复合建筑板及壳
阅读说明：本技术 复合建筑板及壳 (Composite building board and shell ) 是由 D·维瑟 于 2019-01-23 设计创作，主要内容包括：一种外壳,用于复合建筑板,具有形成于其相对侧边上的舌片及相应成形的凹槽,以将类似板互扣,从而形成墙,其中,该舌片从该板的该些侧边的其中之一向外延伸,并具有：具有基本平直并基本平行于该板的中心平面的平行侧的前部,从该些平行侧向该板的侧面向外呈锥形的中间部,以及也具有平行侧的后部,其中,该凹槽的内面具有经配置以与类似板的舌片的相应前部和后部及锥形中间部接合的平行侧及锥形中间部。(A skin for a composite building panel having tongues and correspondingly shaped grooves formed on opposite sides thereof for interlocking like panels to form a wall, wherein the tongues extend outwardly from one of the sides of the panel and have: a front portion having parallel sides that are substantially straight and substantially parallel to the central plane of the plate, a middle portion tapering outwardly from the parallel sides to the sides of the plate, and a rear portion also having parallel sides, wherein the inner face of the groove has parallel sides and a tapered middle portion configured to engage with the corresponding front and rear portions and tapered middle portion of a tongue of a similar plate.)
技术领域
本发明涉及复合建筑板，尤其涉及具有外壳及混凝土填充材料的复合建筑板类型。本发明还涉及用于复合建筑板的壳。
背景技术
通常具有金属片外壳并接着用混凝土材料填充的复合建筑板类型是众所周知的。通常，这些板具有矩形的侧面轮廓，并沿侧边包括相应的舌片(tongue)与凹槽特征，以允许类似板(like panel)互扣，从而形成墙。
当此类板保持它们的结构完整性时，它们在防火方面非常有效，且一旦受损，完全损毁需要很长时间。即使在由此类板制成的墙中出现较大裂缝(通常出现于连接处)并且火焰可通过，该墙的其余部分仍将保持原位，从而仅少量的火焰能够通过，由此限制火的蔓延。因此，火可在建筑物内燃烧，而不会造成灾难性损毁，即使在大规模火灾期间，该墙即使在受到损伤时也有助于建筑物的结构完整性。这与具有防火涂层的石膏板相反，一旦该涂层受到损伤且该材料的核心暴露于火和热，该石膏板往往很快达到灾难性损毁。
已注意到，在大多数建筑物火灾中，燃料的可用性有限，因此，如果墙可保持原位而没有损毁，则火将最终燃尽，而不会造成灾难性的建筑物损毁。在公寓大楼中尤其如此，其中，早先的火灾导致墙损毁并接着很快蔓延至整个建筑物，从而导致巨大的人力及财务成本。
而且，与其它常用的内墙系统相比，具有金属片外壳及混凝土填充物的复合板因其强度而能够更好地抵抗地震荷载，而不会造成灾难性损毁。即使在地震事件期间发生少量损伤，墙的防火等级仍保持高，这很重要，因为在地震事件之后常常发生火灾。
先前的复合板(例如在澳大利亚专利号707873中所述的复合板)具有舌片，该舌片具有方形或大体矩形的轮廓，以提供一定的抗屈曲能力，但由于浅舌片在墙中形成间隙，因此这可能降低防火等级。在具有方形舌片的板中，墙的应力被承载于该舌片的基部，从而限制其强度。此外，其它先前的板具有大体楔形形状的舌片，当在力作用下与相应的凹槽接合时，该舌片在屈曲载荷下或者当向一侧施加力时打开该凹槽，从而限制墙的强度。结果是用此类板制成的墙的最薄弱点是两块相邻板之间的界面或连接处。
还已知，在板的结构内添加凹槽或脊线来用于装饰目的，并通过防止起泡及/或油壶效应(oil canning)来改进视觉外观。已发现，当遭受突然且剧烈的振动载荷时，这种复合建筑板可能遭遇损毁问题。此类载荷可能发生于由这些类型的复合建筑板建造的建筑物经历地颤或地震时。
当遭受剧烈的振动载荷时，外壳的内壁与混凝土填充材料之间的界面可能相对彼此滑动。这可能在混凝土材料上施加过大的压缩及/或应变载荷，从而使混凝土材料丧失其结构完整性，并使整块板损毁，有时是灾难性的。
在另一种损毁模式中，当复合建筑板遭受由地质事件施加于其上的拉伸及压缩载荷时，外壳可能屈曲及/或断裂，这也可能引起混凝土填充材料灾难性损毁。由地质事件引起的其它典型损毁模式由可能发生的余震引起。
需要解决上述问题及/或至少提供有用的替代方案。
发明内容
依据本发明，提供一种外壳，用于复合建筑板，具有形成于其相对侧边上的舌片及相应成形的凹槽，以将类似板互扣，从而形成墙，其中，该舌片从该板的该侧边向外延伸，并具有：具有基本平直并基本平行于该板的中心平面的平行侧的前部(forward portion)，以及从该些平行侧向该板的侧面向外呈锥形的后部(rearward portion)，其中，该凹槽的内面经配置以与该舌片的该前部和后部紧密接合。
依据本发明的较佳实施例，除该舌片及凹槽外，该壳的基本整个内外表面都包括压花图案。该压花图案可为重复图案。较佳地，该重复图案为几何形状。
较佳地，在该壳的该内表面上的该压花图案在填充材料与该壳的该内表面之间提供增加的抓持力。
该壳可由金属片制成。较佳地，该壳由两片制成，该些片在该舌片部及该凹槽部处彼此重叠，以在该舌片部及凹槽部提供额外的强度。在较佳实施例中，每片的一端沿该平行部的一侧或该凹槽部的相应部延伸5至10毫米(mm)。更佳地，该些片在该舌片部及该凹槽部上重叠，以在该凹槽部/舌片部的角落处提供四层材料片的接合。
依据本发明，提供一种复合建筑板，其具有上述类型的外壳以及混凝土填充材料。
在较佳实施例中，该填充材料填充该壳的整个体积。
附图说明
为了更容易地理解本发明，现在将参照附图说明实施例(仅作为示例)，附图中：
图1显示依据本发明的较佳实施例的复合建筑板的立体视图；
图2显示图1的板的平面视图；
图3显示互连的三块类似板的立体视图；
图4显示将要接合的两块类似板的平面视图；
图5显示处于接合状态的两块板的平面视图；以及
图6显示图5的板的近距离视图；
图7显示用于该板的壳的舌片部的近距离视图；
图8显示该壳的凹槽部的近距离视图；以及
图9显示舌片部及凹槽部的近距离分解视图。
具体实施方式
图1显示依据本发明的较佳实施例的复合建筑板1。
板1包括外壳3，该外壳用合适的混凝土填充材料5完全填充。在此实施例中，该板为矩形形状，且包括从板1的一侧边向外延伸的舌片部7以及从相对的侧边向外延伸的相应配置的凹槽部9，借此，一块板的舌片7可被容置于类似板的凹槽9中，从而将类似的板互扣在一起，以形成墙。较佳地，舌片7与凹槽9经尺寸设计以使舌片7与凹槽9紧密配合。
舌片7从板1的该侧边向外延伸，并具有前部15(图6)，该前部具有平行侧17，该些平行侧基本平直(straight)并基本平行于板1的中心平面，从而形成方形或矩形轮廓。在该示例实施例中，舌片7沿板1的中心平面延伸，也就是，平行侧17与该中心平面等距，不过，应当了解，在其它实施例中，舌片7可偏移至该中心平面的一侧。平行侧17可为12至30毫米长。
舌片7具有中间部(intermediate portion)19，该中间部具有侧壁20，该些侧壁从平行侧17向板1的相应侧面21向外呈锥形。应当了解，中间部19可能不会一直延伸至侧面21。在该示例实施例中，墙20在到达侧面21之前转变为“S”形。在此方面，也具有平行侧24的后部22设于中间部20与侧面13之间。重要的是，凹槽9的内面23(图2)经配置以与舌片7的该前部、中间部以及后部15、19、22紧密接合。
在该舌片上的平直/楔形/平直墙配置可导致类似板的更好配合。在此方面，该初始平直部(前部15)能够改进该些板之间的结构互扣。该楔形的中间部19能够将两块类似板紧密装配在一起，从而提供良好的气密性。后部22也提供改进的结构互扣，以及提供允许使用螺丝将两块类似板固定在一起的平坦面。与现有技术相比，这些特征的组合提供大幅改进的连接。
较佳地，中间部19具有在20与45毫米之间的长度，侧壁20具有3至30度的锥角。较佳地，后部24也具有在12与30毫米之间的长度。
对于先前具有锥形的舌片及相应凹槽的板，当互扣并向一侧施加力或以另外方式诱发屈曲载荷时，一块板的凹槽趋向于打开，这可使舌片脱离并使墙损毁，从而限制墙的强度。这对于不是很深的舌片/凹槽连接尤其成问题。
对于本板1，所述前部15允许舌片7与凹槽9的内面23的相应部分的确实(positive)接合，以防止墙的屈曲。图6显示这如何实现。尤其，在侧载荷L下，板1A趋向于逆时针旋转，且板1b趋向于顺时针旋转，如箭头R1及R2所示。这导致在位置X1及X2以及沿该锥形部的表面压力增加，从而迫使在该平行部的舌片7的顶角边进入凹槽9的相应角，以抵制该些板的旋转并防止墙的屈曲及/或弯曲。
由于舌片7被深深容置于凹槽9中，因此与先前相比，对载荷L所致的扭矩可提供更大的抵抗力。
而且，舌片7的中间部19的该锥形壁沿接点(joint)传递一定百分比的力。在此方面，在载荷L下，锥形部20的一面与凹槽9的相应面抵靠，从而导致分别沿垂直于它们的相应表面的方向的力。此力与板1的中心平面成一角度，并包括沿垂直及水平方向作用的向量分量，从而形成“侧向”力，其迫使舌片7的端部进入在位置X1的凹槽9中并防止板被拉开。此外，由于在该些面之间的接合，还形成对拉出的摩擦阻力。
通过提供具有较大的抗屈曲载荷能力的板，可获得具有增加的强度及较大的防火能力的墙。
有利地，板1利用具有大体方形的舌片/凹槽的板并将它们与锥形的舌片/凹槽组合(而先前板具有其中一种配置)，从而导致板提供较长的接合区域并具有大幅改进的抗屈曲、抗拉出能力以及防火能力。
板1提供深的方形接点，以在发生火灾时，即使在板之间的间隙开放，该舌片及凹槽特征也不会提供明显的路径来供火传播，从而减少建筑物内的火蔓延。先前的灾难性火灾发生于板“打开”时并为火提供直接的传播路径，从而导致火在整个建筑物中快速蔓延。若可延迟或基本避免此事件，则可增加建筑物的防火能力。
壳3由片材料形成，其较佳为金属片，且较佳为0.2至0.7毫米厚。壳3由多个部分形成，该多个部分通过公/母互扣配合组合在一起。各片的边缘的位置经选择以在高荷载的点处(尤其在舌片部7与凹槽部9附近)形成更硬固的板。
如图7及图8中所示，壳3由两片3a、3b形成，各片在舌片部7及凹槽部9彼此重叠。利用接点例如接缝(其可沿舌片7设置)，可在位置Y(中心平面延伸穿过的位置)将该些板固定在一起。
在舌片部7，如图7中所示，各片的一端沿各平行壁部17的该侧从舌片部7的尖端延伸距离W1，以使该舌片部的两个角具有双壁壳。较佳地，距离W1为5至10毫米。这使得在应力集中点X1，提供额外的材料来抵抗在屈曲载荷下的变形，从而强化舌片部7及该接点并进一步防止墙的屈曲。由于该舌片部的该些角偏离板10的中心平面，因此在这里设置额外的间隙来增加板的强度。
在凹槽部9，如图8中所示，片3a、3b也重叠，以在应力集中点X1向凹槽部9提供额外的强度。同样，该些片沿该凹槽的侧壁重叠距离W2，该距离较佳为5至10毫米。在凹槽部9中的片3a、3b的该重叠也抵抗在屈曲载荷下的变形，从而强化凹槽部9及该接点并进一步防止墙的屈曲。
在舌片部7及凹槽部9中的重叠片3a、3b反作用于彼此的相应表面，以防止剪切运动。在此方面，由于板1由混凝土填充，因此它可抵抗压缩。当舌片部7与凹槽部9被压合在一起时，该填充材料抵抗压缩，从而片3a、3b不会屈曲，并被迫向彼此移动。
从图8及图9中可看出，通过在舌片部7及凹槽部9重叠该壳，结果将是，当互连该些板时，在关键荷载点，4层材料彼此接合。在图8中，当该两块板被推到一起时，这些层彼此抵靠。尽管该些重叠区域的尺寸很小，但由于该额外的材料厚度，它们为板的强度做出很大贡献，从而在施加拉伸载荷时抵抗拉伸。
此外，通过上述的片重叠，在舌片7上实现三个力传递点，在中心接缝处一个，以及沿该片的该重叠边在该板的两侧各一个。
而且，在位置X3，将壳3自身折叠，以提供额外的材料来抵抗变形。结合在壳抵靠的后部22上的壳3的单壁，提供三层钢来抵抗变形。尽管该些重叠区域的尺寸很小，但由于该额外的材料厚度，它们为板的强度做出很大贡献，从而在施加拉伸载荷时抵抗拉伸。
沿着板1的侧边，利用常见的连接技术例如冲孔、压印或铆合来连接或缝合两片3a、3b。通过提供围绕侧边延伸的重叠部分，该些片的端部被固定到位，从而可避免在两片3a、3b的连接处的剪切力，而将任意荷载转移至该接缝/接点的旁边上的拉伸载荷，从而消除该接缝/接点的载荷，并增加板的强度，以及抵抗片3a、3b的脱层。对于先前的板，中心接缝是薄弱点，板可能在此处脱层。
如图2中所示，复合建筑板1包括多个纵向的凹槽13，不过，应当了解，可省略此类凹槽。较佳地，具有典型宽度(也就是，在200毫米至400毫米的范围内)的板将具有三个凹槽13。设置凹槽13以加固板1并抵抗弯曲。
为进一步加固板，还可在壳3中形成波纹或褶皱25。在凹槽部9附近设置波纹25，以进一步增强板的强度，尤其防止凹槽部9的打开。波纹25较佳地具有在0.3毫米与0.5毫米之间的厚度。还可在肋部13之间以及在舌片7附近设置另外的波纹。在该材料的边缘附近的凹槽9附近设置波纹25，此点为板1的拉伸最大的一点。先前的板趋向于在此位置屈曲，现在可避免这种情况。
在一些实施例中，在舌片部7与凹槽部9之间的板1的侧面可包括压花重复图案(未显示)，以改进由例如在重大地质事件如地震期间的过度振动施加于该板上的载荷所导致的该复合建筑板的抗损毁能力。
先前，压花一直是用于装饰目的，并通过减少起泡油壶效应来改进视觉外观。对于本发明，压花是用以提升板的强度。
该重复图案可为任意几何形状，尤其圆形或直线，不过，可使用任意合适的图案，且仍在本发明的范围内。较佳地，该些几何形状是隔开的，以在它们之间形成沿水平及垂直方向一直延伸穿过该板的另外的加强交叉肋11，如图1中部分显示。应当了解，该压花重复图案可部分延伸穿过该板的侧面或基本上贯穿该板的整个侧面，在此情况下，该图案将从舌片部7延伸至凹槽部19并穿过肋部13，也就是，图1中由线L表示的区域。在其它实施例中，交叉肋11可斜向地延伸穿过该板的表面。较佳地，该些交叉肋具有在0.3与0.8毫米之间的深度。在图1中所示的本发明的形式中，在外壳3的外表面上以及在外壳3的内表面上两者都包括压花重复图案。
在该内表面上所包括的该压花重复图案增加在混凝土填充材料5与外壳3之间的抓持力。这显著降低当复合建筑板1处于剧烈的振动载荷下时(类似在地颤或地震中所经历的那样)，外壳3与混凝土填充材料5之间的滑动的可能性。
在外壳的该外表面上的该压花重复图案的存在使外壳3能够承受由地颤及地震生成的连续的剧烈的压缩及应变载荷，而没有屈曲、鼓包或撕裂。
该压花图案使该壳材料的厚度能够比它需要的厚度薄。这降低材料成本，并减轻该复合建筑板的重量。该较薄的材料也减少执行该压花所需的能量。
在该填充材料与该壳的内壁之间的该增强的抓持力与也由该压花提供的增强的强度的组合使该复合建筑板能够降低由地质事件例如地震以及后续的重复余震事件引起的初始冲击载荷而导致的灾难性损毁的风险。
可如图3中所示互连多块类似的板1，以形成墙。在此方面，可将第一墙1A向第二墙1B推进，反之亦然，如图4中所示。第一墙或第二墙可在与另一墙开始接合之前被固定于建筑物内(利用任意合适的传统方式)。一旦接合，该另一墙也可被固定于该建筑物内，以便将板1C安装于该墙中。应当了解，可将许多块板互连，以形成长墙。
上述板包括许多独特的特征，该些特征一起作用，以在该板上更均匀地分配载荷，例如，尤其屈曲载荷，并将应力从单个点移开。该些特征的此相互作用的结果是该板提供对于屈曲及拉出载荷的较大强度抵抗力，以及较大的防火能力。
尽管上面的说明包括本发明的较佳实施例，但应当理解，可在前面所述的部件的构造及布置中引入许多变更、替代、修改及/或添加，而不背离本发明的精神或范围的基本特征。
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