專利名稱：抗擠壓變形門的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及房門結構，是一種擁有優(yōu)異抗擠壓變形能力的特殊結構門，能在危急關頭確保生命通道暢通。
背景技術：
近年來在我國以及全球范圍內，強烈地震、泥石流、火災等大災害不斷，在經(jīng)濟、生命安全方面帶來了巨大損失。分析造成損失的各種因素，自然災害的強大、突然、不可預告性是罪魁禍首，可是除去天災的成分，“人禍”也是不能忽略的因素，例如房屋的抗震設計沒有達到相關規(guī)范要求(汶川地震造成居民死亡的最主要原因是房屋建設中預制板的大量使用)；危險監(jiān)測不利(居民地選址不好，設在了泥石流影響區(qū)內)；施工工地煙火控制不嚴等等。可以看出這些“人禍”并不是由主觀人為因素引起，而是安全保證水平不高造成的，以至于存在很多的安全隱患，大災的到來就像一個導火索，將所有安全隱患全部引爆， 造成巨大損失。當代中國，房屋建設采用的結構形式主要分為兩種經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)普遍采用的磚砌結構；經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)采用的全框架鋼筋混凝土結構。磚砌結構整體穩(wěn)定性很低，在輕微地震及火災影響下，其整體結構會發(fā)生較大的變形；框架結構的整體剛度很大，可在強烈地震以及大火災泥石流的作用下，其整體也可能產(chǎn)生變形。雖然前者的建設量隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展正逐步減少，可在我國的地震頻發(fā)帶卻大量分布。因此仔細考慮災害發(fā)生時因房屋整體結構的變形而產(chǎn)生的各種安全隱患，避免產(chǎn)生次生災害顯得十分有必要。其中，現(xiàn)有房門的結構設計在房屋整體結構的變形時就存在很大的安全隱患。房門由門框與門板構成，其布置時，如圖1、圖2所示，現(xiàn)有門框8緊緊嵌于墻體中。門板與門框也緊密接觸，當房屋整體結構發(fā)生變形，墻體錯動擠壓門框，門框的剛度不能抵抗而發(fā)生變形，門板與門框之間便會產(chǎn)生很大擠壓力，致使房門無法打開，在危急關頭切斷了人們的逃生通道，其后果可想而知。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有房門在門框變形后無法打開的弊病，為提高其抵抗擠壓變形的能力，提出一種抗擠壓變形門。為達到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是—種抗擠壓變形門，其包括門板、門框，門框包括外層門框和內層門框，內層門框的剖面為凹型，外層門框的剖面為凸型，外層門框凸出部分插入內層門框凹槽內，且外層門框的凸出部分與內層門框的凹槽之間預留一定間隙，內外門框嵌合組成雙層門框，外層門框和內層門框在底部與底邊剛接在一起。所述內層門框和外層門框橫向嵌合位置的第一間隙為均勻分布；內層門框和外層門框的豎向嵌合位置的第二間隙為三角形分布，門框底部間隙小于門框頂部間隙。所述第一間隙寬度為5毫米。
所述第二間隙在底部間隙寬度為零，在豎向最高處，間隙寬度預設值為10至20毫米。所述門板的橫斷面為直角梯形，室內側為頂邊，室外側為底邊，門板轉動側與加鎖側為兩腰，轉動側底角為直角，另一側底角大小設為門板的豎斷面為等腰梯形，室內側為頂邊，室外側為底邊，門板頂端與底部為兩腰，兩底角大小為a。所述底角a滿足u < cot a，其中u為門板與門框間的接觸面的滑動摩擦系數(shù)。所述門板與門框相接觸的表面，不包括轉動側的門板表面，其余三個門板表面設有剛度強化面。所述剛度強化面是在門板表面貼覆硬質光滑薄鋼板。由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點本發(fā)明結構簡單，制作方便，且可實現(xiàn)在門框變形后仍能打開，使得在各種災害中可通過該門逃生。


圖1、圖2是現(xiàn)有房門門框與墻體間接觸情況示意圖。圖3是抗擠壓變形門雙層門框結構的平面視圖。圖4是分布在內外門框橫向嵌合位置的間隙結構示意圖。圖5是分布在內外門框的豎向嵌合位置的間隙結構示意圖。圖6是門板橫斷面的結構示意圖。圖7是門板豎向斷面的結構示意圖。圖8是門板門框的受力分析示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。一.采用雙層門框結構，預留變形緩沖空間，有效吸收墻體變形?，F(xiàn)有門框皆為單層構造，其主要作用是支撐門板，對墻體也有一定的加固作用。其變形受墻體制約，極易隨墻體發(fā)生變形。如圖3-5所示，本發(fā)明中門框由內層門框1、外層門框2和底邊構成。內層門框1剖面設計為凹型，外層門框2剖面設計為凸型，外層門框2 凸出部分緊貼插入內層門框1凹槽內，內外門框嵌合組成雙層門框，它們在底部與底邊剛接在一起。外層門框2凸出部分緊貼插入內層門框1凹槽內，但不插到底部，而是預留一定間隙。分布在內外門框橫向嵌合位置的第一間隙3為均布，由于墻體錯動變形發(fā)生在水平方向，豎向幾乎無位移發(fā)生，因而外門框豎向不會發(fā)生過大的變形，因此第一間隙3均勻預留，寬度為5毫米左右即可；分布在內外門框的豎向嵌合位置的第二間隙7為三角形分布， 由于房屋整體水平錯動變形引起樓層層間變形比較均勻，因而門框的變形與平行四邊形失穩(wěn)情況相同，即底部無變形，隨高度增加變形均勻增大，達到門框頂部時變形達到最大值， 在底部間隙寬度為零，在豎向最高處，間隙寬度預設值為10至20毫米。一般來說，門框豎向頂端嵌合處得間隙預設值很關鍵，它的選取與房屋結構的整體剛度、安全防范要求等級有關。理論上寬度越大，抗變形能力越強，越安全；但間隙寬度過大又會影響其使用功能，如使得門框占據(jù)空間變大影響美觀。因此，對于整體剛度較大的房屋，預設寬度可以取小值， 而整體剛度較小的房屋應取較大值，當門框豎向頂端嵌合處得間隙預設值取20毫米時，假
4設樓層層間錯動變形均勻，變形量與高度成正比，取門框高度2米，層高3. 5米，那么如果層間錯動不超過35毫米，外層門框的變形便不會擠壓大內層門框。二.改變門框與門板接觸面的角度。當前的房門門板與門框的水平斷面都近似矩形，門板與門框相互擠壓時，擠壓力幾乎與接觸面垂直，因而開門時需要克服很大的摩擦阻力。如圖6、圖7所示，本發(fā)明中將門板的橫斷面4設計成一個直角梯形，其中，轉動側與加鎖側為兩腰，轉動側底角為直角，另一底角大小設為a，室內的一邊為頂邊，室外的一邊為底邊，豎斷面5則設計成一個等腰梯形，其中，兩腰在門框的頂端與底部，兩底角大小也為a，同樣室內的一邊為頂邊，室外的一邊為底邊，為保證門框與門板平整接觸，對門框進行相應處理。外層門框2變形與內層門框 1擠壓時，擠壓力方向均在豎直平面內，在頂邊與底邊擠壓力為豎直方向，在左右兩邊為水平方向。因為轉動處門框與門板的擠壓對房門開啟影響不大，故只對其它三接觸面進行設計，在本設計的接觸面情況下，此三邊的受力情況相同。如圖8所示，設門板與門框間的接觸面的摩擦系數(shù)為U、擠壓力為T，將T沿截面分解為垂直接觸面使門板與門框相互壓緊的分力T1 = T^sin a，沿著接觸面使門板與門框相互錯開的分力T2 = T*cos a。則開門時需克服的摩擦力f = U^T1 = u*T*sin a，當T2彡f時，房門便能輕松打開，此時有u彡cot a。 若u = 0.15，則a <81. 5°，取a = 80°?？梢姼鶕?jù)接觸面上的摩擦系數(shù)便可以計算出合適的角度值，使相互錯開的力抵消開門時的摩擦力，理論上只要接觸面剛度足夠大(即門板、門框表面不會因擠壓力過大而發(fā)生局部變形，阻礙房門開啟)，無論發(fā)生多強的擠壓，房門皆能正常開啟。三.強化接觸面剛度，減小摩擦因數(shù)。擠壓力達到一定強度會使接觸面局部受壓屈服發(fā)生變形，門板與門框表面相互嵌入，產(chǎn)生很大的阻礙力。為防止此情況發(fā)生，本發(fā)明采用了強化接觸面剛度的方法，即在與門框接觸的門板表面，雖然門板與門框有四個接觸面，但轉動處接觸面的性質對房門開啟無影響，故不必強化，因此在在其它三邊門板表面貼一層硬質光滑薄鋼板，確保其即使在很大的局部應力下，也能保證表面的平整。另外，貼上光滑薄鋼板后可減小接觸面的動摩擦因數(shù)u，a的設計值為cot—1 u,因此u值越小，a越接近90度，能更好的與現(xiàn)有房門符合，便于居民接受。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種抗擠壓變形門，其包括門板、門框，其特征在于門框包括外層門框和內層門框，內層門框的剖面為凹型，外層門框的剖面為凸型，外層門框凸出部分插入內層門框凹槽內，且外層門框的凸出部分與內層門框的凹槽之間預留一定間隙，內外門框嵌合組成雙層門框，外層門框和內層門框在底部與底邊剛接在一起。
2.如權利要求1所述的抗擠壓變形門，其特征在于所述內層門框和外層門框橫向嵌合位置的第一間隙為均勻分布；內層門框和外層門框的豎向嵌合位置的第二間隙為三角形分布，門框底部間隙小于門框頂部間隙。
3.如權利要求2所述的抗擠壓變形門，其特征在于所述第一間隙寬度為5毫米。
4.如權利要求2所述的抗擠壓變形門，其特征在于所述第二間隙在底部間隙寬度為零，在豎向最高處，間隙寬度預設值為10至20毫米。
5.如權利要求1所述的抗擠壓變形門，其特征在于所述門板的橫斷面為直角梯形，室內側為頂邊，室外側為底邊，門板轉動側與加鎖側為兩腰，轉動側底角為直角，另一側底角大小設為a ；門板的豎斷面為等腰梯形，室內側為頂邊，室外側為底邊，門板頂端與底部為兩腰，兩底角大小為a。
6.如權利要求5所述的抗擠壓變形門，其特征在于所述底角a滿足uScota，其中 u為門板與門框間的接觸面的滑動摩擦系數(shù)。
7.如權利要求1所述的抗擠壓變形門，其特征在于所述門板與門框相接觸的表面，不包括轉動側的門板表面，其余三個門板表面設有剛度強化面。
8.如權利要求7所述的抗擠壓變形門，其特征在于所述剛度強化面是在門板表面貼覆硬質光滑薄鋼板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗擠壓變形門，其包括門板、門框，門框包括外層門框和內層門框，內層門框的剖面為凹型，外層門框的剖面為凸型，外層門框凸出部分插入內層門框凹槽內，且外層門框的凸出部分與內層門框的凹槽之間預留一定間隙，內外門框嵌合組成雙層門框，外層門框和內層門框在底部與底邊剛接在一起。由于內外層門框之間留有間隙，使得災害發(fā)生后的危急關頭確保房門仍能安全打開，保證逃生通道暢通無阻。
文檔編號E06B5/00GK102278044SQ20111010029
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權日2011年4月20日
發(fā)明者丁文其, 肖冰峰 申請人:同濟大學