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【摘 要】 本文介绍了一种轻钢龙骨隔墙施工中与传统工艺截然不同的龙骨连接技术，此技术利用自主研究开发的“可调式轻钢龙骨冲压连接钳”，对轻钢龙骨实现机械连接，方法简便、连接可靠、施工高效、安全文明，是一项节能环保的绿色施工技术。
【关键词】 轻钢龙骨；连接钳
【中图分类号】 TU511.45 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123（2009）01-053-02
轻钢龙骨是建筑装饰工程中常用建筑材料，在传统轻钢龙骨隔墙和吊顶等施工工艺中，龙骨与龙骨连接、接线盒和线管等构配件与龙骨的固定等，通常采用抽芯铆钉、自攻螺钉或专用卡件等方式进行，不仅费工费料，一旦停电，就无法施工，影响工期。为此，我们通过自主研发，经多次试验和改进，成功研制了一种新的轻钢龙骨连接工具——可调式轻钢龙骨冲压连接钳（以下简称压接钳），并开发了新的龙骨连接工艺——轻钢龙骨冲压连接施工工艺（以下简称压接工艺），克服了传统做法的不足，取得了良好的效果，该压接钳和压接工艺已向国家知识产权局提出了发明专利和实用新型专利的申请。
1可调式轻钢龙骨冲压连接钳的研究开发
1.1开发过程。压接钳开发设计主要经历了三个阶段，分别实现了冲孔、压紧和可调三个功能，最终成形的压接钳构造如图1.1所示。
1.1.1第一阶段：实现冲孔连接。此阶段形成的压接钳主要部件包括手柄、钳头（无压块和连杆等部件）、顶轮和冲针，连接时通过手柄推动冲针顶穿待连接的钢板，随即在钢板的顶穿成孔部位产生条形边角，边角依靠钢材特性自然翻出，形成卷边，实现冲孔连接。
1.1.2第二阶段：实现卷边压紧功能。我们将上述第一阶段开发制作的压接钳应用到实际工程中，发现条形边角翻卷程度很不稳定，有时甚至基本不翻卷，连接强度得不到保证。因此，我们在钳体设计上作了改进，增加了卷边压紧装置，包括：①增加一用于压紧卷边的压块，压块端部设置与顶针匹配的燕尾型槽，压块的某一侧面设置用于控制其滑动方向的长条形突出体。②在钳头钢板相应一侧设置与压块突出体匹配的导向滑槽。③增加三根用于带动压块滑动的连杆，连杆A利用活动销轴安装在钳头钢板上，两端分别与压块和连杆B触发式连接；连杆B也利用销轴安装在钳头钢板上，与连杆C铰接；连杆C与手柄上的连接体焊接。④增加一复位弹簧，保证松开手柄后压块能回到原始位置。连接时通过手柄带动连杆，在杠杆作用下推动压块沿导向滑槽运动，压紧冲孔形成的卷边，保证了连接强度。
1.1.3第三阶段：实现可调式。在第二阶段的开发调试过程中，我们发现，当连杆C与手柄焊接时，只能对某一固定规格的钢板卷边有效压紧，连接其他厚度或刚度的钢板时，压紧程度无法控制，或压的过松不能保证连接强度，或压得过紧导致卷边裂开，因此，我们在手柄的连接体上设置一矩形孔，连杆C穿过矩形孔并在端部设置调节螺母，根据待连接钢板的实际厚度和刚度，适当拧紧或松开调节螺母，使压块能有效压紧卷边。
1.2连接过程。连接时首先对连接部位的两层薄钢板进行冲孔，利用冲孔形成的卷边和压紧锚固作用以及钢板的自身强度实现可靠连接，连接过程可简要分为冲孔、剪切、卷边、压紧四步，如图1.2所示，连接全过程如下：轻钢龙骨连接件置于钳头内→压紧左右手柄→冲针针头顶穿连接件→冲针切割连接件产生条形边角→边角靠金属自身特性翻卷→继续压紧手柄→压块在连杆带动下沿滑槽滑动并压紧卷边→松开手柄→压块在复位弹簧作用下退到原始位置。
1.3连接强度。为切实掌握冲压连接强度，保证连接可靠性，我们根据国家标准《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228-2002）的要求做了拉伸试验：首先利用轻钢龙骨腹板制作了一批试件，轻钢龙骨单片厚度0.5mm，连接孔尺寸8×3mm（短边即3mm边产生卷边），如图1.3所示，试验机器采用（机器名称），加载速度为80mm/min。通过试验，我们看到破坏形式体现为剪切破坏，当卷边方向垂直于外力方向时（正接），破坏时负荷平均值为631N，当卷边方向与外力力方向成45°时，负荷平均值为627N，而工程上常用的φ4.0mm抽芯铝铆钉抗剪负荷为540N。从试验得到数据得到，①冲压连接强度大于常用的抽芯铆钉连接强度，钢板越厚强度越高；②正接和斜接的破坏负荷基本相同，说明冲压连接强度与开孔方向的关系不是很大；③试验值略大于理论值（125N/mm÷1.2×0.5mm×3mm×2×2=625N），笔者认为主要有两个原有：一是冲压连接时长边方向也会产生微小变形，提高了连接孔的强度，二是在紧压作用下两块钢板之间存在一定的摩擦力。
2连接的工艺开发和应用
在压接钳研制的同时，我们进行了轻钢龙骨冲压连接施工工艺的开发。连接作业一般以2人为一组，在进行冲压连接前，一人负责龙骨加工和制作，另一人负责定位、弹线、作标记等辅助性工作；在调整好龙骨水平度或垂直度后，一人负责将龙骨扶牢扶正，一人手持压接钳进行连接。下面，以轻钢龙骨隔墙骨架施工为例，对其工艺流程和各种节点的连接技术作简单介绍，工艺流程如下：地龙骨、顶龙骨与建筑主体结构固定→竖向龙骨与地龙骨、顶龙骨连接→穿心龙骨与竖向龙骨连接→横撑龙骨与竖向龙骨连接→门窗洞口处理→接线盒和穿线管安装。
2.1龙骨接长。竖向龙骨（C型龙骨）接长时，通常采用一根相同规格400mm长的U型龙骨作为连接龙骨，连接孔设在翼缘板上，卷边方向垂直于龙骨轴线，如图2.1所示。穿心龙骨接长方式与竖向龙骨基本相同，但由于穿心龙骨翼缘宽度较小，故连接孔应设在穿心龙骨腹板上。
2.2竖向龙骨与顶龙骨、地龙骨连接。
2.2.1竖向龙骨分档。在地龙骨、顶龙骨牢固安装于建筑主体结构后，根据饰面板的规格和门窗洞口位置，合理布置竖向龙骨，使饰面板竖向接缝均在竖龙骨上, 并在地龙骨、顶龙骨上画线标出竖向龙骨安装位置，一般竖向龙骨间距为400～600mm。
2.2.2竖向龙骨安装。将竖向龙骨上下两端插入地、顶龙骨标记位置的龙骨槽内，使竖向龙骨穿心孔保持在同一水平线上，调整垂直度，将龙骨扶正扶稳后，利用压接钳将竖向龙骨与地、天龙骨连接牢固，连接孔设在龙骨翼缘板上，一般1个连接点设置1个连接孔，图2.2为竖向龙骨与地龙骨连接示意图。
2.3穿心龙骨与竖向龙骨连接。
2.3.1将穿心龙骨插入竖向龙骨穿心孔内，利用竖龙骨上的支托与穿心龙骨腹板进行冲压连接，有效解决了原有工艺中采用专用卡件卡接时穿心龙骨可以左右移动的问题，一般1个连接点设置1个连接孔，如图2.3所示。
2.3.2当轻钢龙骨隔墙高度低于3m时，穿心龙骨可安装一至两道，当隔墙高度在3～5m时，至少应安装三道。
2.4横撑龙骨与竖向龙骨连接。
2.4.1横撑龙骨定位。根据饰面板规格确定横撑龙骨安装位置，使饰面板水平接缝均在横撑龙骨上, 并在竖向龙骨上画线标记。
2.4.2横撑龙骨制作和安装，如图2.4所示。
2.4.2.1横撑龙骨制作：取一段长度合适的U型龙骨，将两端翼缘板沿槽折线剪开，剪开长度略小于竖龙骨翼缘宽度（一般为40mm左右），并剪除其相应部位的腹板。
2.4.2.2横撑龙骨安装：将制作好的横撑龙骨插入竖龙骨标记位置，调整水平，利用龙骨翼缘进行冲压连接。为安装方便，左右相邻的横撑龙骨应上下错开安装。
2.5门窗洞口处理。
2.5.1洞口横龙骨的制作与安装。图2.5.1所示为门洞横龙骨（即门楣）的制作与安装示意，制作时先在U型龙骨端部300mm处将翼缘板沿45°剪开，再将腹板向肢背方向拆成90°，然后将此制作好的洞口横龙骨（门楣）顶到洞口竖向龙骨上，利用龙骨翼缘板进行冲压连接，连接孔数量不少于3个。
2.5.2常规洞口加强。常规洞口可采取附加竖向龙骨、横撑龙骨或斜撑龙骨等加强措施，附加的斜撑龙骨和横撑龙骨的制作安装与2.4基本相同。
2.5.3超宽洞口加强。当洞口宽度大于2200mm时，可采取设置型钢框架的加强措施。型钢框架应预先在车间内根据设计洞口尺寸制作，并按间距≯500mm设置连接钢片，现场安装时直接利用连接片与轻钢龙骨进行冲压连接，如图2.5.2所示。
2.6接线盒和穿线管安装。
2.6.1接线盒一般安装在横龙骨与竖龙骨的交接部位，固定时利用接线盒金属外壳分别于横龙骨、竖龙骨的腹板冲压连接。
2.6.2线管穿过龙骨时，需要在龙骨上开槽（孔），会因此造成截面减弱、强度降低，所以在开槽部位应设置加强龙骨（U型龙骨）来保证原有龙骨的强度，如图2.6所示。
3施工注意要点
3.1施工中作业人员应戴好安全帽，在挑空共享空间等高处进行冲压连接时应系好安全带。压接钳应妥善放置，严禁乱搁乱放，防止高处掉落发生事故。
3.2做好压接钳的日常维护和保养，特别是滑槽内应经常加油润滑，保证压块能顺畅平滑运动。
3.3对作业人员加强操作技能训练，保证冲压形成的卷边有效咬合，并贴合在轻钢龙骨钢板上。
4技术经济比较
压接法施工工艺仅需一种连接工具，无传统工艺中电钻打孔、拉铆钉或拧自攻螺丝、安装卡件等工序，只需用力压紧手柄就可完成连接作业，新工人经简单培训就可上岗，不消耗铆钉、自攻螺丝和卡件等辅助连接材料，工序简单，操作方便，劳动强度低，施工效率高，综合成本低，经多项工程应用，与传统连接工艺相比能节约成本20%左右，同时消除了传统工艺的用电安全隐患，避免了电钻在龙骨上钻孔时产生的噪声和建筑垃圾，更不受现场用电条件限制，施工工期易于掌握，不消耗水、电等能源，大大提高了现场施工的安全水平和文明程度，是一项符合国家节能减排、绿色环保政策的施工技术。
【关键词】 轻钢龙骨；连接钳
【中图分类号】 TU511.45 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123（2009）01-053-02
轻钢龙骨是建筑装饰工程中常用建筑材料，在传统轻钢龙骨隔墙和吊顶等施工工艺中，龙骨与龙骨连接、接线盒和线管等构配件与龙骨的固定等，通常采用抽芯铆钉、自攻螺钉或专用卡件等方式进行，不仅费工费料，一旦停电，就无法施工，影响工期。为此，我们通过自主研发，经多次试验和改进，成功研制了一种新的轻钢龙骨连接工具——可调式轻钢龙骨冲压连接钳（以下简称压接钳），并开发了新的龙骨连接工艺——轻钢龙骨冲压连接施工工艺（以下简称压接工艺），克服了传统做法的不足，取得了良好的效果，该压接钳和压接工艺已向国家知识产权局提出了发明专利和实用新型专利的申请。
1可调式轻钢龙骨冲压连接钳的研究开发
1.1开发过程。压接钳开发设计主要经历了三个阶段，分别实现了冲孔、压紧和可调三个功能，最终成形的压接钳构造如图1.1所示。
1.1.1第一阶段：实现冲孔连接。此阶段形成的压接钳主要部件包括手柄、钳头（无压块和连杆等部件）、顶轮和冲针，连接时通过手柄推动冲针顶穿待连接的钢板，随即在钢板的顶穿成孔部位产生条形边角，边角依靠钢材特性自然翻出，形成卷边，实现冲孔连接。
1.1.2第二阶段：实现卷边压紧功能。我们将上述第一阶段开发制作的压接钳应用到实际工程中，发现条形边角翻卷程度很不稳定，有时甚至基本不翻卷，连接强度得不到保证。因此，我们在钳体设计上作了改进，增加了卷边压紧装置，包括：①增加一用于压紧卷边的压块，压块端部设置与顶针匹配的燕尾型槽，压块的某一侧面设置用于控制其滑动方向的长条形突出体。②在钳头钢板相应一侧设置与压块突出体匹配的导向滑槽。③增加三根用于带动压块滑动的连杆，连杆A利用活动销轴安装在钳头钢板上，两端分别与压块和连杆B触发式连接；连杆B也利用销轴安装在钳头钢板上，与连杆C铰接；连杆C与手柄上的连接体焊接。④增加一复位弹簧，保证松开手柄后压块能回到原始位置。连接时通过手柄带动连杆，在杠杆作用下推动压块沿导向滑槽运动，压紧冲孔形成的卷边，保证了连接强度。
1.1.3第三阶段：实现可调式。在第二阶段的开发调试过程中，我们发现，当连杆C与手柄焊接时，只能对某一固定规格的钢板卷边有效压紧，连接其他厚度或刚度的钢板时，压紧程度无法控制，或压的过松不能保证连接强度，或压得过紧导致卷边裂开，因此，我们在手柄的连接体上设置一矩形孔，连杆C穿过矩形孔并在端部设置调节螺母，根据待连接钢板的实际厚度和刚度，适当拧紧或松开调节螺母，使压块能有效压紧卷边。
1.2连接过程。连接时首先对连接部位的两层薄钢板进行冲孔，利用冲孔形成的卷边和压紧锚固作用以及钢板的自身强度实现可靠连接，连接过程可简要分为冲孔、剪切、卷边、压紧四步，如图1.2所示，连接全过程如下：轻钢龙骨连接件置于钳头内→压紧左右手柄→冲针针头顶穿连接件→冲针切割连接件产生条形边角→边角靠金属自身特性翻卷→继续压紧手柄→压块在连杆带动下沿滑槽滑动并压紧卷边→松开手柄→压块在复位弹簧作用下退到原始位置。
1.3连接强度。为切实掌握冲压连接强度，保证连接可靠性，我们根据国家标准《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228-2002）的要求做了拉伸试验：首先利用轻钢龙骨腹板制作了一批试件，轻钢龙骨单片厚度0.5mm，连接孔尺寸8×3mm（短边即3mm边产生卷边），如图1.3所示，试验机器采用（机器名称），加载速度为80mm/min。通过试验，我们看到破坏形式体现为剪切破坏，当卷边方向垂直于外力方向时（正接），破坏时负荷平均值为631N，当卷边方向与外力力方向成45°时，负荷平均值为627N，而工程上常用的φ4.0mm抽芯铝铆钉抗剪负荷为540N。从试验得到数据得到，①冲压连接强度大于常用的抽芯铆钉连接强度，钢板越厚强度越高；②正接和斜接的破坏负荷基本相同，说明冲压连接强度与开孔方向的关系不是很大；③试验值略大于理论值（125N/mm÷1.2×0.5mm×3mm×2×2=625N），笔者认为主要有两个原有：一是冲压连接时长边方向也会产生微小变形，提高了连接孔的强度，二是在紧压作用下两块钢板之间存在一定的摩擦力。
2连接的工艺开发和应用
在压接钳研制的同时，我们进行了轻钢龙骨冲压连接施工工艺的开发。连接作业一般以2人为一组，在进行冲压连接前，一人负责龙骨加工和制作，另一人负责定位、弹线、作标记等辅助性工作；在调整好龙骨水平度或垂直度后，一人负责将龙骨扶牢扶正，一人手持压接钳进行连接。下面，以轻钢龙骨隔墙骨架施工为例，对其工艺流程和各种节点的连接技术作简单介绍，工艺流程如下：地龙骨、顶龙骨与建筑主体结构固定→竖向龙骨与地龙骨、顶龙骨连接→穿心龙骨与竖向龙骨连接→横撑龙骨与竖向龙骨连接→门窗洞口处理→接线盒和穿线管安装。
2.1龙骨接长。竖向龙骨（C型龙骨）接长时，通常采用一根相同规格400mm长的U型龙骨作为连接龙骨，连接孔设在翼缘板上，卷边方向垂直于龙骨轴线，如图2.1所示。穿心龙骨接长方式与竖向龙骨基本相同，但由于穿心龙骨翼缘宽度较小，故连接孔应设在穿心龙骨腹板上。
2.2竖向龙骨与顶龙骨、地龙骨连接。
2.2.1竖向龙骨分档。在地龙骨、顶龙骨牢固安装于建筑主体结构后，根据饰面板的规格和门窗洞口位置，合理布置竖向龙骨，使饰面板竖向接缝均在竖龙骨上, 并在地龙骨、顶龙骨上画线标出竖向龙骨安装位置，一般竖向龙骨间距为400～600mm。
2.2.2竖向龙骨安装。将竖向龙骨上下两端插入地、顶龙骨标记位置的龙骨槽内，使竖向龙骨穿心孔保持在同一水平线上，调整垂直度，将龙骨扶正扶稳后，利用压接钳将竖向龙骨与地、天龙骨连接牢固，连接孔设在龙骨翼缘板上，一般1个连接点设置1个连接孔，图2.2为竖向龙骨与地龙骨连接示意图。
2.3穿心龙骨与竖向龙骨连接。
2.3.1将穿心龙骨插入竖向龙骨穿心孔内，利用竖龙骨上的支托与穿心龙骨腹板进行冲压连接，有效解决了原有工艺中采用专用卡件卡接时穿心龙骨可以左右移动的问题，一般1个连接点设置1个连接孔，如图2.3所示。
2.3.2当轻钢龙骨隔墙高度低于3m时，穿心龙骨可安装一至两道，当隔墙高度在3～5m时，至少应安装三道。
2.4横撑龙骨与竖向龙骨连接。
2.4.1横撑龙骨定位。根据饰面板规格确定横撑龙骨安装位置，使饰面板水平接缝均在横撑龙骨上, 并在竖向龙骨上画线标记。
2.4.2横撑龙骨制作和安装，如图2.4所示。
2.4.2.1横撑龙骨制作：取一段长度合适的U型龙骨，将两端翼缘板沿槽折线剪开，剪开长度略小于竖龙骨翼缘宽度（一般为40mm左右），并剪除其相应部位的腹板。
2.4.2.2横撑龙骨安装：将制作好的横撑龙骨插入竖龙骨标记位置，调整水平，利用龙骨翼缘进行冲压连接。为安装方便，左右相邻的横撑龙骨应上下错开安装。
2.5门窗洞口处理。
2.5.1洞口横龙骨的制作与安装。图2.5.1所示为门洞横龙骨（即门楣）的制作与安装示意，制作时先在U型龙骨端部300mm处将翼缘板沿45°剪开，再将腹板向肢背方向拆成90°，然后将此制作好的洞口横龙骨（门楣）顶到洞口竖向龙骨上，利用龙骨翼缘板进行冲压连接，连接孔数量不少于3个。
2.5.2常规洞口加强。常规洞口可采取附加竖向龙骨、横撑龙骨或斜撑龙骨等加强措施，附加的斜撑龙骨和横撑龙骨的制作安装与2.4基本相同。
2.5.3超宽洞口加强。当洞口宽度大于2200mm时，可采取设置型钢框架的加强措施。型钢框架应预先在车间内根据设计洞口尺寸制作，并按间距≯500mm设置连接钢片，现场安装时直接利用连接片与轻钢龙骨进行冲压连接，如图2.5.2所示。
2.6接线盒和穿线管安装。
2.6.1接线盒一般安装在横龙骨与竖龙骨的交接部位，固定时利用接线盒金属外壳分别于横龙骨、竖龙骨的腹板冲压连接。
2.6.2线管穿过龙骨时，需要在龙骨上开槽（孔），会因此造成截面减弱、强度降低，所以在开槽部位应设置加强龙骨（U型龙骨）来保证原有龙骨的强度，如图2.6所示。
3施工注意要点
3.1施工中作业人员应戴好安全帽，在挑空共享空间等高处进行冲压连接时应系好安全带。压接钳应妥善放置，严禁乱搁乱放，防止高处掉落发生事故。
3.2做好压接钳的日常维护和保养，特别是滑槽内应经常加油润滑，保证压块能顺畅平滑运动。
3.3对作业人员加强操作技能训练，保证冲压形成的卷边有效咬合，并贴合在轻钢龙骨钢板上。
4技术经济比较
压接法施工工艺仅需一种连接工具，无传统工艺中电钻打孔、拉铆钉或拧自攻螺丝、安装卡件等工序，只需用力压紧手柄就可完成连接作业，新工人经简单培训就可上岗，不消耗铆钉、自攻螺丝和卡件等辅助连接材料，工序简单，操作方便，劳动强度低，施工效率高，综合成本低，经多项工程应用，与传统连接工艺相比能节约成本20%左右，同时消除了传统工艺的用电安全隐患，避免了电钻在龙骨上钻孔时产生的噪声和建筑垃圾，更不受现场用电条件限制，施工工期易于掌握，不消耗水、电等能源，大大提高了现场施工的安全水平和文明程度，是一项符合国家节能减排、绿色环保政策的施工技术。