CN101432489B - 全功能框架结构建筑预制系统、预制建筑结构及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

一种全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统和方法，包括：合成装置，将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图和结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为总成图；分解装置，根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、楼板/天花板的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置；生成装置，根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板，所述模板包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施；以及输出装置，根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据。本发明还提供了含有该计算机辅助设计系统和方法的计算机控制的全功能框架结构建筑预制系统和方法，采用该系统制造的全功能框架预制建筑结构，以及快速装配该全功能框架预制建筑结构的方法。

Description

全功能框架结构建筑预制系统、预制建筑结构及其装配方法
技术领域
本发明一般涉及预制建筑系统和建筑结构，尤其涉及计算机控制的全功能框架结构建筑预制系统，采用该系统制造的全功能框架预制建筑结构及其快速施工方法。
技术背景
建筑业界至今还不能完全摆脱现场施工，人们迫切需要提高建筑业的效率，以至于可以像制造与装配机器一样制造房屋。经过人们不断的努力，已经出现了一些工厂预制的建筑系统。根据工厂集成度的不同，目前有包括成套建筑散件、各种预制板式建筑系统和模块建筑系统等三大建筑系统。前两个系统的工厂集成度较低，预制件的精度和功能有限，往往仍然需要在工地对某些预制件进行加工，故仍然存在大量传统建筑业的工地施工，如：粉刷、贴瓷砖、拼屋架、铺设管线、材料切割与焊接等。模块建筑系统的工厂集成度最高，工地作业少，但建筑功能受到局限，远程运输困难，而且牺牲了建筑的个性化要求。例如，美国专利：US6,951,079；US6,651,393；US4,378,664；US6,088,970；US6,253,521；US6,959,514和中国专利申请：200410022604.2；02256168.4；03236966.2；94103337.6；00201861.6都对以上类型的预制建筑系统作了描述。从另一角度看，一般来说，由于建筑结构上的要求，预制建筑系统的工厂集成度越高，对传统的建筑施工要求越少，远程集装箱运输就越困难，进而取得大规模商业成功的可能性也就越小。所以现有的预制建筑系统无法解决大规模工业生产和建筑个性化之间的矛盾。为了实现可工厂制造、可用集装箱远程运输以及可现场快速装配的定制设计建筑系统，必须对建筑的设计、制造以及商业运作全过程进行合理的计算机控制与管理。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统(Computerized Prefab Architect Design System，CPAD)包括：
合成装置，将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图和结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为总成图；
分解装置，根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、楼板/天花板的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置，所述建筑分解原则包括符合当地的建筑规范要求、按照集装箱的装箱尺寸进行分拆、满足建筑本身的强度和结构要求、便于现场环境施工以及便于工厂流水线柔性生产；
生成装置，根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板，所述模板包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施；以及
输出装置，根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机控制的全功能框架结构建筑预制系统，包括：
计算机辅助设计系统(CPAD)，它包括：
合成装置，将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图和结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为总成图；
分解装置，根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置，所述建筑分解原则包括符合当地的建筑规范要求、按照集装箱的装箱尺寸进行分拆、满足建筑本身的强度和结构要求、便于现场环境施工以及便于工厂流水线柔性生产；
生成装置，根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板，所述模板包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施；以及
输出装置，根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据；
计算机控制的制造与生产调度系统(Intelligent Manufacture ManagementSystem and Manufacture Dispatch System，IMMS&MDS)，它包括：
替换装置，将用户选定的个性化配置替换默认的标准配置；
排产装置，生成包括装配任务单、预加工任务单、材料明细表和工位配送单在内的数据；
预加工装置，根据所述CAM数据包对精度高的零部件进行CAM加工和/或根据电子看板对功能性附属设施的配件进行预加工；
配送装置，根据所述材料明细表将相应的材料和预加工后的零部件或功能性附属设施的配件配送至各装配工位；以及
组装装置，根据所述电子看板，完成所述多边形模板的组装，形成符合集装箱装箱要求的全功能框架预制建筑构件。
根据本发明的另一方面，上述计算机控制的全功能框架结构建筑预制系统还包括一个交互式选择系统，所述交互式选择系统包括：
数据库装置，存储有包含各种已设计的建筑类型及其配置选择模块；
报价单生成装置，根据用户选择的建筑类型及其配置选择模块，生成一个报价单；
订单确认装置，根据用户对所述报价单的确认形成一个询问单，所述询问单在获得生产认可后形成正式订单至计算机控制的制造与生产调度系统。
根据本发明的另一方面，提供一种采用上述系统制造的全功能框架预制建筑结构，包括：
多个墙板，所述多个墙板的至少一个墙板包括墙板框架，设置在墙板框架上的功能复合板，以及用以连接和固定墙板与墙板、墙板与地基、墙板与楼板以及墙板与天花板的连接件与定位件；
天花板，所述天花板包括天花板框架，设置在天花板框架上的功能复合板，以及用以连接和固定天花板与墙板的连接件与定位件；
多个屋架，所述屋架包括屋架框架，设置在屋架框架上用以连接和固定屋架与屋架、屋架于墙板及屋架与天花板的连接件，以及用以设置屋面的屋面定位件；以及
屋面板，所述屋面板包括屋面框架及铺设在屋面上的瓦。
根据本发明的另一方面，提供一种快速装配上述全功能框架预制建筑结构的方法，包括：
a.将墙板定位件安装在地基上；
b.将多个墙板固定在地基上；
c.用定位件与连接件连接所述多个墙板；
d.用连接件将天花板连接到所述墙板上；
e.用定位装置将屋架定位并紧固在天花板上；以及
f.用定位件和紧固连接件将屋面板定位并固定到屋架上。
采用本发明实现按客户的要求对建筑进行设计、制造、施工和商业运作，形成按用户要求精确定制的成套的全功能的框架结构建筑基础构件、部件(Building Elements and Assemblies)和各种配套的功能性连接件，这些构件与部件中的大多数是板状构件，也有一部分多边型框架或桁架结构件，它们包括墙板、楼板/地板、天花板、主梁、次梁、圈梁、格构梁、屋架、屋面板等，其中某些部件预装以下一种或多种设施：冷、热供水系统及附件、燃气系统及附件、排水排污系统及附件、电源系统及附件、通信系统及附件、安保系统及附件、多媒体系统及附件、门、窗等。这些建筑基础构件与部件适用集装箱远程运输，在施工工地无需再对建筑进行大量传统的施工作业，只需要使用通用的紧固件(General Mechanical Fasteners)将预制建筑构件、部件或选配件(Prefab Building Elements，Assemblies andAttachments)与各种功能性连接件(Functional Connectors)或具有特殊机械结构的预制建筑构件(Prefab Building Elements with Special MechanicalStructure)以机械方式装配(Mechanically Assembling)，即构建完成可供使用的建筑。这一建筑系统要求所生产的产品的各构件或部件(BuildingElements and/or Assemblies，including independent and dependent elementsand/or assemblies)与零件(Parts)必须比传统建筑业有更高的精确度，所以必须有工厂制造与现场快速装配定制设计建筑的计算机控制系统来支持。工厂采用本发明可以实现准确、高效、快速的工业化批量生产高度个性化的建筑，把大量的传统建筑施工活动转化为工厂环境下的加工以及建筑施工现场的机械式装配，从而极大地减少工地建筑垃圾、施工人数、施工时间和建筑总能源消耗。
附图说明
以下将结合附图和实施例对本发明的全功能框架结构建筑预制系统、预制建筑结构及其装配方法进行描述，附图中相同的标号表示相同或相应的部件或步骤。本发明的进一步的目的、特征和效果在以下的描述中将变得更为清楚。
图1表示由用户提供的建筑平面图；
图2是表示由图1转换成的可计算机系统读取的CAD图形形式的示意图；
图3是表示根据本发明的一种全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统的示意框图；
图4是表示图3所示全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统的操作流程图；
图5是表示根据本发明的一个计算机控制的制造与生产调度系统的示意性框图；
图6是表示图5所示计算机控制的制造与生产调度系统的操作流程图；
图7是表示根据本发明的一个交互式选择系统的操作流程图；
图8至图13是分别表示根据本发明的实施例的各种全功能框架预制建筑结构的示意图；
图14至图26是分别表示根据本发明的实施例的各种全功能框架预制建筑结构之间的连接或装配节点的示意图；
图27是表示根据本发明的整体建筑组装示意图；
图28是表示根据本发明实施例的墙体安装表面装修细部处理节点的示意图。
具体实施方式
本发明的建筑系统将三维框架结构建筑(Three Dimensional Frame-Structure Building)合理地分解为具有较小厚度的两维建筑构件与部件(TwoDimensional Constructional Elements and Assemblies)，使工厂可以按用户要求精确定制适合于用集装箱远程运输的成套的全功能的框架结构建筑构件与部件和各种配套的功能性连接件(Functional Connectors)。这些构件与部件中的大多数是板状构件，也有一部分多边型框架或桁架结构件，它们例如包括墙板、地板、天花板、主梁、次梁、圈梁、格构梁、屋架、屋面板等。其中某些部件例如预装以下一种或多种设施：冷、热供水系统及附件、燃气系统及附件、排水排污系统及附件、电源系统及附件、通信系统及附件、安保系统及附件、多媒体系统及附件、门、窗等。由于在工厂制造过程中使用了所述计算机控制系统，该框架式建筑系统的各构件、部件与零件(Elements，Assemblies and Parts)比传统建筑业具有更高的精确度，在装配现场工地极大地减少了对建筑进行大量传统的施工作业，建筑装配队伍只需要使用通用紧固件与辅助材料(Auxiliary Material)等，将预制建筑构件、部件与各种功能性连接件以机械方式组装(MechanicallyAssembling)，即可装配完成供最终用户直接使用的建筑。该建筑系统适用于住宅、公寓以及其它用途的建筑。
所述计算机控制系统，由以下几个子系统组成：交互式选择系统(Interactive Selection System，ISS)、用于预制建筑的计算机辅助设计系统(CPAD)、计算机控制的制造与生产调度系统(IMMS&MDS)以及产品服务系统(Product Service System，PSS)。
该计算机控制系统构筑在ERP(企业资源规划)系统的平台上，系统中的ISS子系统采用B-B模式，帮助生产企业的商务合作伙伴(BusinessCooperative Partner)在销售建筑产品时，向最终用户提供个性化服务。在ERP平台上确定某一特定建筑的首次设计，此时商务合作伙伴只需要向企业提供双方确认的平面布置图(Floor plan)、立面图(Elevation)、剖面图(Section)以及技术要求(Specification)等描述所需设计建筑的要素，计算机辅助设计系统便按该商务合作伙伴所在国家或地区的建筑规范(Construction Code)对该建筑进行包含强度计算在内的详细定制设计(Custom Design)，生成生产、精确物流配送、装集装箱运输所需的图纸、材料明细表(BOM)、电子看板文件(包括指导生产和装箱的文件)、CAM数据包等电子文件。如果商务合作伙伴在销售已有建筑设计的产品时，他可以利用交互式选择系统(ISS)进行市场活动，使最终用户通过交互式选择系统进一步对意向产品的内部功能化结构选配与内外装修风格(如外墙装饰、厨卫设备配置与选材以及软装饰等)进行个性化选择，然后将选择结果通过网络(Internet)传输到工厂进行定配生产(IndividualizedProduction)。在进行生产时，工厂使用计算机控制的制造与生产调度系统(IMMS&MDS)，首先对精确度要求高的零件(如构成框架的型材、板式部件上使用的各种板材等)由数字控制设备根据工厂的局域网(Intranet)传输的CAM数据包进行加工，并根据看板对各种功能性附属配件(如水、电、通信、管、线缆、及各种模块等)进行预加工，并在装配线上对各种建筑部件和构件进行包括门窗在内的装配、装垛和装集装箱，完成全功能与全装修建筑零部件的生产。当成套产品运输到建筑工地时，当地的建筑装配队伍只需利用企业提供专门的起吊设备或其它通用起吊设备，进行机械式装配，便可迅速完成建筑构建，该建筑装配队伍还可以通过产品服务系统(Product Service System，PSS)得到企业技术上的支持，同时该产品服务系统还肩负产品的售后服务功能。
本发明的一个方面是按照用户提供的建筑平面图、立面图、剖面图和以及技术要求(Specification)等描述所需设计建筑的要素，使用计算机辅助设计系统(CPAD)，按照适用建筑规范，对该建筑进行包含强度计算在内的详细制造设计。
图3是表示根据本发明的一种全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统(CPAD)的示意框图。
参见图3，该计算机辅助设计系统(CPAD)是基于网络的CAD协同设计系统，它包括一个基于Intranet的CAD设计软件，和一个位于其外部的与该CAD设计软件相独立的数据库31。该系统实现了数据的同步更新，当在建筑总成图上进行修改时，该系统可以统一处理基于这些变化点的修改，并且可对整个产品(房屋)做出准确并快速的改正。同时，每配置某一选项或停止某一种配置项时，不需要在CAD制图上重新安排零件，只需要更新CAD系统的零件库，可自然获得兼容性，提高核对工作的效率，实现了图纸的统一标注。相关数据包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图、电力设备图、卫生设备图、空调设备图、结构强度参数等被输入所述计算机辅助设计系统(CPAD)后，通过合成装置32合成为总成图。然后，通过分解装置33的运算，形成墙的分解与布置、楼板/天花板的分解与布置、屋面的分解与布置及屋架布置，建筑设计所要求的各种管道、线路及连接件也被相应分割并布置。建筑被分解后通过生成装置34形成各种多边形模板图，该系统针对每一块模板生成框架、各种框架上的功能板与各种功能性附属设施。所述功能板例如包括结构板、覆盖板、防水层、隔热层及内外装饰层等，所述功能性附属设施例如包括门、窗、各种管线及各种接口等。该系统从数据库中调用所需材料的信息，最后，通过输出装置35输出包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据。
使用该计算机辅助设计系统时，设计人员30将用户提供的建筑平面图(如图1所示)转换成该系统可读取的CAD图形形式(如图2所示)，便自动生成工厂生产需要的各种构件与部件的生产安装图纸(主要是墙板、天花板、屋面板、楼板、圈梁等多层复合部件和屋架、次梁等构件的生产安装图)，另外根据各个构件与部件在建筑中的功能，自动加入给排水、供电、燃气、通讯、安保与多媒体等系统的布置图，并且将构件装配的单元形成精确尺寸的下料图，以便工厂进行预先的加工。
图4是表示全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统(CPAD)的操作流程图。
参见图4，步骤S41，系统将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图、电力设备图、卫生设备图、空调设备图以及结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为建筑总成图；步骤S42，系统根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、楼板/天花板的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置，所述建筑分解原则包括符合当地的建筑规范要求、按照集装箱的装箱尺寸进行分拆、满足建筑本身的强度和结构要求、便于现场环境施工以及便于工厂流水线柔性生产等等；步骤S43，系统根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板图，所述模板例如包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施，所述模板图例如包括框架模板图、给排水布置图、供电、燃气、通信、安保及多媒体布线图，以及器件布置图等；步骤S44，系统根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据。
图5是表示根据本发明的一个计算机控制的制造与生产调度系统(IMMS&MDS)的示意性框图。
参见图5，计算机控制的制造与生产调度系统(IMMS&MDS)保证用户定配的建筑在工厂的精确制造、正确装运以及在工地的快速装配。该系统根据生产指令，通过公司局域网调入所述详细制造设计结果后，进行具体生产安排，并通过替换装置51将用户选定的个性化配置替代默认的标准配置，再经过排产装置52生成装配任务单、预加工任务单、材料明细表、工位配送单等。系统把CAM数据包通过公司局域网传至指定设备，通过预加工装置53对高精度的零件进行CAM加工并根据看板对功能性附属配件进行预加工；系统把上述计算机辅助设计系统(CPAD)输出的材料明细表(BOM)延伸至仓库和采购，通过配送装置54实现对预加工和装配线各工位及时的精确配送；系统把电子看板中的预加工看板传至预加工各个工位，指导每一步操作，包括管、线、板等简单材料切割。系统通过组装装置55进一步将装配看板传至装配线上各工位，指导每一步操作，包括框架的拼接、各种板材的固定、包括门窗、管线等各种功能性附属设施的装配固定等，直至装配完成成套的复合建筑部件、基本构件及功能性附属设施，按照计算机辅助设计系统设计好的装垛和装集装箱图纸将其装垛并装集装箱。部件的连接点和定位点由计算机辅助设计系统(CPAD)预先精确设计，然后由数字控制设备进行精确制造，确保现场装配过程中的精确定位及安装。预加工及装配过程中形成的各种完成和待完成的复合部件、基本构件及功能性附属设施等均用条码控制，以保证生产流程的正确性。该流程可以接受交互式选择系统(Interactive Selection System，ISS)和计算机辅助设计系统对产品的要求。
图6是表示计算机控制的制造与生产调度系统(IMMS&MDS)的操作流程图。
参见图6，步骤S61，系统将用户选定的个性化配置替换默认的标准配置；步骤S62，生成包括装配任务单、预加工任务单、材料明细表及工位配送单在内的数据；步骤S63，根据所述CAM数据包对精度高的零部件进行CAM加工和/或根据电子看板对功能性附属设施的配件进行预加工；步骤S64，根据所述材料明细表将相应的材料和预加工后的零部件或功能性附属设施的配件配送至各装配工位；步骤S65，根据所述电子看板，完成所述多边形模板的组装，形成符合集装箱装箱要求的全功能框架预制建筑构件；步骤S66，根据计算机辅助设计系统生成的装垛图和装集装箱图进行装垛和装集装箱。
图7是表示根据本发明的一个交互式选择系统的操作流程图。
参见图7，交互式选择系统(ISS)赋予每套建筑产品不同的个性，同时是一种高效的销售管理与市场推广系统。所述ISS系统采用集成在ERP平台上的B-B电子商务模式。其中，步骤S71，最终用户通过登录商务合作伙伴的网站并在网站上选择ISS平台给出的建筑类型及其配置选择模块。ISS陈列所有已完成详细制造设计的建筑类型，包括平面图、对建筑的简要描述及一套标准的内外装修、装饰配置。ISS还陈列每套建筑的配置选择模块，提供大范围的配置可选项，包括门与窗的材料与颜色、外墙装饰层的材料与颜色、内墙装饰层的材料与颜色、储藏室/柜的材料与颜色、厨卫设施与装饰、以及安保与多媒体系统等。用户可按照自己的喜好对上述的配置可选项进行选择。ISS具有报价及下单功能，步骤S72，用户选定了某套建筑及其配置后，ISS生成给最终用户的报价单。步骤S73，用户确认后下订单至ISS中商务合作伙伴的管理平台；步骤S74，商务合作伙伴确认后向生产商下询问单。步骤S75，该询问单信息通过ERP平台进入相关操作流程，调阅相应的物流模块、生成模块、贸易模块和财务模块等，并在步骤S76判断系统是否满足该询问单的要求。如在步骤S76判断为是，系统形成正式订单，并自动导入至计算机控制的制造与生产调度系统(IMMS&MDS)，指导生产。如在步骤S76判断为否，则流程返回步骤S73，商务合作伙伴需要向用户重新确认订单信息。
本发明的预制建筑构件、部件及机械式连接方法列举如下，但本领域的技术人员应当理解，以下的详细描述仅仅是举例而不是用于对本发明的限制。
图8是表示根据本发明的一片住宅墙板的室外一面的示意图，其中的各个附图标号表示如下：A1.结构框架、A2.结构板、A3.保温板、A4.单向呼吸纸(或反光膜)、A5.外饰板、A6.窗户及窗套、A7.通信线接口、A8.预装固定水管卡扣、A9.接好外墙供电主线的接线装置、A10.外墙供电主线(一头接在接线装置上，一头带有接线端子)，A11.电线卡扣、A12.水管、A13.现场装配用连接件。A1——A12是为了满足建筑的结构要求和各种服务功能的组成单元，A13则是满足现场快速装配的功能和结构连接功能。本系统可以按照用户或建筑规范的要求增减预制墙板的功能。
图9-a是表示根据本发明的一片住宅墙板的室内一面的示意图，其中的各个附图标号表示如下：B1.已装修好表面的石膏板(需要防水的墙板采用纤维水泥板)、B2.结构框架、B3.带供电接线端子并接在墙内暗盒的供电线、B4.已接好供电线的插座、B5.工厂预装在框架中的水管、B6.防水材料(瓷砖或相应的防水材料，可根据用户或建筑规范的要求添加)、B7.现场装配开孔(见图9-b)、B8.现场装配用连接件。B1——B6是为了满足建筑的结构要求以及各种服务功能要求，B7——B8则是满足现场快速装配和结构连接功能要求。
图10是表示根据本发明的一片住宅天花框架的示意图，其中的各个附图标号表示如下：C1.工厂预接在天花暗盒上的供电线、C2.天花结构框架、C3.工厂预装在框架上并接好供电线的暗盒、C4.现场装配用连接件。C1——C3是为了满足建筑的结构以及各种服务功能要求，C4则是满足现场快速装配和结构连接功能要求。本系统可以按照用户或建筑规范的要求增减预制天花框架的功能。
图11是表示根据本发明的一片住宅楼板的示意图，其中的各个附图标号表示如下：D1.楼板次梁、D2.楼板地面结构装饰层、D3.装配连接节板、D4.现场装配用圆钢。D1——D2是为了满足建筑的结构以及各种服务功能要求，D3——D4则是满足现场快速装配和结构连接功能要求。本系统可以按照用户或建筑规范的要求增减预制楼板的功能。
图12是表示根据本发明的一片住宅屋面的示意图，其中的各个附图标号表示如下：E1.结构框架、E2.彩钢瓦(或其它材料/形式的瓦、或结构板+其它形式的瓦)。
图13是表示根据本发明的一片住宅屋架的示意图，其中的各个附图标号表示如下：F1.屋架框架结构、F2.屋架定位连接件、F3.屋面定位件。
本发明的现场快速机械式建筑装配方法包括以下定位及连接方法与步骤：
在装配现场预先根据装配图设定好的位置，进行定位螺栓的安装，并在墙板安装的角部节点，固定好定位件，用通用或专用吊装设备把墙板垂直放置于两个定位件之间，并套入定位螺栓，实现方便快速的墙板的定位及安装墙板。
图14-a是表示墙板与地基之间的连接节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：G1墙板安装定位件、G2.墙板与地基的连接件、G3.墙板部件；图14-b中：G3.墙板部件、G22.地基上预先锚固的定位螺栓、G24.安装垫片、G23.安装螺母。
图15-a是表示三片墙板之间的连接节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：G1.墙板安装定位件、G3.墙板构件、G33.墙板与墙板之间连接紧固件；图15-b是G33的详图：G3.墙板构件、G331.墙板专用连接件、G332安装垫片、G333连接螺栓。
图16是表示楼板与墙板之间的安装节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：H1.楼板构件、G3.墙板构件、G336.安装在墙板上用以连接墙板与楼板的有定位卡接功能的连接件。
图17是表示天花框架与墙板之间的装配节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：G3.墙板构件、I1.天花框架、I13.预装在天花上有定位卡接功能的连接件。
图18是I13的详图，其中的各个附图标号表示如下：G3.墙板构件、I1.天花构件、I131.安装在天花上的定位连接件；I132连接螺栓、I133自攻钉。
图19是表示屋架与天花、墙板连接节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：J1.屋架构件、I1.天花构件、G3.墙板构件、J14.屋架与墙板、天花连接件。
图20是J14的详图，其中的各个附图标号表示如下：I1.天花构件、J1.屋架构件、J14.连接件、J144.自攻自钻螺钉
图21是表示屋架与屋架90°连接节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：J1.屋架构件、J2.屋架90°定位装置、J3.屋面安装定位件。
图22是J2的详图，其中的各个附图标号表示如下：J1.屋架构件、J2.90°定位装置、J23.固定销子(dowel)。
图23是表示屋架与屋架其它角度的连接节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：J1.屋架构件、J5.屋架任意角度定位装置。
图24是J5的详图，其中的各个附图标号表示如下：J1.屋架构件、J2.90°定位装置、J5.其它任意角度定位装置、J52.固定销子。
图25是表示屋面与屋架的装配节点的示意图，其中的各个附图标号表示如下：J1.屋架构件、K1.屋面框架、J3.预装在屋架上的屋面定位件。屋面板定位后，用紧固件固定在屋架上。
图26是天沟封檐安装节点示意图，其中的各个附图标号表示如下I1是天花构件、G3是墙体构件、L1是封檐连接件、L111是天沟、L112是封檐挂件、L113是横向封檐板、L114是竖向封檐板、L115是横向封檐板收边装饰条。
图27是表示根据本发明的整体建筑组装示意图，其中的各个附图标号表示如下：墙板G3、天花构件I1、屋架构件J1、屋面板构件K1、墙体构件连接节点G33、、屋架、墙、天花连接节点J14、天花与墙定位连接节点I13、屋架之间定位连接节点J2或J5、屋面在屋架上的定位节点J3、基础与墙板定位连接节点G2、墙板安装定位节点G1、封檐节点L1。
图28表示墙体安装表面装修细部处理节点，其中的各个附图标号表示如下：G3.墙体构件、G30.墙体构件组成单元——表面涂装(墙纸)。
下面以图27为例说明根据本发明的一种机械式快速建筑装配的步骤：
1.将墙板定位件G1安装在地基上，；
2.安装墙板G3，用连接件G2把墙板G3固定在地基上；
3.安装墙板G3’，用连接件G2把墙板G3’固定在地基上；
4.用连接紧固件G33依次连接墙板G3和G3’；
5.墙板G3和墙板G3’成直角，且是附有最多功能或附件的部件，要求达到最小的装配误差；
6.重复步骤2和4，装配完成第一个建筑单元的四面墙；
7.在安装过程中，墙角部还需要将墙板表面的装修层进行细节处理(如图28)，这样角部的涂装在安装过程中就直接完成；
8.安装第一个建筑单元的天花构件，用连接件I13定位天花并将其与墙板连接，根据建筑构件受力的需要，在天花构件和墙板构件之间加自攻自钻螺钉进行固定；
9.依次完成所有建筑单元的装配后，进行屋架构件安装，先定位一片屋架构件，再根据屋架构件的布置，通过各种屋架定位装置，如定位装置J2或J5实现屋架之间的连接；
10.把屋架构件的一端或两端用连接件，如连接件J14，固定到天花框架和墙板框架上；
11.安装封檐系统，将L111～L115集成在L1上，然后再将L1挂在天花构件I1上，通过打钉固定L1在天花上；
12.安装屋面板，将屋面板K1通过屋架上的定位件J3依次安放到屋架上，然后通过紧固连接件固定在屋架上。
13.安装楼板构件，若是多层楼房屋，在一层墙板构件安装完成后，就进行楼板构件的安装，将楼板构件从上往下卡入墙板构件预先安装的连接件中，卡好后，用连接件锁定。
以上是对本发明较佳实施例的详细描述，根据本发明的上述描述，本领域的技术人员还可以对此作出各种变换和替换，但这种变换和替换均属于本发明的范围。

Claims (23)

1.一种全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统，包括：
合成装置，将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图和结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为总成图；
分解装置，根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置，所述建筑分解原则包括符合当地的建筑规范要求、按照集装箱的装箱尺寸进行分拆、满足建筑本身的强度和结构要求、便于现场环境施工以及便于工厂流水线柔性生产；
生成装置，根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板图，所述模板包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施；以及
输出装置，根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据。
2.一种计算机控制的全功能框架结构建筑预制系统，包括：
全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计系统，它包括：
合成装置，将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图和结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为总成图；
分解装置，根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置，所述建筑分解原则包括符合当地的建筑规范要求、按照集装箱的装箱尺寸进行分拆、满足建筑本身的强度和结构要求、便于现场环境施工以及便于工厂流水线柔性生产；
生成装置，根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板图，所述模板包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施；以及
输出装置，根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据；
计算机控制的制造与生产调度系统，它包括：
替换装置，将用户选定的个性化配置替换默认的标准配置；
排产装置，生成包括装配任务单、预加工任务单、材料明细表和工位配送单在内的数据；
预加工装置，根据所述CAM数据包对精度高的零部件进行CAM加工和/或根据电子看板对功能性附属设施的配件进行预加工；
配送装置，根据所述材料明细表将相应的材料和预加工后的零部件或功能性附属设施的配件配送至各装配工位；以及
组装装置，根据所述电子看板，完成所述多边形模板的组装，形成符合集装箱装箱要求的全功能框架预制建筑构件。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于还包括一个交互式选择系统，所述交互式选择系统包括：
数据库装置，存储有包含各种已设计的建筑类型及其配置选择模块；
报价单生成装置，根据用户选择的建筑类型及其配置选择模块，生成一个报价单；
订单确认装置，根据用户对所述报价单的确认形成一个询问单，所述询问单在获得生产认可后形成正式订单至计算机控制的制造与生产调度系统。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述建筑设计要素还包括用户确认的卫生设备图、空调设备图和电力设备图。
5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述功能复合板包括结构板、覆盖板、防水层、隔热层、隔音层和/或内外装饰层。
6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述功能性附属设施包括门、窗、管线和/或连接件。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述功能性附属设施还包括安全防卫设施、智能控制设施、通风设施、空调设施、多媒体设施、绿色能源设施和/或循环水设施。
8.如权利要求3所述的系统，其特征在于还包括基于物流模块、生产模块、贸易模块和财务模块的企业资源规划平台，所述企业资源规划平台用以提供已设计的建筑类型及其配置选择模块，以及用以提供对所述询问单的生产认可。
9.一种全功能框架结构预制建筑的计算机辅助设计方法，包括如下步骤：
将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图和结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为总成图；
根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置，所述建筑分解原则包括符合当地的建筑规范要求、按照集装箱的装箱尺寸进行分拆、满足建筑本身的强度和结构要求、便于现场环境施工以及便于工厂流水线柔性生产；
根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板图，所述模板包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施；以及
根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据。
10.一种计算机控制的全功能框架结构建筑预制方法，包括如下步骤：
将用户确认的包括建筑平面图、给排水系统图、电力系统图和结构/强度参数在内的建筑设计要素合成为总成图；
根据建筑分解原则形成墙的分解与布置、屋面的分解与布置、屋架的布置以及各种管道、线路及连接件的分解与布置，所述建筑分解原则包括符合当地的建筑规范要求、按照集装箱的装箱尺寸进行分拆、满足建筑本身的强度和结构要求、便于现场环境施工以及便于工厂流水线柔性生产；
根据所述分解与布置形成预制建筑构件的多边形模板图，所述模板包括框架、设置在框架上的功能复合板及功能性附属设施；
根据所述模板的制造要求，形成包括材料明细表、电子看板、CAM数据包、装垛和装集装箱图以及现场装配图在内的数据；
将用户选定的个性化配置替换默认的标准配置；
生成包括装配任务单、预加工任务单、材料明细表和工位配送单在内的数据；
根据所述CAM数据包对精度高的零部件进行CAM加工和/或根据电子看板对功能性附属设施的配件进行预加工；
根据所述材料明细表将相应的材料和预加工后的零部件或功能性附属设施的配件配送至各装配工位；以及
根据所述电子看板，完成所述多边形模板的组装，形成符合集装箱装箱要求的全功能框架预制建筑构件。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述建筑设计要素还包括用户确认的卫生设备图、空调设备图和电力设备图。
12.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述功能复合板包括结构板、覆盖板、防水层、隔热层、隔音层和/或内外装饰层。
13.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述功能性附属设施包括门、窗、管线和/或连接件。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述功能性附属设施还包括安全防卫设施、智能控制设施、通风设施、空调设施、多媒体设施、绿色能源设施和/或循环水设施。
15.一种采用权利要求1或2的系统制造的全功能框架预制建筑结构，包括：
多个墙板，所述多个墙板的至少一个墙板包括墙板框架，设置在墙板框架上的功能复合板，以及用以连接和固定墙板与墙板、墙板与地基以及墙板与天花板的连接件与定位件；
天花板，所述天花板包括天花板框架，设置在天花板框架上的功能复合板，以及用以连接和固定天花板与墙板的连接件；
多个屋架，所述屋架包括屋架框架，设置在屋架框架上用以连接和固定屋架与墙板及屋架与天花板的连接件，以及用以设置屋面的屋面定位件；
屋面板，所述屋面板包括屋面框架及铺设在屋面上的瓦。
16.如权利要求15所述的预制建筑结构，其特征在于还包括设置在所述墙板框架和/或天花板框架上的功能性附属设施。
17.如权利要求15或16所述的预制建筑结构，其特征在于，所述功能复合板包括结构板、覆盖板、防水层、隔热层、隔音层和/或内外装饰层。
18.如权利要求16所述的预制建筑结构，其特征在于，所述功能性附属设施包括门、窗、管线和/或连接件。
19.如权利要求18所述的预制建筑结构，其特征在于所述功能性附属设施还包括安全防卫设施、智能控制设施、通风设施、空调设施、多媒体设施、绿色能源设施和/或循环水设施。
20.如权利要求15或16所述的预制建筑结构，其特征在于还包括按照集装箱的装箱尺寸制造和分拆的主梁、次梁、圈梁和/或格构梁。
21.如权利要求15或16所述的预制建筑结构，其特征在于还包括按照集装箱的装箱尺寸制造和分拆的地板和/或楼板。
22.一种快速装配权利要求15或16所述的全功能框架预制建筑结构的方法，包括：
a.将墙板定位件安装在地基上；
b.将多个墙板固定在地基上；
c.用定位件与连接件连接所述多个墙板；
d.用连接件将天花板连接到所述墙板上；
e.用定位装置将屋架定位并紧固在天花板上；
f.用定位件和紧固连接件将屋面板定位并固定到屋架上。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于还包括在步骤c之后用连接件将楼板连接到所述多个墙板的步骤以及用连接件将另外的多个墙板连接到所述楼板的步骤。
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