一种新型多功能抗风金属板系统的制作方法

本发明涉及金属屋面技术领域，具体涉及一种新型多功能抗风金属板系统。

背景技术：

随着金属围护行业发展越来越成熟，金属屋面系统广泛应用于大型和大跨度的公共建筑和工业建筑领域，大跨度的建筑屋面往往要求金属屋面板从屋脊至檐口处为一张贯通板，这样才能最大程度的保证屋面的防水性能；根据屋面跨度不同，一张屋面板的长度甚至可达到一百多米，由于热胀冷缩原理，屋面板的温度变形伸缩量可达十几公分，屋面的温度变形往往通过屋面板固定座来消除，现有技术所使用的固定座是固定座的滑片与屋面板咬合后，通过滑片在固定座连接杆上的滑动来消除屋面板的温度变形应力，但是此种连接方式仅适用于平直的屋面，对于曲度变化复杂的屋面，无法带动屋面按着应力的方向滑动，且此连接方式抗风能力较弱，无法应对沿海地区的超强台风，现有固定座只能适用于一张金属板左右边各有一个板肋的板型，金属板的两侧分别通过固定座进行固定，此种情况下，对板型的有效宽度提出了更高要求，适合于有效宽度在400～500mm之间，若采用超出500mm宽的屋面板，势必大大降低屋面板的抗风能力，而在一个大型屋面需要铺设几千片屋面板，甚至更多，对于屋面的施工速度和人力需求都是一个不小的挑战。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，为了解决在保证屋面抗风能力的前提下，提升屋面施工速度，本发明提供了一种新型多功能抗风金属板系统，可以安装更宽的屋面板，显著提升屋面施工效率，降低施工成本，同时可以适用于各种复杂屋面的安装，并很好的消除热胀冷缩的变形能力。

本发明采用如下技术方案：

一种新型多功能抗风金属板系统，包括固定座和屋面板，所述屋面板的两边肋与所述固定座形成扣合连接，所述屋面板上还设有向上凸起的面板支撑肋，所述固定座包括底座、屋面板连接片和用于支撑所述屋面板的第一支撑台，所述底座的长度方向与所述屋面板的长度方向呈垂直设置；所述底座的一端设有沿所述屋面板长度方向设置的立支撑，靠近所述底座的另一端设有与其上方的所述面板支撑肋形成扣合连接的屋面板支撑肋；所述立支撑的自由端向着其外侧折弯后形成用于支撑屋面板的第二支撑台；所述屋面板连接片的下部与所述立支撑相贴合，并通过一个紧固连接件将所述屋面板连接片夹持固定于所述第一支撑台和第二支撑台之间，所述屋面板连接片的上端与所述屋面板的两边肋形成包裹式扣合连接；所述底座上设有与其下方檩条固定连接的紧定连接件。

进一步地，所述屋面板连接片上形成一面板咬合部，所述面板咬合部上形成一具有开口结构的咬合腔；所述屋面板的一侧边形成第一咬合部，其另一侧边形成第二咬合部，所述第二咬合部设置于所述咬合腔中，所述咬合腔的开口边与所述第二咬合部形成咬合固定；所述第一咬合部套置于所述面板咬合部的外侧面，且与所述第二咬合部相咬合后形成面板凸肋。

进一步地，所述底座上至少设置四个紧定连接件，其中两个所述紧定连接件位于所述立支撑内侧的底座上，其余所述紧定连接件分别位于所述屋面板支撑肋两侧的底座上，所述屋面板支撑肋的每侧至少设有一个所述紧定连接件。

进一步地，在靠近所述屋面板的第一咬合部、第二咬合部处分别成型有第一支撑平面和第二支撑平面，所述第一支撑平面和第二支撑平面分别与相邻两所述固定座之间的第一支撑台和第二支撑台相贴合，所述屋面板上的面板支撑肋与所述固定座上的屋面板支撑肋形成扣合连接。

进一步优选地，所述固定座延伸至所述屋面板的中部区域，所述固定座上的屋面板支撑肋、第一支撑台和第二支撑台呈等高设置。

所述底座为金属面板结构，所述底座上、所述立支撑与所述底座的连接处、及所述屋面板支撑肋与所述底座的连接处分别设有沿其长度方向设置的加强筋。

进一步地，所述加强筋设置于所述底座的底面两侧，经对所述底座进行冲压形成高出于所述底座底面的凸起结构。

进一步优选地，所述固定座上的立支撑、第二支撑台、屋面板支撑肋分别由所述底座经折弯而成，所述屋面板的第一咬合部、第二咬合部、第一支撑平面、第二支撑平面及面板支撑肋分别由所述屋面板的板面经折弯一体成型。

所述底座上成型有一个或间隔设有两个及以上数量的所述屋面板支撑肋，所述屋面板上设有与所述屋面板支撑肋位置和数量相对应的面板支撑肋。

所述屋面板支撑肋和面板支撑肋的截面结构相同，包括顶部支撑面及位于所述顶部支撑面两侧的立支撑面，两所述立支撑面上分别成型有连接扣，所述面板支撑肋与所述屋面板支撑肋相扣合时，所述屋面板支撑肋上的连接扣与所述面板支撑肋上的连接扣形成扣合连接。

进一步地，所述立支撑面包括呈倾斜设置的第一支撑面和第二支撑面，所述连接扣将所述的第一支撑面和第二支撑面连接形成一个整体，所述第一支撑面与所述顶部支撑面连接，所述第二支撑面与所述底座和屋面板连接；在靠近所述底座和屋面板的方向上，两所述第一支撑面间的距离和两所述第二支撑面间的距离分别呈逐渐增大设置，且两所述第二支撑面的上端距离小于两所述第一支撑面的下端距离。

所述的第一支撑面和第二支撑面之间通过一“s”形的连接扣连接。

发明技术方案，具有如下优点：

a.本发明所提供抗风屋面，其采用沿着屋面板宽度方向延伸的固定座，固定座的一端与屋面板的两边肋形成扣合连接，其另一端通过屋面板支撑肋与设置在屋面板上的面板支撑肋形成扣合连接，固定座的延伸支撑方式，辅助提升了二者的结合强度，增强了屋面板的抗风能力；同时在屋面板连接片的左右两侧分别设置第一支撑台和第二支撑台，第一支撑台、第二支撑台和屋面板支撑肋分别与屋面板上成型的第一支撑平面、第二支撑平面和面板支撑肋相贴合，同时承托屋面板，大大提高了整个屋面的承载能力，同时，与屋面板相扣合的屋面板连接片和屋面板支撑肋，可以很好地消除屋面板的温度变形，整体屋面抗风揭能力增强，固定座在屋面板宽度方向上的延伸支撑作用，可以使屋面板的单板宽度做到更宽，大大加快施工效率，减少劳动力的需求。

b.本发明中的屋面板连接片采用不自由伸缩滑动的方式，通过屋面板连接片沿着紧固连接件旋转，使其上下摆动来抵抗屋面板的温度应力，可适应有复杂造型的屋面，且本发明在固定座的底座上及屋面板上分别对应设置多个屋面板支撑肋和面板支撑肋，屋面整体强度大大增强，单张屋面板的有效宽度可以做到现有屋面板的1.5～2倍。虽然单张屋面板的有效宽度增大，但由于固定座的特殊形式，可以和屋面板中间的面板支撑肋紧密扣合，使得屋面板的断面方向的单个平直段与传统屋面的平直段相比，变得更短，在受风吸力作用下，平直段垂直方向变形量更小，承受风荷载的能力更强。

c.本发明提供的抗风屋面，在不自由伸缩的情况下可以释放屋面板的温度应力，同时不限制屋面板的使用长度，可适用于造型复杂曲率变化较大的公共建筑屋面，且可适配一张板有多个波峰的屋面板型，同时具备在屋面板上部安装配套系统设施的夹具的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的抗风屋面整体结构示意图；

图2为图1中的屋面板结构示意图；

图3为图1中的固定座结构示意图；

图4为图3所示俯视图；

图5为图3所示侧面结构示意图；

图6为本发明所提供的屋面固定座其一角度的立体结构示意图；

图7为本发明所提供的屋面固定座另一角度的立体结构示意图；

图8为图3所示拆分结构示意图；

图9为图1中屋面板支撑肋与面板支撑肋结合结构放大示意图；

图10为图1中的固定座与屋面板圆口咬合结构放大图；

图11为抗风对比分析图。

图中标识如下：

1-固定座

11-底座

111-立支撑，112-第二支撑台，113-屋面板支撑肋，114-加强筋

12-屋面板连接片，121-面板咬合部，13-第一支撑台

2-屋面板

21-第一咬合部，22-面板支撑肋，23-第一支撑平面，24-第二支撑平面，25-屋面加强肋，26-第二咬合部

3-紧固连接件

4-紧定连接件；5-檩条；

a-顶部支撑面，b-立支撑面，b1-第一支撑面，b2-第二支撑面；

c-连接扣；d-咬合腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供了一种新型多功能抗风金属板系统，包括固定座1和屋面板2，屋面板2的两边肋与固定座1形成扣合连接，屋面板2上还设有向上凸起的面板支撑肋22，固定座1包括底座11、屋面板连接片12和用于支撑所述屋面板2的第一支撑台13，底座11的长度方向与屋面板2的长度方向呈垂直设置；靠近底座11的一端设有沿屋面板2长度方向设置的立支撑111，底座11的另一端设有与其上方的面板支撑肋22形成扣合连接的屋面板支撑肋113；立支撑111的自由端向着其外侧折弯后形成用于支撑屋面板2的第二支撑台112；屋面板连接片12的下部与立支撑111相贴合，并通过一个紧固连接件3将屋面板连接片12夹持固定于第一支撑台13和第二支撑台112之间，屋面板连接片12的上端与屋面板2的两边肋形成包裹式扣合连接；底座11上设有与其下方檩条5固定连接的紧定连接件4，位于立支撑111内侧的底座11上设有至少两个紧定连接件4，位于屋面板支撑肋113两侧的底座11上分别设有至少一个紧定连接件4，固定座1与檩条5的连接通过至少4颗紧定连接件4（自攻螺钉），紧定连接件4的数量与传统固定座相比增加了一倍，抗风性能更强，所述的底座11优选水平底座。

如图10所示，屋面板2与屋面板连接片12之间所采用圆口咬合方式，如图3和图8所示，在屋面板连接片12上形成一面板咬合部121，面板咬合部121上形成一具有开口结构的咬合腔d；屋面板2的一侧边形成第一咬合部21，其另一侧边形成第二咬合部26，第一咬合部21设置于咬合腔d中，咬合腔d的开口边与第一咬合部21形成咬合固定；第二咬合部26套置于面板咬合部121的外侧面，且与第一咬合部21相咬合后形成面板凸肋。屋面板2与屋面板连接片12的面板咬合部121间形成圆口咬合方式，两屋面板2铰合后的受力面积更大，抗风性能更强。

本发明所采用的固定座1在长度方向上延伸至屋面板2的中部区域，当然也可以延伸至靠近屋面板2的中部区域或超过屋面板2的中部区域，屋面板支撑肋113与面板支撑肋22间的扣合，大大提升了屋面板2的抗风能力。

屋面板2的结构如图2所示，在靠近屋面板2的第一咬合部21、第二咬合部26处分别成型有第一支撑平面23和第二支撑平面24，第一支撑平面23和第二支撑平面24分别与相邻两固定座1之间的第一支撑台13和第二支撑台112相贴合，结合图1所示，屋面板2上的面板支撑肋22与固定座1上的屋面板支撑肋113形成紧密的扣合连接，依靠屋面板2自身弹性将二者扣合在一起，在屋面板2发生热胀冷缩时，此处扣接处可以帮助消除屋面板2所产生的膨胀或挤压应力。

如图6和图7所示，这里的底座11优选为金属面板结构，底座11上、立支撑111与底座11的连接处、及屋面板支撑肋113与底座11的连接处分别设有沿其长度方向设置的加强筋114。本发明优选的将屋面板支撑肋113、第一支撑台13和第二支撑台112呈等高设置。当然，还可以根据屋面功能设定三者不在一个平面上。底座11采用1.0~2mm厚镀锌钢板或不锈钢板一体冲压成型，并在底座11的底部平面上，冲压出凸出底部平面2~5mm的两道左侧加强筋和两道右侧加强筋，加强筋宽度为10~20mm，加强筋114不仅存在于底部平面，应同时存在于侧壁之上，即立支撑111与底座11的连接处、及屋面板支撑肋113与底座11的连接处分别设有沿其长度方向设置的加强筋114，达到更好的加强效果。左侧加强筋和右侧加强筋能够增强固定座1的强度，同时使得固定座1整体具有更好的抗风性能。

同时，本发明在屋面板上设有多个呈小波纹状的屋面加强肋25，屋面加强肋25与面板支撑肋22呈平行设置，在屋面板上呈现通长设置，使屋面板2自身所具有的抗风能力也得到大大增强。

本发明固定座1上所设置的立支撑111、第二支撑台112、屋面板支撑肋113分别由底座11经折弯而成，屋面板2的第一咬合部21、第二咬合部26（即大边肋和小边肋）、第一支撑平面23、第二支撑平面24及面板支撑肋22分别有屋面板2的板面经折弯一体成型制得。如图7所示，底座11的一端部经垂直折弯后形成立支撑111，然后再将立支撑111的端部向外侧进行直角弯折后制得第二支撑台112，底座11另一端的屋面板支撑肋113同样经折弯后形成一体化的钢性连接结构，与底座11上所冲压的加强筋114相结合，大大提升了底座11的支撑强度，实现了固定座1的延伸支撑，从而使屋面板2的抗风能力更强大。

为了进一步增强固定座1对屋面板2的支撑和抗风揭能力，本发明还可以在底座11上成型有一个或间隔设有两个及以上个屋面板支撑肋113，与檩条相固定，而在屋面板2上设置与屋面板支撑肋113位置对应、数量相同的面板支撑肋22，屋面板支撑肋113与面板支撑肋22对应扣合后所形成的屋面整体强度得到大大提升，另外，由于固定座1的支撑能力增强，可以做到延伸一体化支撑，预示着，所采用的单板宽度可以更宽，采用更宽的单板，使屋面施工效率得到显著提高。

如图3和图9所示，本发明中的屋面板支撑肋113和面板支撑肋22的截面结构相同，包括顶部支撑面a及位于顶部支撑面a两侧的立支撑面b，两立支撑面b上分别成型有连接扣c，面板支撑肋22与屋面板支撑肋113相扣合时，屋面板支撑肋113上的连接扣与面板支撑肋22上的连接扣形成扣合连接。优选地，立支撑面b包括呈倾斜设置的第一支撑面b1和第二支撑面b2，连接扣c将第一支撑面b1和第二支撑面b2连接形成一个整体，第一支撑面b1与顶部支撑面a连接，第二支撑面b2与底座11和屋面板连接；在靠近底座11和屋面板的方向上，两第一支撑面b1间的距离和两第二支撑面b2间的距离分别呈逐渐增大设置，且两第二支撑面b2的上端距离小于两第一支撑面b1的下端距离。本发明中优选的在第一支撑面b1和第二支撑面b2之间通过一“s”形的连接扣c连接。

如图8固定座1拼装图所示，第一支撑台13和第二支撑台112呈马鞍片结构，在第二支撑台112的侧面预先开好直径为9mm的螺栓孔，屋面板连接片12一体冲压成型，且屋面板连接片12的下部也预先开好直径为9mm的螺栓孔，第一支撑台13的上边平面用于承托屋面板2，侧边平面用于夹紧屋面板连接片12，且在第一支撑台13的侧边平面预先开好直径为9mm的螺栓孔；用连接螺栓的螺杆依次穿过固定座1的第一支撑台13、屋面板连接片12、固定座的第二支撑台112的预留螺栓孔，然后安装调节垫片，最后用固定螺栓的螺母拧紧，从而把固定座第一支撑台13、屋面板连接片12、第二支撑台112紧密组合成一个整体。

如图1和图10所示，固定座1拼装完成后，通过紧定固定件4（自攻螺钉）穿过预留在底座11上的直径为4mm的螺栓孔，把固定座1组合体固定在屋面檩条5上，金属屋面板一端的第二咬合部26用屋面板连接片12压住，然后用另一屋面板2一端的第一咬合部21将屋面板2的第二咬合部26和屋面板连接片12整体包裹住，从而初步完成屋面板2的第二咬合部26、屋面板连接片12和屋面板的第一咬合部21整体安装。如图9所示，屋面板2的面板支撑肋22是一个类似马鞍造型的肋边，在压力作用下可左右微微张开，面板支撑肋22在外力的作用下微张后，经过屋面板支撑肋113中间的连接扣，使得面板支撑肋22和屋面板支撑肋113中间的连接扣c扣合在一起，通过屋面板支撑肋113中间的具有弹簧作用的连接扣c来阻止与面板支撑肋22的连接扣c脱扣。

屋面板2的第一咬合部21、第二咬合部26和屋面板连接片12初步扣合在一起后，通过锁边机械把三个部分紧紧的锁合成一个整体，通过在金属屋面板2和屋面板连接片12的结合点安装抗风夹具，可以使得本发明可以抵抗超强台风的能力，同时，本发明所提供的屋面还可以具备在上部安装太阳能、装饰板、走道板、休息平台等附属功能的能力。

本发明所提供的抗风屋面，将屋面板2端部成型的第一支撑平面23和第二支撑平面24贴合在第一支撑台13和第二支撑台112上，对屋面板2、抗风夹具起到很好的支撑作用，其屋面承重和抗风揭能力更强，具备超强的承重和抗台风性能。

因屋面板2热胀冷缩作用使其产生拉伸形变时，屋面板2驱动屋面板连接片12沿着紧固连接件3产生旋转，如图5所示，屋面板连接片12可以以紧固连接件3（优选螺杆）为旋转轴左右转动，最大转动角度可达20°，通过屋面板连接片12的左右转动，从而释放与屋面板连接片12铰合在一起的金属屋面板2的温度应力，消除热胀冷缩所产生的屋面作用力。在不自由伸缩的情况下，可以释放屋面板2的温度应力，同时不限制屋面板2的使用长度；可适用于造型复杂曲率变化较大的公共建筑屋面，且可适配一张板有多个波峰的屋面板型，同时具备在屋面板2上部安装配套系统设施的夹具的能力。

本发明提供的抗风金属屋面板、固定座及檩条安装后形成一个整体，分别进行动态风压试验和静态风压试验，试验数据如下：

动态风压检测阶段：该样品经过a、b、c、d、e、f、g七个阶段,从阶段a开始，按顺序完成各个阶段的测试，结果如下：

静态风压检测阶段：采取阶梯式逐级加载，每级-703pa，每级保压60s,直至试件出现破坏失效为止，记录极限风荷载检测破坏值wu’。

在-0.703kpa～-10.545kpa各级压力下保持60s后，受检金属屋面系统样品均为发生破坏，未出现永久变形。

在向-11.248kpa加压过程中，加压至-10.89kpa时，受检金属屋面系统样品发生破坏，c型檩条发生弯曲破坏，检测结束，

根据《强风易发多发地区金属屋面技术规程》dbj/t15-148-2018中的规定，极限风荷载检测破坏值wu’=-10.89kpa。

本发明通过在风荷载作用下抗风屋面可能产生的破坏进行分析，分析结果如下：

在风荷载作用下，屋面的破坏主要形式分为：屋面板和固定座铰合失效破坏、固定座强度不足失稳破坏、固定座与檩条螺钉失效破坏；针对抗风屋面三种破坏形式，本发明分别做了加强处理，铰合方式由传统的弹片锁边铰合变为圆口铰合方式，使铰合后受力面积更大，抗风性能更强，固定座由传统单独固定座变为可同时扣合屋面板两个肋边的一体固定座，使得固定座受力更均匀，抵抗风荷载的能力更强；同时固定座与檩条的连接通过四颗自攻螺钉，螺钉的数量与传统固定座相比增加了一倍，抗风性能更强，从图11中可以清楚看出本发明屋面的抗风能力明显高于普通型屋面的抗风能力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。