專利名稱：帶下垂套墊的應力板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及將較軟的隔離層固定在堅固底層時使用的緊固系統(tǒng)，特別涉及將隔離層固定在建筑結構上使用的應力板及配用的螺紋緊固件。
在平頂商業(yè)樓和廠房的某些現(xiàn)代屋頂鋪層安裝中，通常在波紋狀鋼質屋頂層上鋪一層隔離層，然后再覆蓋一層熱塑性屋頂隔層，以達到防風雨的目的?，F(xiàn)有的屋頂隔層材料有乙烯-丙烯-二烯系聚合物、聚氯乙烯或等效的材料。屋頂層使用的常規(guī)隔離層有ISO、木纖維板和珍珠巖板。
用于固定隔離層的典型組合件一般包括由塑料或金屬材料制成的襯墊式的應力板，用螺釘狀緊固件插入應力板擰入屋頂層，將應力板與屋頂層之間的隔離層卡住。由于常用的隔離層的厚度約為15.24厘米(6英寸)，或甚至厚達30.48厘米(12英寸)。因此，在安裝應力板時很重要的一條是要使緊固件垂直，應力板能很好地固定住隔離層，確保隔離層在惡劣的周期性載荷作用下不會被吹散。屋頂的設計應能承受颶風和其他大風、暴風雨等惡劣天氣產生的極大的壓力動載荷，包括向上隆起的力。在實踐中，可使用特種工具來安裝襯墊和緊固件。美國專利4,809,568號描述了這樣一種工具。另一種這樣的工具系由美國伊利諾斯州ITWBuildix公司銷售，商標為ACCUFAST。
在典型的安裝中，分開包裝的應力板和緊固件送到工作現(xiàn)場。安裝人員按照質量保證書規(guī)定的形式將應力板鋪在屋頂上。全部鋪完以后，安裝人員將緊固件穿過應力板，擰入隔離層和/或屋頂隔層，最終擰入堅固的屋頂底層或基層。在有些應用場合，使用一種應力板和緊固件固定隔離層，使用另一種應力板和緊固件固定屋頂隔層。
這種使用兩種應力板和緊固件的安裝方法的一個缺點是安裝人員必須花費相當長的時間。此外，一旦安裝完畢，必須在相對曝露的工作條件下使緊固件與應力板和屋頂保持對準。通常難以防止緊固件成某一角度擰入屋頂，當屋頂曝露在大氣中時，可能會降低緊固件固定屋頂的能力。
現(xiàn)有的應力板及其配用的緊固件的另一個缺點涉及典型的緊固件上的防蝕層。在某些狀況下，應力板上的孔尺寸設計得與緊固件緊密吻合。因此，當將緊固件擰入孔中時，孔的銳緣有可能刮掉防蝕層，或使防蝕層破裂。當緊固件最終曝露在風雨條件下時，腐蝕加快，并最終導致斷裂，使得屋頂更易遭受惡劣天氣的破壞。
現(xiàn)有的應力板的再一個缺點是安裝在屋頂上后，當屋頂系統(tǒng)處于惡劣天氣條件下時，如遭受強風時，屋頂隔離層可能拉拔緊固件組件，產生應力載荷。這種應力加載作用還會影響應力板對隔離層的固定。最壞的情況是，這種應力加載作用能使應力板從緊固件頭部拉拔出來。顯然，應避免應力板的這種變形，因為它最終可能導致屋頂系統(tǒng)破壞。
因此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種改進型應力板，這種特殊設計的應力板在安裝時可使緊固件與屋頂保持垂直。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進型應力板，當緊固件與應力板上的孔嚙合時不會刮掉或破壞緊固件上的防蝕層，而且在安裝過程中緊固件一直與屋頂保持垂直。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種改進型緊固件組件，用來將較軟的材料固定在堅固的層頂底層上。該組件包括一個應力板和一個預先安裝在應力板上并與應力板垂直以便于恰當安裝的緊固件。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種改進型緊固件組件，用來將較軟的材料固定在堅固的屋頂底層上。該組件包括一個預先安裝在應力板上的緊固件，在緊固件頭部下面的應力板部位用一個套墊增強，使之具有較大的抗“拔出”力。這樣，緊固件組件在屋頂鋪面使用時不易受出現(xiàn)的應力加載作用的破壞。
用本發(fā)明提出的應力板與螺紋緊固件將屋頂隔離層固定在屋頂上，可以滿足或超出上述各項目的。應力板的主要特點是其構型設計能使緊固件與應力板保持垂直，并最終垂直地固定到屋頂上。在最佳實施例中，應力板有一個環(huán)形套墊，垂掛在應力板的底面，與緊固件的螺紋嚙合。因此，本發(fā)明的應力板保持緊固件垂直，避免了緊固件的防蝕層被破壞，從而為應力板提供了附加的結構支承。此外，本發(fā)明提供給安裝人員的是將緊固件事先擰入應力板孔的緊固組件。
更具體地說，一種與螺紋緊固件一起使用、用來將較軟的隔離層固定在堅固的層頂底層(在鋪設屋頂層環(huán)境下)的應力板，其本體通常是平面形，有一個底面，在本體上有一個孔，用來插入緊固件。在孔的周圍有下垂側壁或套墊，垂掛在底面，其距離足以插入緊固件，并使緊固件與應力板保持垂直。當緊固件只是部分擰入應力板時，仍能保持垂直。在最佳實施例中，緊固件有螺距固定的螺紋，套墊的尺寸至少等于緊固件的一個螺距。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供一種用來將較軟的隔離層固定在堅固的屋頂底層上的緊固件組件，它包括頭部、尖端以及在頭部和尖端之間帶有螺紋的螺紋部分。應力板有一個平面形本體、一個底面、本體中央的一個孔，能插入緊固件，在孔周圍有一個套墊，垂掛在底面，其距離足以接插入固件，并使緊固件與應力板保持垂直。當緊固件只是部分插入應力板時，仍能保持垂直。


圖1是擰上緊固件的本發(fā)明的應力板的俯視平面圖。
圖2是圖1所示應力板沿2-2線箭頭方向的剖視圖。
圖3是圖2所示應力板未裝緊固件的視圖。
圖4是圖2的局部放大圖，描繪了緊固件螺紋與套墊的相互關系。
圖1-3，示出了具有本發(fā)明特點的應力板，并用標記10標示。如上所述，這種應力板的設計是與螺紋緊固件一起使用，將較軟的隔離層固定在堅硬的底層。例如，用于商業(yè)樓屋頂的覆蓋。應力板10相對地較硬，由現(xiàn)成的金屬材料或塑料制成。在圖示的應用實例中，應力板10由金屬材料制成，呈圓形，直徑為7.62厘米(3.0英寸)，因用途的不同也可以用其它尺寸和形狀的包括橢圓形、矩形和三角形。
應力板10有一個本體12，一個外周緣14，在最佳實施例中，至少有一個加強槽紋16，為模壓在本體12表面上的環(huán)形環(huán)。應力板本體一般呈平面形。外周緣14與本體12垂直隔開，形成斜面外緣。在最佳實施例中，加強槽紋16上還有徑向肋塊18，用以連接加強槽紋16與外緣14。
一個一般的錐形凹口20最好位于本體12的中央，并且有一定的深度，以便使緊固件頭部的頂低于應力板上的肋塊的頂。若使用其它緊固件，例如使用平頭緊固件，平頭放在本體12上恰好，則無需錐形凹口20。
位于應力板中央的孔22是由凹口20形成的，其構型可插入緊固件24。在最佳的實施例中，孔22位于凹口20和應力板的中心軸或立軸上?？?2的尺寸或直徑，因不同的應用和所用緊固件的大小而不同。但在最佳實施例中，緊固件24為12號，其螺徑“T”為0.54厘米(0.212英寸)，外螺紋內徑“R”(最好見圖4)為0.36厘米(0.142英寸)，孔22一般為0.51厘米(0.200英寸)。盡管孔最好為圓形，但視應用情況，也可考慮采用其它形狀，包括但不限于橢圓形、三角形或其它多邊形。
圖2中的緊固件是一個較標準的螺釘，頭部26為六角形，螺紋部分28由多條螺旋形螺紋30組成，與緊固件頭部26相對的另一端是螺釘尖32，螺紋部分28位于頭部26與釘尖32之間，而無螺紋部分34位于頭部與螺紋部分之間。在最佳的實施例中，釘尖32是一種自動攻絲構型，最好采用美國專利4,693,654號公開的形狀。在最佳的實施例中，螺紋30為改進的絲扣，并涂有耐環(huán)境保護涂層。
此外，為了說明，圖2所示的緊固件24比較短。根據使用情況，緊固件24的長度可任意選擇，其長度范圍為3.81～35.56厘米(1.5～14英寸)。美國伊利諾斯州ITW Buildex公司制造和銷售適用的緊固件，其商標為HEXTRA。
圖2～4中，本發(fā)明的應力板的一個重要特點是在應力板10的底面36、孔22的周圍有一個套墊或下垂側壁38。垂掛在底面，其距離足以插入緊固件24，該套墊保持緊固件與應力板10成垂直狀態(tài)。如前所述，當緊固件嚙合在應力板中時，應力板處于緊固件兩端中間位置，使緊固件相對于應力板保持垂直狀態(tài)是使用這種緊固件有效安裝商業(yè)樓屋頂鋪層的一個關鍵因素。此外，套墊的下緣40垂掛在應力板10的周緣14的下方。在最佳的實施例中，應力板10是由鍍鋅鋼板、鋁合金板或其它合適的金屬材料板模壓而成。套墊是應力板整體的一部分，是模壓而成的。應力板10和套墊38也可由耐用、耐環(huán)境腐蝕的塑料模制而成，而套墊是在模制中整體形成的。
圖4中，緊固件24上有螺紋30，螺紋有給定螺距“P”，即沿著螺紋30外周緣的垂線兩個相鄰螺齒之間的距離。在最佳的實施例中，套墊38長度“L”大約至少等于緊固件的一個螺距。更準確地說，在最佳的實施例中，螺距“P”約等于0.20厘米(0.080英寸)，套墊長“L”約等于0.22厘米(0.085英寸)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，套墊的這個長度足以使緊固件24與應力板保持垂直狀態(tài)，當緊固件擰入孔22時，也是保持垂直的，因而不會刮掉、穿入或破壞緊固件的防蝕保護層。
雖然，套墊38的形狀一般都成圓形，但根據使用情況也可考慮采用其它形狀，包括但不限于三角形、矩形或其它多邊形。此外，雖然圖示的套墊38是一種連續(xù)結構，也可考慮由許多間隔的、垂掛小片構成，這些小片合在一起構成套墊那樣的形狀。
本發(fā)明的套墊38的另一個優(yōu)點是它能增強應力板10緊鄰孔22周圍部分的強度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，一旦利用緊固件24將應力板10固定在屋頂上，應力板對“拔出”這種變形具有較大的抗力。屋頂隔離層由應力板和緊固件一起加以固定后，應力板受到屋頂隔離層風力載荷作用時，會產生這種變形。在最壞情況下，屋頂隔離層上的作用力會造成應力板從緊固件頭部“拔出”來，從而使得屋頂隔離層從該點脫離。一旦屋頂在一個點的強度出現(xiàn)這種類型的降低，便會出現(xiàn)多米諾效應。隨后下一個相鄰的緊固件就會受到較大的載荷。在此處，應力板也將從緊固件頭部“拔出”來。若氣候條件一直惡劣，最終整個屋頂系統(tǒng)可能嚴重地被毀壞。由于提供了套墊38，應力板在緊固件頭部26下面的部位得到了增強，從而能抗“拔出”變形。
在操作過程中，應力板10和緊固件24可分別包裝提供給安裝人員，或者以預裝配方式，即如圖2所示的那樣，將緊固件24至少部分地擰入孔22后，提供給安裝人員。為提高安裝效率，最好將應力板和緊固件組裝后再送到作業(yè)現(xiàn)場，即將大約半個緊固件擰入應力板。圖2給出了一種適用的緊固件和應力板組件，并用44標示。然后，安裝人用一個合適的容器將許多組件44運到作業(yè)地點，把每一個組件安放在屋頂隔離層上它們應在的位置，使緊固件尖端穿透隔離層，并使用現(xiàn)有的旋擰工具將緊固件擰入屋頂底層。
本發(fā)明的應力板10的一個優(yōu)點是緊固件24與應力板一般保持垂直狀態(tài)。這樣，緊固件恰如其分地擰入屋頂層的堅固底層，使應力板處于合適的位置，獲得大小合適的緊固力。本發(fā)明的應力板的另一優(yōu)點是由于其構型設計、特別是提供了套墊38，將緊固件24預先組裝入應力板，從而使得防蝕保護層保留在緊固件上，不會脫掉、折斷或破壞。
雖然，業(yè)已圖示和敘述了本發(fā)明的帶下垂套墊的應力板的各種實施例，但本技術領域的專業(yè)人員，在不脫離本發(fā)明的前提下，在更廣泛的方面以及按照下述權利要求，可作出變更和改進。
權利要求
1.一種應力板，與螺紋緊固件一起使用，將軟的隔離層固定在堅固的屋頂底層上，其特征在于它包括一個帶有底面的一般為平面形的本體；在該本體上有一個孔，用來插入緊固件；一個在本體上孔的周圍，并垂掛在該底面的套墊，其間距是以插入緊固件，并使緊固件與上述應力板保持垂直。
2.根據權利要求1所述的應力板，其特征在于擰入的緊固件具有固定螺距的螺紋，套墊的尺寸約等于緊固件的一個螺距。
3.根據權利要求1所述的應力板，其特征在于擰入的緊固件具有固定螺距的螺紋，套墊的尺寸至少等于緊固件的一個螺距。
4.根據要求1所述的應力板，其特征在于擰入的緊固件上有保護層，應力板上孔的尺寸足以讓緊固件在孔內軸向轉動，緊固件上的保護層不會被刮掉。
5.根據權利要求1所述的應力板，其特征在于套墊的長度足以為應力板提供抗“拔出”形變的結構支承。
6.根據權利要求1所述的應力板，其特征在于套墊與該應力板成一整體。
7.一種緊固件組件，用來將較軟的隔離層固定在堅固的屋頂底層上，其特征在于它包括一個由頭部、尖端和尖端與頭部之間的螺紋部分構成的緊固件；一個應力板，有一個平面形本體和一個底面；一個位于應力板本體中央的孔，用來插入緊固件；一個放置在孔周圍并垂掛在底面的套墊，其間距是以插入緊固件，并使緊固件與應力板保持垂直狀態(tài)。
8.根據權利要求7所述的緊固件組件，其特征在于緊固件具有固定螺距的螺紋，套墊的尺寸至少等于緊固件的一個螺距。
9.根據權利要求7所述的緊固件組件，其特征在于緊固件具有固定螺距的螺紋，套墊的尺寸大約等于緊固件的一個螺距。
10.根據權利要求7所述的緊固組件，其特征在于緊固件上有保護層，應力板上孔的尺寸足以讓緊固件在孔中軸向轉動，緊固件上的保護層不會被刮掉。
11.根據權利要求7所述的緊固件組件，其特征在于套墊長度足以為應力板提供抗“拔出”形變的結構支承。
全文摘要
一種應力板,與螺紋緊固件一起使用,用來將較軟的隔離層固定在堅固的屋頂底層上,例如在屋頂鋪面環(huán)境,它包括一個帶有底面的平面形的本體,本體上有一個孔,可插入緊固件,在孔周圍并垂掛在底面的一個套墊,其間距是以插入緊固件,并使緊固件與應力板保持垂直狀態(tài),當應力板位于緊固件中間位置時尤為如此。在最佳實施例中,緊固件具有固定螺距的螺紋,套墊的尺寸至少等于緊固件的一個螺距。
文檔編號E04D5/14GK1208107SQ9810340
公開日1999年2月17日 申請日期1998年7月22日 優(yōu)先權日1997年8月7日
發(fā)明者S·里亞茲·哈桑, 西格斯蒙德G·保羅 申請人:伊利諾斯工具工程有限公司