具体实施方式

如图5所示，本发明提供的开启扇稳固组角结构包括型材10和组角码20，型材10的端头为45°角，90°的组角码20构成两个支脚，两个支脚分别从构成开启扇框架相邻的两根型材10相邻端头上的角码容置孔，插设在型材中的角码容置空间中；在型材10和组角码20构成的框架上固定玻璃面板30（见图7）。在型材10和组角码20之间设置两个挤角固定点：挤角固定点a和挤角固定点b（见图7），两个挤角固定点沿每个支脚的宽度方向设置，组角码20上设置与两个挤角固定点对应的固定凹槽21（见图6）。

组角码20是一个连接件，因此是主要的承重构件，而开启扇的自重主要来自玻璃面板的自重，如图7所示，理论上支撑点距离荷载越近，所产生的弯矩就越小，对于组角码20来说，距离玻璃面板越近，扭矩就越小，能够尽量避免组角码处于弯剪扭组合的复杂受力状态。但是加工工艺对挤角固定点的位置有影响，并且考虑到挤角工艺对型材的冲铆有一定范围的应力集中区域，因此，设置挤角固定点的位置到玻璃面板30的最小距离D一般为25mm。

为了再次降低组角码的受扭破坏，增加了一个挤角固定点，将现有技术中的一个挤角固定点变为两个挤角固定点，即增加了一个固定约束，对组角码的抗扭承载力有进一步的提高，也可以提高组角节点的刚性。两个挤角固定点之间的材料仍然需要一定的承载力，避免其拉断，因此，两个挤角固定点的净距d不小于3倍的型材10材料厚度值。净距d为在型材10上两个挤角孔相邻的内侧边缘之间的距离。

如图6所示，组角码20的两个支脚上具有多孔结构，构成格构梁结构。在如图6所示的实施例中，组角码的一个支脚上具有4-5个孔，比起现有技术中的组角码（如图2所示）多孔的格构梁结构的组角码，其刚性得到合理的提高。能够更好地传递弯矩、减小对组角码截面削弱的影响。

上述对于组角结构的改进，可以提高组角结构的强度和刚性。另外，还可以通过增加组角码的厚度和长度进一步提高组角结构的强度和刚度。在理论上，组角码的厚度越大承载力越高，但是承载力满足设计需要即可，不需要更大量的增加；此外，组角码的长度越长，对于组角节点抗剪承载力的增量却越来越小，因此长度适当的增加25mm-40mm可以较为有效的提高承载力。一个优选的实施例是，在现有组角码的基础上，所述组角码的厚度增加1.8mm，长度增加35mm，成为厚度为15.5mm，长度为85mm的组角码（见图6）。

组角码20变厚度设计主要是根据组角码的试验破坏现象设计的，在试验中发现，组角节点在受弯破坏时，表现为组角码根部断裂，是一种悬臂梁破坏的形式，根据悬臂梁理论，组角码在受弯时，往往自由端的弯矩最小，而越靠近悬臂梁的固定端，弯矩越大，由此进行了变截面设计。在满足组角码支脚整体厚度的要求时，开孔25上下侧梁的厚度进行变厚度设计。现有技术中，组角码支脚开孔上下侧梁的厚度为3.5mm，而本发明中，首先确定支脚跨中位置开孔上下侧梁的基本厚度为框架型材壁厚t的1.5-3倍，结合悬臂梁的受力模型，对支脚开孔上下侧梁设计了按照2°-3°渐变角度改变侧梁的厚度，越靠近支脚根部，其厚度越大（如图6a所示）。

根据悬臂梁的设计方法，设计出了变厚设计，需要保证厚度最小处截面的抗弯刚度要大于型材截面的抗弯刚度，以保证节点仍具有一定的抗弯曲变形的能力。最小厚度处截面的抗弯刚度不能小于型材截面的抗弯刚度，使得该位置作为一个有效的支撑点，以抵抗型材的弯曲变形。

作为一个具体实施例，支脚跨中位置开孔上下侧梁的基本厚度为3.5mm，按照2.26°渐变角度改变侧梁的厚度。

采用长度更长、厚度更厚的小孔组角码，提高组角节点的抗弯强度和抗弯刚度。使组角码20的抗弯强度大于型材10截面的抗弯强度。这样的组角结构，基本上成为刚性节点。现有技术中的组角结构刚性较差，一般开启扇下横梁计算按照简支梁考虑，挠度限制3mm。对于较大的开启扇，经常出现计算难以通过的情况。例如某项目通过把垫块挪到玻璃两端挠度控制才到了2mm。而本发明的组角结构，刚性很高，可以按连续梁模型计算，挠度仅有0.5mm，由此可以减小开启扇框架的下横梁变形。

现有技术中为了得到刚性或半刚性的节点，使用胶粘结构，但如前所述，胶粘结构具有很大的不确定性，且胶结构本身的强度刚度就较低，结构不理想，而本发明的结构，通过两点挤角固定点和通过增加组角码的长度和厚度，加强组角码截面提高组角刚度和强度，可以替代胶粘结构，而且性能确定。

如图9和图10给出本发明提供组角结构的抗弯性能图线A和现有组角结构的图线B，可以看出，本发明提供的组角结构的抗弯刚度和抗弯强度都得到大幅度提高，通过有限元的计算，在弹性阶段中，现有技术中组角节点的抗弯刚度为0.93KN*m/rad，本发明中的抗弯刚度为1.12KN*m/rad，节点的抗弯刚度增加20.27%。此外承载力增加了19.43%。

另外，提高组角结构的刚性还可以实现强节点弱构件的安全设计理念。现有技术中，组角码常常先于型材发生问题，而这种问题隐蔽性很强，不易被发现，一旦破坏产生，就会出现开启扇玻璃面板掉落的问题，尤其是大型的幕墙开启扇，在高楼层上，一旦出现该情况，其危险性是极大的。而如果是强节点弱构件，让构件的受弯屈服先于节点发生。构件尤其是型材构件，屈服以后结构会产生较大的变形，容易察觉，可以及时维修、更换或采取其它安全措施。节点由于尺寸较小，空间有限，往往变形能力有限，本发明能够很好地解决节点可能会造成变形不大时突然破坏，造成掉扇等安全隐患。通过上述措施，可以使得组角码的抗弯强度大于型材构成的开启扇的框架的抗弯强度，使得所述框架的受弯屈服比所述组角码的受弯屈服先发生。

为了使得组角节点受扭情况得到改善，型材10中的部分腔室安装组角码，该部分腔室为靠近开启扇安装玻璃面板30一侧的局部腔室。如图7所示，在型材10的横断面上，角码容置空间11为型材空腔的一部分，即部分腔室安装所述组角码，该角码容置空间11是靠近开启扇安装玻璃面板30的一侧的部分空腔，另一部分空腔为空置空腔12。空置空腔12与在型材10上开设的传动杆放置凹槽13相对应，传动杆防止凹槽在现有技术中也有，如图4中的A所指示的部位。该传动杆防止凹槽13在型材10内空腔的底面上形成一凸棱14，组角码20的侧边缘抵在凸棱14上，在型材10的顶面上设有一凸台15，与凸棱14上下对应，用于组角码20的侧边缘的上部抵靠。部分腔室安装所述组角码避免了由于荷载偏心造成的远离玻璃面部分组角码起不到多大的承载作用的材料浪费的问题。加之对挤角固定点的位置进行了改进，减小挤角位置和玻璃重心之间的偏心距离。

组角节点的破坏除了组角码断裂之外，还存在挤角固定点的材料强度不足，导致型材与组角码拉脱的问题。如图3所示，在开启扇受到玻璃面板重力G的作用下，开启扇的上部组角节点处于受拉状态，下部组角节点则是受弯和受拉组合状态。为了防止当组角受拉时，型材冲铆结构从组角码的固定凹槽中被拉出，造成节点的破坏的问题，如图6所示，本发明的组角码，在两个支脚上固定凹槽21的外面还设有保护凹槽22。保护凹槽22的作用可参见图8，在拉力的作用下，插设在固定凹槽21中的挤角16会弯曲变形并从固定凹槽21内脱出，使用设置了保护凹槽的组角码20，弯曲变形的挤角16即可经过滑移后能够卡入保护凹槽22，保护凹槽22即可阻碍型材10的拉脱。保护凹槽22的深度较固定凹槽浅。从节点受拉破坏的现象来看，当挤角16运动到保护凹槽时，往往已经翻折，如图8所示，当挤角16翻折后，就变成了重叠的状态，因此厚度在原挤角厚度基础上增加了一倍，因此保护凹槽22只要满足两倍的型材10的材料厚度即可容纳翻折后的挤角体积。而对于固定凹槽21，因为挤角16在固定凹槽21中是舒展的状态，其深度通常是不小于两倍材料的厚度。

在保护凹槽22的外端还可以设有向槽内弯曲的倒钩221，这样可以更好地阻止组角码20的拉脱。

保护凹槽22是一种有效的安全储备措施。具有保护凹槽20，当组角节点在受拉状态下发生大位移时，挤角16变形位置经过滑移后能够卡入该保护凹槽中。该保护凹槽的深度较固定凹槽浅，并进行了倒钩设计，阻碍主型材与组角码的相对滑动。而该种破坏基本处于大风和开启扇为开启状态下，使组角节点处于动力冲击的状态，该种状态一般荷载较大，持续时间较短，因此当荷载超过挤角固定点的材料强度时，型材与组角码之间通过摩擦消耗能量，之后在型材运动到保护凹槽内卡住，使其不掉落，易被发现并加上保护措施。因此，摩擦耗能需要一定的运动位移，保护凹槽与固定凹槽之间的距离不应小于10mm，但是该距离也不能太大，因为距离太大时又会影响组角码的整体长度。如图7所示，开启扇稳固组角结构中包括的玻璃托40，其一端置于开启扇上玻璃面板30的下底面上，另一端置于开启扇框体的型材10的下底面上。玻璃托40通过螺钉与框架型材固定，玻璃面板30又通过结构胶50固定在框架的型材10上。玻璃托40在型材10的宽度方向上延伸到两个挤角固定点之间的位置上。本发明改变了玻璃托与型材的连接结构，从连接在型材框架的侧面改为连接在型材框架的底面上，玻璃面板30的重力主要通过结构胶50和玻璃托传递到型材上，玻璃托40在现有技术的基础上向框架延伸，使得组角结构的受力更加合理，对于组角结构给予有效的保护。玻璃托40的延长，与框架上的毛条41相交，这里，可以通过将毛条41在玻璃托的位置上断开解决两个构件相交的问题。

如图6所示，在组角码20的两个支脚的上下侧梁外侧和内侧面上设有多个减阻凹槽23。减阻凹槽23设置在组角码20的格构梁结构中与加劲肋24对应的侧壁上。减阻凹槽23在两个支脚侧梁的内侧整个长度范围内设置，在支脚侧梁的外侧面上，减阻凹槽23设置在固定凹槽21和保护凹槽22的外面的整个长度范围内。

在组角码和型材组装时，存在铝屑等杂质阻碍组角码塞入型材腔内现象，设置减阻凹槽23可有效解决杂质阻碍等问题。减阻凹槽在现有的组角码上（如图2所示）并不全部设置，长度较短的组角码则不设置减阻凹槽。

理论上，减阻凹槽设置的越多对于减阻效果越明显，但是需要考虑其对组角码承载力的削弱影响。组角码上开孔25即腔体位置的截面面积较小，其抗剪和抗弯承载力相对较低，因此不宜在该位置设计减阻凹槽，应在组角码的两个开孔25之间的加劲肋24处设置减阻凹槽23，考虑铝屑的几何形状一般为条状或片状，且尺寸较大的铝屑不宜附着在型材腔体内或附着在组角码上，又考虑到铝屑的长度一般在2mm以内，厚度在0.5mm以内，再结合组角码的生产条件后，设计减阻凹槽的深度为0.5mm-1mm，长度为2mm-5mm。

综上所述，本发明对于组角结构的改进，主要考虑了节点的受力形式，生产加工条件等方面，改进的范围也是科学、合理的。例如：组角码的长度过长使其处于弯剪受力状态，但可限制型材的弯曲变形。增加了组角码的厚度可有效的提高抗弯和抗剪承载力，但其脆性增加。通过对挤角的位置和数量调整，减少了扭力，增大了抗扭约束，并且没有弊端。保护凹槽能够有效的改善组角节点不发生受拉破坏。减阻凹槽增加了组角节点的拼接安装的便利，且对结构的安全性影响可以忽略。最后的变厚设计是基于悬臂梁模型进行的设计，截面选择更为合理。

本发明提供的组角结构及组角码至少具有如下特征之一：

1.采用长度更长、厚度更厚的小孔组角码，提高组角的抗弯强度和抗弯刚度。使组角码的抗弯强度大于截面的抗弯强度。实现连续梁假定和强节点弱构件的安全设计理念。

2.改全截面装组角码为部分腔体安装组角码，避免了由于荷载偏心造成的远离玻璃面部分组角码起不到多大的承载作用的材料浪费。对挤角固定点的位置进行了改进，减小挤角位置和玻璃重心之间的偏心距离。

3.在组角码上设置保护凹槽。当组角节点在受拉状态下发生大位移时，挤角变形位置经过滑移后能够卡入该凹槽中，以阻碍继续受拉变形。该凹槽的深度较固定凹槽浅，并进行了倒钩设计，阻碍主型材与组角码的相对滑动。

4.在组角码上设置特别的减阻凹槽，组角码在组装时，存在铝屑等杂质阻碍组角码塞入型材腔内现象，该设计可有效解决杂质阻碍等问题。

5组角码变厚度设计，在组角节点受弯时，组角码属于悬臂梁模型，因此在悬臂的远端处的应力较小，而悬臂固定端的应力较大，该设计即符合受力特征又可提高材料的利用率。相比注胶做法，本发明以更低的成本、更少的工序、更少的零件实现的更高的组角强度和刚度。

在抗拉试验中，现有的组角节点的抗拉强度均值为7.28KN，本发明提供的组角节点的抗拉强度均值为10.20KN，抗拉强度提高了40.11%。

如图11所示，本发明提供的组角码受拉时，可以在有限元分析中看出，传力的路径较为清晰，组角码根部的变厚度增厚设计能够减小应力，固定凹槽的圆角设计有利于减小应力集中。组角码变厚度设计能够适应应力分布，越靠近根部，弯矩越大，因此增加根部的厚度，是能够有效提高抗弯性能的。