CN102869842A - 预制模块化建筑单元的改进 - Google Patents

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Abstract

一种折叠梁系统(16)，其在预制模块式建筑单元的组装中使用，所述折叠梁系统具有：梁构件(20、22)，用于支承所述模块化单元的地板和天花板结构，当竖直叠加地布置所述模块化单元时，所述梁构件彼此相邻；打开式腹板结构(24)，所述打开式腹板结构与所述梁构件中的一个(20)枢转地相连，以允许所述腹板结构(24)从存放位置折叠到工作位置，在所述工作位置，所述腹板结构连接到竖直相邻的单元的另一个梁构件(22)，以便在所述相邻的单元之间形成结构桁架(16)；和，用于在工作位置将所述腹板结构锁定到另一个梁(22)的装置(28、29)。

Description

预制模块化建筑单元的改进
技术领域
本发明涉及在构造包括商业、零售业、住宅和公共机构等多种不同类型的建筑中使用的预制模块化单元中的改进。本发明还涉及在这种单元的构造中使用的结构构件。
背景技术
预制模块化单元已经在建筑工业中成功地使用。由于预制了这种单元，所以可以显著地减少现场建筑时间。
将在专利文献例如US3514910和US3500595中找到预制模块化单元的示例。通常这种单元的特征在于使用了大量的钢筋混凝土结构或者复杂的工程细节，所述大量的钢筋混凝土结构或者复杂的工程细节增加了单元的成本以及这些单元从单元构造地到建筑地运输的成本。在竖直叠加的单元中的单元的互连同样是复杂且高成本的。
发明内容
本发明的目的是提供一种不太复杂的用于将改进组合单元结构强度的叠加单元刚性互连的装置。
本发明提供一种在预制模块式建筑单元的组装中使用的折叠梁系统，所述折叠梁系统具有：梁构件，用于支承所述模块化单元的地板和天花板结构，当竖直叠加地布置所述模块化单元时，所述梁构件彼此相邻；打开式腹板结构，所述打开式腹板结构与所述梁构件中的一个枢转地相连，以允许所述腹板结构从存放位置折叠到工作位置，在所述工作位置，所述腹板结构连接到竖直相邻的单元的另一个梁构件，以便在所述相邻的单元之间形成结构桁架；和用于在工作位置将所述腹板结构锁定到另一个梁的装置。
在一种形式中，腹板结构与所述梁构件中的所述一个的任意一侧枢转地相联，并且在另一种形式中，单个的腹板结构在所述梁的所述梁构件的中央竖直平面处或附近与所述梁构件枢转地相联。
所述腹板结构可以枢转地安装在所述梁构件中的一个上，并且具有形成为与固定到另一个梁的支承元件啮合的开口，锁定装置包括与所述另一个梁相联的锁定销啮合装置。
在一种形式中，所述锁定销与在支承块的任意一侧上的夹板啮合，所述支承块被放置为在所述梁的纵向上定位所述腹板结构。
在另一种形式中，本发明提供了一种预制模块化建筑单元，其与建筑构造中的相同模块化单元一起使用，包括：立方体结构，所述立方体结构具有支柱元件和框架构件，所述支柱元件位于每个拐角处并且如果需要则沿着每条边间隔开以提供结构强度，所述框架构件与支柱元件连接以支承地板、天花板和墙壁壁板从而提供结构刚性；所述单元配置为与相同的单元协作使得所述支柱元件形成建筑结构的支柱；所述框架构件包括用于支承所述模块化单元的地板和天花板结构的梁构件、折叠梁系统，所述折叠梁系统包括：打开式腹板结构，所述打开式腹板结构与所述梁构件中的一个枢转地相联，以允许所述腹板结构从存放位置折叠到工作位置，在所述工作位置，所述腹板结构连接到竖直相邻的单元的另一个梁构件，以便与所述模块化单元刚性地互连并且限定与所述单元互连的结构桁架；和用于在工作位置将所述腹板结构锁定到另一个梁的装置。
在一种形式中，沿着所述模块化单元的一条边的所述支柱元件包括可拆卸支柱构件，所述可拆卸支柱构件当所述单元被运输并且与相同单元安装到一起时保持在适当位置，当竖直相邻单元的所述折叠梁系统展开到所述工作位置并且所述相邻单元的所述梁构件互连以便跨越水平相邻的单元时，所述支柱构件是可拆卸的。
相邻单元的所述梁构件能够通过包括压缩块的加固板互连，所述压缩块容纳在相邻支柱元件之间。
在一种形式中，水平相邻的模块化单元的所述支柱元件通过互锁支架互连，所述互锁支架由此刚性地互连相邻的所述模块化单元。
所述可拆卸支柱构件包括管状构件，所述管状构件在长度上是可调节的并且包含固定到用于所述可拆卸支柱的相对支承的拉杆，所述拉杆是可拆卸的以便当所述折叠梁系统已经展开到工作位置并且相邻单元的所述梁构件已经互连以便跨越水平相邻的单元时允许所述可拆卸支柱的拆除。
附图说明
为了可以更容易地理解本发明，现在将参照附图来描述实施例，其中：
图1是在四个单元组装中实现本发明的预制模块化建筑单元的示意性透视图；
图2和图3示出了实现本发明的一种折叠梁系统；
图4示出了实现本发明的轻型折叠梁系统；
图5是用于将图1示出的折叠梁系统互连的加固板(gusset plate)布置的剖视图；
图6示出了模块的支柱到支柱接口；
图7至图11示出了用于将相邻支柱互连的互锁支架布置；以及
图12示出了在图1中示出的模块化构造中使用的可拆卸支柱布置的一种形式。
具体实施方式
首先参照附图的图1，该图示意性地示出了包括四个实现本发明的预制模块化单元1的结构。每个单元将通常包括中空型钢的角支柱2和沿着每个侧面的中间支柱4和6，但是在示出的布置中，由临时或可拆卸支柱8、9、10和11来代替沿着模块化单元1的相邻侧面的角支柱和中间支柱。
钢框架模块化单元实质上是“铺设的(laid)”以便形成用于建筑护围的主模块化“建筑块”。单元彼此互连以形成刚性结构。该系统内的设计将能够容纳钢筋混凝土地板系统以及轻型地板系统。模块化单元能够形成完全由这种单元构成的建筑，或者能够集成到诸如包括升降梯、辅助竖井(service shaft)、楼梯井和基底的多层建筑的中央核心(central core)等其他形式的构造。
为了满足澳大利亚建筑规范以及其它国家的其它建筑规范/法规的要求，需要根据建筑及其高度类型来设计支承支柱1以使得支承支柱1能够达到预定防火标准。为了满足预定防火标准，每个中空截面支柱(hollow section column)1以任意合适方式被填充有混凝土。支柱1中的混凝土混合物的压缩强度根据支柱的结构设计变化和需要获得的防火标准而变化。
支柱1、4和6由框架构件12互连，并且用于可拆卸支柱8至11的上支承件和下支承件13由可拆卸框架构件15互连，在示出结构的运输和组装期间，所述可拆卸框架构件15与可拆卸支柱保持在适当位置。
框架构件12由对角拉条14和以下进一步描述的折叠梁系统16来连接以横跨每个模块，且通过加固板17恰当地互连以跨越所示的成对相邻模块，以便支承地板18和天花板(未示出)结构。图5示出了加固板17可以采用的一种合适的形式，并且在该形式下，压缩块19设置在相邻支柱或用作临时支柱的支承件之间，如图5中清晰所示的那样。
参照图2和图3，示出了适用于相对较重地板载荷的折叠梁系统16的第一实施例。折叠梁系统16包括地板支承梁形式的顶部弦杆20和天花板支承梁形式的底部弦杆22。打开式腹板结构24在任意一侧(出于清晰的目的仅在图2中示出一侧)上附接到固定于顶部弦杆20的铰链机构26，并且腹板结构24因此能够从图3示出的存放位置转动到工作位置，在该工作位置，支承块23与孔25啮合以允许锁定销28与夹板29啮合，如图3所示。夹板29用于在梁22的纵向上定位腹板结构24。以此方式，相邻地板支承梁和天花板支承梁锁定到一起以限定结构桁架以便由此将模块化单元互连，从而增加结构强度。
图4示出了轻型的折叠梁系统，其中用于支承轻型地板的上部弦杆30和用于支承天花板结构的下部弦杆32由打开式腹板结构34连接，所述打开式腹板结构34以图4中示出的方式在其中央竖直平面上枢转至上部弦杆30，并且由锁定销(未示出)锁定到下部弦杆32。
现在来看附图的图6，载荷承载支柱1的端对端连接部包括填塞至下支柱内并且与端部承载横档板(spreader plate)42中的开口啮合的中心导向定位销40和设置在横档板42之间的硬橡胶衬垫44。
如在图6中示意性描述地，互锁支架46在支柱的每个端部处将相邻支柱保持在一起。在图7至图11中示出合适的互锁支架布置。在图7示出的布置中，开槽套筒支架50和支承板52焊接到支柱1，同时T形互锁支架54焊接到另一个支柱1(以虚线轮廓示出)上，使得当互锁支架与套筒支架啮合时，锁定销56与套筒支架啮合以便将该组装保持为互锁啮合，如图8中更清晰所示的那样。
在图9示出的布置中，互锁支架58与支柱1上的套筒支架59啮合，并且互锁支架58栓接在一起。
在设计用于地震地区的图10的布置中，增强角支架60设计为以面对面啮合的方式栓接在一起。
在设计用于附接到支柱1外侧的图11的布置中，板62具有栓接在一起的铰接片64，如图11所示。
根据上述内容将理解，示出的互锁支架系统要求在安装下一层之前，预制模块化单元的构造应该处在关于建筑水平长度的水平层中。还要求随着单元降低到合适位置，互锁支架在模块化单元的连续层上反转方向以实现合适的互锁。其它锁定支架布置可以与相同的凹槽一起使用。
现在参照附图的图12，更详细地示出了可拆卸支柱8。支柱8是具有端部承载板82和充填构件84的中空钢管元件80，端部承载板82和充填构件84为木质且被提供在每个端部处以保护地板和天花板涂饰。拉杆86穿过管元件80，并且相联的螺纹连接管88将拉杆86连接到固定于每个支柱8的混凝土填充基部构件91内的锚定螺栓(anchorbolt)90，如图12中清晰所示的那样。
可拆卸支柱8还包括与管元件80的螺纹部分啮合的可调节螺纹套筒92，以允许支柱长度的调节以便支承需要的载荷。任何合适类型的互锁支架布置94设置在基部单元91与相应天花板单元93之间，拉杆86穿过所述相应天花板单元93且终结于提升凸耳95，所述提升凸耳95允许拉杆松开并从基部单元去除。
一旦折叠梁系统16完全起作用，就能够去除可拆卸支柱8。通过使拉杆86与其连接管88松脱来实现去除，并且通过使用提升凸耳95来去除拉杆。随后通过转动调节套筒92而释放压缩力来去除支柱8，其中去除支柱8允许支柱变短以有助于去除。一旦去除支柱8，则将理解相邻模块化单元之间的区域将没有支柱，从而在相邻模块化单元之间提供空间连续性，由此允许在预制模块化单元构造中具有先前不可获得的显著的设计灵活性。
折叠梁系统也可以反向使用，此时铰链机构位于底部弦杆(天花板梁/托梁)上，且打开式腹板折叠到竖直位置且连接到顶部弦杆。在用于地板载荷的材料对于上模块化单元来说较重且地板梁(顶部弦杆)的偏斜会损害铰链操作的效率的情况下，反向位置可以是有利的。
石膏板天花板壁板中的凹槽壁板/开口(未示出)被需要以用于进入天花板空间以便经由岛环(islet loop)/插座布置和锁定杆的插入来实现腹板连接的目的。
多种类型的地板系统可以与折叠梁系统相联。这些地板系统包括用于轻型“降入式(drop in)”地板壁板的标准钢筋混凝土地板板坯。在设置钢筋混凝土板坯的地方，能够通过使板坯与用于结构复合作用的梁部件集成来获得额外的梁深度。这通过在梁凸缘的顶端引入切变连接销(shear connection pin)来实现。布置“降入式”地板壁板，使得它们位于梁结构的深度内。
图1示出的框架布置，并且特别是支柱以及在平面内相联的对角拉条限定了深桁架，该深桁架提供了跨越下部空间的显著优点并且允许在诸如外部立面和阳台布置等建筑构造的铰接中具有悬臂效果。
贯穿该说明书和随后的权利要求书，除非上下文要求，否则，词汇“包括(comprise)”以及诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”等变形将理解为暗指包括规定的整体或步骤或者整体或步骤的组合，但是不排除任何其它的整体或步骤或者整体的组合或步骤的组合。
在该说明书中，对于任何在先公开物(或从其推出的信息)或对于任何已知主题的引用，不作为并且不应该作为确认或者承认或者以任何形式提出在先公开物(或从其推出的信息)或已知主题形成该说明书涉及的领域中的一部分公知常识。

Claims (10)

1.一种折叠梁，其提供在预制模块式建筑单元的组装中使用的折叠梁系统，所述折叠梁系统具有：
梁构件，用于支承所述模块化单元的地板和天花板结构，当竖直叠加地布置所述模块化单元时，所述梁构件彼此相邻；
打开式腹板结构，所述打开式腹板结构与所述梁构件中的一个枢转地相连，以允许所述腹板结构从存放位置折叠到工作位置，所述存放位置减小所述单元的竖直高度以便运输，在所述工作位置，所述腹板结构连接到竖直相邻的单元的另一个梁构件，以便在所述相邻的单元之间形成结构桁架；和
用于在工作位置将所述腹板结构锁定到另一个梁的装置。
2.根据权利要求1所述的折叠梁，其中所述腹板结构与所述梁构件中的所述一个的任意一侧枢转地相联。
3.根据权利要求1所述的折叠梁，其中单个的所述腹板结构在所述梁构件的中央竖直平面处或附近与所述梁构件中的所述一个枢转地相联。
4.根据权利要求1或2或3所述的折叠梁，其中所述腹板结构或每个腹板结构枢转地安装在所述梁构件中的一个上并且具有形成为与固定到另一个梁构件的支承元件啮合的开口，锁定装置包括与所述另一个梁构件相联的锁定销啮合装置。
5.根据权利要求4所述的折叠梁，其中所述锁定销与在所述支承元件的任意一侧上的夹板啮合，所述支承元件被放置为在所述梁构件的纵向上定位所述腹板结构。
6.一种预制模块化建筑单元，其与建筑构造中的相同模块化单元一起使用，包括：
立方体结构，所述立方体结构具有支柱元件和框架构件，所述支柱元件位于每个拐角处并且如果需要则沿着每条边间隔开以提供结构强度，所述框架构件与支柱元件连接以支承地板、天花板和墙壁壁板从而提供结构刚性；
所述单元配置为与相同的单元协作使得所述支柱元件形成建筑结构的支柱；
所述框架构件包括用于支承所述模块化单元的地板和天花板结构的梁构件以及包括折叠梁系统，所述折叠梁系统包括：
打开式腹板结构，所述打开式腹板结构与所述梁构件中的一个枢转地相联，以允许所述腹板结构从存放位置折叠到工作位置，在所述工作位置，所述腹板结构连接到竖直相邻的单元的另一个梁构件，以便与所述模块化单元刚性地互连并且限定与所述单元互连的结构桁架；和
用于在工作位置将所述腹板结构锁定到另一个梁的装置。
7.根据权利要求6所述的建筑单元，其中沿着所述模块化单元的一条边的所述支柱元件包括可拆卸支柱构件，所述可拆卸支柱构件当所述单元被运输并且与相同单元安装到一起时保持在适当位置，当竖直相邻单元的所述折叠梁系统展开到所述工作位置并且所述相邻单元的所述梁构件互连以便跨越水平相邻的单元时，所述支柱构件是可拆卸的。
8.根据权利要求7所述的建筑单元，其中相邻单元的所述梁构件能够通过包括压缩块的加固板互连，所述压缩块容纳在相邻支柱元件之间。
9.根据权利要求6或7或8所述的建筑单元，水平相邻的模块化单元的所述支柱元件通过互锁支架互连，所述互锁支架由此刚性地互连相邻的所述模块化单元。
10.根据权利要求7所述的建筑单元，其中，所述可拆卸支柱构件包括管状构件，所述管状构件在长度上是可调节的并且包含固定到用于所述可拆卸支柱的相对支承的拉杆，所述拉杆是可拆卸的以便当所述折叠梁系统已经展开到所述工作位置并且相邻单元的所述梁构件已经互连以便跨越水平相邻的单元时允许所述可拆卸支柱的拆除。
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