一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具
阅读说明：本技术 一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具 (Metal roof clamp with wedge-shaped tensioning structure ) 是由 范旭 于 2021-08-09 设计创作，主要内容包括：一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具,包括公扣和母扣,所述公扣和母扣相互扣接,所述公扣由下至上依次设有公扣防偏摆底板、公扣斜边、公扣顶边和楔状涨紧结构,所述母扣由下至上依次设有母扣防偏摆底板、母扣斜边、母扣顶边和C形凹槽,所述楔状涨紧结构与所述C形凹槽相互插接；本发明对单咬合结构矮立边屋面系统的夹持位置合理,生成的夹持力大,夹持后不容易松动,有效地保护了单咬合结构矮立边屋面系统的结构形状及尺寸,有效地维系了单咬合结构矮立边屋面系统的防水功能及抗热膨胀破坏能力,且抗重压、防偏摆,能适应各种不同的应用场景。(A metal roof clamp with a wedge-shaped tensioning structure comprises a male buckle and a female buckle, wherein the male buckle and the female buckle are mutually buckled, the male buckle is sequentially provided with a male buckle deflection preventing bottom plate, a male buckle bevel edge, a male buckle top edge and the wedge-shaped tensioning structure from bottom to top, the female buckle is sequentially provided with a female buckle deflection preventing bottom plate, a female buckle bevel edge, a female buckle top edge and a C-shaped groove from bottom to top, and the wedge-shaped tensioning structure is mutually spliced with the C-shaped groove; the clamping position of the single-occlusion structure short standing-edge roof system is reasonable, the generated clamping force is large, the clamping is not easy to loosen after clamping, the structural shape and the size of the single-occlusion structure short standing-edge roof system are effectively protected, the waterproof function and the thermal expansion damage resistance of the single-occlusion structure short standing-edge roof system are effectively maintained, and the single-occlusion structure short standing-edge roof system is anti-weight and anti-deflection and can adapt to various application scenes.)
技术领域
本发明涉及一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具。
背景技术
金属屋面系统是指采用金属板材作为屋盖材料，将结构层和防水层合二为一的屋盖形式。
单咬合结构矮立边系统，作为众多的成熟的金属屋面系统的结构和技术之一，在建筑领域中业已得到相当广泛的应用。以单咬合结构矮立边系统为核心技术的扩展应用，如：抗风加固、防滑挡雪、防坠落锚固、外挂装饰、外挂光伏、泛光等等，均依赖于单咬合结构矮立边系统的联接转换夹具（以下简称“夹具”）。
如图1所示，为现有技术的单咬合结构矮立边系统局部示意，包括相邻的两块屋面板1和屋面板2，屋面板1和屋面板2分别对应各自的立边11和立边22，立边11和立边22之间扣接有可滑动的滑动锁扣4，滑动锁扣4包括锁舌41和底座42；立边11的顶端结构、锁舌41和立边22的顶端结构在3处通过相互咬合的方式形成了单咬合结构矮立边系统的单咬合结构3；滑动锁扣4用铆钉43连接在金属屋面的面支撑结构44上；屋面板安装完成以后，立边11和立边22之间应保证留有足够的安装间隙b2，屋面板1、2方可扣夹着锁舌41在底座42的滑槽内沿板长方向自由滑动，从而使单咬合结构矮立边系统保持足够的抗热膨胀破坏能力，如此，才能保证屋面的防水功能及使用寿命。
如图2所示，现有技术的单咬合结构矮立边夹具，通常以夹具的两瓣（5，6）分别夹住咬合在一起的相邻的两件屋面板的立边（11，22），其中一瓣6有足够的结构空间62放空让开屋面板的单咬合结构3，通过拧紧螺栓7，夹具的两瓣（5，6）紧夹相邻的两件屋面板的立边（11，22），以达到现有的单咬合结构矮立边夹具的工作状态。现有的单咬合结构矮立边夹具存在下列不足：
1.正常拧紧螺栓组7，则，两相邻板块的立边（11，22）的安装间隙b2趋向无穷小，严重降低甚至消除了屋面系统与生俱来的抗热膨胀破坏能力；
2.若螺栓组7紧固力不足，则，夹具不能获得足够的夹持力来生成沿屋面板长向方向上的摩擦力，夹持不够牢靠且较易脱落；
3.若两相邻板块的立边（11，22）的安装间隙b2处于较大值时，因夹具的夹紧，夹具极有可能挤裂屋面板的立边（11，22），导致防水失效；
4.若两相邻板块的安装间隙b2处于较大值时，因夹具的夹紧，导致金属屋面板沿板宽方向的热胀冷缩遭到限制，产生屋面板拉裂的隐患；
5.单咬合结构矮立边金属屋面系统属于面支撑的薄板结构，其屋面板的立边（11，22）既不能承载垂直于面支撑结构44方向上的重压、也不足以支持外力的左右摇摆，故现有夹持技术极不稳定。
发明内容
本发明针对上述技术不足，提供一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种带楔状涨紧结构的夹持技术及其应用的夹具，由下列三个部分组成：
1.公扣5A：包含楔状涨紧结构54A、带防偏摆结构51A；
2.母扣6A：包含能够容纳屋面板单咬合结构3同时还能插入公扣5A的楔状涨紧结构54A的C形凹槽64A、母扣防偏摆底板61A；
3.螺栓组件7A；
进一步地，一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具，包括公扣和母扣，所述公扣和母扣相互扣接，所述公扣右下至上依次设有公扣防偏摆底板、公扣斜边、公扣顶边和楔状张紧结构；所述母扣由下至上依次设有母扣防偏摆底板、母扣斜边、母扣顶边和C形凹槽；所述楔状张紧结构与所述C形凹槽相互插接。
进一步地，所述母扣的C形凹槽相对于所述公扣反向开设槽口，所述C形凹槽包括槽底边、槽侧边和槽顶边，所述槽顶边相对于所述槽底边成一定角度倾斜向上。
进一步地，所述公扣的楔状涨紧结构朝向所述母扣侧设置，所述楔状涨紧结构包括涨紧底边和楔尖涨紧顶边，所述涨紧顶边相对于所述涨紧底边呈一定角度倾斜向上。
进一步地，所述母扣的槽顶边倾斜角度与所述公扣涨紧顶边倾斜角度一致，插接后所述涨紧顶边与所述槽顶边相互贴合。
进一步地，所述公扣和母扣对单咬合结构矮立边金属屋面的夹持部位是单咬合结构矮立边金属屋面的单咬合结构；且夹持时，所述公扣的楔状结构插入所述母扣已经含住屋面板的单咬合结构的所述C形凹槽，所述公扣的楔状结构与屋面板的单咬合结构纵向重叠并挤涨所述母扣的C形凹槽，所述楔状结构在螺栓组的驱动下，生成大于螺栓紧固力数倍的涨紧力，对屋面板的单咬合结构形成足够的夹紧力
进一步地，所述公扣和母扣相互插接后，所述公扣防偏摆底板和母扣防偏摆底板的受力可直接透过屋面板，并传力至面支撑结构。
进一步地，所述公扣和母扣上均设有对应的螺栓孔并穿入螺栓组锁紧固定。
本发明的有益效果为：
1.公扣的楔状结构插入母扣已经含住屋面板的咬合边的C形凹槽，公扣的楔状结构与屋面板的咬合边3重叠并挤涨母扣的C形凹槽结构，楔状结构在螺栓组的驱动下，生成大于螺栓紧固力数倍的涨紧力，对屋面板的单咬合结构3形成足够的夹紧力，故，本发明对单咬合结构屋面系统的夹持极为牢靠；
2.夹具的公扣和母扣所形成的人字形空间都有足够的夹隙b3，永远不会挤裂两相邻屋面板的立边，即不会因夹具夹持而产生屋面漏水的隐患；
3.夹具底部人字形空间的宽度b3恒大于两相邻板块立边的安装间隙b2，夹具不会与滑动锁扣发生干涉，全面维系了单咬合结构矮立边金属屋面系统的抗热膨胀破坏能力；
4.夹具底部人字形空间的宽度b3恒大于两相邻板块立边的安装间隙b2，故，屋面板沿板宽方向热胀冷缩将不受限制；
5.夹具的公扣5A和母扣6A均设有抗重压防偏摆，可直接透过屋面板传力至面支撑结构，故，能够承受较大的外挂压力，并具有较好的防偏摆能力，对矮立边金属屋面系统起到很好的保护作用。
6.本发明的一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具，其对单咬合结构矮立边屋面系统的夹持部位合理、楔状涨紧结构生成的夹持力大，夹持后不容易松动，且抗重压、防偏摆，能适应各种不同的应用场景，如：抗风加固、防滑挡雪、防坠落锚固、外挂装饰、外挂光伏、泛光等。
附图说明
图1为现有技术的单咬合结构矮立边系统局部立体图。
图2为现有技术的单咬合结构矮立边系统夹具的工作示意图。
图3为本发明的公扣和母扣立体图。
图4为本发明的公扣和母扣侧视结构及受力分析图。
图5为本发明的公扣、母扣和螺栓组的装配侧视图。
图6为本发明安装于单咬合结构矮立边屋面系统的施工节点图。
图7为本发明安装于单咬合结构矮立边屋面系统的局部立体图。
图8为本发明安装于单咬合结构矮立边屋面系统的抗风揭应用立体图。
图9为本发明实施例2中公扣和母扣立体图。
图10为本发明实施例2中公扣、母扣和挡雪杆装配立体示意图。
图11为本发明实施例2中安装于单咬合结构矮立边屋面系统的挡雪杆应用立体图。
图12为本发明实施例3中公扣和母扣立体图。
图13为本发明实施例3中公扣、母扣及相应螺栓组的装配侧视图。
图14为本发明实施例3中公扣、母扣、角码、龙骨及相应螺栓组的装配示意图。
图15为本发明实施例3中安装于单咬合结构矮立边屋面系统的外挂龙骨立体图。
图16为本发明实施例4中公扣和母扣立体图。
图17为本发明实施例4中公扣、母扣和螺栓组装配侧视图。
图18为本发明实施例4中安装于单咬合结构矮立边屋面系统的外挂构件立体图。
图中：公扣5A、母扣6A、单咬合结构3、公扣防偏摆底板51A、公扣斜边52A、公扣顶边53A、楔状涨紧结构54A、母扣防偏摆底板61A、母扣斜边62A、母扣顶边63A、C形凹槽64A。
具体实施方式
结合图1至图18所示：一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具，包括公扣5A和母扣6A，所述公扣5A和母扣6A相互扣接，所述公扣5A由下至上依次设有公扣防偏摆底板51A、公扣斜边52A、公扣顶边53A和楔状张紧结构54A，所述母扣6A由下至上依次设有母扣防偏摆底板61A、母扣斜边62A、母扣顶边63A和C形凹槽64A，所述楔状张紧结构54A与所述C形凹槽64A相互插接。
所述C形凹槽64A相对于所述公扣5A反向开设槽口，所述C形凹槽64A包括槽底边641A、槽侧边642A和槽顶边643A，所述槽顶边643A相对于所述槽底边641A成一定角度倾斜向上，所述楔状涨紧结构54A朝向所述母扣6A侧设置，所述楔状张紧结构54A包括涨紧底边541A、楔尖542和涨紧顶边543A，所述涨紧顶边543A相对于所述涨紧底边541A呈一定角度倾斜向上，所述槽顶边643A倾斜角度与所述涨紧顶边543A倾斜角度一致，插接后所述涨紧顶边543A与所述槽顶边643A相互贴合，所述公扣5A和母扣6A上均设有对应的螺丝孔8且通过螺栓7A锁紧固定。
如图4所示，本发明的楔状涨紧结构（54A，64A）的力学分析：
根据力学原理，作用力等于反作用力，则，
图中F5=螺栓组产生的夹紧力
设槽顶边643A与涨紧顶边543A倾斜角度为θ，则
涨紧力F6=F5/tanθ
其中，θ远小于45°，则tanθ远小于1，故，
涨紧力F6是螺栓组产生的夹紧力的1/tanθ倍。
结论，本发明生成的夹持力恒大于现有夹持技术的夹持力。
如图5-6所示，本发明中，C形凹槽64A的容积略小于楔状涨紧结构54A与单咬合结构3的容积之和；在单咬合结构矮立边屋面系统的实际应用中，滑动锁扣（41，42）是按一定距离散布的，屋面板单咬合结构3的厚度在具体应用中是个变量，其厚度取决于本发明夹持的位置：本发明夹持于屋面板单咬合结构3含有滑舌41的厚度大于未含滑舌41的厚度；对C形凹槽64A的容积和楔状涨紧结构54A的可插入深度进行合理的取值，可保证本发明夹持在屋面板单咬合结构3的任意位置时，均能生成足够的涨紧力。
如图6所示，两相邻板块的立边（11，22）的安装间隙b2恒小于本发明公扣5A和母扣6A锁紧后的人字形间隙b3。
本发明中：
1、公扣5A的楔状结构54A插入母扣6A已经含住屋面板的单咬合结构3的C形凹槽64A，公扣的楔状结构54A与屋面板的单咬合结构3重叠并挤涨母扣的C形凹槽64A，楔状结构（54A，64A）在螺栓组7A的驱动下，产生巨大的涨力，从而，夹具对屋面板的单咬合结构3形成足够的夹持力，故，夹具对单咬合结构3屋面系统的夹持极为牢靠；
2、公扣5A和母扣6A所形成的人字形空间都有足够的夹隙b3，永远不会挤裂两相邻屋面板的立边（11，22），即不会因夹具夹持而产生屋面漏水隐患；
3、公扣5A和母扣6A所形成的人字形空间都有足够的夹隙b3恒大于两相邻屋面板的立边（11，22）的安装间隙b2，夹具（5A，6A）不会与滑动锁扣（41，42）发生干涉，全面维系了单咬合结构矮立边金属屋面系统的抗热膨胀破坏能力；
4、公扣5A和母扣6A所形成的人字形空间都有足够的夹隙b3恒大于两相邻屋面板的立边（11，22）的安装间隙b2，故，屋面板沿板宽方向热胀冷缩将不受限制；
5、公扣5A和母扣6A均设有抗重压防偏摆（51A，61A），可直接透过屋面板（1，2）传力至面支撑结构44，故，能够承受较大的外挂压力，并具有较好的防偏摆能力，对矮立边金属屋面系统起到很好的保护作用。
6、本发明的一种带楔状涨紧结构的金属屋面夹具，其对单咬合结构矮立边屋面系统的夹持部位合理、楔状涨紧结构（54A，64A）产生的夹持力大，夹持后不容易松动，且抗重压、防偏摆，能适应各种不同的应用场景，如：抗风加固、防滑挡雪、防坠落锚固、外挂装饰、外挂光伏、泛光等。
实施例2，如图9-11：公扣5B和母扣6B，所述公扣5B和母扣6B相互扣接，所述公扣5B右下至上依次设有公扣防偏摆底板51B、公扣斜边53B、公扣顶边54B和楔状张紧结构54B，所述母扣6B由下至上依次设有母扣防偏摆底板61B、母扣斜边62B、母扣顶边63B和C形凹槽64B，所述公扣5B和母扣6B顶部还设有管孔55B，所述楔状张紧结构54B与所述C形凹槽64B相互插接，管孔上可55B安装圆管，形成安全悬挂、防滑挡雪等功能装置。
实施例3，如图12-15：公扣5C和母扣6C，所述公扣5C和母扣6C相互扣接，所述公扣5C由下至上依次设有公扣防偏摆底板51C、公扣斜边52C、公扣顶边53C和楔状张紧结构54C，所述母扣6C由下至上依次设有母扣防偏摆底板61C、母扣斜边62C、母扣顶边63C和C形凹槽64C，所述母扣6C顶部还设有T行槽65C，所述楔状张紧结构54C与所述C形凹槽64C相互插接，T形槽65C上可嵌入螺栓的六角头，以便安装角码连接龙骨等，可用于挂件建筑装饰构件、光伏发电、泛光等的安装固定。
实施例4，如图16-18：公扣5D和母扣6D，所述公扣5D和母扣6D相互扣接，所述公扣5D由下至上依次设有公扣防偏摆底板51D、公扣斜边52D、公扣顶边53D和楔状张紧结构54D，所述母扣6D由下至上依次设有母扣防偏摆底板61D、母扣斜边62D、母扣顶边63D和D型槽64D，所述母扣6D顶部还设有安装平台65D，所述楔状张紧结构54D与所述C形凹槽64D相互插接，安装平台65D可用于挂件建筑装饰构件、光伏发电、泛光等的安装固定。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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