準芯體厚度尺寸為1-1/4″和寬度為3-5/8″的單個芯體來代替。
圖5中示出了一種結(jié)構(gòu)，其中芯體的主體51由兩層例如5/8″的石膏板52和53構(gòu)成。兩層板52和53中每一層的兩側(cè)均蓋有背板54，而且其邊緣由橫跨兩層的邊條55覆蓋。可以用粘結(jié)劑把兩層52和53中相鄰的背板54固定在一起，而且可以用粘結(jié)劑把邊條55固定到兩層板52和53上。
圖6-13示出了把剛性邊條固定到主體上的不同方法。在每個實施例中，可以用圖4中示出的單層芯體材料和背板構(gòu)成主體或用圖5中示出兩層結(jié)構(gòu)形成主體。
參照圖6，其中示出了包含主體61和兩個邊條62的結(jié)構(gòu)件60。每個邊條62包括如上所述的折緣63，而且通過在沿結(jié)構(gòu)件60長度方向相隔一定距離的位置上設置的彎邊或凹槽把折緣63固定到主體61上。通過設置彎邊或壓痕64來代替或不在主體61的邊條和芯體以及背板之間設置粘結(jié)劑。
圖7表示包含芯體66和邊條67(僅示出一個)的結(jié)構(gòu)件，其中邊條67的折緣68通過用標號69表示的樁形件固定到主體66上，所述樁形件沿結(jié)構(gòu)件的長度方向彼此以間隔一定距離的形式設置。
圖8表示與圖6中所示部件60相類似的結(jié)構(gòu)件71。然而，該結(jié)構(gòu)件由兩層而不是單層結(jié)構(gòu)72和73構(gòu)成，結(jié)構(gòu)件上帶有剛性邊條74。用與圖6所示結(jié)構(gòu)相似的彎邊75把邊條74固定到兩層構(gòu)件72和73上。最好把兩層構(gòu)件72和73粘合到一起而且可以用粘結(jié)劑把它們固定到邊條74上。
圖9表示包含主體78和兩個邊條79的結(jié)構(gòu)件77。每個邊條79包含兩個折緣80，向兩個折緣施加彼此相向的壓力將其壓入主體78的側(cè)面，由此把邊條固定到主體上。
下面參照圖10和11，將兩個邊條82(圖10和11中僅示出了一個)固定到主體83上。每個邊條82上具有兩個折緣84而且在每個折緣上相隔一定距離的位置處設有預制的尖頭85。尖頭85可以通過沖壓操作預先制成。如圖11所示，為了把邊條82和主體83組裝到一起，將邊條82的中間部分相對于主體的邊緣定位，然后把折緣84向下向內(nèi)彎曲使尖頭85進入主體83從而把邊條固定到主體83上。
參照圖12和13，主體88上裝有邊條89。每個邊條89包括折緣90而且折緣上具有向內(nèi)彎曲形成折緣突起91的邊緣部分。主體88上帶有沿與主體邊緣相鄰的側(cè)面93形成的導槽92，而且最好把折緣90向內(nèi)彎成如圖13所示的形狀以使折緣突緣91折入導槽92。優(yōu)選使突緣91與相鄰部分的折緣90基本上成直角延伸并將導槽92加工成與突緣91相咬合的形狀。因此，每個導槽92都具有與側(cè)面93成直角并與突緣91相咬合的表面94和另一個表面95，該表面是傾斜的或成一定角度以便當把折緣90向內(nèi)彎曲時形成能容納突緣91的間隙。
圖14和15表示通過用附加的板例如芯體側(cè)面上的板材覆蓋邊條而把加強的邊條固定到主體上的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)件101由兩個板層102(雖然一個較厚的層能夠滿足要求)構(gòu)成，每個板的兩側(cè)上具有背板103。將平坦的邊緣加強條104相對于主體101的邊緣105(優(yōu)選沿每個邊緣的整個長度)定位，而邊條104的寬度基本上等于主體101的整體寬度。將蓋條106定位在邊條104上面，蓋條106的寬度應達到能將其折過邊條104的邊緣并抵達層102外側(cè)的程度。用粘結(jié)劑把折起部分107牢固地固定到背部板材103上，由此把邊條104固定到主體101上。如上所述，邊條104和蓋條106是沿主體101的每個邊緣設置的。蓋條106可以用背紙或其它板形材料制做。
邊條104可以用各種加強材料制做，例如金屬(如上所述)、紙、紙板、無紡纖維等。
圖16表示包含主體111和邊條112的結(jié)構(gòu)件，所述邊條固定到主體的相對邊緣上。在該實施例中，把兩層板113固定到一起以形成主體。每個邊條112包括向下彎曲的折緣114而粘結(jié)劑層115把折緣114固定到層113的外背板上。在該實施例中，每個邊條的中部(即，兩個折緣114之間的邊條部分)可以不固定到主體111上。
在本發(fā)明的上述實施例中，在制成芯體材料后，把邊條固定到一層或多層芯體材料上。通常把各層切割或制成長條。在圖17-22所示的實施例中，在安裝之前可以通過擠壓成形或現(xiàn)場澆鑄制做主體的芯體材料并將其固定到背板和邊條上。參照圖17-19，結(jié)構(gòu)件120由芯體121、兩個背板122和123、以及與圖14和15中所述的邊條104有關的兩個邊條124構(gòu)成。用例如石膏制做芯體121而且可以將其現(xiàn)場澆鑄或擠壓成圖17所示的形狀。在用石膏漿制成芯體121之后和在使石膏板經(jīng)過干燥階段之前，在邊緣表面126上固定兩個邊條124，然后把背板122折曲使其蓋住芯體的一側(cè)127、兩個邊條124，然后蓋住芯體另一側(cè)128的至少一部分。隨后在側(cè)面128上固定第二背板123并將第二背板覆蓋在板122的折疊部分上。在將各部件組裝好之后和在圖19所示的條件下，使組件通過干燥爐以形成最終的結(jié)構(gòu)件。背板122的寬度可制成使其能足以完全包裹芯體121，因此不再需要第二板123。
參照圖20，邊條124上可以包括多個穿過邊條的孔129?？?29使得在上述與圖17-19有關的過程中形成芯體121的漿液可以穿過并與背板122相接合從而實現(xiàn)在結(jié)構(gòu)件的邊緣處與背板的較好連接。
圖21和22還示出了兩個實施例，其中在芯漿最終凝固之前把背板和邊條固定到芯體和背板上。在圖21中，制成例如石膏漿的芯體135并圍繞一個側(cè)面、邊緣和另一個側(cè)面的一部分將背板136折曲。然后把第二背板137放到芯體的另一側(cè)面上。當然，該背板與圖17-19中示出的那些背板相似。沿芯體邊緣伸展的是兩個具有折緣142的邊條141(優(yōu)選用例如金屬或塑料等剛性材料制造)。折緣142以一定角度向內(nèi)傾斜并伸到芯體135和背板136的凹槽143中，由此在邊條141和芯體135之間形成牢固的連接。在把芯漿注入背紙之前可以如圖21那樣先使折緣142向內(nèi)呈一定角度，或是在把芯漿注入后把折緣向內(nèi)彎曲和形成凹槽143。可以不使用兩個背紙板136和137，而是設置單個板，該板具有的寬度應寬到足以使邊緣重疊和形成圍繞芯體的包層。在這個實施例中，橫跨芯體135的邊緣延伸的部分板136還形成加強的邊條。
圖22表示與圖21所示相類似的結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件包括芯體146，芯體146具有沿相對兩側(cè)設置的背板147和沿相對兩邊緣設置的邊條148。當然，除了背板不伸過芯體的邊緣和處于邊條141之下外，圖22中所示的結(jié)構(gòu)件與圖21中所示的結(jié)構(gòu)件相同。
圖23、24和25表示與本發(fā)明有關的另一種結(jié)構(gòu)件。就圖23而言，其示出了安裝到地基154上的房屋剖視圖。該房屋包括承載的地面桁條156，天花板桁條157，墻撐158，頂櫞159，和形成內(nèi)部隔墻的芯撐160。所有這些部件156-160都可以通過把本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)件相組合而構(gòu)成。地面和天花板桁條以及頂櫞159優(yōu)選具有增大的截面尺寸，該尺寸足以抵抗施加到其上的結(jié)構(gòu)力。
圖24表示桁件166，其在建筑例如房屋時是特別有效的。桁件166由形成圖3中所示主體167的單板構(gòu)成。主體167的周邊具有固定到其上的邊條168，邊條優(yōu)選為剛性材料以便可以用螺紋固定件把結(jié)構(gòu)的其它部分固定到桁件166上。雖然示出的主體167是無孔的，但是也可以在主體上設置孔以便于布設管道和導線。應注意的是本文中所述的墻體芯撐和其它結(jié)構(gòu)件可以具有預制的穿過主體的開口，以便接收導線等物件。
圖25表示一個相當大的建筑物的剖面圖，所述建筑物包括立柱171和水平地面172及天花板173。把護墻174安裝在建筑物的外側(cè)。參考標號175和176表示按本發(fā)明所述方式構(gòu)成的包含墻撐177的隔墻。由于墻體175和176在建筑物的地面上起分隔或間隔內(nèi)部空間的作用而且并不承受載荷，所以結(jié)構(gòu)件的芯體可以用較輕的材料例如輕質(zhì)石膏制做。承載是指平行于芯撐長度方向的載荷；這種芯撐通常承受橫向載荷，即，實際上垂直于芯撐長度方向的載荷。護墻174也不承載而且可以按照本發(fā)明的方式制做。
在本發(fā)明的上述實施例中，結(jié)構(gòu)件的主體包括至少局部地被至少一個背板蓋住的芯體。圖26表示本發(fā)明的一個實施例，其中形成主體的芯體181具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性從而其不需要外部背板。例如，可以用石膏-水泥混合物來制造芯體，或是用帶有纖維填料或粘合劑的石膏制造芯體。在圖26中，數(shù)字182表示單根纖維，例如通常在上述背板中使用的紙纖維。在這個實施例中，主體中包含了背板，但它是以纖維的形式與芯體材料相混合。把芯體181固定到例如用金屬板制成的邊條183上。邊條183包括向內(nèi)彎成一定角度的折緣184。圖26中示出的構(gòu)件優(yōu)選通過在折緣184之間就地澆鑄芯體181而構(gòu)成。
圖27-28和29表示按照本發(fā)明另一個實施例所述的另一種結(jié)構(gòu)件200(例如芯撐)?？梢岳斫猓綀D是示意性的而不是精確的比例圖，但它卻特別真實地示出了部件的厚度。這個結(jié)構(gòu)件包括帶有芯體202的主體201，所述芯體由石膏混合物制成，芯體202的相對兩側(cè)由纖維板例如紙覆蓋。芯體202為矩形而且它的尺寸為例如在構(gòu)筑家居和建造房屋時使用的木制芯撐的標準尺寸。芯體202具有兩個相對的邊緣204(圖29)，所述邊緣由用強度較高的材料例如金屬制成的加強插入件206覆蓋。加強的插入件206沿芯體202上完全相對的端緣204延伸，插入件206包括伸出部分207，其伸到芯體202的端部之外(見圖27)。可以把伸出部分207設在芯體202的兩端或一端上而且優(yōu)選把伸出部分207設在每個邊緣204上。
結(jié)構(gòu)件200進一步包括蓋板208(例如用紙制造)，其沿每個芯體邊緣204在加強的插入件上延伸。蓋板208包括折緣部分209，折緣部分沿芯體的側(cè)面折起并蓋住側(cè)面蓋板203的邊緣。通過將粘結(jié)劑涂在折緣209和側(cè)板203之間把蓋板208固定到板203上。
圖30和31表示組裝墻體和木制框架件211的方法，所述墻體包括具有圖27-29所示結(jié)構(gòu)的豎直芯撐。用合適的方式把框架件211固定到地面部分上(如圖31中的標號212所示)，而且芯撐從水平框架件211向上豎直伸出。用兩個向下伸過前后側(cè)面214和214的伸出部分207來固定芯撐200，把主體部件201的端部定位在上側(cè)面216上并使其從框架件211向上伸展。然后用在圖30和31中由參考標號217表示合適的固定件例如U形釘、鐵釘或螺釘把兩個伸出部分207固定到側(cè)面213和214上。在這種結(jié)構(gòu)中，把石膏墻板的護板(未示出)定位在框架部件211和芯撐200的兩個相對側(cè)上并用例如金屬固定件和/或粘結(jié)劑把護板固定在墻板和芯撐200之間。加強插入件206沿芯撐的邊緣構(gòu)成加強態(tài)勢，并且在用強度較高的堅固材料例如金屬制成加強插入件的情況下起到能固定到芯撐上的螺紋式固定件之作用，和起到能把芯撐200固定到框架部件211上的固定件作用。
參照圖28，如圖中虛線所示，伸出部分207平行于芯體的邊緣204延伸，而且它們還可以相對于芯體的邊緣204折疊。圖28中伸出部分的實線示出的折疊位置有利于芯體的運輸和存放，而且當使用時可以把它們向外折到圖28中虛線和圖27中實線所示的位置。
參照圖32，芯體200上帶有相對于芯體202的底端折起的伸出部分207?？梢匀鐖D28中的虛線所示把伸出部分207直接向外折出以便用圖31中示出的方式將其固定到框架部件211上，或是如圖32所示把芯撐200固定到框架部件211上，其中螺紋固定件218垂直穿過框架部件211并通過伸出部分207進入芯體202，從而把芯體固定到框架部件211上。
圖34表示與芯撐200相類似的芯撐220。芯撐220包括兩側(cè)表面由紙板222覆蓋的石膏芯體221。沿芯體221的邊緣延伸的是加強插入件223的邊條(通過圖33中能更好地觀察)，加強插入件223的結(jié)構(gòu)與圖27-29所示的加強插入件206相似。加強插入件223伸到芯體221的端部之外而且每個加強插入件223的整體長度由蓋板224覆蓋。而在圖27中，蓋板208終止在芯體202的端表面處，在圖33和34所示的實施例中，蓋板延伸到芯體221的端表面之外并伸到兩個伸出部分223的端部。為了能把芯體上的延伸部分223和紙制蓋板部分如圖32所示折起以便存放或安裝到框架部件上，最好如圖33所示的那樣沿線227切斷兩個蓋板224的折緣226，以便能象圖34所示出的那樣把帶有蓋板的伸出部分平滑地折到芯體221的端面上。加強插入件223可以用帶有螺釘?shù)膭傂圆牧?例如金屬)或其它高強度材料例如紙、紙板、平紋棉織物等制作，而蓋板224可以用高強度背紙制作。
圖35和36表示一部分墻體組件或包含多個芯撐231的結(jié)構(gòu)。沿芯撐231的底端延伸的是具有水平腹板233和豎緣234的C型金屬導槽232。另一個與C型導槽232類似的導槽(未示出)優(yōu)選沿芯撐的上端設置并固定到天花板上，由于天花板和上導槽是傳統(tǒng)類型，所以在圖中未將其示出。
參照圖36，每個芯撐231包括石膏芯體237，該芯體的兩側(cè)上蓋有例如圖27所示的板238(圖35)。沿著芯體237的前后邊緣安裝有加強插入件241，插入件通過粘結(jié)劑固定到芯體237和板238上。
為了把芯撐231固定到導槽232上(見圖36)，把每個芯撐231的下端定位在折緣234之間并抵住通道232的腹板233。把每個芯撐231的寬度尺寸定為使其相當于折緣234之間的距離，從而在折緣234和加強插入件241之間形成緊密配合。然后通過使螺紋形固定件(未示出)伸過折緣234和穿過加強插入件并進入石膏芯237將部件固定到一起，或是通過打樁使部件在圖36中用標號244表示的區(qū)域中合為一體。打樁可以用例如沖壓機等工具來完成，所述工具受驅(qū)動后穿過折緣234且穿過加強插入件241并進入芯體，由此使折緣234偏移進入加強件241的開口244中。如前面所述，可以不用打樁，而是通過螺釘把部件固定到一起。
圖38和39表示在房屋建筑工業(yè)中特別有用的墻體組件，圖37表示包含在圖38和39所示墻體組件中的芯撐。參照圖37，其表示橫穿芯撐251的剖面圖，芯撐包括用石膏制造的芯體252，芯體252被通常用于覆蓋石膏墻板側(cè)面的紙板253局部包圍或包裹。用覆蓋第四側(cè)面和在標號255處與板253的相鄰邊緣部分搭接的一個獨立板254蓋住芯體252的第四側(cè)面。因此，除了芯撐端部之外，用紙把芯體252完全包圍或包裹。然而，也可以用單個紙板包裹芯體252。
參照圖38，墻體組件261包括多個芯撐251，芯撐251垂直延伸并在水平方向上彼此相隔一定距離。在墻體組件261一側(cè)形成的是由石膏墻板構(gòu)成的護板262，在墻體組件261另一側(cè)伸過的是石膏墻板的另外兩個板263和264，其形成另一個護板。兩個板263和264彼此平行并在結(jié)合線266處相互倚靠，而且芯撐251的一個垂直邊緣267處于兩板263和264之間的接合線266處。板262與兩個板263和264相距一定距離從而使芯撐251僅在墻體的一側(cè)處于接合或連接線266上，芯撐251的另一邊緣268處于板262垂直側(cè)緣的中間。把粘接劑269施于芯撐251的垂直邊緣267、268和墻板261、263以及264的相鄰表面之間，粘接劑269把各部件固定到一起。施加粘接劑之后，為了保持各部件的相對位置，而在墻板和芯撐之間設置了象U形釘這樣的固定件。
圖39表示與墻體組件261相似的墻體組件275，其包括例如芯撐251和墻板276-278等結(jié)構(gòu)件?？梢圆挥谜辰觿?69把部件固定到一起，而是象圖39中那樣用發(fā)泡粘接劑279來固定部件。
參照圖41，其提供了另一種從石膏板寬面上切下的芯撐結(jié)構(gòu)，而且可以把圖37中示出的結(jié)構(gòu)模制成圖37所示的形狀。圖41的芯撐包括由側(cè)板282、283和紙制頂罩284覆蓋的石膏芯體281，所述紙制頂罩蓋住芯體的切緣285。
圖40表示與圖37相似的芯撐，但是其加強條248是沿芯體287的邊緣和蓋板291下表面設置的。
在圖42中，用紙296覆蓋芯撐294的芯體293。芯體293可以具有不同的成分區(qū)域，例如沿芯撐的邊緣設置的低密度石膏297和高密度石膏280。如果需要的話，還可以用其它例如具有極高強度或防火或防濕的材料制造芯體以滿足不同環(huán)境要求。
體現(xiàn)本發(fā)明特點的結(jié)構(gòu)件的芯體可以用除了石膏之外的各種不同材料制造，例如可以使用石膏-水泥混合物、標準重量或輕質(zhì)的石膏、重復利用的石膏、防濕石膏芯、或這些混合物的組合物。此外，還可以包含各種填充物，例如木屑和/或火山材料。還可以用各種不同的材料制造背板，只要這些材料具有良好的抗剪切力即可，這些材料包括例如紙、或經(jīng)過防濕處理的紙、紡織纖維板等?？梢杂酶鞣N材料例如紙、無紡織物(平紋棉織物)或紡織纖維和金屬等來制做加強的邊條。
在對包含本發(fā)明所述芯撐的結(jié)構(gòu)和已有技術的芯撐結(jié)構(gòu)進行的實驗中，本發(fā)明的芯撐可與已有技術的芯撐相比或好于已有技術的芯撐；然而，按照本發(fā)明方式制造的結(jié)構(gòu)和芯撐的成本低于已有技術中結(jié)構(gòu)的成本。
下面是對不同結(jié)構(gòu)進行燃燒實驗得到的結(jié)果燃燒實驗
實驗1和4分別涉及標準的1小時組件和標準的0.75小時組件。實驗1是在典型的1.0小時標準墻體上進行的，所述墻體包括5/8″型X墻板和3-5/8″螺紋固定型芯撐；實驗4是在3/4小時標準墻體上進行的，所述墻體包括1/2″型X墻板和3-5/8″螺紋固定型芯撐。實驗2和3表示與實驗1相比在時間上的改善而實驗5和6表示與實驗4相比在時間上的改善。在上述燃燒實驗1-6中，芯撐的長度為10′；在實驗1、2、4和5中，芯撐中心間的間隔為24″；在實驗3和6中，芯撐中心間的間隔為16″；把石膏板固定到芯撐的相對邊緣上以便形成中空墻體；在實驗3和6中，用U形釘把板固定到芯撐上，而在其它四個實驗中，使用了1″S型螺釘。把一個熱源放在中空墻體的一側(cè)上并把溫度傳感器(熱電偶)放在墻體的另一側(cè)上。相對于“持續(xù)時間改善”一欄來說，圖中列出的每一次實驗都是從燃燒實驗開始直到墻體另一側(cè)上任何熱電偶位置處的溫度上升到高于環(huán)境溫度325°F(162℃)時經(jīng)過的時間(參見ASTM E119)。在實驗1和4中，熱鍍鋅的鋼制芯撐是典型的螺紋固定型芯撐墻體類型；其具有因熱而變形的缺點。在實驗2和5中，“金屬頂罩”的結(jié)構(gòu)如附圖中的圖6所示。在實驗3和6中，“紙頂罩”的結(jié)構(gòu)如圖41中所示，但紙頂罩284沿芯撐的每個邊緣設置。此外，燃燒實驗顯示雖然芯撐的設計不同，例如圖15中的設計具有金屬加強條，但是它們具有與第三號實驗相類似的熱傳導(在芯撐的位置上)。
下面的實驗7-15涉及從芯撐邊緣拉出固定件所需的拉力(以磅計)。列在最右欄里的值是多次實驗的平均值。標志n/a意味著不適用；換句話說，沒有對專門設計的芯撐和固定件類型進行實驗。
固定器拉出力
用K型U形釘進行實驗，結(jié)果顯示所用的拉出力略低于上表中的M型U形釘。在使用螺釘固定件的實驗8和9中，93.5磅和84.7磅的拉出力并不是從鋼制加強條中拉松螺釘時的力；在這些實驗中，出現(xiàn)紙制蓋板材料撕裂和在把螺紋固定件從鋼條中拉出之前從石膏芯中拉出加強材料的現(xiàn)象。與實驗8和9中列出的厚度相比具有稍大厚度從0.179-0.20英寸的鋼條具有較好的保持力和較低的成本。而且，厚度大于0.018″的覆蓋材料紙產(chǎn)生更好的拉力效果。標準起釘力(在把固定器拉出石膏墻板前的力)為80磅。在透視圖中，用超出該量的力就足以從芯撐中拉出任何固定件。U型釘與木頭的固定幾乎僅用于建造房屋，而且通常還使用附加的PVA型粘合劑。在施加了粘合劑的情況下，上述實驗中U型固定件的拉出力僅適用于初始的時間周期。
下列實驗涉及在橫向載荷下中空墻體的傾斜度。每個墻體包括兩個由石膏墻板制成且彼此相隔一定距離的護板，和位于墻板之間并固定到墻板上的垂直芯撐。芯撐的上端和下端由導軌或?qū)Р郾３?。垂直于墻板護墻的水平載荷或力施加到墻體的一側(cè)。在實驗18、19和20中，石膏墻板是5/16″對稱的，而且在實驗16、17和21-30中，墻板是1/2″對稱的。用帶有標記“傾斜度”的線來表示高度為8英尺的墻體在5磅/英尺2載荷下的傾斜量。帶標記“限高”的線表示允許的最大墻體高度，在采用如ASTM-E72中所述四分之一跨度載荷法時，該墻體在5磅/英尺2的橫向載荷下將發(fā)生可接受的傾斜量。
橫向載荷
<p>橫向載荷
讓我們看一下每英尺長度住宅/商用房芯撐的生產(chǎn)成本，其包括原材料和生產(chǎn)過程，與標準的2″×4″木制芯撐相比，其芯體被紙覆蓋且尺寸為1-1/4″×3-5/8″的石膏芯撐的成本約減少53％；尺寸為1-1/4″×3-5/8″、具有石膏芯、沿邊緣設有0.015″厚的金屬板加強條、并被紙覆蓋的石膏芯撐的成本約減少31％。
就每英尺長度建房用芯撐的制造成本(原材料和生產(chǎn)過程)而言，與相標準的2″×3″木制芯撐相比，1-1/4″×2-1/2″石膏芯撐(包含由紙覆蓋的石膏芯體)的成本約減少43％；由石膏芯體、沿邊緣設置的紙制加強條、和紙制蓋板構(gòu)成的1-1/4×″2-1/2″石膏芯撐的成本約減少38％；和由石膏芯體、沿邊緣設置的0.015″金屬板條、紙制蓋板構(gòu)成的1-1/4″×2-1/2″石膏芯撐的成本約減少20％。
使用0.019″金屬板時的成本約與上述兩個自然段中所用0.015″金屬板時相同。
按照本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)件具有很多優(yōu)點。與木制和金屬構(gòu)件相比，對尺寸和強度可比的部件而言，除了成本較低之外，結(jié)構(gòu)件還具有良好的抗熱或冷傳導性。在用良好熱導體金屬制做邊條的實施例中，結(jié)構(gòu)件兩相對邊緣上的金屬條由低熱導芯體隔開，因而具有較低的熱導性。此外，芯體起降熱(吸熱)的作用，而且熱將使?jié)駳庖莩鍪嗟刃倔w材料從而使熱散失。把用于將部件固定到一起的金屬固定件埋入墻板和芯撐的芯體材料中，這樣便可防止過熱。
通過把芯體材料、側(cè)面紙板和邊條相結(jié)合可制成具有很高強度和剛性的結(jié)構(gòu)件。芯體把側(cè)面紙板保持在直線平行的平面中，因此側(cè)面紙板確立了結(jié)構(gòu)件相對于橫向力的強度和剛性。邊條進一步增加了剛性和強度。側(cè)面紙板具有抵抗橫向力(即平行于側(cè)面紙板平面的力)所需的強度。
由于側(cè)面紙板和剛性條具有一定強度，所以可以用低成本材料例如輕質(zhì)石膏、再利用石膏或包含低價填充物的復合物來制造芯體。
由于結(jié)構(gòu)件比較硬和可以用金屬固定件固定，所以可以進行與木制品相似的處理。還可以用在建筑工業(yè)中常用的粘合劑把各部件固定到一起。
權利要求
1．支撐至少一個板的結(jié)構(gòu)件，其包括非導熱芯體部件，所說芯體部件具有第一和第二彼此相隔一定距離的側(cè)面以及第一和第二彼此相隔一定距離的邊緣表面，所說第一和第二邊緣表面之間的間隔至少與所說第一和第二側(cè)面之間的間隔一樣大，第一和第二加強邊條分別與所說第一和第二邊緣表面相接合，所說邊條由所說芯體部件分離和隔開，所說第一邊條由一蓋板完全覆蓋，所說蓋板具有覆蓋所說第一側(cè)面至少一部分的第一搭接部分和覆蓋所說第二側(cè)面上至少一部分的第二搭接部分。
2．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說芯體部件包含一混合物，該混合物包括石膏。
3．根據(jù)權利要求2所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說芯體部件的第一部分比芯體部件的第二部分具有較高密度，所說較高密度部分位于第一邊緣表面附近。
4．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，還包括框架件，框架件包括設在兩個折緣之間的腹板，該芯體部件設在兩個折緣之間。
5．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，進一步包括至少一個側(cè)板，該側(cè)板固定到所說芯體部件上并且覆蓋所說第一側(cè)面。
6．根據(jù)權利要求5所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說的蓋板與所說第一側(cè)板相鄰設置，而且進一步包括把所說蓋板固定到所說側(cè)板上的粘合劑。
7．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說蓋板覆蓋所說第一側(cè)面，蓋板的兩側(cè)折到所說每個邊條上，而且蓋板的邊緣部分設在所說第二側(cè)面上。
8．根據(jù)權利要求7所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，進一步包括設在所說第二側(cè)面上并且覆蓋所說邊緣部分的側(cè)板。
9．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說邊條由金屬板構(gòu)成。
10．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，制作所說加強邊條的材料均選自紙板和平紋棉織物類材料。
11．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，制作所說的蓋板的材料選自紙和紡織纖維類材料。
12．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，芯體部件由包含石膏的水泥混合物制成。
13．根據(jù)權利要求1所說的芯體部件，其特征在于，還包括從再利用石膏、木屑、纖維、火山填充物及它們的混合物這類材料中選出的材料。
14．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說芯體部件包括至少一個由石膏芯和側(cè)板構(gòu)成的石膏板。
15．根據(jù)權利要求14所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說的芯體部件包括兩個石膏板，它們由粘合劑固定到一起。
16．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說的第一邊條是多孔的。
17．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其具有形成墻體芯撐的尺寸。
18．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其具有形成格柵、屋頂櫞或桁架的尺寸。
19．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，還包括延伸穿過并緊固到所說邊條上的螺紋固定件。
20．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說的第一和第二加強邊條分別完全蓋住所說芯體部件的第一和第二邊緣表面。
21．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說芯體部件包括第一和第二端表面，所說第一和第二側(cè)面以及所說第一和第二邊緣表面均終止在所說第一和第二端表面，所說邊條包括伸出部分，其伸到所說芯體部件的第一和第二端表面之外。
22．根據(jù)權利要求21所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說包含伸出部分的邊條由金屬板制造。
23．根據(jù)權利要求21所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，進一步包括在所說伸出部分之間延伸和固定到所說伸出部分上的框架件。
24．根據(jù)權利要求21所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，把所說的伸出部分之一折到所說第一端面上。
25．根據(jù)權利要求21所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說蓋板還伸到所說芯體部件的第一和第二端面之外。
26．根據(jù)權利要求24所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說蓋板還伸到所說第一和第二端面之外并且與所說伸出部分相鄰設置，所說伸出部分折到所說第一端面上。
27．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說邊條由剛性材料制成。
28．根據(jù)權利要求1所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說的邊條由無紡材料制成。
29．根據(jù)權利要求28所說的結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所說材料是紙混合物。
30．一種墻體結(jié)構(gòu)，包括兩個大致平行的墻體護板，所說護板彼此相隔并在其間形成墻體空間，而且所說護板由石膏板制成，在所說墻體空間中設置至少一個芯撐，所說芯撐包括至少用一部分石膏形成的芯體，和用于把所說芯撐固定到所說石膏板上的固定裝置，所說固定裝置包括粘合劑，所說芯撐的芯體具有第一和第二彼此間隔的側(cè)面，和第一及第二彼此相隔的邊緣表面，所說的每個邊緣表面面對一個墻體護板，第一和第二加強邊條分別接合所說第一和第二邊緣表面中的一個，所說邊條由所說芯體分開或隔開，所說第一邊條完全由一蓋板覆蓋，所說蓋板具有覆蓋所說第一側(cè)面上至少一部分的第一搭接部分和覆蓋所說第二側(cè)面上至少一部分的第二搭接部分，所說蓋板與至少一個墻體護板相接觸。
31．根據(jù)權利要求30所說的墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所說固定裝置進一步包括至少一個U形釘。
32．根據(jù)權利要求30所說的墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所說粘合劑包括發(fā)泡粘合劑。
33．根據(jù)權利要求30所說的墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所說的粘合劑包括PVA粘合劑。
34．根據(jù)權利要求30所說的墻體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所說的蓋板包括單個紙蓋板，其延伸過兩個所說邊條。
35．一種制造組合墻體芯撐的方法，該方法包括以下步驟(a)澆鑄低熱導材料的芯體部件，該芯體部件具有第一及第二相隔的側(cè)面和第一及第二相互隔開的邊緣表面，(b)使第一和第二加強邊條分別與第一和第二邊緣表面相接觸，(c)把蓋板繞第一加強邊條、第一側(cè)面和第二加強邊條折疊，將蓋板固定到第二側(cè)面的至少一部分上。
全文摘要
一種組合結(jié)構(gòu)件包括主體部件(41)和多個剛性邊條(42,43),邊條固定到主體部件(41)上并被主體部件隔開。主體部件(41)由芯體(44)構(gòu)成,芯體上具有基本上呈扁平的平行側(cè)面和相對的邊緣表面,邊緣表面被剛性條(42,43)覆蓋。作為一個實施例,芯體(44)由石膏制成,邊條(42,43)由金屬板制成。然后覆蓋邊條(42,43)。剛性條(42,43)能夠通過螺紋固定件(49)固定到結(jié)構(gòu)件上。芯體(44)的側(cè)面優(yōu)選用側(cè)板(45,46)覆蓋。
文檔編號E04C3/29GK1232517SQ97198483
公開日1999年10月20日 申請日期1997年8月21日 優(yōu)先權日1996年10月3日
發(fā)明者羅伯特·J·門凱蒂, 馬修·J·凱斯勒 申請人:國家石膏公司