CN101903605A - 建筑构造系统 - Google Patents

Abstract

一种用于建筑结构的镶板组件，该镶板组件包括：相对于建筑基体可装配的支撑框架，该支撑框架包括多个在第一方向延伸的第一构件，以及至少一个在第二方向延伸且在第一方向上重叠所述构件的构件；至少一个板材构件，其设置在所述支撑框架的至少一侧上，使得所述支撑框架和所述结构板材限定一个用于水泥材料的区域；以及一个水泥材料层，其紧靠所述结构板材以至少局部地充满所述区域。

Description

建筑构造系统

技术领域

本发明涉及一种建筑构造系统。更具体地，本发明涉及一种构造方法，以及涉及根据该方法形成的各种结构。

背景技术

建筑行业的竞争性质已经导致对成本有效的构造方法的需求。众所周知，通过构造的简易性和高效性可实现成本效益。建筑成本中的主要部分是人工，即技术工和非技术工。这一点在第一世界国家例如澳大利亚和美国尤其如此。

已经使用了例如框架和镶板的预制部件，甚至拆卸式全预制结构。这些设计的目的是实现一种可由非技术工在现场快速地组装的结构。

这些设计已面临许多困难。一个具体的困难是各行政区域和地理区域的建筑标准有着显著地不同。举例说明，屋顶和墙壁结构的风荷载标准在诸如澳大利亚的全国各处有很大地不同。这些标准包括在飓风标称区域中的特殊要求。

传统设计的问题在于它们通常不能遵从这种在要求方面的差异性。

本发明人之前已开发过一种钢筋混凝土墙壁构造系统。纤维增强水泥板材被支撑在钢框架墙壁上，以限定用于喷射的混凝土的基体。该系统是对用于在地下挖掘例如停车场中形成模板刮平的(screeded)钢筋混凝土墙壁的方法的改进。

澳大利亚专利NO.708031需要技术工在现场搭建钢墙壁框架。这需要大量的设计工作，这些设计工作取决于不同地理区域的建筑规范要求。此外，在某些情况下，在涂抹喷射的混凝土期间，该结构的柔性会对涂抹层引起一定程度的触变性，致使其在纤维水泥板材支撑基体上向下流动。

本发明人还开发了对在澳大利亚专利NO.708031中所使用的系统的改进。这个改进包括用于建筑结构的镶板组件，该镶板组件包括：装配在基体上的支撑框架；设置在所述支撑框架上的结构板材，使得所述支撑框架和所述结构板材限定一个用于水泥材料的区域；紧靠在所述结构板材上以充满所述区域的水泥材料层；以及延伸通过所述水泥材料层的至少一个后加张力(post-tensioning)构件，其中对该构件施加预定张力。

现在，本发明人进一步推进该发明以简化构造并提高效率。

应清楚理解，如果在此引用了现有技术的出版物，那么这种引用并不承认，所述出版物成为澳大利亚或任何其他国家的普遍公知常识的一部分。

发明内容

本发明致力于一种改进的建筑构造系统，该改进的建筑构造系统可至少部分地克服至少一个上述缺点，或者向消费者提供一个有用的或经济的选择。

在一种形式中，本发明在于一种改进的建筑构造系统，该改进的建筑构造系统包括用于建筑结构的镶板组件，该镶板组件包括：在基体上可装配的支撑框架；设在所述支撑框架上的结构板材，使得所述支撑框架和所述结构板材限定一个用于水泥材料的区域；紧靠在所述结构板材上以至少局部地充满所述区域的水泥材料；其中所述支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件和至少一个在第二方向延伸的构件，每个所述构件适于附接所述结构板材或其他构件。

在替换性的形式中，提供一种构造用于建筑结构的镶板组件的方法，该方法包括以下步骤：

在基体上竖立支撑框架，该支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件，以及至少一个在第二方向延伸的构件，每个所述构件适于附接所述结构板材或其他构件；

在所述支撑框架上装配结构板材，使得所述支撑框架位于一对结构板材之间，并且所述支撑框架和结构板材共同限定如下区域，水泥材料在所述区域中凝固；

应用水泥的、可凝固材料到所述结构板材的内表面，以至少局部地用该可凝固材料充满所述区域；以及

允许所述水泥材料凝固。

在第三种形式中，本发明在于一种用于建筑结构的镶板组件，所述镶板组件包括支撑框架，所述支撑框架相对于建筑基体是可装配的，该支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件，以及至少一个在第二方向延伸、并重叠第一方向上的所述构件的构件，在所述支撑框架的至少一侧上设有至少一个板材构件，使得所述支撑框架和所述结构板材限定一个用于水泥材料的区域，并且所述水泥材料紧靠结构板材以至少局部地充满所述区域。

根据本发明，可使用一个或多个后加张力构件。具体而言，该后加张力构件可通过所述可凝固材料延伸。一旦水泥材料凝固到预定程度，预定张力将会典型地施加到所述后加张力构件。

在基体上竖立支撑框架可包括在基体上放置一对间隔的支撑构件，并将桥接构件固紧至所述一对间隔的支撑构件的自由端的步骤。

该方法还可包括在支撑框架上装配模板(formwork)使得所述区域受到结构板材、支撑框架和模板的约束，并将水泥材料引入所述区域，以在原地(in situ)浇注水泥材料的步骤。一旦水泥材料凝固完毕，可拆除所述模板。

该方法可包括向所述区域喷射水泥材料的步骤。在这种情况下，该方法可包括将横向支撑构件可拆除地固定至结构板材，以在向结构板材喷射水泥材料时支撑该结构板材。

优选地，至少两个竖直间隔的支撑构件可拆除地固定在支撑框架的相对端之间。

该方法还可包括在应用可凝固水泥材料前将钢筋放置在所述区域的步骤。

该方法可包括以下步骤：

初始地将可凝固水泥材料应用到相间区域；

允许取代相间区域的所述材料至少部分地凝固；

应用所述可凝固材料到余下的区域；以及

将相间区域中所述至少部分凝固的材料用作为基准(guide)，以刮平余下区域中的材料。

本发明的建筑构造系统可相对于更具常规性的建筑系统定位，且优选地位于更具常规性的建筑系统的上方。举例说明，一个本发明人之前的发明提供了一种构造地下室墙壁组件的方法，该方法包括以下步骤：紧靠挡土放置板桩层；相对所述板桩层放置结构板材，使得所述板桩层和所述结构板材限定一个用于水泥材料的区域；应用水泥材料层到所述区域；以及允许所述水泥材料至少部分地凝固。通常，至少一个后加张力构件邻近所述板桩层定位，在所述区域内且在所述水泥材料被允许至少部分地凝固后，一预定张力施加到所述或每个后加张力构件。这种构造方法典型地应用于构造地下室墙壁。

相应地，本发明的镶板构造可与上述构造联合使用以限定一结构的上层墙壁或地板。

各种类型的水泥材料可被使用，包括具有各种添加剂——例如聚丙烯网状纤维(polypropylene fibre mesh)——的混凝土。同时，各种类型的结构板材可被使用，例如可使用由压缩纤维水泥形成的结构板材。

支撑框架构件典型地由镀锌的或非镀锌的金属制造，但通常是使用具有抗锈特性的镀锌金属。该构件通常被构形为能够同时横向地和纵向地提供强度。在特别优选的形式中，每个第一和第二构件将是箱形的(box-shaped)，或者更优选地其横截面外形具有如下部分：第一平面侧壁、第一角度壁、与所述平面侧壁平行的中央壁、与所述第一角度壁以相对方向成角度的第二角度壁，以及与所述第一侧壁和所述中央壁都平行的第二侧壁。这个更优选的构件外形具有特别的强度，以及由于所述角度壁能够弯曲至一点的能力。通常，第一构件和第二构件都具有所述优选的外形。通常，所述构件通过相应的第一和第二构件的邻接中央壁相互附接。

所述支撑框架将典型地包括在第一方向延伸的第一构件和在第二方向延伸的第二构件，所述方向彼此竖直。该支撑框架还可包括在与所述第一构件相同方向上延伸的第三组构件，并且第一构件和该第三组构件优选地装配至所述第二组构件的相对侧。该第三构件也将优选地具有所述优选横截面外形。

所述构件将优选地仅是朝向不同方向的相同构件。该构件还优选地在侧壁和中央壁之间具有一个标准的高度，优选地是50毫米。举例说明，在两侧使用7.5毫米厚的板材构件，使镶板厚度成为115毫米，并且使两侧都带有板材的三层支撑结构成为165毫米厚度的镶板。

所述支撑框架的构件可使用包括焊接的任何适合方法或螺丝紧固件紧固在一起，通常所述构件可同时用螺丝拧紧并焊接在一起。

通常，所述支撑框架将是有规律阵列的构件，其具有多个第一构件和多个第二构件，以及可选择地多个第三构件。

所述镶板组件也将具有至少一个应用到支撑框架至少一侧——但通常是两侧——的板材构件。该被限定镶板的内部将典型地至少部分充满水泥材料。所述板材可由以下任何一种或多种不同的材料制造，所述材料包括纤维水泥，以及替换性材料例如压缩再生纸、橡胶和其他材料。特别优选的是，所述板材材料使用适于应用在碳排放交易(carbon trading)、碳截存(carbon sequestration)或可持续建筑(sustainable building)中的材料。举例说明，材料例如木材可用作所述板材材料。替换性材料还可使用例如具有碳信用的特别预制纤维(prepared hemp)或其他纤维材料——优选天然的——以及石灰/水泥粘合剂，以形成一种包括50％粒化高炉矿渣粉(GGBS)的合成建筑材料或混凝土。任何以降低碳影响形式提供结构优势的材料都可被使用。

所述板材添加剂的实例包括例如化学的或物理的添加剂，例如纤维素、再生橡胶材料、飞尘、膨润土(bentonite)、塑料或聚合材料——例如苯乙烯、玻璃或聚丙烯纤维。该板材可由具有适合强度特征和适当防水性能的例如珠光体或再生纸的材料制造。

所述板材可是精加工的或非精加工的。精加工的板材可用作内壁。该板材将典型地通过与相应构件侧壁的附接而附接至支撑框架。当以这种方式被附接时，两层支撑框架的中央壁将典型地附接至彼此，同时使其侧壁在支撑框架两侧朝向外面。在这种构型中，板材可附接至支撑框架的两侧以形成一个壁，并且在板材和支撑框架之间限定一个空腔。替换性地，相应的第一和第二构件的侧壁可相互附接，使其中央壁朝向外面以用于板材的附接。此外，板材可附接至支撑框架的一侧或两侧。

所述板材可与绝缘材料联合，所述绝缘材料特别优选地由苯乙烯泡沫形成。该绝缘材料将典型地设置为邻近板材的层。优选地，该绝缘材料位于板材和支撑框架之间。该绝缘材料层可与板材附接，以简化板材至支撑框架的附接。在所述板材上设有该绝缘材料的再一个优点是在所述绝缘材料上可形成一个或多个空隙(void)，以用于公用设施和类似物通过镶板组件的延伸。

通常，当用于建筑物时，支撑框架可具有特定朝向，即竖直构件朝向建筑物外部和水平构件朝向内部。

所述水泥材料通常是可凝固材料，例如混凝土。其他材料可代替混凝土被使用，或与混凝土结合使用，以调整该镶板的特性从而形成例如具有内部绝缘的镶板。所述混凝土添加剂的实例包括例如化学的或物理的添加剂，例如纤维素、再生橡胶材料、飞尘、膨润土、塑料或聚合材料——例如苯乙烯、玻璃或聚丙烯纤维。该水泥材料可以层(layers)的方式应用，并且可仅充满所述区域的一部分或基本充满所述区域。可使用塑料材料，例如可膨胀的聚丙乙烯。可在所述凝固材料中可形成或含有一个或多个空腔(cavity)，以形成例如用于公用设施或类似物的通过镶板的管道。除了板材之外还可使用材料层(layers of material)，所述材料层通常将位于板材和支撑框架之间。

本发明的镶板可与澳大利亚专利NO.708031教导的系统结合使用。该现有系统通常使用板桩以形成结构壁，该结构壁尤其适于用作建筑物的下部——例如地下室——的墙壁，并且本发明的镶板尤其适于用作位于地下室墙壁上方的顶壁。

本发明的镶板还适于用作地板镶板，该镶板相对于前述墙壁或栅栏镶板(fence panel)——其典型地大致竖直放置——大致水平地放置。

所述地板镶板如上所述被构型为具有多个在第一方向延伸的构件和多个在第二方向延伸的构件，每个所述构件以背靠背的构型附接至在另一个方向延伸的构件。该构件优选地具有第一平面侧壁、第一角度壁、与平面侧壁平行的中央壁、与第一角度壁以相对方向成角度的第二角度壁、以及与第一侧壁和中央壁都平行的第二侧壁。通常，在不同方向延伸的相应构件的中央壁相互附接，在附接处所述构件彼此重叠。

板材构件典型地附接至支撑框架的任一侧。典型地，板材构件可应用到支撑框架的一侧，并且在单侧的组件随后安装到位。然后，水泥材料通常放置在如下空腔中，所述空腔关于支撑框架和附接至该支撑框架另一侧的上板材构件被限定，以形成所述镶板。

在再一个形式中，本发明在于一种改进的建筑构造系统，该改进建筑构造系统包括用于建筑结构的镶板组件，该镶板组件包括：在基体上可装配的支撑框架；设在所述支撑框架上的结构板材，使得所述支撑框架和所述结构板材在所述结构板材之间限定一个大致中空的区域，其中所述支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件和至少一个在第二方向延伸的构件，每个所述构件适于附接结构板材或其他构件。

本发明适于用作墙壁、栅栏、挡土壁、地板结构或任何类型的屏障或间隔物组件，并且该构型将典型地适于这些应用中的每一个。

附图说明

本发明的各种实施方案将参考以下附图进行描述，附图中：

图1是根据本发明优选实施方案的、具有两层支撑框架的镶板组件的剖视图；

图2是具有两层支撑框架且除去板材构件的2400毫米的镶板组件的立体图；

图3是图2所示镶板组件应用有板材的立体图；

图4是具有两层支撑框架且除去板材构件的2700毫米的镶板组件的立体图；

图5是图4所示镶板组件应用有板材的立体图；

图6是具有两层支撑框架且除去板材构件的3000毫米的镶板组件的立体图；

图7是图6所示镶板组件应用有板材的立体图；

图8是根据本发明优选实施方案的、具有三层支撑框架的镶板组件的剖视图；

图9是具有三层支撑框架且除去板材构件的2400毫米的镶板组件的立体图；

图10是图9所示镶板组件应用有板材的立体图；

图11是具有三层支撑框架且除去板材构件的2700毫米的镶板组件的立体图；

图12是图11所示镶板组件应用有板材的立体图；

图13是具有三层支撑框架且除去板材构件的3000毫米的镶板组件的立体图；

图14是图13所示镶板组件应用有板材的立体图；

图15是根据本发明优选实施方案的、具有两层支撑框架的地板镶板组件的剖视图；

图16是图15的镶板组件的立体图，其中板材应用到第一侧；以及

图17是用于图16所示的地板镶板且除去板材构件的支撑框架的立体图。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，提供一种镶板组件和其形成方法。

图中示出的镶板组件包括支撑框架10，例如图2中所示，该支撑框架10相对于建筑基体11是可装配的。该支撑框架10包括多个在第一方向延伸的竖直构件12，以及多个在第二方向延伸且重叠在所述竖直构件上并与之附接的水平构件13。如图中所示，该镶板还具有在支撑框架10上设置的板材构件14，使得支撑框架10和板材14限定一个用于水泥材料15的区域，所述水泥材料15紧靠板材14以充满该区域。

支撑框架10通常首先建造在基体11上。在支撑框架10上装配板材14以使得支撑框架10位于一对结构板材14之间，这限定一水泥材料可置于其中的区域。然后，该水泥的、可凝固材料15可应用到结构板材14的内表面，以至少局部地用该可凝固材料充满所述区域；以及允许其凝固。

所述方法典型地包括：在支撑框架10上装配模板，使得所述区域受到结构板材14、支撑框架10和模板的约束；以及将水泥材料15引入到所述区域，以在原地浇注水泥材料。一旦水泥材料凝固完毕，则可拆除所述模板。

优选地，至少两个竖直方向上间隔的支撑构件在该支撑框架的相对端之间可拆卸地固紧。

所述方法还可包括在应用可凝固的水泥材料之前，在所述区域中放置钢筋的步骤。

优选实施方案的支撑框架构件12、13由金属制造，并且通常使用具有抗锈特性的镀锌金属。所述构件为具有如下部分的横截面外形：第一平面侧壁16、第一角度壁17、与平面侧壁16平行的中央壁18、与第一角度壁17以相对方向成角度的第二角度壁19，以及与第一侧壁16和中央壁18都平行的第二侧壁20。这个更优选的构件外形具有特别的强度，以及由于所述角度壁而能够弯曲的能力。在示出的实施方案中，竖直构件12和水平构件13都具有该优选的外形。

所示实施方案的竖直构件12和水平构件13是仅朝向不同方向的相同构件。该构件在侧壁和中央壁之间是标准的高度，优选为50毫米。在其两侧使用7.5毫米厚的板材构件，使该镶板厚115毫米，如图1-7所示，并且使两侧都带有板材的三层支撑结构成为165毫米的镶板，如图8-14所示。

如图8-14所示，该支撑框架还可包括在与水平构件相同方向上延伸的第三组构件。该第三组构件也具有所述优选的横截面轮廓。

支撑框架10的构件都是拧紧和焊接在一起的。

板材14通常由纤维水泥制造，替换性的材料例如压缩再生纸、橡胶和其他材料。特别优选的是，所述板材材料使用适于应用在碳排放交易、碳截存或可持续建筑中的材料。

根据示出的实施方案，板材14通过所述构件的侧壁16、20附接至支撑框架10。当以这种方式被附接时，两层支撑框架10中相应构件的中央壁18附接至彼此，侧壁16、20在支撑框架10的两侧朝向外部。在这种构型中，板材随后附接至支撑框架10的两侧以形成一个壁，并且限定一个空腔，所述水泥材料置于所述腔中。

通常，当用于建筑时，支撑框架10具有特别的朝向，即竖直构件12朝向建筑外部且水平构件13朝向内部。

图15-17示出的地板镶板被构型为上述支撑框架的结构，具体如图16所示，所述支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件12和多个在第二方向延伸的构件13。每个构件12、13适于以背靠背的构型附接至在另一个方向延伸的构件。所述构件具有第一平面侧壁、第一角度壁、与所述平面侧壁平行的中央壁、与所述第一角度壁以相对方向成角度的第二角度壁，以及与所述第一侧壁和所述中央壁都平行的第二侧壁。通常，在不同方向延伸的相应构件的中央壁相互附接，在附接处所述构件彼此重叠。

板材构件14附接至支撑框架的任一侧。板材构件14通常应用到支撑框架的一侧，并且该单侧的组件随后安装到位。然后，水泥材料通常设置在限定在支撑板材各处的空腔60中并且上板材构件14被附接至该支撑框架的另一侧，以形成所述镶板。

在本说明书和权利要求书中(如果有的话)，词语“包括(comprising)”及其派生词——包含“包括(comprises)”和“包括(comprise)”——包含每个所述的整体，但并不排除同时包含一个或多个其他的整体。

本说明书全文中的“一个实施方案”或“实施方案”，意味着所描述的与该实施方案有关的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书全文中不同地方出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”并不必然地全部涉及相同的实施方案。此外，具体的特征、结构或特性可以任何合适的方式组合到一个或多个组合方案中。

依照法规，本发明用大致具体的结构特征或方法特征的语言描述。应理解的是，本发明并不限于示出的或描述的具体特征，因为在此描述的方法包括实施本发明的优选形式。因此，本发明要求其任何形式或本领域技术人员合理认为在所附权利要求书适合范围内的修改(如果有的话)。

Claims (5)

1.一种改进的建筑构造系统，该改进的建筑构造系统包括用于建筑结构的镶板组件，该镶板组件包括：

在基体上可装配的支撑框架；

结构板材，其设置在所述支撑框架上，使得所述支撑框架和所述结构板材限定一个用于水泥材料的区域；以及

一个水泥材料层，其紧靠在所述结构板材上以至少局部地充满所述区域；

其中所述支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件和至少一个在第二方向延伸的构件，每个所述构件适于附接所述结构板材或其他构件。

2.一种构造用于建筑结构的镶板组件的方法，该方法包括以下步骤：

在基体上建造支撑框架，该支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件，以及至少一个在第二方向延伸的构件，每个所述构件适于附接所述结构板材或其他构件；

在所述支撑框架上装配结构板材，使得所述支撑框架位于一对结构板材之间，并且所述支撑框架和结构板材共同限定如下区域，水泥材料将在该区域中凝固；

应用水泥的、可凝固材料到所述结构板材的内表面，以至少局部地用该可凝固材料充满所述区域；以及

允许所述水泥材料凝固。

3.一种用于建筑结构的镶板组件，该镶板组件包括：

相对于建筑基体可装配的支撑框架，该支撑框架包括多个在第一方向延伸的第一构件，以及至少一个在第二方向延伸且在第一方向重叠上所述构件的构件；

至少一个板材构件，其设置在所述支撑框架的至少一侧上，使得所述支撑框架和所述结构板材限定一个用于水泥材料的区域；以及

一个水泥材料层，其紧靠所述结构板材以至少局部地充满所述区域。

4.一种改进的建筑构造系统，该改进的建筑构造系统包括用于建筑结构的镶板组件，该镶板组件包括：

在基体上可装配的支撑框架；

结构板材，其设置在所述支撑框架上，使得所述支撑框架和所述结构板材在所述结构板材之间限定一个中空的区域，

其中所述支撑框架包括多个在第一方向延伸的构件和至少一个在第二方向延伸的构件，每个所述构件适于附接所述结构板材或其他构件。

5.根据权利要求3或4所述的镶板，其中所述支撑框架还包括大致水平延伸的第三组构件，该第三组构件在所述第二构件的相对侧附接至所述第一构件。

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