黃丹
摘 要:本文主要介紹一種應(yīng)對雙層自循環(huán)單元系統(tǒng)的需要而設(shè)計的簡潔、輕便的內(nèi)開啟結(jié)構(gòu),既能保證雙層單元的系統(tǒng)功能需要,又能滿足日常清潔工作需求,同時提高視野通透性,且施工簡便、成本低廉。
關(guān)鍵詞:自循環(huán)呼吸;內(nèi)開啟簡潔;3M
1 前言
根據(jù)建筑效果和功能的需要,雙層自循環(huán)單元系統(tǒng)由于其良好的自主呼吸、換氣、散熱等功能,受到越來越多的應(yīng)用。隨著日常使用,中間夾層就會積累一定的灰塵等雜物,需要定期清理,因此內(nèi)層就需要開啟機構(gòu)。傳統(tǒng)的開啟一般按照開啟窗的方式設(shè)計制作,相對成本較高,整體的通透性也受到了一定的影響。因此有必要設(shè)計一種輕便簡潔的開啟結(jié)構(gòu),既能保證開啟清潔的需要,又能提高視野通透性,同時又能施工簡便、成本低廉。本文中涉及的標準單元尺寸約為1135mm*3900mm,中間循環(huán)層安裝電動遮陽百葉,內(nèi)層為單玻內(nèi)平開扇,開啟扇尺寸為1077mm*2412mm,玻璃配置為8mm鋼化。
2 總體設(shè)計思路
從使用功能上分析,其一是將單元中間夾層的空氣進行一個簡易的隔斷,以便形成一個自主循環(huán)的空氣腔,其二是在間隔一段時間后將其開啟,以便對中間夾層進行清潔,其三是對內(nèi)部電動遮陽百葉的保養(yǎng)維修等。而對其密封性能和開啟頻率要求不高。
如果我們繼續(xù)選用傳統(tǒng)的明框開啟窗扇的結(jié)構(gòu),其主要構(gòu)成則是開啟邊框加開啟扇框以及必要的開啟附件組成,邊框和扇框的鋁合金部分,寬度尺寸較大,會影響內(nèi)視的通透性效果,同時鋁合金邊框用量也不低,成本很高;而如果采用隱框開啟窗扇結(jié)構(gòu),雖然可以減少一定的鋁合金用量,但是其視野通透性沒有得到有效的改善,同時需要采用結(jié)構(gòu)膠對玻璃進行粘接,固化周期較長,生產(chǎn)效率低。
3 設(shè)計思路和解決方案
通過上述分析,總體設(shè)計思路為,一是從總體結(jié)構(gòu)上決定采用隱框結(jié)構(gòu),二是取消開啟邊框,增加內(nèi)視視野通透性,三是取消橫向邊框,進一步減少材料使用,四是簡化開啟附件配置。
設(shè)計思路確認了,那么重點需要解決的也就是以下幾個問題了。
玻璃強度,通過對風(fēng)壓、和室內(nèi)點荷載、線荷載進行計算校核,8mm鋼化玻璃在水平方向能夠滿足強度需要,不需要輔助邊框;而在豎向方向上,由于跨度較大,需要增加鎖點進行強度加強。
轉(zhuǎn)軸強度,開啟扇在開啟狀態(tài)時,受力方式為單邊支撐懸挑結(jié)構(gòu),經(jīng)計算,合頁軸采用6mm不銹鋼轉(zhuǎn)軸。
玻璃與豎向邊框連接強度,這個是本部分設(shè)計的重點,傳統(tǒng)方式為采用雙組份結(jié)構(gòu)粘接,但是結(jié)構(gòu)膠受設(shè)計寬度和厚度的限制,以及固化周期長的限制,將會大大影響結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工效率。因此我們決定尋求一種能夠滿足性能需要的替代產(chǎn)品。
經(jīng)過調(diào)查和研究,我們決定采用3M公司生產(chǎn)的一款3M·VHBTM雙面膠帶,其產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)、物理性能、質(zhì)保年限、使用壽命等都滿足本工程使用需要。
3M·VHBTM(VeryHighBond)膠帶采用高性能粘劑,具有杰出的長期聚合力。VHB家族的膠帶其剝離強度,拉伸強度均顯著地優(yōu)于普通的壓力敏感膠帶。
VHB膠帶在許多情況下都可代替螺釘、鉚釘、焊接、液體粘劑及其他永久的組裝方式。
VHB膠帶適于粘結(jié)多種各樣的基材,包括大部分金屬、木材、玻璃及塑料、復(fù)合、噴涂表面。
VHB膠帶與傳統(tǒng)機械和膠粘方法相比較,優(yōu)點如下:
可作為結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)性連接。
不破壞連接表面,沒有空出物,沒有焊接變形。
①可防止不同材質(zhì)之間的電位腐蝕。具有完全密封作用。
②粘接接頭的應(yīng)力均勻,有良好的疲勞強度。
③整個粘接面都能承受載荷,因此力學(xué)強度比較高。
可抵消熱膨脹而造成的破壞。
可吸收振動和噪音。
有極好的初粘力,無需固化、攜帶、施工方便。
粘接層厚度均一,定位簡單,節(jié)省工時。
4 連接節(jié)點設(shè)計及說明
4.1 總體內(nèi)視圖下過如下,中間鎖點布置參見圖紙尺寸標注
4.2 局部連接節(jié)點說明
見圖2,8mm鋼化玻璃(2)通過3M膠帶(3)粘接在合頁側(cè)鋁型材豎框(6)上,鋁型材再通過合頁軸(5),將整體開啟扇固定在單元框(1)上,其中中間鎖點(4),用于增加玻璃豎向方向的強度。
見圖3,8mm鋼化玻璃(2)通過3M膠帶(3)粘接在執(zhí)手側(cè)鋁型材豎框(5)上,其中中間鎖點(4),將執(zhí)手側(cè)豎框與單元豎框(1)連接,通過調(diào)整中間鎖點(4)的位置,控制開啟扇的開啟與關(guān)閉。
同時為了避免在日常狀態(tài)下玻璃自重等問題,在合頁側(cè)和執(zhí)手側(cè)的鋁型材豎框的底端分別設(shè)置托板,以便承受玻璃的重力。
5 小結(jié)
本設(shè)計通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化,思路創(chuàng)新,改變傳統(tǒng)的扇框結(jié)構(gòu)和連接方式,增加了視野通透性,邊框鋁型材寬度減少了70%;平米鋁型材用量減少了80%;施工周期從7天縮短到1天,減少了86%;單扇產(chǎn)品材料成本和制造成本減少了22%。該結(jié)構(gòu)已經(jīng)順利通過三性實驗測試,在工程上進行了實際的應(yīng)用。同時該技術(shù)也獲得了中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局的“實用新型專利”,授權(quán)公告號CN202913885U,授權(quán)公告日2013.05.01,授權(quán)專利號:201220543225.8。
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