结构夹层板件的连接件 本发明涉及将结构夹层板件连接在一起的连接件，上述板件包括由传递剪切力的塑料或聚合物材料芯层连结在一起的两块金属面板，本发明还涉及将上述结构夹层板件连接在一起而制成的构筑物。
商业上称之为SPSTM的结构夹层板件在美国专利No.5778813、英国专利申请GB-A-2337022和国际专利申请No.GB 00/04198公开过，这些文件纳入本文作为参考。这种结构夹层板件包括由一种具有足够强度来传递剪刀力的塑料或聚合物材料芯层连结在一起的两块金属面板，所述的塑料或聚合物芯层可以是固态且连续的，占据了金属面板之间的整个空间，或者也可以是由在金属面板之间留下连续的塑料或聚合物连接缝的成形件例如泡沫塑料件隔断的。上述结构夹层板件的主要用途是代替例如海上工程、近海工程和民用建筑工程中的加劲钢结构件。在这些用途中，结构夹层板件能够取代掉一部分或全部加劲件，从而提供一种较为容易建造和维护的较简单的构筑物。具体地说，与现有普通加劲钢结构相比，总体上显著减少所需的焊接量。
上述结构夹层板件地另一优点是它们可做成预制板件，也就是可预制成可组装成最终构筑物的单独的板件或较为复杂的模件。在工厂条件下制造预制模件可以比在工地上组装的传统构件有更高的精度，且更容易建造。
本发明的目的是提供一种将结构夹层板件组装和连接在一起的方法，这种方法不需要许多在所制成的连接部位中仍具有挠曲性的特殊部件。
按照本发明，提出一种用于连接结构夹层板件的连接件，所述的结构夹层板件具有第一和第二金属面板和一个将上述面板连接在一起并具有足够的强度将面板间的剪切力传递到其他部件上的塑料或聚合物材料芯层，上述的连接件包括一个大致为等截面的并具有至少一个由第一斜面和第二斜面构成的锥形侧面的长形金属体。上述的第一和第二斜面用作搭接面，为连接上述的第一和第二金属面板作好焊接准备。
本发明的连接件可以方便地将各种厚度(包括各种面板厚度和芯层厚度)的结构夹层板件组装和连接到另一个结构夹层板件或普通钢板上，而所需的各种连接件的数目较少。
本发明的连接件为制造结构夹层板件和连接到另一个板件或部件上提供综合进行的焊接准备。
本发明的连接件可在其一个或两个主平面上设置一个其形状和尺寸至少与连接件的锥形侧面的一部分相对应的抗剪键，这种抗剪键有利于垂直地连接结构夹层板件。
上述连接件可由轧制钢材、不锈钢材、挤压铝材制成或由两种按爆炸成型法连接在一起的不同金属制成。连接件采用可与结构夹层板件的面板相容的金属制成，有利于焊接作业。
再一个优点是连接件在结构夹层板件空腔内的几何形状和尺寸可以减小由于温度升高而沿面板与芯层的界面产生的局部剪切应力。可将锥形的端部再改变成看起来像燕尾的接头，从而增强芯层与连接件边缘条之间的连接。
本发明还提供了具有如上所述的至少一个结构夹层板件和一个连接件的构筑物。
再者，本发明提供了制造上述构筑物的部件的方法，该方法包含如下步骤：
提供一种包括一个大致为等截面的并具有至少一个由第一和第二斜面构成的锥形侧面的长形金属体的连接件；
将第一和第二金属面板按一间距焊接到上述连接件上而构成一个空腔，上述的第一和第二斜面用作搭接面，分别为连接上述的第一和第二金属面板作好焊接准备；和
向上述空腔内注入塑料或聚合物材料而将上述的第一和第二金属面板以足够的强度连接在一起，在面板之间传递剪切力。
下面参看典型实施例和附图的说明进一步说明本发明，附图中：
图1是本发明第一实施例的连接件的剖视图；
图2是本发明第二实施例的连接件的剖视图；
图3是连接两个结构夹层板件的本发明第三实施例的连接件的剖视图；
图4是应用本发明的连接件制成的双壳体油船的船身中部的局部剖视图；
图5～10分别是图4中的A～F部位的细节放大图；
图11示出应用本发明第一实施例的连接件在两个结构夹层板件之间连接一块普通钢板的情况；
图12示出应用本发明第一实施例的连接件在两个结构夹层板件之间连接一块带有穿入物的钢板的情况；
图13是图12所示构件的平面图；
图14示出应用本发明第一实施例的连接件和本发明第二实施例的连接件连接平行的和垂直的结构夹层板件的情况；和
图15示出应用本发明第一实施例的两个连接件连接两个模件的端头的情况。
附图中，相同的零部件用相同的标号来表示。
图1示出本发明第一实施例的连接件1的剖视图。该连接件的基本形状是带有第一和第二主平面2、3和第一和第二锥形侧面4、5的大致为棱柱形的形状(也就是，基本上是等截面的)。连接件的两端是相似的(相等的)和平行的多边形，其侧面是平行四边形。但是，在一些用途中，连接件的端部可加以改型例如可以做成斜接面以便构成框架。在特殊用途例如用于不按直角连接一些部件时也可要求对上述基本形状作局部改变。锥形侧面4、5具有带角度的表面6，该表面6提供一种搭接面为焊接结构夹层板件的面板作准备。
图2示出本发明第二实施例的连接件1a的剖视图。该连接件1a与第一实施例相似，但在其一个主平面2上做出沿连接件1a之全长延伸的抗剪键7，该抗剪键7的形状要能承接本发明连接件的一个锥形侧面，并可沿接缝具有较大的剪切抗力，而且有利于以下面要说到的方式进行垂直组装对准。
图3示出本发明第三实施例的连接件1c。该连接件1c的锥形侧面上具有其截面像燕尾接头的扩张部分7。如图所示，上述扩张部分7改善了连接件1c与和它连接的结构夹层板件的芯层13之间的接合。虽然在图上示出是在两个锥形侧面上做出扩张部分7，但是，很显然，也可以仅仅在连接件1c的一个锥形侧面上做出带有扩张部分7。
本发明的连接件应具有足够的厚度d来适应具有多种芯层厚度和面板厚度的结构夹层板件。例如，连接件的厚度d可以大约35mm，以适应与平均面板厚度达5mm的面板相组合的厚度为5～25mm的芯层。显然，上述的结构夹层板件的两个面板不需要厚度相同，也不需要用同一种金属材料制成。对较厚的芯层和面板(例如分别为25～75mm和5～20mm)可相应地制备厚度较大的连接件。
连接件1，1a的总宽度W的范围可以从相当于其厚度d的最小实际尺寸至大约20倍于d的宽度。宽度W取决于所用的预定接头的复杂性以及连接时散逸出由于在芯料注入面板之间的空间后进行的焊接作业时所产生的热量的能力。对于较宽的连接件(例如W＞3d)，必要时可做出多个抗剪键7。
构成锥形侧面的斜面6的角度取决于其对合适的焊接准备所起的作用，该角度可以是相对于连接件的主轴线呈30°～60°。锥形侧面4，5的顶部宽度可以变化，以确定连接件间的最小焊缝，或形成一种所需的完全对接的焊缝。虽然图中示出的两个锥形侧面是相同的而且是相对于连接件的中心线对称的，但是，很显然，它们也可以是不同的，并且也可以是不对称的。
连接件1，1a可以用轧制钢材或挤压铝材制成，或者由两种按爆炸成型法连接在一起的金属构成。可以为预定的用途进行合适的表面处理，这也利于焊接。
本发明的连接件1，1a在使用中置于结构夹层板件边缘的一部分(最好是全部)上。结构夹层板件的面板按一定间距焊接到连接件1，1a的锥形侧面4，5之一的搭接面6上，所形成的预先设置了抗剪板的空腔或空洞被注入塑料或聚合物材料，而形成一种可以在两个面板之间传递剪切力的芯层。如果结构夹层板件的总厚度与连接件1，1a的厚度相同，那么，两个面板将与连接件1，1a的相应主平面2，3齐平。如果结构夹层板件较薄，面板可以对称地焊接在连接件1，1a的锥形侧面两边，或者使一个面板与一个主平面2，3齐平，另一个面板则低于另一个主平面。
连接件的另一个锥形侧面具有搭接面6，为焊接到另一个连接件上而构成另一个结构夹层板件之边缘的一部分或焊接到普通金属板上作好焊接准备。显然，另一个锥形侧面的两个搭接面6可以承接两个其他的面板而构成第二个结构夹层板件。
一般说来，无论平坦的还是弯曲的结构夹层板件都可通过将它们的面板焊接到本发明的连接件上而制成。所制成的结构夹层板件可以使用本发明的连接件通过普通的焊接方法而连接到金属板上或其他的结构夹层板件上。这样，便可将大的型材、模件和坯件组装起来，而实际上成为桥板、船艄部件、船舶、近海建筑物、或其他的工程构件。制造接头时，可将本发明的连接件按对准状态、平行地而偏离地或成一角度例如垂直地焊接在一起。这样就可接纳大量不同的结构。
图4示出如何应用本发明的连接件来形成不同的连接部分。该图示出一艘双壳体油船的船身中部。本发明的连接件特别应用于图中A～F所示的各个接头上，其细节分别在图5～10中放大示出。
图5示出连接舷缘101、甲板102和外侧壳板103的接头A。在该结构中，连接件1成为板件的一个侧面而构成外侧壳板103的一部分，结构夹层板件的面板11、12则焊接到一个锥形侧面4的搭接面6上并与主平面2，3齐平。如上所述，在面板11，12被焊接到连接件1后，便可注射而成形芯层13。将制成普通钢板状的舷缘101焊接到连接件1的另一个锥形侧面5上。甲板102做成结构夹层板件的形式，其上面板11焊接到锥形侧面的外搭接面6上，下面板12则平焊到连接件1的主平面3上。
图6示出将内侧壳板104连接到甲板102上的接头B。构成甲板102的一部分的两个结构夹层板件102a、102b具有分别成为相应的结构夹层板件之侧面的连接件1，两个连接件1焊接在一起，而做成结构夹层板件的内侧壳板104则焊接到一个连接件1的下主平面上。可以看出，甲板102的上面板11与连接件1的上主平面齐平，形成平滑的甲板表面。下面板12高于连接件的下主平面3，因为甲板的结构夹层板件的厚度不需要与连接件1一样厚。
示于图7的接头C是甲板102与纵向梁杆105之间的接头(甲板与横梁之间的接头是相似的)。其中，连接件1连接两个构成甲板之一部分的结构夹层板件102c，102d，而上述梁杆105则平焊到连接件1的下主平面3上。
图8示出内底板106与内侧壳板104之间的接头D。在该接头D中，构成内侧壳板104和内底板106的结构夹层板件具有设置在其边缘的连接件1，内侧壳板104的连接件1的自由锥形侧面5焊接到内底板106的连接件1的上主平面2上。连接外侧壳板和外底板的梁杆107、108分别焊接到内底板106的连接件1的自由锥形侧面5和下主平面3上。
内底板和外侧壳板互相对准，并且都做成一种结构夹层板件。参看图9，两个结构夹层板件103和109具有构成它们的焊接在一起的上、下侧边的连接件1。外侧壳板103和外底板109的结构夹层板件的厚度与连接件1相同，所以在两侧面上，面板与连接件的主平面齐平。连接到内侧壳板与内底板接合处的梁杆107平焊到连接件1的下主平面上。
最后，图10示出接头F。在这个将外底板109与梁杆108相连接的接头中，用一个连接件1连接两个构成外底板109之一部分的结构夹层板件109a、109b。结构夹层板件109a、109b的内、外面板与连接件1的主平面2，3齐平。然后将梁杆108平焊到连接件1的主平面的顶部。横梁与外底板之间的接头，或侧壳板的梁腹骨架与内侧壳板或外侧壳板103，104(结构夹层板件)之间的接头是相似的。
图11示出一种可以方便地用普通钢板110制成甲板的结构，所述的钢板110嵌入主要由结构夹层板件102e，102f构成的甲板。上述结构夹层板件102e，102f之边缘设置连接件1，该连接件1的上主平面2与结构夹层板件102e，102f的上面板齐平。然后再将上述的普通钢板110焊接在两个连接件1之间，使钢板的上表面与连接件的主平面2齐平。这种结构方便于穿透甲板的作业，如图12所示，管子111穿过上述普通钢板110。图13示出上述结构的平面图。这种组合钢板的结构可以按适合于预定结构用途的衍缝模式排列，它也提供了用于焊接固定的区域，而不会对塑料或聚合物芯件或邻接的结构夹层板件造成危害。上述钢板的尺寸可在结构夹层之间板件之间形成结构连续性，并且具有足够强度来抑制钢板的局部翘曲。
图14示出本发明连接件1a中的抗剪键7的应用情况。这种结构用于连接3个结构夹层板件21，22，23，其中两个板件是直线对准的，而第三个板件则处于垂直位置。两个直线对准的结构夹层板件21，22通过将它们的面板焊接到本发明第二实施例连接件1a的相对的锥形侧面上而制成。垂直安置的结构夹层板件23具有一个作为其边缘的一部分的本发明第一实施例的连接件1。该连接件1的自由的锥形侧面5与连接件1a的抗剪键7相接合。连接件1的锥形侧面5现抗剪键7相接合有利于结构夹层板件23的对准定位，并有利于平面外的力从结构夹层板件23传递到结构夹层板件21，22。
在应用本发明的连接件来组合由结构夹层板件构成的模件25的场合下，模件的边缘最好端接本发明的连接件1，如图15所示，连接件1的搭接面6为将模件25、24连接在一起而需要的基本焊缝作好焊接准备。
虽然在上面我们说明了上述的实施例以及它们可能的用途，但是应当明白，本发明的连接件还可以按不同于上面所述的方法制造出来，并可按其他的方法加以应用，正如熟悉本技术的读者将会做的那样。本发明仅由所附权利要求书限定。