CN103403277A - 预制墙体板材和利用板材架设高层建筑物的方法 - Google Patents
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Abstract
公开一种预制墙体系统和利用预制墙体系统建造高层建筑物的方法,在一种实施例中,所述系统包括多块互联的预制板材,每一块板材具有顶端板件、底端板件、设置在所述端部板件之间的垂直杆和包裹所述垂直杆并限定各板材的多个侧部的水泥质材料。所述多块预制板材的第一板材具有限定第一板材的右侧的第一立柱构件半部,所述多块预制板材的第二板材具有限定第二板材的左侧的第二立柱构件半部,使得当所述第一预制板材的右侧和所述第二预制板材的左侧彼此水平相邻地设置时,所述第一立柱构件半部和所述第二立柱构件半部共同形成一立柱构件。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2009年1月20日提交的、题为“Precast Wall Panels And Methodof Erecting A High-Rise Building Using The Panels(预制墙体板材和利用板材架设高层建筑物的方法)”的美国专利申请No.12/356414的部分连续申请并且要求其申请日权益,该申请通过在法律允许范围内的引述而包含在本文中。
背景技术
本发明涉及静态建筑结构,更具体地说,涉及预制墙体板材,它们可以互联以形成心墙或周边墙系统,用于架设或建造高层建筑物或者其他有墙结构。
高层建筑物通常建造成在地面上方具有六层或更多层或楼层。高层建筑物的设计通常受到风力作用的影响。高层建筑物抵御风力载荷的一种最为有效的结构系统是内墙或心墙系统。传统的用于高层建筑物的心墙系统通常由混凝土建造(现场浇铸到用于增强的钢筋骨架上)高层建筑物的每一层。在有些市场中,在建造现场浇铸的心墙之前,传统心墙系统包含结构钢柱和地楞横梁。在这些传统心墙系统中,混凝土现场浇铸到结构钢柱和地楞横梁上。较之结构钢系统,混凝土心墙系统提供众多益处。混凝土心墙较之结构钢系统具有更高的结构衰减性,因此减低了由于风力载荷导致的摇摆和漂移量。混凝土心墙为防火梯、竖管和通信系统提供了更高的可靠性和安全性。由于这些原因,在9·11事件以后,更加强调使用混凝土心墙系统来架设或建造高层建筑物。
如前所述,用来架设高层建筑物的传统混凝土心墙系统已经利用现场浇铸增强混凝土来建造,包括混凝土现场浇铸到先前架设的钢结构上。现场浇铸混凝土芯体相对于结构钢芯体框架的缺点在于劳动密集性、拖长的建筑工期、错位的嵌入式板件以及收缩和蠕变作用。此外,当混凝土承包商在建筑工人上面的楼层上工作时,由于有混凝土坠落的风险,建筑工人常常无法在高层建筑物的楼板或楼层上工作。因此,如果在混凝土承包商工作以形成现场浇铸的混凝土心墙系统时其他建筑工人无事可做的话,那么使用现场浇铸的混凝土心墙系统来建造或架设高层建筑物常常会增加架设建筑物所需的时间并且增加了成本。
传统预制模块化部件(诸如那些在美国专利3,952,471、4,142,340、6,076,319、6,301,851、6,457,281和6,493,996中公开的)已经用于建造容积闭合件,诸如低层建筑结构、房间、地下室、水塔、工厂、挡土墙和防洪堤。但是,这些传统预制部件不适合建造或架设高层建筑物。具体来说,这些传统预制部件,以及由这些部件建造的结构缺乏足够的强度来抵御并传递高层建筑物的心墙系统中存在的风力和重力载荷。
因此,需要一种能克服以上所述问题并允许架设高层建筑物的心墙的预制墙体板材和建造预制墙体系统的方法。
发明内容
符合本发明的系统和方法提供预制墙体板材,所述预制墙体板材可以互联以形成心墙或外围墙系统,用于架设或建造高层建筑物或者其他有墙结构。符合本发明的预制心墙或外围墙系统(以下称为“预制墙体系统”)为现场浇铸混凝土芯体系统提供吸引人的替代方案。文中所述的预制墙体板材可以在受控的条件下(利用混凝土或其他水泥质材料)提前制备,在运输到建筑工地之前,根据需要提供了改善的质量控制和预先检测、验证和纠正的机会,因此带来了质量更高的产品。预制墙体板材也允许甚至在困难的天气条件下建造高层建筑物。此外,利用符合本发明的预制墙体系统的可能建造速度减少了建造工期,使得现场劳动成本最小,并且为高层建筑物项目提供了显著的经济性。
根据符合本发明的系统,提供了一种预制墙体系统。所述预制墙体系统包括多块互联的预制板材。每块预制板材具有顶端板件、底端板件、设置在所述端部板件之间并与它们相连的多条垂直杆(以有效地用作传递垂直载荷的装置)、和包裹所述垂直杆并限定各板材的多个侧部的水泥质材料(诸如混凝土)。在一种实现方案中,多块互联的第二预制板材布置在多块互联的第一预制板材上并与之垂直相邻,并且与所述多块第一板材对应的每块板材的顶端板件连接到与所述多块第二板材对应的其中一块板材的底端板件。互联的预制板材的每一块可以具有与建筑物的一个或多个楼层对应的长度。
此外,在用于垂直连接预制板材的一种实现方案中,所述预制墙体系统可以进一步包括板材到板材的垂直增强构件,诸如垂直增强杆或拉伸线缆。在这种实现方案中,所述多块第一预制板材的第一块具有从所述第一板材的所述顶端板件向所述第一板材的底部板件延伸的导管。所述第一板材的顶端板件具有开口,所述开口穿过所述顶端板件延伸并与所述第一板材的导管轴向对准。所述多块第二预制板材的第二块具有从所述第二板材的所述顶端板件向所述第二板材的底部板件延伸的导管。所述第二板材的顶端板件具有开口,所述开口穿过相应的板件延伸并与所述第二板材的导管轴向对准。所述垂直增强构件设置在所述第二板材的所述导管、所述第二板材的底端板件的开口、所述第一板材的顶端板件的开口和所述第一板材的导管中并从中延伸。
在用于水平连接预制板材的一种实现方案中,第一预制板材具有附连到第一预制板材的侧部的第一侧板件,而第二预制板材具有附连到与所述第一预制板材相邻的第二预制板材的侧部的第二侧板件。第一预制板材的第一侧板件附连到第二预制板材的第二侧板件。
在用于水平连接预制板材的另一种实现方案中,所述预制墙体系统可以包括板材到板材的水平增强构件,诸如垂直增强杆或拉伸线缆。所述多块第一预制板材的第一块具有穿过所述第一板材的第一宽度延伸的第一导管。所述多块第二预制板材的第二块具有穿过与所述第一板材的第一导管轴向对准的第二板材的第二宽度延伸的第二导管。所述水平增强构件设置在所述板材的所述第一导管和所述第二板材的所述第二导管中并从其延伸。
根据符合本发明的系统,提供了一种预制墙体系统的另一种实施例。所述预制墙体系统包括多块预制板材。每块预制板材包括水泥质材料(诸如增强混凝土)并且具有限定延伸各预制板材的高度的多个角边缘的右侧、左侧、前侧和背侧。每块预制板材进一步包括多个结构拐角。每个拐角沿着预制板材的其中一个相应角边缘设置。每个拐角具有第一支腿,所述第一支腿沿着所述板材的右侧或左侧其中之一延伸并嵌入其中,和第二支腿,所述第二支腿沿着各板材的前侧或背侧其中之一延伸并且嵌入其中。为了实现垂直的板材到板材连接部(除了或替代附连第一和第二板材的相对的端部板件),第一预制板材可以垂直布置在第二预制板材上,并且第一预制板材的每个结构拐角可以附连到第二预制板材的相应的一个结构拐角。为了实现水平的板材到板材连接,第一预制板材的每个结构拐角可以有支腿嵌入到第一预制板材的右侧上,该支腿与另一块预制板材的相应的结构拐角水平对准并与其附连,所述另一块预制板材有支腿嵌入到其他预制板材的左侧上。
提供了预制板材的另一种实施例,其中预制板材包括水泥质材料并具有顶端、底端、前侧和背侧。预制板材进一步包括多个第一提升凸耳。每个提升凸耳包括主体和从主体延伸并弯曲离开的第一端。每个提升凸耳的主体配置成可拆卸地连接到预制板材的前侧或背侧其中之一。每个提升凸耳的第一端具有用于起吊装置的连接点(诸如孔)。所述多个第一提升凸耳连接到预制板材的顶端附近并围绕其隔开,以使每个提升凸耳的第一端延伸超过该顶端并弯曲离开。在一种实现方案中,每个提升凸耳的第一端从预制板材的顶端弯曲离开,以使每个提升凸耳的第一端有效地捕获并引导另一块垂直相邻的预制板材朝向具有多个第一提升凸耳的预制板材的顶端。此外,具有多个第一提升凸耳的预制板材也可以具有连接到预制板材的底端附近并围绕其隔开的多个第二提升凸耳。多个第二提升凸耳每一个的第一端延伸超过预制板材的底端并弯曲离开,以使多个第二提升凸耳每一个的第一端有效地捕获设置在具有多个第二提升凸耳的预制板材下方的另一块预制板材的顶端。
根据符合本发明的系统,提供了预制墙体系统的另一种实施例。该预制墙体系统包括多块水平互联的预制板材。每块预制板材具有顶端板件、底端板件、设置在所述端部板件之间的多条垂直杆、和包裹所述垂直杆并限定各板材的多个侧部的水泥质材料。第一预制板材具有限定第一板材的右侧的第一立柱构件半部。第二预制板材具有限定第二板材的左侧的第二立柱构件半部。当第一预制板材的右侧和第二预制板材的左侧水平地彼此相邻设置时,第一立柱构件半部和第二立柱构件半部共同形成一立柱构件。该立柱构件具有支撑承重柱的强度,从而在符合本发明的系统和带有钢柱的系统之间提供过渡。
在一种实现方案中,多块水平互联的第一预制板材之一是角预制板材,其包括立柱构件,所述立柱构件的一端部分地包裹在所述角预制板材中而另一端延伸到角预制板材的顶部上方。立柱构件具有支持承重柱的强度。
根据符合本发明的系统,提供了预制墙体系统的另一种实施例。在这种实现例中,预制墙体系统包括转移构件、连接板件、限定下层的多块水平互联的第二预制板件、和布置在所述多块互联的第二预制板材上并与其垂直相邻以限定上层的多块互联的第一预制板材。每块预制板材具有顶端板件、底端板件、设置在所述端部板件之间的多条垂直杆、和包裹所述垂直杆并限定各板材的多个侧部的水泥质材料。上层预制板材比下层预制板材更薄。每块预制板材具有延伸预制板材的高度的多个角边缘,且每块预制板材进一步包括多个结构拐角。每个拐角沿着预制板材的其中一个相应角边缘设置。转移构件的宽度等于下层和上层预制板材的厚度变化(Δt)。转移构件附连到其中一块上层预制板材的结构拐角和从一块上层预制板材延伸的底端板件的一部分。连接板件跨接转移构件以及与所述一块上层预制板材垂直相邻的一块下层预制板材的结构拐角并与之附连。
在审查以下附图和详细描述之后,本领域技术人员将明白本发明的其他系统、方法、特征和优势。所有这些额外的系统、方法、特征和优势旨在包括在本说明书内,落入本发明的范围中,并且被附属权利要求书所保护。
附图说明
包含在说明书中并构成其一部分的附图显示了本发明的实现方案,并且连同说明书一起,用来解释本发明的优势和原理。在附图中:
图1是符合本发明的示例预制墙体系统的透视图;
图2是设置在基础上的图1的预制墙体系统的一个楼层的透视图;
图3A是如2所示的预制墙体系统的预制板材的横截面图,示出了用于将预制板材连接到基础的一种实施例;
图3B是如图2所示的预制墙体系统的预制板材的横截面图,示出了用于将预制板材连接到基础的一种实施例;
图3C是如图2所示的预制墙体系统的预制板材的右视图,示出了用于将预制板材连接到基础的另一种实施例,其中预制板材形成有角落拐角;
图3D是图3C的预制板材的正视图;
图4是设置在现场浇铸墙体系统上的图1的预制墙体系统的透视图;
图5是图1的预制墙体系统的示例楼层或楼板的顶视图;
图5A是图1的预制墙体系统的另一示例楼层或楼板的顶视图;
图6是图1的预制墙体系统的侧视图;
图7是一示例内部板材的垂直截面图,所述示例内部板材可以用来建造根据本发明的图1的预制墙体系统,其中内部板材具有侧板件和一条或多条垂直导管,所述侧板件用来将内部板材连接到另一块水平相邻的预制板材,所述垂直导管适配成接收用于将内部板材垂直连接到另一块垂直相邻的预制板材上的相应增强杆;
图8是可以用来建造根据本发明的图1的预制墙体系统的示例开口预制板材的垂直截面图,其中开口板材具有一条或多条联系梁以限定用于人员、管道、导管或其他机械系统的通道;
图9是可以用来建造根据本发明的图1的预制墙体系统的两块或多块示例预制板材的垂直截面图,其中预制板材具有一条或多条水平导管,其适配成接收用于水平地彼此连接预制板材的相应增强杆;
图10是可以用于建造根据本发明的图1的预制墙体系统的两外或多块示例预制板材的垂直截面图,其中预制板材分别具有侧部以及设置或形成在各板材的侧部上的剪力键,用于使板材水平配合或对准另一块预制板材;
图11是可以用来建造根据本发明的图1的预制墙体系统的示例预制板材(例如,开口预制板材)的水平截面图,其中预制板材具有多条水平杆和包裹在预制板材内的混凝土中的多条垂直杆;
图12是可以用来建造根据本发明的图1的预制墙体系统的另一示例预制板材(例如,内部预制板材)的水平截面图,其中预制板材具有包裹在预制板材内的混凝土中的一个或多个支持构件,以便为预制板材提供额外的强度;
图13A是图1的预制墙体系统的两块示例预制板材的透视图,其中两块预制板材分别具有根据本发明一种实施例垂直连接的端部板件;
图13B是图13A中的两块垂直连接的预制板材的侧视图;
图14A是图1的预制墙体系统的两块示例预制板材的垂直截面图,其中两块预制板材分别具有根据本发明另一实施例垂直连接的端部板件;
图14B是图14A中的两块垂直连接的预制板材的垂直截面图;
图14C是图14B的两块垂直连接的预制板材的放大视图,其中一块端部板件比另一块更长,以限定两块端部板件之间的焊接接头;
图14D是图14B的两块垂直连接的预制板材的放大视图,其中搭接板件用来将板材的端部板件附连在一起;
图14E是图14B的两块垂直连接的预制板材的放大视图,其中一块端部板件开坡口以允许在板材的两块端部板件之间焊接接头熔透;
图15A是符合本发明包裹在示例预制板材内的垂直杆的放大视图,其中垂直杆利用耦接件(诸如钢筋耦接件)附接到预制板材的端部板件的内表面;
图15B是符合本发明用于附接包裹在示例预制板材中的垂直杆的另一耦接件和焊接布置的放大视图;
图16A是根据本发明垂直连接的两块预制板材的垂直截面图,其中两块预制板材的顶部一个比底部预制板材更薄;
图16B是根据本发明垂直连接的另外两块预制板材的垂直截面图,其中两块预制板材的顶部一块比底部预制板材更薄,并且每块板材具有一条或多条导管,其适配成接收用来将两块板材彼此垂直连接的相应增强杆;
图16C是根据本发明另外两块垂直相邻的预制板材的右视图,其中两块预制板材的顶部一块比底部预制板材更薄,并且每块板材具有结构拐角,所述结构拐角沿着相应板材的侧边缘延伸,以实现板材之间的垂直连接;
图16D是图16C的垂直相邻的预制板材和另外两块垂直相邻的预制板材的正视图,其中四块板材根据本发明垂直和水平地连接;
图16E是图23D的四块预制板材中的两块的水平截面图;
图17描绘了根据本发明的水平相连的两块预制板材,其中至少其中一块预制板材的内表面包括嵌入式梁区段和嵌入式角撑板件,所述嵌入式梁区段用于连接至楼板梁,所述嵌入式角撑板件用于以与预制板材的内表面成对角的角度连接一支撑构件;
图18A是图17的一块预制板材的一部分的垂直截面图,示出了一种实现方案,用来将楼板梁连接到预制板材中的嵌入式板件以及将水泥板(floorslab)连接到预制板材;
图18B是图18A中的预制板材的一种实施例的透视图,示出了一种实现方案,用于将水泥板(由覆盖金属板并设置在楼板梁上方的混凝土构成)连接到预制板材;
图18C是图18A中的预制板材的另一种实施例的透视图,示出了用于将水泥板(由覆盖金属板的混凝土构成)连接到预制板材的另一种实现方案;
图18D是符合本发明的预制板材的另一种实施例的透视图,示出了另一种实现方案,用来连接不是由覆盖金属板的混凝土构成的水泥板与预制板材;
图18E是图18D中的预制板材的垂直截面图,示出了水泥板连接到预制板材;
图18F是符合本发明的预制板材的另一种实施例的透视图,示出了另一种实现方案,用来连接不是由覆盖金属板的混凝土构成的水泥板与预制板材;
图19A是示例预制板材的一部分的垂直截面图,示出了一种实现方案,用于将不是设置在楼板梁上方的水泥板连接至预制板材;
图19B是图19A中的预制板材的透视图,示出了将水泥板连接到预制板材;
图19C是示例预制板材的一部分的垂直截面图,示出了用于将不是设置在楼板梁上方的水泥板连接到预制板材的一种实现方案;
图19D是图19C中的预制板材的透视图,示出了将水泥板连接到预制板材;
图20A描绘了示例支持框架,其可以用在根据本发明的图1的预制墙体系统中的相对预制板材之间并连接它们;
图20B描绘了图20A的支持框架的一种实施例,其中在架设第一或下一层预制板材以形成预制墙体系统之前,当连接到基础、基础墙体或者先前架设的预制层时,应用临时支柱来支撑支持框架;
图20C描绘了用来支撑图20B的支持框架的其中一个临时支柱的一种实施例;
图20D描绘了根据本发明可以在图1的预制墙体系统的相对预制板材之间使用并连接它们的另一种示例支持框架,其中在架设第一或下一层预制板材以形成预制墙体系统之前,当连接到基础、基础墙体或者先前架设的预制层时,使用另一种实施例的临时支柱来支撑所述支持框架;
图21描绘了一种实现方案,用于将支持框架的对角支撑件连接到图1的预制墙体系统中的相对预制板材的其中一块的嵌入式角撑板;
图22A是根据本发明可以用于建造图1的预制墙体系统的另外两块示例预制板材的水平截面图,其中预制板材分别具有侧部和设置或形成在相应板材的侧部上的剪力键,用与将板材水平配合或对准另一块预制板材,并且与水平增强杆相结合,以抵御垂直于由两块预制板材限定的墙体平面的大的水平剪切力;
图22B是根据本发明的可以用来建造图1的预制墙体系统的另外两块示例预制板材的水平截面图,其中一块板材在该板材将要连接右侧板材以形成接头的侧部具有垂直缺口,当以灰浆填充时,填充该缺口以有效地阻止火焰或热气体在接头之间通过;
图23A描绘了根据本发明可以用来建造图1的预制墙体系统的另一块示例预制板材的垂直截面图,其中预制板材具有多个金属拐角,每个拐角设置在预制板材的相应角落附近,以使每个金属拐角适配成将预制板材连接到另一块水平相邻的预制板材;
图23B描绘了图23A的预制板材和与其附连的金属拐角的左视图;
图23C描绘了图23A的预制板材和附连到预制板材的顶端角落附近的金属拐角的水平截面图;
图23D描绘了图23A的预制板材借助水平和垂直的板材到板材连接部而水平和垂直地连接到另一块相邻的预制板材的正视图,其中的连接部利用板件来连接相应板材的相邻金属拐角来实现;
图23E描绘了图23D的预制板材的左视图,利用水平和垂直的板材到板材连接部连接到相邻的预制板材,所述连接部利用板件来连接相应板材的相邻金属拐角来实现;
图23F描绘了图23D的预制板材的水平截面图,其中连接到水平相邻的预制板材的水平的板材到板材连接部借助垂直灰浆接头增加,所述灰浆接头由设置或形成在水平相邻的预制板材的相对侧部上的垂直灰浆缺口来限定;
图23G-I分别描绘了借助垂直的灌浆的板材到板材连接部与水平角落拐角垂直连接的预制板材的正视图、左视图和垂直截面图;
图23J-L分别描绘了借助垂直的灌浆的板材到板材连接部与水平嵌入式板件垂直连接的预制板材的正视图、左视图和垂直截面图;
图24描绘了根据本发明可以用来建造预制墙体系统的预制板材架设辅助平台;
图25描绘了在预制墙体系统的建造过程中,可以临时连接到预制板材的端部以垂直对准预制板材的拐角支架;
图26A描绘了预制板材和多个提升凸耳的正视图,其中提升凸耳临时连接到预制板材的端部以协助提升预制板材并引导预制板材与预制墙体系统建造过程中先前架设的另一块垂直相邻的预制板材对准;
图26B描绘了图26A所示的预制板材和提升凸耳的侧视图;
图26C描绘了图26A所示的一个提升凸耳的放大正视图,所述一个提升凸耳临时连接到预制板材而另一个提升凸耳临时连接到另一块垂直相邻的预制板材,其中两个提升凸耳用作引导件,以协助对准两块预制板材;
图26D描绘了两个提升凸耳的放大侧视图,其中两个提升凸耳临时连接到图26A中所示的预制板材的前侧和背侧,两个提升凸耳用作引导件,以协助预制板材与另一块垂直相邻的预制板材对准;
图27A-27C描绘了流程图,示出了根据本发明建造预制墙体系统的示例过程;
图28描绘了在根据图27A-27C所示的过程中建造的第一层预制墙体系统中架设预制板材的顺序;
图29A是根据本发明水平和垂直连接的两层预制板材的正视图,其中包括顶层的预制板材形成为支持用于承载顶层预制板材上方的楼板的承重柱;
图29B是图29A所示的顶层中的角预制板材的垂直截面图,其中角预制板材包括立柱构件,该立柱构件的一端部分地包裹在板材中,而另一端在板材顶部上方延伸以支持承重柱;和
图29C是图29B中的角预制板材的水平截面图;
图29D是图29A所示的顶层中的两块预制内部板材的放大正视图,带有两块内部板材的相邻侧的剖视图,其中每块板材具有相应的一半立柱构件嵌入板材的侧部内,用于共同地支持两块板材上方和之间的承重柱;
图29E是图29D中示出的两块预制内部板材的水平截面图,其中立柱构件取向使得立柱构件的腹板平行于板材的前侧;和
图29F是图29D中示出的两块预制内部板材的水平截面图,其中立柱构件取向使得立柱构件的腹板垂直于板材的前侧。
具体实施方式
现在将详细讨论如附图中所示的根据与本发明相符的方法、系统和产品的实施方案。
蠕变和收缩影响在高或高层建筑物中可能非常显著。在符合本发明的预制墙体系统中,这些影响较之现场浇铸的构造墙体相对减小。正如文中进一步详细公开的,符合本发明的预制板材利用水泥质材料(诸如混凝土)预成形,以使混凝土的大部分收缩发生在固结的早期阶段中(即,在预制板材安置或设置在建筑物或结构中之前)。在这一期间,文中公开的预制板材在其边缘具有非常小的约束并因此较之相当的现场浇铸墙体发展出较小的收缩应力。由于大部分的收缩发生在预制板材架设到构件或安置在建筑物中之前,所以建筑物的尺寸变化减小,尤其是芯部和周边立柱之间的差异运动。此外,由于较之现场浇铸的构造,预制板材在更晚的固化时期之后初始加载(例如,利用建筑物的额外楼层结构),所以蠕变的影响也被符合本发明的预制板材所减小。本发明的其他优势在以下描述中公开或者变得明显。
图1是符合本发明的示例预制墙体板材系统100的透视图。预制墙体系统100可以架设或构建在如图2和3所示的现场浇铸基础50上,或者如图4所示的标准现场浇铸墙体系统60上。预制墙体系统100包括多块预制板材102、104、106、108和110,它们可以水平地和垂直地相互连接,以构建高层建筑物的多个楼层的多个芯部或周边墙体。具体来说,多块或者成组(112a、112b和112c)的预制板材102、104、106、108和110水平地或并排地相互连接,以分别限定建筑物的一个或多个楼层或者建筑物的心墙。在第一组112a预制板材架设在基础50上或下部墙体系统60上之后,另外的成组112b和112c的预制板材102、104、106、108和110可以布置在下面一组(例如图1中的112a或112c)预制板材102、104、106、108和110上或者与之垂直地相互连接。
在图1所示的实施方案中,每一组112a、112b和112c预制板材中的每块预制板材102、104、106、108和110的长度对应于建筑物的两个楼层,以使预制墙体系统100反映六层楼的区段。但是,每块预制板材的长度可以在各组之间变化,以使第一组112a板材可以对应于一个楼层或者多个楼层,而每个后续的组112b和112c可以分别对应于建筑物中相同数目或不同数目的楼层。
注意,为了下面讨论时清晰,预制板材102、104、106、108和110的附图标记增加“a”标识符以指示各块板材102a、104a、106a、108a或110a包括在第一组或多块112a预制板材中,增加“b”标识符来指示各块板材102b、104b、106b、108b或110b包括在第二组或多块112b预制板材中,或者增加“c”标识符来指示各块板材102c、104c、106c、108c或110c包括在第三组或多块112c预制板材中。
预制板材102、104、106、108和110可以对应三类板材其中一类:内部板材102、角落板材104、和开口板材106、108和110。每一块内部板材102设置在两块相邻板材之间,这两块相邻板材可以是两块另外的内部板材102、两块角落板材104、两块开口板材106、108或110,或者它们的某些组合。每一块内部板材102优选具有水平矩形截面。但是,内部板材102可以具有其他截面形状,诸如弓形前侧和/或背侧。角落板材104也设置在两块相邻的板材(例如,两块内部板材102或者两块开口板材106、108和110)之间。在一种实现方案中,每一块角落板材104具有水平L形截面,允许预制墙体系统100的墙体以不同的取向架设(比如,例如如图1所示的垂直墙体)。但是,角落板材104可以具有非直角形状,带有定义的内角大于或小于90°(大于或小于直角)的侧部,以互联预制墙体系统100中形状不是矩形的心部非正交墙体。如以下进一步详细描述,开口板材106、108和110具有一条或多条联系梁(或梁区段)114或116,所述联系梁在各块开口板材和相邻开口板材之间定义开口或间隙,这里的开口或间隙足以允许人通过,或者允许机械、电气或管道系统通过。不同的预制板材102、104、106、108和110可以经由一个或多个板材到板材垂直连接部、水平的板材到板材连接部、和/或文中详细讨论的联系梁连接件而彼此相互连接。
每一块预制板材102、104、106、108和110具有顶端板件(例如,图7-10中的702,图13A和13B中的1306,图14A-14E中的1406,和图16A和16B中的702)和底端板件(例如,图3A中的302,图3B和7-10中的704,图13A和13B中的1308,图14A-14E中的1408,和图16A和16B中的704),这里的两种端部板件限定了各块预制板材的顶侧710和底侧712。每一块预制板材102、104、106、108和110的端部板件允许各块预制板材相互连接到垂直相邻的预制板材。例如,图1所示的第一组112a互联预制板材102、104、106、108和110相对于第二组112b互联预制板材102、104、106、108和110垂直布置,以使对应于第一组112a的每一块板材102a、104a、106a、108a和110a的顶端板件702、1306或1406连接到对应于第二组112b的相应其中一块板材102b、104b、106b、108b或110b的底端板件704、1308或1408。这种垂直的板材到板材的连接部(垂直相邻的预制板材的端部板件之间)的实现将在文中进一步详细讨论。预制板材102、104、106、108或110的每一个端部板件优选具有可接受的平坦度公差或者外部铣制表面,允许通过在垂直相邻的预制板材102、104、106、108或110之间直接施压而传递巨大的压缩应力(2000psi到6000psi)。每一块预制板材700、102、104、106、108或110的端部板件的垂直尺度根据需要传递的作用力来确定。
每一块预制板材102、104、106、108和110进一步包括多个垂直杆(例如图7中的706),所述垂直杆设置在端部板件和水泥质材料(例如,图7中的708)之间并与它们相连,所述水泥质材料包裹垂直杆706并限定各块板材的多个侧部(例如,图1和7中的右侧714、左侧716、前侧718和背侧720)。端部板件可以用钢或者其他高强度金属或合金制成。每条垂直杆706可以是钢筋、钢拉杆或者另一种以高强度材料制成、能用于增强水泥或混凝土的杆类型。
水泥质材料708可以是标准建筑水泥(诸如波特兰水泥)、不带粗集料的环氧树脂、混凝土或者它们的组合物。水泥质材料708利用各端部板件302、702、704、1306、1308、1406或1408之间的垂直杆706增强。如文中所论述,一块或多块预制板材102、104、106、108和110可以包括多条水平杆或者横向系杆(例如,图7中的709),每条水平杆连接到(或者包绕)至少两条邻近各块板材相对侧设置的垂直杆706,以便进一步增强板材的水泥质材料708。
在一种实现方案中,水泥质材料708可以包括纤维和颗粒增强的混凝土。纤维可以是碳纤维、金属纤维或者根据优选取向(例如,对于可能大于1英寸的长连续纤维)或者随机取向(对于小于1英寸的短纤维)布置在各块预制板材102、104、106、108或110内的其他类型的纤维。
用来形成预制板材102、104、106、108或110的水泥质材料708(例如,混凝土)的强度可以根据各块板材的所需的作用力容量(即,抵抗来自作用在建筑物上的载荷组合的作用力)来确定,并且满足维护要求(例如,将建筑物的风力偏转和加速度限制为可接受的取值)。例如,水泥质材料708可以由压缩强度介于大约5000psi到大约16000psi区间的混凝土构成。但是,水泥质材料可以包括强度更高的混凝土,这种混凝土例如可以通过增加火山灰、集料或纤维来实现。
单块预制板材102、104、106、108或110的尺度通常根据提升或运输设备的容量来确定,一般允许预制结构板材102、104、106、108或110形成两层楼的长度或高度(例如,大约20-30英尺)。但是,利用容量更大的提升和运输设备,预制板材102、104、106、108或110可以形成为高于建筑物的三层楼或更多楼层。在一种实现方案中,内部预制板材102的宽度介于大约5到10英尺的区间。角预制板材14可以在每一个方向具有较小的宽度,外部尺度在每个方向大约为4至6英尺。开口预制板材106、108和110具有更大的宽度,以容纳联系梁114和116的宽度。预制板材102、104、106、108或110的厚度基于待架设的建筑物的强度和维护需求,并且在建筑物的高度上可以逐层(或者每两层或其他楼层倍数)变化,厚度值从大约1英尺到4英尺变化。
如文中进一步详细论述,在如图1所示的一种实现方案中,预制墙体系统100可以包括支撑系统118,该支撑系统具有一个或多个支持框架120、122或124,所述支持框架分别设置在相应第一对垂直互联的预制板材(例如,用于预制板材组112a和112b或组112b和112c)和相对着第一对设置的相应第二对垂直互联的预制板材(例如,也用于预制板材组112a和112b或组112b和112c)之间并与它们相连。支撑系统118可以在第一组112a预制板材之前或与其一同架设,从而协助架设和支撑后续组112b和112c的预制板材。在预制墙体系统100的这种实现方案中,在连接到垂直互联的成对预制板材时,用在支撑系统118中的支持框架120、122和124变成建筑物侧向力抵抗系统的整体部分,正如下面进一步描述。
返回,图3A是符合本发明的预制板材200的一般截面图,表示用来将内部板材102、角落板材104或开口板材106、108或110连接到基础50或现场浇铸墙体60的一种实现方案。如图3A所示,包括在第一组112a板材(例如,对应于建筑物的最初两层)中的每一块预制板材102a、104a、106a、108a和110a的底端板件(例如302)可以利用一个或多个锚固螺栓304锚固到基础50或现场浇铸墙体60,所述锚固螺栓设置在底端板件302的各开口306内并贯穿该开口,并且嵌入基础或现场浇铸墙体60。锚固螺栓304的尺寸一般介于1英寸到4英寸的范围内,屈服应力为用于预制板材的36ksi到105ksi。但是,可以使用直径更大的锚固螺栓以实现更高的强度。此外,锚固螺栓304的尺寸可以根据需要锚固到基础的第一组112a板材中的预制板材200以及需要垂直互联到第一组112a中的相应板材200的板材102、104、106、108和110的高度、重量或其他尺度而变化。也可以采用垫片308来相对于基础或现场浇铸墙体60对准预制板材200或者将其定向。
图3B是符合本发明的另一种示例预制板材310的截面图,表示用来将内部板材102、角落板材104或开口板材106、108或110连接到基础50或现场浇铸墙体60的替换实现方案。预制板材310预先浇铸,类似于下面进一步详细描述的预制板材700。具体来说,在图3B所示的实现方案中,预制板材310具有顶端板件702(图3B未示出)、底端板件704和设置在端部板件702和704之间并与它们相连的多条垂直杆706、以及水泥质材料708,所述水泥质材料包裹垂直杆706并在顶端板件702和底端板件704之间限定板材310的右侧714、左侧716、前侧718和背侧720。预制板材310还具有从板材310的顶端板件702延伸到板材312的底端板件704的一条或多条导管724。预制板材310的顶端板件702和底端板件704分别具有贯穿各端部板件702和704延伸并与预制板材310的各导管724轴向对准的一个或多个开口726。
在图3B所示的实现方案中,为了将预制板材310锚固到现场浇铸基础50或墙体60,基础50或墙体60的顶端部分312(从现场浇铸基础50或墙体60开始,由灌注的混凝土最后形成的部分)包括端盖板件314,该端盖板件用作垂直连接预制板材310的基础。顶端部分312可以对应于端盖板件314以下大约10英尺的基础50或者墙体。现场浇铸基础50或墙体60的最后或顶端部分312可以形成为包括一个或多个支持柱316,在灌注混凝土以包裹支持柱316并形成顶端部分312之前,端盖板件314可以设置在支持柱316上。具有顶举螺栓320的板件318可以设置在支持柱316的顶部上。在为基础50或墙体60的顶端部分312灌注混凝土之前,垫片或顶举螺栓320可以用于(通过单独旋拧每个螺栓320穿过相应支持板件318)调节基础50或墙体60的端盖板件314的高度。垫片(例如,图3A中的308)也可以用来相对于端盖板件314使预制板材310的底端板件704齐平。
预制板材310可以利用文中所述的架设辅助进一步对准现场浇铸基础50或墙体60的顶端部分312,诸如参见图24。
底端板件704和端盖板件314可以经由高强度焊接或者螺栓连接件而连接或附连,正如文中进一步详细描述,用作垂直的板材到板材的连接件,诸如参照图13A-13B和14A-14E。
作为将预制板材310的底端板件704焊接或螺栓连接到基础50或墙体60的端盖板件314的替换或补充,预制板材310可以利用一个或多个垂直增强杆或杆区段728a并且以类似文中描述的用于预制板材700的垂直的板材到板材连接部的方式,垂直地连接到端盖板件314。在这种实现方案中,多个第一增强杆区段728a和728b每一个可以一端323锚固或嵌入到现场浇铸的基础50或墙体60中,而另一端322延伸穿过钻设通过端盖板件314的相应开口324。如果增强杆区段728a不够长以便从基础50或墙体60穿过预制板材310中的导管724,则在预制板材310下降到位于基础50或墙体60的端盖板件314顶部的位置之前,杆到杆的耦接件326(诸如可以从Dywidag-Systems International公司买到的DYWIDAG 耦接件)可以附连或螺纹连接到延伸穿过端盖板件314的相应增强杆区段728a的端部322。一旦端盖板件314与预制板材310对准,则第二增强杆区段728b可以穿过预制板材310的顶端板件702的相应开口726设置并进入与开口726对准的相应导管724内,以使第二增强杆区段728b可以附连或螺纹连接到对应的耦接件326,从而将两个增强杆区段728a和728b有效地附连在一起,以形成贯穿预制板材310的一条连续的垂直增强杆728并且锚固到现场浇铸基础50或墙体60中。额外的垂直增强杆728可以以相同的方式使用,从而进一步将预制板材310垂直互联到现场浇铸基础50或墙体60,用于从类似地连接到预制板材310的上层预制板材向基础50或墙体60传递作用力。额外的预制板材102、104、106、108和110可以采用类似于预制板材310的方式锚固到现场浇铸基础50或墙体60并且水平地互联以形成预制墙体系统100中的第一组112a预制板材,正如文中进一步描述。
图3C和3D描述了符合本发明的另一种示例预制板材350,表示用来将内部板材102、角落板材104或开口板材1066、108或110连接到基础50或现场浇铸墙体60的替换实现方案。预制板材350预先浇铸,类似于下面进一步详细描述的预制板材2300。具体来说,在图3C和3D所示的实现方案中,预制板材350具有沿着预制板材350的角边缘2306a、2306b、2306c或2360d(不可见)设置的结构拐角2302a-2302d(2302d不可见),诸如钢拐角,并且可以在预制板材350的顶部角落和底部角落之间延伸。如下面进一步详细描述,结构拐角2302a-2302d可以用来实现预制板材350和其他水平和/或垂直相邻的预制内部板材之间的水平的板材到板材连接部和垂直的板材到板材连接部,其中所述预制内部板材具有沿着其角落设置的类似结构拐角2302a-2302d。
在图3D所示的实现方案中,为了将预制板材310锚固到现场浇铸的基础50或墙体60,基础50或墙体60的顶部部分312(即,利用灌注成现场浇铸的基础50或墙体60的混凝土最后形成的部分)包括垂直包裹在基础50或墙体60上接近基础50或墙体60顶部的各隔开位置的结构拐角352(带有剪力钉),以使在预制板材350设置在基础50或墙体60的顶部时,每个拐角352的暴露表面与预制板材350的相应一个结构拐角2302a-2302d垂直对准。在这种实现方案中,相应的搭接板件354部分地设置在包裹在基础50或墙体60中的拐角352以及预制板材350的对应一个拐角2302a-2302d两者上方。然后,每个搭接板件354焊接到相应基础或墙体拐角352以及预制板材350的相应拐角2302,从而将预制板材350附连到基础50或墙体60。
当预制板材350要水平连接到另一块相邻的预制内部板材350(例如,如以下参照图23A-F所述,采用用于具有结构拐角2302a-2302d的预制内部板材的水平的板材到板材连接部)时,更宽的搭接板件356可以用于部分地覆盖并接合(如焊接)两块相邻的预制板材350的两个水平相邻的角落拐角(即,图3D中的拐角2302b和2302a)与包裹在基础50或墙体60内的对应结构拐角352。
预制板材350也可以包括嵌入预制板材350的前侧和/或背侧中的水平侧板件2316(文中进一步描述),并将一个拐角(例如图3D中的2302a)的一条支腿连接到预制板材350的另一个拐角(例如图3D中的2302b)的一条支腿。在这种实现方案中,水平板件358可以包裹在基础50或墙体60的前部内,以使搭接板件360可以在嵌入预制板材350中的水平侧板件2316上方和包裹在基础50或墙体60中的水平板件358上方延伸,从而增强板材350和基础50或墙体60之间的垂直连接部。为了进一步增强连接部,侧板件2316和水平板件358包括剪力钉。
转到图5,顶视图示出预制墙体系统100的示例楼层或楼板500,其中预制墙体系统100用作建筑物的心墙的全部或一部分,所述建筑物具有连接到至少与预制墙体系统100的楼层或楼板500对应的预制板材102、104、106、108和110的周边墙502、504、506。在图5所示的实施方案中,周边墙502、504、506和508利用钢制框架510构建,并且可以借助水泥板或楼板梁互联到用作预制墙体系统100的楼层或楼板500的心墙的预制板材102、104、106、108和110的背侧720,水泥板或楼板梁从相应周边墙跨接到预制板材。水泥板或楼板梁利用文中进一步描述的水泥板到板材连接部或者梁到板材连接部其中之一互连到相应的预制板材。虽然钢制支撑框架可以用于形成支撑框架120、122或124,用来支撑预制墙体系统100的相对的、成对的、垂直互联的预制板材(或者形成预制墙体系统100的其他内部腹板墙520、522或524),但是预制板材102、106、108或110可以用于(替代地或者与用来形成支撑框架120、122或124的钢制支撑框架相结合)形成如图5A所示的预制墙体系统100的内部腹板墙520、522或524。在图5A所示的实现方案中,内部腹板墙520、522或524可以利用T形预制板材111或板材到板材的水平连接部形成,这里所述的板材到板材的水平连接部用于将预制墙体系统100的外墙530中的预制板材(例如,内部板材102)互联到预制墙体系统100的内部腹板墙520、522或524中的预制板材(例如,另一块内部板材102)。
如图5A所示,内部腹板墙520、522或524也可以包括预制板材2900,预制板材2900具有预制在板材2900中的开口2902,以形成通道,诸如用于管道管线,HV AC导管,门或者其他机械或人行通道。开口2902可以是圆形、矩形或者其他形状。当开口2902为芯部内部腹板墙上特定位置的小开口或穿孔时,具有开口2902的板材2900制作成符合开口结构墙的现行建筑规范要求。一般来说,至少等于被开口2902所中断的增强件的一定量的增强件添加到开口2902的侧部,加上关于开口2902相切地布置而形成围绕开口2902的钢筋状箱子的一些额外的钢筋。这种钢筋增强件应该在开口2902的侧部延伸一定的长度,该长度足够扩展钢筋的拉伸容量。
图6是预制墙体系统100的内侧(例如,图5中的侧部512)的示例图示,示出了符合本发明的内部预制板材102、角预制板材104和开口预制板材106、108和110以及这些板材之间的水平和垂直的板材到板材连接部602和604的示例实施例。图6所示的预制墙体的内侧512也描绘了用来实现梁到板材连接部608(例如,用来支撑内部水泥板)的预制板材102、106、108或110的前侧718上的联系梁连接部606和嵌入板件(图11中的1102),正如文中进一步讨论。预浇铸墙体系统100的内侧512进一步描绘了支撑件到板材的连接部610,所述支撑件到板材连接部用来互联到支持框架120、122或124,用于支撑预制墙体系统100的相对的、成对的、垂直互联的预制板材。内部预制板材102和开口预制板材106、108和110的内部结构下面参照附图详细描述。除了文中注意到的地方,角预制板材102的内部结构以及水平和垂直互联部可以对应于针对内部预制板材102描述的实施例。
图7是可以用来构建预制墙体系统100的内部预制板材102的一个示例实施例700的垂直截面图。图7还示出了符合本发明的内部预制板材102和相邻的预制板材102、104、106或108之间的水平的板材到板材连接部的实现方案和垂直的板材到板材连接部的实现方案。如图7所示,内部预制板材700包括顶端板件702、底端板件704和设置在端部板件702和704之间并与它们相连的多条垂直杆706,以及水泥质材料708,所述水泥质材料包裹垂直杆706并限定板材700在顶端板件702和底端板件704之间的右侧714、左侧716、前侧718和背侧720。预制板材700还可以包括多条水平杆或者横向拉杆709,每条水平杆连接到靠近板材700的相对侧714和716设置的至少两条垂直杆706。
在图7所示的实现方案中,内部预制板材700具有一块或多块侧部板件720a-720f(它们可以传递剪切力、拉伸力、力矩、压缩力或者其他作用力或者这些作用力的组合)以实现与一块或两块预制板材750的水平的板材到板材连接,所述预制板材750与内部预制板材700的右侧714和/或左侧716水平地毗邻。邻近内部预制板材700设置并与其具有水平的板材到板材连接部的每块预制板材750可以是另一块内部板材102、角落板材104或者开口板材106或108。注意,如下所述,开口板材110具有位于板材110的两侧上的联系梁114和116,它们可以互联到侧板件720,但通常不互联,如针对水平的板材到板材连接部所述。
每块侧板件720a-720f可以包括嵌入水泥质材料708中的一个或多个剪力钉715,以进一步允许侧板件(以及各块互联的板材700和750)抵抗和传递通常施加在高层建筑物上的剪切力和其他作用力。每块侧板件720a-720f可以嵌入各预制板材700或750的水泥质材料708中,以使板件720a-720f大约与板材700或750的侧部714或716平齐,从而允许两块相邻的板材700和750在板材之间没有间隔或者具有最小间隔。耐火密封剂或者灰浆可以施加在预制板材之间的任何间隔或接头处,以抑制来自预制墙体系统100外侧的火焰的烟通过如文中公开那样互联的预制板材之间的间隔。相应地,预制墙体系统100可以为构建在预制墙体系统100内的防火楼梯提供额外的安全性,诸如结合预制墙体系统100的支撑系统118(图1)。
如图7所示,内部预制板材700可以具有附连到预制板材700(例如第一预制板材)的左侧的一块或多块侧板件720a-720c,而另一块预制板材750(例如,第二预制板材)具有附连到邻近预制板材700的另一块预制板材750的右侧714的对应的一块或多块侧板件720e-720f。在图7所示的实现方案中,对于水平的板材到板材连接部,内部预制板材700的左侧716上的每块侧板件720a-720c经由各焊接件722(诸如强度介于60ksi到110ksi的高强度焊接件)而附连到另一块相邻的预制板材750的右侧714上的对应的一块侧板件720d-720f。
在水平的板材到板材连接部的替代实现方案中,两块相邻的预制板材700和750(或者102、104、106或108)的每块侧板件720a-720f的宽度(进入图7中的页面)大于各块板材700或750的厚度,以使每块侧板件720a-720f相对于各板材在前侧718和背侧720上具有唇边,类似于下面参照图13A和13B讨论的端部板件1306和1308。在这种实现方案中,第一预制板材700(或102、104、106或108)的第一侧(例如,右侧714或左侧716)上的每块侧板件720a-720f的唇边和第二预制板材750的相邻第二侧(例如,左侧716或右侧714)上的每块对应的侧板件720d-720f的唇边可以夹持或者螺栓连接在一起,以使两块相邻的预制板材的各侧板件彼此附连以便在两块相邻的板材700和750之间传递剪切力、拉伸力、力矩、压缩力或其他作用力(或者它们的某部分)。例如,中心间隔12英寸的3/4英寸直径A325螺栓到中心间隔4英寸的1英寸直径A490螺栓可以用于将两块相邻的预制板材的各侧板件附连在一起。
内部预制板材700和垂直相邻的预制板材(例如另一块内部预制板材120b、开口预制板材104b,或者一种开口预制板材106b、108b或110b)之间的垂直的板材到板材连接部的一种实现方案在图13中示出并且参照图13描述。在这种实现方案中,内部预制板材700的顶端板件702夹持或螺栓连接到垂直相邻的预制板材(图7中未示出)的底端板件704。
文中所述,利用垂直相邻的板材102、104、106、108或110的顶端板件和对应的底端板件实现的垂直的板材到板材连接部可以定位在建筑物的楼板高度处,或者高于楼板高度(例如,大约在楼板高度以上1至4英尺)。
在内部预制板材700和垂直相邻的预制板材(例如102b、104b、106b、108b或110b)之间的垂直的板材到板材连接部的另一种实现方案中,内部预制板材700的顶端板件702焊接到垂直相邻的预制板材(图7中未示出)的底端板件704。
在垂直的板材到板材连接部的另一种实现方案中,预制板材700对应于预制墙体系统100的第一组112a预制板材的第一内部预制板材102a。在该实现方案中,预制板材700具有从板材700(例如第一板材102a)的顶端板件702延伸到相应板材700的底端板件704的一条或多条导管724。预制板材700(例如102a)的顶端板件702具有贯穿顶端板件702延伸并与预制板材700的各导管724轴向对准的一个或多个开口726。第二组112b预制板材的第二预制板材(例如,图1或6中的102b、104b、106b、108b或110b)也具有从第二预制板材的顶端板件702延伸到第二板材(例如102b、104b、106b、108b或110b)的底端板件704的导管724,诸如在图7中的板材700示出。第二板材(例如,102b、104b、106b、108b或110b)的两块端部板件702和704分别具有穿过各板件延伸并与第二板材(例如,102b、104b、106b、108b或110b)的各导管724轴向对准的一个或多个开口726。第二板材102b、104b、106b、108b或110b的两块端部板件702和704的每个开口726可以具有与第二板材将要垂直连接的预制板材700(例如,102a)的顶部板件702的开口726相同尺寸或更大的尺寸。
在垂直的板材到板材连接部的这种实现方案中,预制墙体系统还包括一条或多条垂直增强杆728。每条增强杆728设置在第二板材102b、104b、106b、108b或110b的相应一条导管724中,第二板材102b、104b、106b、108b或110b的底端板件704的相应开口726中,第一板材700或102a的顶端板件702的相应开口726中以及第一板材700或102a的相应导管中,并从中穿过。正如文中进一步详细描述,每条增强杆728可以用相耦接的垂直增强杆区段728a和728b形成,从而限定单一的连续垂直增强杆728,用于在预制墙体系统100的单独层112a、112b和112c中所用的多块垂直相邻的预制板材之间实现垂直的板材到板材连接。
在一种实现方案中,第一板材700或102a以及第二板材102b、104b、106b、108b或110b的每一个的每个导管724比垂直增强杆728更宽。在这种实现方案中,灰浆或者其他水泥材料可以设置在第一板材700或102a和第二板材102b、104b、106b、108b或110b每一块的每个导管724中,从而将垂直增强杆728固定或附连到经由相应增强杆728垂直连接的第一和第二板材。每条垂直增强杆728的每个端部可以锚固到经由相应增强杆728垂直连接的第二或最后一块预制板材(例如102b或102c)的顶侧710。
此外,每条增强杆728的长度足够延伸穿过预制墙体系统100的三块或更多块垂直相邻的预制板材(例如,102a、102b和102c)。因此,每条增强杆728的长度对应于或大于图1中所示的预制墙体系统100的6层楼区段,其中每块预制板材102、104、106、108和110的各长度对应于建筑物的两层楼或两个楼层。因为增强杆728(可以用耦接的杆区段728a和728b形成)连续地延伸穿过多块垂直对准的预制板材(例如102a、102b和102c),因此它们为贯穿利用预制板材形成的建筑物提供连续性。杆728可以包括中等或高强度钢或者完全由其制成(例如,强度介于60ksi至150ksi区间的钢),并且用于抵抗墙体上的明显拉伸作用力。杆728可以后张紧,也可以不后张紧,这取决于由预制板材形成的墙体上预期的作用力水平。每条垂直的板材到板材的增强杆728的尺寸或直径优选介于大约1英寸到2又1/2英寸直径的区间内。但是,可以使用直径更小或更大的垂直的板材到板材增强杆728,这取决于各预制板材的垂直增强需求(例如,轴向载荷)。预制板材102、104、106、108和110内的垂直的板材到板材增强杆728的数量和位置可以变化。但是,需要与相邻的预制板材垂直互联的每块预制板材优选每块板材具有两条或更多条杆728(以提供冗余度)。垂直的板材到板材增强杆728可以围绕相应板材102、104、106、108和110的垂直中心线对称布置。在图11所示的实现方案中,杆728优选设置在相应板材的外部四分之一内,使得水平杆709缠绕在增强杆728周围以提供杆728的横向支持。每条垂直增强杆或杆区段728a和728b可以是棒材或其他增强构件。具体来说,可以使用拉伸线缆作为增强杆728的替代品。拉伸线缆那可以采用类似于文中描述的用于增强杆728的方式(例如,如参照图3B所述)锚固到基础50或墙体60。拉伸线缆还可以采用类似于增强杆728的方式(例如,如参照图16B所述)锚固到预制板材内或其上。此外,拉伸线缆或线缆区段可以经由耦接件接合,以形成如文中用于所述增强杆728的连续的板材到板材的垂直增强构件。
预制板材700(以及文中描述的其他预制板材102、104、104、108和110)可以利用模型(图中未示出)制造,所述模型在水泥质材料708灌注到模型内的同时,暂时相对于垂直杆706保持或保留端部板件702和704并且保持或保留一块或更多块侧板件720a-720f,并且允许其凝固或固结。在一种实现方案中,管件或管线,诸如金属或塑料管线,直径大于垂直增强杆728,可以插入端部板件702和704的开口并在开口之间延伸,从而在水泥质材料708凝固或固结而形成预制板材700之前,在预制板材700中形成垂直导管724。管道或杆优选波纹处理,以协助向相应预制板材700传递作用力。
转到图8,示出了可以用来构建预制墙体系统100的“左侧”开口预制板材106的示例实施例800的垂直截面图(从板材的内部或前侧718观察)。除了这里注意到的,开口预制板材800可以具有与内部预制板材700对应的内部结构。具体来说,开口预制板材包括顶端板件702、底端板件704和设置在端部板件702和704之间并与之相连的多条垂直杆706,以及包裹垂直杆706并在顶端板件702和底端板件704之间限定板材800的右侧714、左侧716、前侧718和背侧720的水泥质材料708。预制板材800还可以包括多条水平杆或者横向拉杆709。预制板材800还可以形成为包括垂直导管724,以接收垂直增强杆728,用于垂直地板材到板材的连接垂直相邻的预制板材102、104、106、108或110。
在图8所示实现方案中,开口预制板材800具有附连到板材106的右侧714的侧板件720d-720f,以允许板材106以类似于针对内部预制板材700的方式与相邻的预制板材102、104或108形成水平的板材到板材的连接部。如图8所示,开口预制板材106还包括附连到板材106的左侧716的一条或多条联系梁114a和114b。每条联系梁116a和116b相对于联系梁114a和114b所互联的相邻的预制板材108或110限定高于和/或低于各联系梁114a和114b的各通道或开口802a、802b和802c。每条联系梁114a和114b可以沿着板材106的侧部716隔开,以允许通道或开口802a、802b和802c容纳人员、管道、导管或者需要穿过由各板材106形成的墙体的其他机械系统。文中将进一步讨论,联系梁114a和114b可以分别用于支持利用预制墙体系统100架设起来的建筑物的各楼层或高度的水泥板。
注意,如图1和6示出的“右侧”开口预制板材108具有与开口预制板材106类似的结构,除了板材108具有附连到各开口板材108的左侧716的侧板件720a-720c和附连到板材108的右侧714的一条或多条联系梁116a和116b之外,以使每条联系梁116a和116b相对于联系梁116a和116b所互联的相邻预制板材106或110限定高于和/或低于各联系梁114a和114b的各通道或开口802a、802b和802c。类似地,图1和6中所示的“左侧和右侧”开口预制板材110具有与开口预制板材108类似的结构,除了板材110具有附连到板材110的右侧714的一条或多条联系梁116a和116b和附连到板材110的左侧716的一条或多条联系梁114a和114b。为了讨论时清楚和简洁,文中对左侧开口预制板材106(与板材800一致)的联系梁114a和114b的描述适用于右侧开口预制板材108以及左侧和右侧开口预制板材110的联系梁116a和116b。
如图8所示,每条联系梁114a和114b具有包裹在左侧开口预制板材800或108的水泥质材料708内的第一端部804a或804b和从开口预制板材800的左侧716延伸的第二端部806a或806b。类似地,右侧开口预制板材108(或者图9中所示的902)的每条联系梁116a和116b具有包裹在各板材108或902的水泥质材料708中的第一端部804a或804b以及从开口预制板材106的右侧716延伸的第二端部806a或806b。右侧开口预制板材108(或开口板材110的右侧714)可以靠近左侧开口预制板材106(或者开口板材110的左侧716)设置,以使右侧开口预制板材108(或开口板材110的右侧714)的联系梁116a和116b的第二端部806a和806b以及左侧开口预制板材106或800(或者开口板材110的左侧716)的联系梁114a和114b的第二端部806a和806b彼此靠近地设置,并且如图1和7所示地基本上轴向对准。左侧开口预制板材106或110的联系梁114a和114b的第二端部806a和806b则可以互联或连接到右侧开口预制板材108或110的联系梁116a和116b的第二端部806a和806b,例如,经由各螺栓连接或焊接的剪切拼合板件808a或808b连接。在这种实现方案中,当左侧开口预制板材106或110的第一联系梁114a和/或114b设置在右侧开口预制板材108或110的第二联系梁116a和/或116b的附近时,相应的两条联系梁114和116在左侧(或第一)开口预制板材106或110的左侧714(或第一侧)与右侧(或第二)开口预制板材108或110的右侧716(或第二侧)之间限定间隙或开口802a、802b或者802c。
在一种实现方案中,联系梁114和116可以包括钢或其他高强度金属或材料,或者由这些材料制成。在另一种实现方案中,联系梁114和116可以用与预制板材相同的水泥质材料708制成并且采用与预制板材700类似的方式利用垂直杆706和/或水平杆709来增强。联系梁114和116可以具有标准工字梁形状或者允许梁114或116的第一端部804a或804b以足够的长度嵌入和/或锚固到各开口预制板材106、108或110中的其他形状,从而从联系梁114或116向预制板材106、108或110传递作用力。每条联系梁114和116还可以具有从嵌入板材的联系梁114或116的部分延伸的一个或多个剪力钉715,从而进一步有效地增强联系梁114或116与预制板材700的连接,并且协助从联系梁114或116向预制板材700传递作用力。
如图8所示,开口820a或820b可以形成在形成于预制板材800中的一条或多条联系梁114a和114a的垂直腹板中,从而用作管道或机械设备的通道。每个开口820a或820b优选具有圆形形状,以限制对联系梁114a或114b的削弱。在图8所示的实现方案中,上部联系梁114b具有附连(例如,经由焊接件)到开口820b上方并与联系梁114b的腹板正交的第一钢板件822。上部联系梁114b还具有附连(例如,经由焊接)到开口820b下方并与联系梁114b的腹板正交且与第一钢板件822平行的第二钢板件824。两块平行的钢板件822和824为开口820b提供额外的增强作用。通过下部联系梁114a的腹板对开口820a的额外增强,包括外径基本上等于开口820a的直径且在开口820a的两侧从联系梁114a的腹板向外延伸的圆形钢管826。
图9是可以用来构建预制墙体系统100的两块或多块示例预制板材900和902的垂直截面图。预制板材900和902分别具有一条或多条水平导管904,水平导管适配成接收各板材到板材的水平增强杆906,用于将预制板材900和902彼此水平连接,以实现根据本发明的另一种板材到板材的水平连接的替代方案。虽然图9中示出的两块预制板材900和902是开口预制板材106和108,但是这种板材到板材的水平连接可以用来水平地互联内部、角落或者开口预制板材102、104、106、108或110的任意组合。在图9所示的实现方案中,一组预制板材(例如,组112a、112b或112c)中的每块预制板材900和902具有导管904,所述导管通过各板材900或902的左侧714到右侧716宽度延伸并且与水平相邻的预制板材902或900的导管904轴向对准。水平增强杆906(可以是拉杆或其他增强构件)设置在水平相邻的预制板材900和902的每条轴向对准的导管904中并通过其延伸。由于增强杆906连续地穿过多块水平对准的预制板材900和902延伸,所以它们在由预制板材形成的建筑物中提供水平连续性。杆906可以包括中或高强度钢(诸如强度为60ksi到150ksi的钢)或者完全由其制成。水平增强杆906锚固在相应杆906通过其延伸的该组预制板材900和902的每个端部。在图9所示的实现方案中,每个水平增强杆906可以具有至少附接到水平增强杆906的一端的杆锚固件910。杆锚固件910的形状适配成阻止水平增强杆906沿着至少一个方向在相应杆906通过其延伸的板材900和902的导管906内运动。在一种实现方案中,杆锚固件910的宽度大于水平增强杆906,从而阻止增强杆906的运动超出杆锚固件910适配地与其接合的预制板材900或902的侧部714或716。杆锚固件910例如可以是高强度螺母,其附连到相应水平增强杆906的螺纹端908。在一种实现方案中,用作垫圈的板件可以安置在螺母与预制板材900或902的边缘之间,从而进一步阻止水平增强杆906的运动超过相应板材的侧部714或716。
当水平增强杆906锚固到相应杆906通过其延伸的该组预制板材900和902的每个端部时,每条杆穿过其延伸的导管904不需要灌浆。延伸穿过一组水平相邻的板材900和902的水平增强杆906的数量(和尺寸)以及杆906后张紧的水平根据板材900和902上预定水平压缩(夹持)应力来确定,该预定水平压缩(夹持)应力允许通过板材900和902之间的摩擦传递水平连接部的平面上的剪切力。水平增强杆906可以分别是拉杆或者其他增强构件。具体来说,拉伸线缆可以用作水平增强杆906的替代品。拉伸线缆可以采用类似于针对水平增强杆906所述的方式锚固到该组预制板材900和902的每个端部。此外,拉伸线缆或者水平增强杆906可以采用类似于文中针对增强杆728所述的方式经由耦接件连接以形成连续的板材到板材的水平增强构件。
转到图10,它是可以用来构造预制墙体系统100的另外两块或多块示例性水平相邻的预制板材1000和1002的垂直截面图。预制板材1000和1002分别具有侧部714或716以及设置或形成在相应板材的侧部上的一个或多个剪力键1004或1006,用于水平地配合或对准相应板材1000或1002与另一块预制板材1002或1000。在图10所示的示例中,第一板材1000(例如,开口预制板材108)具有连接到第一板材1000的右侧或第一侧部714的第一剪力键(或成组剪力键)1004。第二板材1002(例如,内部预制板材102)具有设置或形成在面对第一板材1000的右侧或第一侧部714的第二板材1002的左侧或第二侧部716上的第二剪力键(或成组剪力键)1006。第二剪力键或成组剪力键1006形成为与第一剪力键或成组剪力键1004互补配合,以使在第一剪力键或成组剪力键1004配合到第二剪力键或成组剪力键1006时,第一板材1000的一条或多条水平导管904分别与第二板材1002的对应的一条或多条水平导管904轴向对准。在图10所示的采用配合的剪力键1004和1006的板材到板材的水平连接的实现方案中,摩擦(由于压缩夹持应力)与剪力键1004和1006相结合,允许在预制板材1000和1002之间传递垂直剪切力。采用所描述的配合的剪力键1004和1006还提供了额外的优势:较之水平增强杆906用来连接不具有配合的剪力键1004和1006的相邻板材900和902的实现方案而言,减少了所要求的水平后张紧增强件的数量。
虽然图10中所示的两块预制板材1000和1002分别描绘为开口预制板材108和内部预制板材102,但是配合的剪力键1004或1006可以用在任意组合的内部、角落或开口预制板材102、104、106或108的任意两个抵靠的侧部714和716上。
图11是可以用来构建根据本发明的预制墙体系统100的示例预制板材1100的水平截面图。预制板材1100对应于开口预制板材108,该开口预制板材具有嵌入板材1100中长度L的联系梁116。但是,预制板材1100还具有嵌在板材1100的前侧718上的板件1102,用于实现梁到板材的连接部608或者图19A中水泥板到板材的连接部1904,如这里对于开口预制板材以及内部预制板材102进一步描述的。如图11所示,每块板件1102具有嵌入预制板材1100的水泥质材料708中的剪力钉1104,以允许各板件在预制板材1100和经由嵌入板件1102连接至预制板材1100的梁或水泥板之间传递作用力。注意,虽然嵌入的板件1102在文中也称为剪力板件1102,但是本领域技术人员应该明白,板件1102除剪切力之外还允许在各预制板材1100、102、104、106、108或110以及所述预制板材经由嵌入的板件1102所连接的梁或水泥板之间传递作用力(例如,压缩、力矩或拉伸作用力)。
预制板材1100进一步具有第一布置的水平杆709,连接在板材1100的两块端部板件702和704之间的垂直杆706以及穿过预制板材1100延伸的垂直的板材到板材的增强杆728。在该第一布置中,相应的水平杆709横穿或缠绕各组至少两条且优选四条垂直杆706或者一组两条且优选四条垂直的板材到板材的增强杆728。
水平杆709的数量,垂直杆706的数量以及垂直的板材到板材的增强杆728的数量,建立在在各预制板材1100、102、104、106、108或110上抵抗且传递预计的作用力和力矩所需的预定强度的基础上。如文中前面所述,由于预制墙体系统100可以用来构建高层建筑物,所以预制板材1100(和预制板材102、104、106、108和110的其他实施例)可以承受由于重力载荷(诸如结构的自重和被施加的载荷)和横向载荷(诸如风力)导致的巨大轴向作用力。为此原因且鉴于高层建筑物所需的板材的比例,垂直相邻的预制墙体板材102、104、106、108和110可以考虑为单个立柱。因此,垂直增强件的数量(即,垂直杆706的数量和垂直的板材到板材的增强杆728的数量)建立在抵抗和传递被施加的作用力和力矩所需的预定强度的基础上。对于预计的轴向和力矩载荷作用力水平相对较小的预制板材102、104、106、108和110而言,需要的增强件数量最小,并且垂直杆706和垂直的板材到板材的增强杆728的数量可以建立在用于增强的混凝土墙体或基础的现行建筑规范的基础上。因此,垂直增强件(即,垂直杆706和垂直的板材到板材的增强杆728相结合)的数量可以介于预制板材的水平截面的大约0.12%到8%之间,如图11所示。
水平杆709可以用来封闭且横向支持垂直杆706。水平杆709也为预制板材1100、102、104、106、108和110提供额外的强度,用于抵抗水平剪切力和扭转力矩(沿着各板材的垂直轴线的方向作用的力矩)。对于带有嵌入式钢制联系梁的预制板材1100、106、108和110(即,开口预制板材)而言,通过梁腹板1108形成小开口1106,以允许水平杆709通过。
如前所述,灰浆或其他水泥材料可以插入垂直的板材到板材的增强杆728通过其延伸的垂直导管726中,以便将杆728附连在各预制板材102、104、106、108和110的导管726中。
图12是可以用来构建根据本发明的预制墙体系统100的另一种示例预制板材1200(例如,内部预制板材102)的水平截面图。预制板材1200具有垂直设置在预制板材1200中且包裹在板材的两块端部板件702和704(图11中未示出)之间的水泥质材料708中的支持构件或立柱1202,从而为预制板材1200提供额外的强度。支持构件1202可以是不同于垂直杆706或728的形状的非圆形形状,并且在板材1200内垂直延伸。在图12所示的实现方案中,支持构件1202具有工字形并且包括从支持构件1202的工字形部分横向延伸的有头的剪力钉1204。虽然未在图12中示出,支持构件或立柱1202的各端部可以焊接或螺栓连接到预制板材1200的顶端和底端板件702和704。支持构件或立柱1202可以包括钢或者其他高强度材料(例如,屈服强度为36ksi到65ksi)或以这些材料制成,从而为板材1200提供额外的强度。支持构件或立柱1202的非圆形形状为预制板材1200提供进一步的增强作用。因此,支持构件或立柱1202减少了预制板材1200满足预制板材1100所需的相同预定强度时所需的垂直杆706的数量。因此,当板材上的预计轴向应力显著(例如,服务应力高达6000psi)且所需的垂直增强件的数量相当巨大时,在如图所示和如上所述的预制板材1200中采用支持构件或立柱1202特别有用。
建筑规范可以为带有包裹的钢制构件的现场浇注的混凝土立柱(即,复合立柱)指定垂直和水平钢筋增强件的位置和最小数量。预制板材1200的垂直杆706和垂直增强杆728的组合包括板材1200的水平横截面积的至少0.4%的区域。支持构件1202(在采用时)优选包括板材1200的水平横截面积的至少1%的区域。在图12所述的实现方案中,垂直增强杆728设置在板材1200的每个角落,并且垂直杆706间隔开的距离不大于预制板材1200厚度(T)的一半。在这种实现方案中,预制板材1200的垂直增强件(灌浆的增强杆728和垂直杆706)的总面积为板材1200横截面积的至少0.4%。水平杆709可以用来封闭和横向支持垂直杆706和垂直的板材到板材的增强杆728。
图13A和13B描绘了预制墙体系统100的两块示例预制板材1302和1304之间的垂直的板材到板材的连接部604的一种实现方案。两块预制板材1302和1304是内部板材102、角落板材104和开口板材106、108或110的任何垂直相邻组合的代表。下部预制板材1302具有与上部预制板材1304的底端板件1308对准且与之附连的顶端板件1306。在这种实现方案中,顶端板件1306和底端板件1308分别具有大于各垂直相邻的上部板材130和下部板材1302的厚度(TU或TL)的宽度(W板件),以使每块端部板件1306和1308相对于各板材1306和1308在前侧718和背侧720上具有唇边1312或1314。在垂直的板材到板材的连接部604的这种实现方案中,底端板件1306的唇边1312和顶端板件1308的唇边1314利用高强度螺栓1310彼此附连,所述高强度螺栓通过端部板件1306和1306的唇边1312和1314上的孔插入。每个螺栓1310的端部可以附连到对应的螺母(图中未示出)以进一步将端部板件1306和1308彼此固紧。
图14A和14B描绘了预制墙体系统100的两块示例预制板材1402和104的垂直截面图,所示预制板材可以采用图14C、14D和14E中所示的其中一种垂直的板材到板材的连接,以垂直互联板材1402和1404。两块预制板材1402和1404是内部板材102、角落板材104和开口板材106、108和110的任意垂直相邻组合的代表。根据图14C、14D或14E所示其中一种实现方案,下部预制板材1402具有可以附连到上部预制板材1404的底端板件1408的顶端板件1406。在图14C所示的实现方案中,下部预制板材1402的顶端板件1406比更高的预制板材1404的底端板件1408更长,从而在两块端部板件1406和1408之间限定间隙1410,以支持将两块端部板件1406和1408附连在一起的高强度焊接接头1412。
在图14D所示的实现方案中,底端板件1408和顶端板件1406尺寸相同。在这种实现方案中,搭接板件1414部分地设置在底端板件1406和顶端板件1408上方,以至少覆盖两块端部板件1406和1408之间的接头1416。搭接板件1414然后焊接到底端板件1406和顶端板件1408,从而将两块端部板件彼此附连。
在图14E所示的实现方案中,底端板件1408和顶端板件1406尺寸相同。在这种实现方案中,端部板件其中之一(例如,上部预制板材1404的底端板件1408)在一个端部1420开坡口,以允许焊接接头1422穿透两块端部板件1406和1408之间,从而将两块端部板件彼此附连。
转到图15A,示出了符合本发明一个方面包裹在示例预制板材1500中并连接到顶端或底端板件1502的垂直杆706的放大视图。预制板材1500是采用附连在所讨论的端部板件702和704之间的垂直杆706的内部预制板材102、角预制板材104,或开口预制板材106、108或者110的每一种实现方案的代表。如图15A所示,垂直杆706经由焊接到各端部板件1502的耦接件1506连接到预制板材1500的端部板件1502的内表面1504。耦接件1506的一端1508适配成接收垂直杆706的端部,而另一端1510焊接(经由焊接接头1512)到端部板件1502。在一种实现方案中,垂直杆706利用一个或多个螺栓或螺钉1514保持在耦接件1506中,其中所述螺栓或螺钉旋拧穿过耦接件1506的侧部中的开口,直到螺栓或螺钉接合垂直杆706为止。在另一种实现方案中,耦接件1506的一端1508可以开螺纹,以接收并保持垂直杆706的端部。当采用钢筋来实现垂直杆706时,耦接件1506可以是标准的I型或II型钢筋耦接件,诸如可以从Dayton Superior买到的D-250型杆锁定结构钢连接件。
图15B是用于连接包裹在符合本发明的示例预制板材1550中的垂直杆706的另一种耦接件和焊接布置的放大视图。在这种布置中,焊接到端部板件1502上的耦接件1556的端部1510向内收缩,以允许应用完全接头熔透的焊接接头1512将耦接件1556附连到端部板件1502。
图16示出了根据本发明垂直连接的两块示例预制板材1602和1604的垂直截面图。两块预制板材1602和1604是内部板材102、角落板材104、和开口板材106、108或110的任意垂直相邻组合的代表。如图16所示,两块预制板材的顶部那块1604可以比底部预制板材1602厚度薄。在这种实现方案中,顶部预制板材1604的底端板件704可以比底部预制板材1602的顶端板件702长度短(沿着厚度方向或者从前侧718到背侧720),从而允许两块端部板件702和704经由搭接焊接接头1606和/或焊接到两块端部板件702和704的搭接板件焊接在一起。在替代实现方案中,端部板件702和704分别可以在两块板材1602和1604的厚度方向上更长,以使每块端部板件702和704具有相应唇边,端部板件702和704可以利用如文中所述(例如参照图13所述)的高强度螺栓穿过所述唇边螺栓连接。
图16B是根据本发明垂直连接的另外两块预制板材1650和1652的垂直截面图。两块预制板材1650和1652是内部板材102、角落板材104和开口板材106、108或110的任意垂直相邻组合的代表。类似于图16A所示的预制板材1602和1604,两块预制板材中上部或顶部那一块比下部或底部预制板材1650厚度薄。在这种实现方案中,每块板材1650和1652具有一条或多条垂直导管724,所述导管适配成接收相应增强杆区段728a或728b,所述增强杆区段经由杆到杆耦接件326连接以形成单个连续垂直增强杆728,以便将两块板材彼此垂直连接。由于下部预制板材1650比上部预制板材1652更厚,所以下部预制板材1650可以比上部预制板材1652包括更多的导管724,或者具有一条或多条不与上部预制板材1652中的对应导管对准的导管(例如,图16B中的导管724x)。在这种实现方案中,下部预制板材1650中的额外导管724x可以在导管724x的一端具有杆锚固件1654,从而将从下部预制板材1650延伸的垂直增强杆区段728b锚固到板材1650下方的层(例如,112a)中的垂直相邻预制板材,或者锚固到基础墙体(图16B中未示出)。类似地,如果在板材1650下方的板材或基础墙体中没有导管724与上部预制板材1652中的导管724y轴向对准,则下部预制板材1650可以浇铸成具有导管724z,导管724z不通过板材1650的底端板件704延伸并且与上部预制板材1652的导管724y轴向对准。在这种实现方案中,导管724z可以在导管724z最靠近下部预制板材1650的底端板件704的一端具有杆锚固件1656。
图16C-16E描绘了根据本发明垂直和水平连接的4块预制内部板材1660、1662、1664和1666。4块预制板材中的顶部两块1660和1662比底部两块预制板材1664和1666更薄。在这种实现方案中,每块板材1660、1662、1664和1666具有与文中描述的预制板材2300相符的多个结构拐角2302a-2302d(诸如钢制直角拐角)。每个拐角2302a-2302d沿着相应预制板材1660、1662、1664和1666的角落边缘设置,并且可以在预制板材1660、1662、1664和1666的顶部角落和底部角落之间延伸,以使每个拐角2302a-2302d适配成将各预制板材(例如1660)连接(例如,经由高强度焊接件)到另一块水平相邻的预制板材(例如,1662)和/或另一块垂直相邻的预制板材(例如,1666)。
由于下部预制板材1664和1666比上部预制板材1660和1662更厚,所以上部预制板材1660和1662的前侧边缘上的拐角2302a和2302b不与下部预制板材1664和1666的前侧边缘上的拐角2302a和2302b对准。为了在这种实现方案中形成垂直的板材到板材的连接部604,板材系统包括一个或多个转移构件1670,该转移构件的宽度等于下部和上部预制板材之间的厚度变化(Δt)(例如,图16C中所示板材1662和1664的前侧到背侧的差异)。每个转移构件1670可以是实心钢杆、中空矩形钢管、或者屈服强度介于36ksi到65ksi的其他转移构件。每个转移构件1670附连(例如,经由焊接件)到上部预制板材1660和1662的垂直结构拐角2302a或2302b和从上部预制板材1660或1662延伸的底端板件704的一部分或唇边1672。底端板件的唇边1672的宽度对应于下部和上部预制板材1660、1662和1664、1666的厚度变化(Δt)。每个转移构件1670可以在各上部预制板材的预制制造过程中附连到各上部预制板材。为了完成这种垂直的板材到板材的连接部604,如图16C所示的连接板件1772跨接下部预制板材的角边缘拐角2302a和2302b和附连到上部预制板材的对应角边缘拐角2302a和2302b上的转移构件1670,并与其附连(例如借助焊接)。每块连接板件1772可以由钢或者其他相当的高强度材料构成。为了增强或者改善每块上部预制板材1660和1662与每块下部预制板材1664和1666之间的垂直的板材到板材连接部604,每块上部预制板材1660和1662的底端板件704利用部分接头熔透的焊接件附连到垂直相邻的下部预制板材1666或1664的顶端板件702。为了进一步增强转移构件位置处的每个上部预制板材,嵌入式的水平板件1774(带有剪力钉)嵌入到上部预制板材(例如,图16C中的板材1662)的侧部712和714中并跨接侧部712和714,以便连接板材相对侧部上的垂直角落拐角2302b和2302c(或者2302a和2302d)。
图17描绘了根据水平的板材到板材连接部602而水平连接且根据垂直的板材到板材连接部604而垂直连接到另外两块预制板材106b和108b的两块预制板材106a和108a(在图6中的预制墙体中描绘)的分解视图。至少其中一块预制板材(例如,预制板材108a)的内表面或前侧718包括用于连接至相对板材108a正交设置的梁的嵌入式梁区段1702和用于以与预制板材108a的内表面718成对角的角度连接(预制墙体系统100的支持框架120、122或124的)支撑构件的嵌入式角撑板件1704,文中将进一步详述,特别是参照图20和21描述。每块预制板材108a和106a还包括一块和多块嵌入式板件1102,用于实现梁到板材的连接部608,以支持例如各水泥板1706和1708。
虽然嵌入式梁区段1702和嵌入式角撑板件1704在图17中描绘为包括在左侧开口预制板材108中,但是每一块可以以类似于内部板材102、角落板材104或者而另一种开口预制板材106或110的方式采用,以便互联到预制墙体系统100的支持框架120、122或124。此外,虽然在图17中描绘了每块嵌入式板件1102为包括在开口预制板材106或108中,但是每一块可以以类似于内部板材102、角落板材104或者另一种开口预制板材110的方式采用,以实现梁到板材的连接部608,以支持例如各水泥板1706和1708。
转到图18A,垂直截面图示出了一般称为预制板材1800的图17所示其中一块预制板材(例如108a)的一部分。图18A示出了根据本发明一个方面的梁到板材连接部608的一种实现方案。如图18A所示,预制板材1800包括剪力片1802,剪力片附连(经由高强度焊接件或者其他结合件)到预制板材1800的嵌入式板件1102,以使剪力片1102与预制板材的前侧718正交。在一种实现方案中,剪力片1802可以附连或焊接到梁1804。在另一种实现方案中,剪力片1802具有一个或多个螺栓开口1806,用于将剪力片1102螺栓连接(经由高强度螺栓1808)到梁1804的端部。
每块板材102、104、106、108和110的嵌入式板件1102可以具有连接到剪力板件1102且嵌入各预制板材102、104、106、108和110的水泥质材料708中的剪力钉1104。在梁到板材连接部608的替代实现方案中,梁1804可以直接焊接到预制板材1800的嵌入式板件1102。
一旦形成梁到板材连接部608,则金属面板或腹板1810则可以设置在梁1804和水平相邻的梁(图18A中未示出)上。水泥板1812则可以(例如,利用混凝土或者另一种水泥质材料)形成在金属面板1810和地板梁1804上方。
为了将水泥板1812连接到预制板材1800(即,为了形成一种水泥板到板材连接部的实现方案),预制板材1800可以预制成包括多条水平杆1814,如图18A和18B所示。在图18B所示的实现方案中,每条水平杆1814连接到相应I型或II型耦接件1816的一端1818,所述耦接件在耦接件1816的另一端1822具有插座1820。当如图18B所示的预制板材1800预制或形成时,耦接件1816沿着板材1800的横向(侧部714到侧部716)相对于预定的水泥板高度设置并且包裹在预制板材1800的水泥质材料708中。在预制板材1800设定就位以形成建筑物的预制墙体系统100之前或之后,另一条水平端部杆1824可以插入或拧入板材1800的每个耦接件1816的插座1820中。一旦每条水平杆1824接合在相应的耦接件插座1820中,混凝土或者其他水泥质材料可以灌注到金属面板或腹板1810和水平杆1824上,以形成水泥板1812并将水平杆1824包裹在水泥板1812中,从而将水泥板1812连接到板材1800。
在图18C所示的水泥板到板材连接部的替代实现方案中,预制板材1800的水平杆1814并不连接相应各耦接件1816。相反,每条水平杆1814的一端1826包裹在预制板材1800的水泥质材料708中而另一端1828延伸穿过沿着板材1800的横向轴线(例如,侧部714到侧部716)伸展并延伸超过板材的前侧718的沟槽1830。沟槽1830的深度足够允许每条水平杆1814的端部1828在沟槽1830内向着板材1800的右侧714或左侧716弯折,以使每条水平杆1814在弯折前延伸超过板材1800的前侧718的那部分设置在沟槽内或者延伸到板材的右侧或左侧714和716,如图18C所示。在预制板材1800设定就位以形成建筑物的预制墙体系统100之后,每条水平杆1814可以向后弯折或者拉直,以使端部1828在对应于所形成的水泥板1812的平面的平面内延伸超过板材1800的前侧718。在这种实现方案中,混凝土或者其他水泥质材料可以灌注到金属面板或腹板1810上(或者其他临时或永久的水泥板模型)以及延伸超过沟槽1830的水平杆1814的那一部分上,以形成水泥板1812并且包裹延伸超过水泥板1812中的沟槽1830的水平杆1814的那一部分,从而将水泥板1812连接到板材1800。
图18D是透视图,而图18E是符合本发明的预制板材1800的另一种实施例的垂直截面图,示出了用来连接未设置在楼层梁或金属面板上的水泥板与预制板材的另一种实现方案。图18D和18E所示的实现方案,面板1800结合沟槽1830特征与水平杆1814和耦接件1816特征来形成不带下部地板梁支撑的水泥板连接部。在这种实现方案中,板材1800具有沿着板材1800的横向轴线(例如,侧部714到侧部716)伸展的沟槽1830a和1830b,用于每块水泥板1812连接到板材1800。这个实现方案中的预制板材1800预制成包括多条水平杆1814,这些水平杆沿着每条沟槽1830a和1830b包裹在板材1800(在图18D-18E中为两行)中。每条水平杆1814连接到相应I型或II型耦接件1816的一端1818,而该耦接件在耦接件1816的另一端1822具有插座1820,如图18E所示。当如图18D和18E所示的预制板材1800预制和形成时,耦接件1816设置成与各沟槽1830a或1830b的底侧平齐。在预制板材1800设定就位以形成建筑物的预制墙体系统100之前或之后,另一条水平端部杆1824可以插入或拧入板材1800的每个耦接件1816的插座1820中。如前所述,一旦每条水平杆1824接合到各耦接件插座1820内,混凝土或者其他水泥质材料可以灌注到金属面板或腹板1810或其他模型支持件,以便在各沟槽1830a或1830b内形成水泥板1812,从而将水泥板1812连接到板材1800。每块水泥板1812可以形成有钢筋或其他增强杆1832。
图19A是另一种示例预制板材1900的一部分的垂直截面图,示出了用来将预制板材1900连接到未设置在地板梁上的水泥板1902的另一种实现方案。图19B是预制板材1900以及水泥板1902与预制板材1900之间的水泥板到板材连接部1904的透视图。预制板材1900是可以被要求支持水泥板的内部板材102、角落板材104、和开口板材106、108或110的代表。如图19A和19B所示,预制板材1900可以包括嵌在板材1900的前侧718上的一块或多块板件1102,用于实现相应水泥板到板材连接部而非梁到板材连接部。每块嵌入式板件1102可以具有延伸到预制板材1900的水泥质材料708并嵌入其中的一个或多个剪力钉1104。如前所述,每块嵌入式板件1102,如用在预制板材1900中(或者其他预制板材实施例102、104、106、108或110)的,被适配成将剪切力以及拉伸力或者可以施加在各板材上的其他作用力传递到借助嵌入式板件1102互联的另一块预制板材。
在图19A和19B所示实现方案中,支架或者L形拐角1906附连到每块嵌入式板件1102,以使由支架或拐角1906限定的架板1907设置成平行于板材1900的横向(或者侧部714到侧部716)轴线。金属面板或腹板1910则可以设置在板材1900的架板1907上以及连接到水平互联的成组112a、112b或112c的预制板材102、104、106、108或110的其他板材1900或1800的架板1907或者梁1804上,以形成由预制板材的各组112a、112b或112c限定的建筑物的楼层中的一层。一个或多个带头剪力钉1908可以焊接或其以其他方式通过金属面板或腹板1910连接到支架或拐角1902,以使每个剪力钉1908从支架或拐角1906的架板1907延伸。水泥板1902可以形成(例如,利用混凝土或者其他水泥质材料)在金属面板1910和支撑金属面板1910的支架或拐角1906的剪力钉1098上方。
在符合本发明的另一种实施例中,金属面板或腹板1910被如图19C和19D所示实心混凝土板1912替代。符合本发明,金属钢筋1914可以嵌入到预制板材1900中并且经由耦接件1918连接到嵌入实心混凝土水泥板1912中的至少一个水平螺纹拉杆1916。
转到图20A,描绘出根据本发明示例的支持框架2000可以用在预制墙体系统100中的相对的预制板材102、104、106、108或110之间并且连接相对的预制板材。图20B示出了支持框架2000的一种实施例,其中临时支柱2055a和2055b在第一组112a中的第一预制板材被架设以形成预制墙体系统100之前,用于支撑支持框架2000。
在图20A和20B所示的实现方案中,当架设在预制墙体系统100中时,支持框架2000用作永久芯部楼层框架。示例支持框架2000是可以用来支持相对的预制板材102、104、106、108或110的支持框架112a、112b或112c一个实施例的代表。每个支持框架2000设置在相应第一对垂直互联的预制板材和第二对垂直互联的预制板材之间并且与它们相连,其中所述第二对垂直互联的预制板材设置成相对着预制墙体系统100中的第一对。例如,参照图6,第一对垂直互联的预制板材可以对应于第一对垂直互联的内部板材102a和102b,而内部板材102a是用在预制墙体系统1100中的第一组112a水平连接的预制板材102、104、106和110其中之一,而内部板材102b是第二组112b水平连接的预制板材102、104、106、108和110其中之一。在该示例中,第二对垂直互联的预制板材可以是一对垂直互联的开口板材106a和106b,它们设置成相对着预制墙体系统的第一对垂直互联的内部板材102a和102b,如图1和6中所反映。但是,第一对预制板材102a和102b和第二对预制板材106a和106b可以是预制墙体系统100的预制板材102、104、106、108和110的任意垂直对组合和相对的垂直对组合,其中所述垂直成对的预制板材形成为具有连接到支持框架2000的连接部,如文中所述。
如图6、17、20A和20B所示,每个支持框架2000包括一个或多个交叉梁2002、2003和2004,它们为需要架设的一组预制板材的相对墙体提供支撑支持,以及在安装到预制墙体系统100中时作为楼层框架。在这些附图所示的实现方案中,每块预制墙体板材(例如,板材102b和106b)连接到两条交叉梁(例如2002和2004),以便为预制墙体系统100和利用预制墙体系统100架设的建筑物的两个相应高度或楼层提供楼层框架。但是,在不脱离本发明的范围的情况下,每块预制墙体板材102b和106b可以预制成连接到一个相应的交叉梁(例如,提供与单层预制墙体系统100和建筑物的一个楼层对应的楼层框架)。
在图20A和20B所示的实现方案中,交叉梁2032可以首先架设或安装,并且可以连接到相对的基础墙体60或者预制墙体系统100的第一层112a的先前架设的相对预制板材(例如,图20A和20B中的下部预制板材102a和106a)上。虽然支持框架连接到相对的下部预制板材102a和106a在图20A和20B中示出,但是相对的基础墙体60可以根据本发明形成为具有相同的支持框架连接部。因此,相对的基础墙体60或者相对的成对的垂直互联预制板材(例如,102a&102b和106a&106b)中的每一个下部板材(例如102a和106a)包括梁区段1702,所述梁区段的第一端2018包裹在各板材102b或106b(或者基础墙体60)的水泥质材料708中,而第二端2020从各板材102b或106b(或者基础墙体60)的内部或前侧718延伸。交叉梁2032连接到相对的下部预制板材102a和106a(或者相对的基础墙体60)每一块的梁区段1702。如图21所示,每块预制板材102a和106b的端部区段1702可以经由腹板拼接板件2022附连到交叉梁2032,所述腹板拼接板件2022可以经由高强度焊接件2024或者高强度螺栓2026或者铆钉或者它们的组合而附连到相应端部区段1702和交叉梁2032。在一种实现方案中,各端部区段1702的连接端2020具有两个凸缘2030a和2030b,它们限定开口,交叉梁2032的各端部可以插入该开口。在这种实现方案中,每个凸缘2030a和2030b可以螺栓连接或者焊接到交叉梁2032的各端部,以便为梁区段1702和交叉梁2032之间的连接部提供额外的增强效果。
此外,在如图21所示的一种实现方案中,具有用来连接到支持框架2000的梁区段1702的每块预制板材102a、102b、106a和106b,也可以包括居中地且垂直地包裹在各预制板材的水泥质材料708中的支持构件或立柱1202。在这种实现方案中,梁区段1702的嵌入式端部2018可以经由高强度焊接件2028或者螺栓(图21未示出)附连到支持构件或立柱1202,从而为利用嵌入的梁区段1702形成的梁到板材连接部提供格外的强度。
如图20B所示,支持框架2000可以包括一个或多个可拆除的临时支柱2055a和2055b或者工作架,它们用来协助架设一个或多个交叉梁2002和2034,所述交叉梁然后随着这些板材每一块的架设而连接在相对的上部预制板材102b和106b之间。如图20C所示,每个临时支柱2055a和2055b可以包括两个内支柱2056a和2056b,每个内支柱具有顶部和底部,可拆卸地连接到每个内支柱2056a和2056b的顶部的顶部交叉构件2057a,和可拆卸地连接到每个内支柱2056a和2056b的底部的底部交叉构件2057b。交叉构件2057a和2057b可以经由螺栓(附图中未示出)或者其他符合建筑工业标准的可拆卸紧固件而可拆卸地连接到内支柱2056a和2056b。在一种实现方案中,内支柱2056a和2056b和顶部交叉构件2057a和底部交叉构件2057b限定了空间2060a,以允许支持框架2000的支撑构件2004或2012穿过各临时支柱2055a或2055b,如文中进一步描述。每个临时支柱2055a或2055b也可以具有2058中间交叉构件2058a,所述中间交叉构件在梁2034的下侧的高度可拆卸地连接至并设置在内部支柱2056a和2056b之间(或者其外部),以使中间交叉构件2058可以用来协助定位和临时支持一部分梁2034(例如,梁区段2034a)。内部支柱2056a和2056b、顶部交叉构件2057a和中间交叉构件2058限定了上部空间2060b,以允许一部分梁2034(例如,梁区段2034a)通过。在这种实现方案中,每个临时支柱2055a和2055b包括如图20C所示的中间交叉构件2058,内部支柱2056a、2056b、底部交叉构件2057b和中间交叉构件2058限定下部空间2060a,以允许支持框架2000的支撑构件2004或2012通过各临时支柱2055a或2055b。
如图20B和20C所示,其中一个临时支柱2055a可以架设并定位在梁2032的一端。另一个临时支柱2055b则可以架设在梁2032的相对一端。每个临时支柱2055a和2055b在互联在下部预制板材102a和106a之间的梁2032上定向,以使每个临时支柱2055a和2055b的内部支柱2056a和2056b之间的开口或空间2060a和2060b与将要在上部预制板材102b和106b之间互联的梁2032和梁2034轴向对准,下面进一步描述。一旦临时支柱2055a和2055b在梁2032上定向之后,梁2002可以被架设并支持在临时支柱2055a和2055b的顶部上。
为了向支持框架2000(特别是需要在相对的上部预制板材102b和106b之间的连接的交叉梁2002和2034)提供额外的支持和刚性,支持框架2000可以包括一个或多个对角支撑构件2004和2012。在这种实现方案中,每个下部预制板材102a和106a(或者相对的基础墙体60)具有从相应下部预制板材(或者基础墙体60)的内侧或前侧718延伸的角撑板件1704。每个支撑构件2004和2012的下端插入各临时支柱2055a和2055b的内部支柱2056a和2056b之间的空间2060a中,然后连接到相应的一块下部预制板材102a和106a(或者相对的基础墙体60)的角撑板件1704。每个支撑构件2004和2012的顶端连接到角撑板件2008,该角撑板件附连到交叉梁2002并从其延伸,如图20A和20B所示。每块下部预制板材102a和106a的角撑板件1704可以由相应的下部预制板材102a或106a的梁区段1702支持或抵靠在(和焊接到)其上,以连接至对角支撑构件2004或2012。
在图20A和20B所示的实现方案中,梁2034包括梁区段2034a、2034b和2034c,它们经由拼接板件2038和2040互联,以使对角支撑构件2004和2012对角地穿过梁2034。第一梁区段2034a可以插入临时支柱2055a的内部支柱2056a和2056b之间的空间2060b,并且支持在同一临时支柱2055a的中间交叉构件2058上。类似地,第三梁区段2034c可以插入临时支柱2055b的内部支柱2056a和2056b之间的空间2060b并且支持在同一临时支柱2055b的中间交叉构件2058上。在一种实现方案中,为了将第二梁区段2034b连接到第一梁区段2034a,拼接板件2038可以附连到第一梁区段2034a和第二梁区段2034b的面对的端部并在它们之间,以使支撑构件2004经过第一和第二梁区段2034a和2034b之间。类似地,为了将第二梁区段2034b连接到第三梁区段2034c,拼接板件2040可以附连到第二梁区段2034b和第三梁区段2034c的面对的端部之间,以使支撑构件2012穿过第二和第三梁区段2034b和2034c之间。在图20A和20B所示的实现方案中,每块拼接板件2038和2040附连到梁区段2034a和2034b或2034b和2034c的端部的腹板部分,以使支撑构件2004或2012(从梁2034的中央或腹板轴线偏移至少支撑构件2004或2012所附连的角撑板件1704的宽度)与相应拼接板件2038或2040并排通过。支撑板件2038和2040可以经由中等或高强度螺栓和/或焊接件(在图20A或20B中未示出)附连到各梁区段2034a、2034b和2034c。
为了将水泥板支撑在交叉梁2034上并且有效地降低交叉梁2034的跨度,支持框架2000还可以包括连接(例如,经由焊接或螺栓连接)在交叉梁2034和下部交叉梁2032之间的立柱2036,如图20A所示。可选的立柱2036也可以用来协助架设梁区段2034c。
图20D描绘了根据本发明可以用在预制墙体系统100中的相对预制板材(102a&102b和106a&106b)之间并与它们相连的另一种示例支持框架2050。除了下述内容,支持框架2050具有与支持框架2000一致地架设的部件(诸如交叉梁2002、2032和2034和支撑构件2004和2012)。但是,在图20D所示的实现方案中,代替临时支柱2055在交叉梁2002和2032之间延伸,支持框架2050包括安装在将要连接在相对的上部预制板材102b和106b之间的交叉梁2032和下一个更高的交叉梁2034之间的一个或多个可拆卸的或临时的支柱2054a和2054b。在这种实现方案中,对角支撑构件2004和2012分别包括支撑构件区段2004a、2004b和2012a、2012b。每个支撑构件2004a和2012a的下端连接到下部预制板材102a和106a(或者相对的基础墙体60)相应其中之一的角撑板件1704。每个支撑构件2004a和2012a的顶端连接到另一个相应的角撑板件2005a或2005b,所示角撑板件2005a或2005b附连到交叉梁2034并从其延伸,如图20D所示。
在交叉梁2034利用临时支柱2054a和2054b和/或支撑构件2004a和2012a支撑到下部交叉梁2032之后,一个或多个临时支柱2052a和2052b可以安装在将要连接在需要架设的相对的上部预制板材102b和106b之间的交叉梁2034和下一个更高的交叉梁2002之间,如图20D所示。为了给支持框架2050(并且特别是为需要连接在相对的上部预制板材102b和106b之间的交叉梁2002)提供额外的支持和刚性,每个支撑构件2004b和2012b的下端连接到相应的角撑板件2005c或2005d,所述角撑板件2005c或2005d附连到交叉梁2034并且从其延伸,如图20D所示。每个支撑构件2004b和2012b的顶端经由连接到交叉梁2002的中心部分的角撑板件2008连接到交叉梁2002。
如图1和5所示,多个支持框架120、122和124(与框架2000或2050一致)可以以穿过预制墙体系统100的第一或当前层的相应成对的相对预制板材的平行方式构造和布置。支持框架120、122和124可以具有互联构件(在图1和5中未标记数字)。一旦每个支持框架120、122和124的构件被架设、弄直和螺栓连接,则下一层中相对成对的预制板材102b和106b可以架设成连接到相应的支持框架120、122或124。
在图20A和20D所示的例子中,各支持框架2000或2050的交叉梁2034连接到嵌入第一对预制板材102a和102b的较高一块102b的内侧或前侧718中的剪力板件1102,和连接到嵌入第二对预制板材106a和106b的较高一块106b的内侧或前侧718中的剪力板件1102。可以用来将交叉梁2034连接到相应的预制板材102b和106b的梁到板材连接部608可以对应于参照图18A描述的梁到板材连接部。具体来说,如图18A所示,剪力片1802可以附连(经由高强度焊接件或其他结合件)到预制板材102b和106b的嵌入式剪力板件1102,以使剪力片1802与预制板材102b和106b的前侧718正交。剪力片1802可以附连或焊接到梁2034。在另一种实现方案中,剪力片1802可以具有一个或多个螺栓开口1806,用于将剪力片1802螺栓连接(经由高强度螺栓)到交叉梁2034的端部。
各支持框架2000或2050的交叉梁2002连接(例如,以针对交叉梁2032所述相同的方式)到嵌入在第一对预制板材102a和102b的上部一块102b中的梁区段1702和嵌入在第二对预制板材106a和106b的上部一块106b中的梁区段1702。
一旦用于预制墙体系统100的当前层(例如,组112b)的预制板材(例如,图20B或20D中的板材102b和106b)垂直连接到相应的下层板材(例如,组112a的板材102a和106a)并且水平连接到相同一层(例如,组112b)中的相应相邻板材,则支持框架2000的临时支柱2055a和2055b与支持框架2050的临时支柱2052a、2052b、2054a和2054b可以如图20A所示被去除并用于架设下一层支持框架120、122和124。立柱2036可以保留作为支持结构2000和2050和支撑系统118的一部分,以支持楼层框架的梁2034的跨度。交叉梁2032、2034(包括支持框架2000中的拼接板材2038和2040)和2002也保留为支撑系统118的永久框架构件,用于支持芯部楼层面板和混凝土板。
所述的支持框架2000和2050为水平互联到相对的下部预制板材102a和106a的第一组板材112a以及设定就位从而互联到相对的较高预制板材102b和106b的第二组板材112b提供支撑支持,这里所述的相对的较高的预制板材102b和106b垂直互联到下部预制板材102a和106a。
如图1所示,每个支持框架120、122和124(构建地与支持框架2000或2050一致)可以扩展或者水平互联到另一个类似形成的支持框架2000或2050,从而为建筑物继续构建或架设预制墙体系统100。接下来的或其他支持框架2000或2050将类似地支持相对的成对预制板材,这里的相对的成对预制板材包括相对的较高预制板材102b和106b以及垂直连接到预制板材102和106b的接下来相对的较高预制板材(例如,102c和106c)。
图22A描绘了根据本发明,可以用来构建预制墙体系统100的另外两块示例预制板材2200和2202的水平截面图。类似于图10中描绘的预制板材1000和1002,预制板材2200和2202分别具有侧部714或716以及设置或形成在相应的板材的侧部上的一个或多个剪力键1004或1106,用于水平配合或对准相应的板材2200和2202与其他预制板材2202和2200。第二剪力键或成组剪力键1006形成为与第一剪力键或成组剪力键1004互补配合,以使在第一剪力键或成组剪力键1004配合到第二剪力键或成组剪力键1006时,第一板材2200的一条或多条水平导管904分别与第二板材2202的对应的一条或多条水平导管904轴向对准。在水平的板材到板材连接部602的这种实现方案中,预制墙体系统100包括设置在各导管904内的一条或多条后拉紧水平增强杆2204,带有连接到相应的水平增强杆2204的每个端部的杆锚固件910。摩擦(由于后拉紧水平增强杆2204的压缩夹持应力)和剪力键1004和1006的组合,允许在两块预制板材2200和2202之间传递水平剪切力,以使板材能抵抗垂直于由预制板材2200和2202所限定的墙体平面的较大的水平剪切力,例如由于强风加载。此外,后拉紧水平增强杆2204和剪力键1004和1006的组合,允许预制板材2200和2202阻止火焰或热气通过两块板材2200和2202之间的剪力键接头2206。
图22B是根据本发明可以用于构建预制墙体系统100的另外两块示例预制板材2210和2212的水平截面图。当预制板材2210和2212(或者由这些板材形成的墙体)用作耐火级系统的一部分时,预制板材2210和2212之间的接头(例如,2214)阻止火焰或热气通过,符合用来测试和评价耐火级组件内或之间制作的耐火接头系统的ASTM E1966标准。如图22B所示,其中一块预制板材2210具有位于将要与相邻板材2212的侧部716连接的板材2210的侧部714上的凹坑或缺口2216,该凹坑或缺口延伸侧部714的垂直高度。相邻板材2212的侧部716可以是平坦的,或者也可以具有垂直缺口2216。在两块预制板材对准并且根据文中公开的水平的板材到板材连接部602而侧部714对侧部716的连接之后,缺口2216则利用灰浆2218填充以形成密封件,阻止火焰或热气从接头2214之间通过。在另一种实现方案中,两块预制板材2210和2212之间的接头2214可以利用挠性不可燃材料(诸如根据现行标准(例如ASTM E1966)测试和耐火性评定过的陶瓷纤维毯)进行防火和防烟密封。
转到图23A,示出了另一块示例预制板材2300的垂直截面正视图,根据本发明,该预制板材可以用来构件预制墙体系统100。图23B描绘了预制板材2300的左视图,而图23C描绘了同一块预制板材2300的水平截面图。如图23A-23C所示,预制板材2300具有多个结构拐角2302a-2302d,所述结构拐角包括中等或高强度金属(例如,屈服强度介于36ksi到50ksi区间的钢)或者完全由中等或高强度金属制成。在图23A-23C所示的实现方案中,每个拐角2302a-2302d沿着预制板材2300的角边缘2306a、2306b、2306c或2306d设置,并且可以在预制板材2300的顶部角落2308a、2308b、2308c或2308d和底部角落2310a、2310b、2310c或2310d之间延伸,以使每个拐角2302a-2302d适配成将预制板材2300连接(例如,经由高强度焊接件)到另一块水平相邻的预制板材2300和/或另一块垂直相邻的预制板材2300。在替代实现方案中,每个拐角2302a-2302d可以包括在板材2300的各角边缘2306a-2306d上隔开的两个或多个拐角区段。
如图23C最清楚地示出,每个拐角2302a-2302d具有沿着板材2300的右侧714或左侧716任一侧延伸并嵌入其中的第一部分或支腿2304a,和沿着板材2300的前侧718或背侧720任一侧延伸并嵌入其中的第二部分或支腿2304b。每个拐角2302a-2302d可以具有一个或多个剪力钉1140,所述剪力钉附连(例如,焊接)到各拐角的每一条支腿并且从其延伸到预制板材2300的水泥质材料708中,以使各拐角进一步有效地在预制板材2300之间传递作用力。此外,为了进一步协助传递垂直作用力,每个拐角2302a-2302d(或拐角区段的一端)的每一端处的支腿2304a和2304b可以附连(例如,经由高强度焊接件)到板材2300的端部板件702和704。在这种实现方案中,每个拐角2302a-2302d的每一端处的每条支腿2304a和2304b可以与各拐角2302a-2302d的支腿2304a或2304b一样经由嵌入板材2300的同一侧714、716、718或720中的强化板件2312或2314连接到各端部板件720或704。
预制板材2300还可以包括一块或多块水平侧板件2316。每块水平侧板件2316嵌入预制板材2300的前侧718或背侧720中,并且将一个拐角(例如,2302a或2302d)的一条支腿连接到另一个拐角(例如,2302b或2302c)的一条支腿。每块水平侧板件2316可以具有附连并延伸到预制板材的水泥质材料708中的一个或多个剪力钉1104。
虽然预制板材2300在图23中描绘为开口预制板材108,但是结构拐角2202a-2302d可以用于文中公开的任何内部板材102、角落板材104和开口板材106、108或110实施例中。此外,结构拐角2302a-2302d可以作为侧板件720a-720f的替换或补充而使用,以实现水平的板材到板材连接部602,和作为端部板件702和704的替换或补充而使用,以实现两块预制板材2300、102、104、106、108或110之间的垂直的板材到板材连接部604。
例如,为了实现图23所示第一预制板材2300和类似于第一预制板材2300那样形成的第二预制板材之间的水平的板材到板材连接部602,以采用结构拐角2302a-2302d(例如,未在图23中示出的内部预制板材102),具有嵌入到预制板材2300的右侧714上的支腿的第一预制板材2300的每个拐角(例如,拐角2302b和2302c)水平对准并附连第二预制板材102的左侧716上的相应拐角(例如,拐角2302a和2302d)。两块预制板材的每一对水平对准的拐角(例如第一预制板材2300的拐角2302b和第二内部预制板材102上的拐角2302a)限定沿着两块板材的前侧718或背侧720垂直伸展的各接头,所述接头可以焊接,从而将两个拐角附连在一起,以有效地实现水平的板材到板材连接部602。
类似地,为了实现第一预制板材2300和类似于第一预制板材2300那样形成的第二预制板材之间的垂直的板材到板材连接部604,以采用结构拐角2302a-2302d(例如,未在图23中示出的内部预制板材102),设置成接近第一预制板材2300的各顶部角落2308a、2308b、2308c或2308d的每个拐角2302a-2302d与设置成接近第二预制板材102的各底部角落2310a、2310b、2310c或2310d的相应拐角2302a-2302d垂直对准并与其附连。在这种实现方案中,第一和第二板材可以形成为不带端部板件702和704。相反,两块预制板材的每一对垂直对准的拐角(例如,第一预制板材2300的拐角2302a和第二内部预制板材102上的相应拐角2302a)限定沿着两块板材的前侧718或背侧720水平伸展的各角落接头,从而围绕每块板材的各角落弯折并继续沿着两块板材的右侧714或左侧716伸展。每个这种角落接头可以焊接,从而将相应的成对的垂直对准的拐角附连在一起,以有效地实现垂直的板材到板材连接部604。
如下进一步详细讨论,预制板材2300的每个结构拐角2302a-2302d可以用于将临时提升凸耳连接到预制板材2300,以允许板材2300经由起重机或者其他起吊装置被吊装到建筑物内的位置。
在图23A-23C所示的实现方案中,将预制板材2300描绘为带有联系梁114a和114b的开口预制板材,所述联系梁附连到板材2300的左侧716,以便相对于联系梁114a和114b所互联的相邻预制板材而在各联系梁114a和114b上方和/或下方限定各通道或开口。如这种实现方案中所示,开口预制板材2300可以包括垂直地设置在联系梁114a和114b的下部和上部板件2342a和2342b之间(并由焊接件附连)的面部承载板件2340。面部承载板件2340设置成与预制板材2300的侧部716平齐,从而为联系梁114a和114b提供进一步的支持,并避免固结的水泥质材料708(或混凝土)由于从联系梁114a或114b传递到固结的水泥质材料708(或混凝土)的作用力而导致剥落。开口预制板材2300还可以包括设置在联系梁114a和114b的各下部和上部板件2342a或2342b上并与其附连的下部和上部水平拐角或板件2344a和2344b。当形成开口预制板材2300时,下部和上部水平拐角或者板件2344a和2344b相对于联系梁114a或114b设置,以使水平拐角或板件2344a和2344b嵌入到预制板材2300的水泥质材料708中,与侧部716平行,以使延展板材2300的长度的结构拐角2302a和2302d可以附连到水平拐角或板件2344a和2344b。在预制板材2300制造过程中,水平拐角或板件2344a和2344b可以用来相对于板材2300的侧部将各联系梁114a或114b固定就位。在预制板材2300制造完成后,水平拐角或板件2344a和2344b用在板材2300中,协助阻止在各联系梁114a和114b顶部和底部的固结的水泥质材料708(或混凝土)由于从联系梁114a或114b传递到固结的水泥质材料708(或混凝土)的作用力而剥落。
转到图23D-23F,示出了预制板材2300经由水平和垂直的板材到板材连接部而水平和垂直地连接到其它相邻的内部预制板材,所示水平和垂直的板材到板材连接部利用搭接板件2350、2352和2354实现,以连接各板材的相邻金属拐角2302。如前所述,两块水平相邻的预制板材的每一对水平对准的拐角(例如,第一预制板材2300的拐角2302b和第二内部预制板材102b上的拐角2302a)限定沿着两块板材的前侧718或背侧720垂直伸展的各接头,所述接头可以焊接,从而将两个拐角附连在一起,以有效地实现水平的板材到板材连接部602。为了增强两块预制板材2300和102b之间的这种水平的板材到板材连接部602(或者作为焊接板材2300和102b的相邻拐角2302a和2302b的替代),一块或多块搭接板件2354可以焊接到相邻的拐角2302a和2302b,以水平地彼此附连板材2300和102b。
类似地,为了增强预制板材2300和垂直相邻于板材2300的另一块预制板材102a之间的垂直的板材到板材连接部604,搭接板件2350可以焊接到板材2300和102a的垂直相邻的拐角2302a。类似地,搭接板件2350可以焊接到两块垂直相邻的板材2300和102b的其他垂直相邻的拐角2302b、2302c和2302d的每一块,从而形成或扩大两块板材之间的垂直的板材到板材连接部604。在图23D-23F所示的实现方案中,采用搭接板件2352来重叠由4块相邻的预制板材(例如,2300,垂直位于2300之上并与其对准的102a,垂直位于2300之上并与其对角相邻的102a,水平相邻于2300的102b)形成的角落并且连接(经由焊接件)到形成角落的4块板材的每一块的拐角2302。
如图23F所示,预制板材2300和水平相邻的预制内部板材102b之间的水平的板材到板材连接部602可以经由垂直灰浆接头2360来增加,所述垂直灰浆接头由设置或形成在水平相邻的预制板材2300和102b的面对的侧部714和716上的垂直灰浆缺口2362和2364所限定。当接头2360以灰浆填充时,接头2360增加板材2300和102b之间的水平的板材到板材连接部602,并且有效地阻止火焰或热气从接头2360之间通过。
图23G-I描绘了根据本发明垂直连接的两块预制内部板材102a和102c。这种实施方案类似于图23D-F的方案,除两块板材102a和103b之间的垂直连接部之外。
如图23G所示,先前实施例的端部板件702和704被灌浆水平接头2366所替代。灌浆水平接头2366中的灰浆(或者其他高强度水泥质材料)主要在板材102a和102c之间传递压缩力。灌浆水平接头2366的灰浆强度(分析所需要的)略高于用于板材102a和102c的混凝土的强度。板材具有位于板材102a上的垂直角落拐角2303a和位于板材102c上的角落拐角2303b。拐角2303a和2303b用于传递任意垂直拉伸力,并且满足对于结构完整性的最小拉伸容量要求。垂直拐角2303a和2303b利用连接板件2352和垂直角缝焊而连接。如图23G-I所示,钢垫片2367可以在架设过程中用在灌浆接头中,用于对准和定位预制板材。
在符合本发明的一种实施例中,板材102a和102c包括水平角落拐角2372a和2372b,如图23G-I所示。水平角落拐角2372a和2372b允许利用连接板件2368在板材102a和102c之间传递水平剪切力,连接板件2368利用水平角缝焊接件2370焊接到板材102a和102c的水平角落拐角2372a和2372b。
在符合本发明的一种实施例中,垂直增强杆706经由耦接件1506连接到水平角落拐角2372。耦接件1506可以是,但不限于,钢筋结构钢连接件或者任何适当的增强连接件。
在图23J-23L描绘的另一种实施例中,拐角2372a和2372b被带有剪力钉的包裹板件2305a和2305b所替代,并且垂直增强杆706钩挂在端部,在板材之间不存在钢筋连续性。与该实施例相符,每块板材的拉伸容量被分配给角落拐角,并且连接部和连续性的拉伸容量被分配给焊接到垂直角落拐角2302的连接板件2352。板材102a和102c之间的水平剪切力传递经由连接板件2368来实现,连接板件2368利用水平角缝焊接件2370连接到板材102a和102c的水平的包裹板件2305a和2305b。
现在转到图24,示出了预制板材架设辅助平台,该平台可以用来构建根据本发明的预制墙体系统100。架设辅助平台2400包括梁构件2404a-2404d的一组或多组2402a、2402b和2402c。梁构件2404a-2404d的每组2402a、2402b和2402c连接到四个或更多个立柱2406a-2460d,以使每组2042a、2402b和2402c限定架设辅助平台的各楼层。立柱2406a-2606d具有足够的高度(H),使得当架设辅助平台2400相对于基础50、墙体60或者水平互联的预制板材102、104、106、108或110的下层(例如,图1中的组112a)的顶部角落设置时,在一个墙体2408a或2408b经由角预制板材106水平连接到相邻墙体2408b或2408a之前,每一层或组2402a、2402b和2402c的两个梁构件(例如,2404a&2404d)分别定位成临时支撑架设在基础50、墙体60或者下层(例如,组112a)预制板材的顶部上的下一层或组(例如,112a、112b或112c)的其中一个墙体2048a或2408b的相应一块或多块预制板材102、106、108或110。在图24中所示的示例实现方案中,每个立柱2406a-2406d设置在架设辅助平台2400的各拐角中,并且高度大约等于上一层或组112b的预制板材102b1、102b2、102b3、102b4或者102b5的高度,所述上一层或组112b将要架设在用来构建建筑物的预制墙体系统100的预制板材的下层或组112a上。在这种实现方案中,每个楼层或组2402a、2402b和2042c的两个梁构件2404a和2404d分别定位成支撑限定墙体2408a的预制板材102b1和102b2以及限定待架设的高一层或组112b的预制板材的墙体2408b的预制板材102b3、102b4和102b5,从而允许在墙体2408a和2408b经由角预制板材106b水平连接之前,这些预制板材102b1、102b2、102b3、102b4和102b5相对于每块相邻的预制板材对准并且水平互联。因此,架设辅助平台2400允许在相邻墙体2408a和2048b互联之前,架设一层预制板材的相邻墙体2408a和2408b,从而两个墙体2408a和2408b之间的任何对准误差可以经由架设预制角落板材104而被限制和纠正,所述预制角落板材104用于水平地互联预制板材的两个墙体2408a和2408b。
如图24所示,定位成支撑一块或多块预制板材102b1、102b2、102b3、102b4或102b5的每个梁构件2404a和2404d可以经由一个或多个直角支架2410a-2410e临时连接到被支撑的预制板材(注意,为了清楚以及避免混淆图24中所示架设辅助平台2400的其他特征,未示出连接到梁构件2404d的直角支架)。直角支架2410a-2410e可以是如下进一步描述的架设强化拐角2504b,该拐角具有附连到各梁构件2404a或2404d的一块板件2506以及螺栓连接到各预制板材102b1、102b2、102b3、102b4或102b5的另一块板件2508。
每个立柱2406a-2406d的上端2412包括连接点2414,用于将起重机或者其他起吊装置连接到每个立柱2406a-2406d,以提升架设辅助平台相对于基础50、现场浇注墙体60系统,或者下层(例如,组112a或112b)水平互联的预制板材102、104、106、108或110就位。每个立柱2406a-2406d的下端2416连接到各支持支架2418a-2418d。当架设辅助平台提升到位时,其中两个支持支架2414c-2414d分别临时连接(例如,经由图24中未示出的螺栓和螺母)到基础50、现场浇注墙体60或者先前架设的下层或组(例如,112a)的预制板材的各预制板材(例如,图24中的102a3或102a5)的内表面。此外,当架设辅助平台提升到位时,另外两个支持支架2414a-2414b临时连接(例如,经由图24中未示出的螺栓)到在基础50、现场浇注墙体60或者下层(例如,112a或112b)预制板材102、104、106、108或110的相对的墙体之间连接的交叉梁2416。交叉梁2416可以是用在文中讨论的支撑系统118的支持框架120、122、124或2000中的主交叉梁2032。
厚板或甲板构件2420可以设置在各组梁构件2404a-2404d上以形成楼层甲板,用于建筑工人在预制墙体系统100架设时在里面工作。在架设辅助平台2400的楼层甲板上工作,建筑工人可以完成的任务,包括单不限于:(1)垂直的板材到板材连接部604(例如,通过焊接端部板件702和704或者螺栓连接垂直相邻的预制板材102a1和102b1的端部板件1306和1308),(2)水平的板材到板材的连接部602(例如,通过焊接侧板件720或水平相邻的预制板材102a1和102b1的结构拐角2302),(3)两块开口板材106、108和110之间的联系梁连接部606,(4)梁到板材连接部608(例如,用于支撑内部水泥板1704、17046或1812),(5)板到板材连接部1904,或者(6)需要在预制墙体系统100内架设结构的其他建筑活动。
如图24所示,架设辅助平台2400还可以包括单轨系统2422,该单轨系统由限定平台2400的第一层的梁构件的最低一组2402a的两个或更多个梁构件2404b和2404d支持。单轨系统2422可以用来架设电梯分隔梁或地板梁,所述地板梁将金属甲板支持在基础50、现场浇铸墙体60系统,或者架设辅助平台2400下方的预制墙体系统100的下层的地板上。
架设辅助平台2400可以用于需要架设的预制墙体系统100的每个角落中。一旦预制墙体系统100的当前或最上层的每一块预制板材被架设和固定(例如,经由文中描述的垂直的板材到板材连接部604和水平的板材到板材连接部602或者联系梁连接部606),每个架设辅助平台2400可以经由起吊装置提升到各平台2400在这些板材102b1、102b2、102b3、102b4或102b5架设顺序中支撑的板材102b1、102b2、102b3、102b4或102b5的顶部。如文中进一步详细讨论,提升每个平台2400就位以支撑待架设的预制板材,架设预制板材,对支撑的预制板材完成板材到板材的连接部,并且相对于被支撑的预制板材形成地板梁和水泥板结构的过程,一次一次不断重复,直到预制墙体系统100的每个规划的层或者组112a、112b和112c被架设以按照设计建成建筑物为止。在预制墙体系统100完全架设之后,可以拆除架设辅助平台2400并且将其降低到街道上进行拆解并运输离场。
图25描绘了可以临时连接到预制板材2502a和2502b(每块代表文中公开的预制板材102、104、106、108或110的任意实施例)的端部的拐角支架2500a-2500d,以协助在预制墙体系统100建造过程中,当上部板材2502b(例如包括在上层或组112b或112c预制板材中)提升到下部板材2502a(例如,包括在下层或组112a或112b预制板材中)的顶部就位时,垂直对准预制板材2502a和2502b。每个拐角支架2500a-2500d包括第一板件2504和附连到第一板材2504(或与之成整体)并以直角从其延伸的第二板件2506。每个拐角支架2500a-2500d可以包括附连到各支架2500a-2500d的第一板件2504和第二板件2506两者的一块或多块加强侧板件2508,以进一步加强支架。每个拐角支架2500a-2500d的第二板件2506附连(例如,经由螺栓2510)到各预制板材2502a或2502b的端部,以使第一板件2504与拐角支架2500a、2500b、2500c或2500d的第二板件2506所连接的各预制板材2502a或2502b的端部板件702或704对准并与其处于同一平面内。上部预制板材2502b的每个拐角支架2500a-2500b的第一板件2504可以经由插入每块第一板件的孔2514中并拧入相应螺母(图25中未示出)的相应螺栓2512临时地与下部预制板材2502a的对应拐角支架2500c-2500d的第一板件2504对准并与之附连。与预制板材的顶端板件702相连并对准的每个拐角支架2500c和2500d的孔2514可以用作起吊装置的连接点,用于将预制板材提升到正在架设的预制墙体系统100内就位。
作为使用拐角支架2500a-2500d的替代方案,图26A至26D描绘了一种实施例,其中提升凸耳2600a-2600d可以附连到预制板材2602a、2602b或2602c(每一块代表文中描述的预制板材102、104、106、108或110的任意实施例),以协助提升预制板材(例如,2602b)并且引导预制板材(例如,2062b)与预制墙体系统100建造过程中先前架设的另一块垂直相邻的预制板材(例如,2602a)对准。如图26D最清楚地显示,每个提升凸耳2600a-2600d包括主体2604和第一端2606,主体2602配置成可拆卸地连接到各预制板材2602a-2602d的一端,所述第一端2606从主体2604延伸(并且与之成整体)且具有用于起吊装置(例如,起重机)提升各预制板材的连接点2608。每个提升凸耳2600a-2600d还可以具有第二端2610,第二端2610从主体2604相对着第一端2606延伸(并与之成整体),其中第二端2610具有另一个连接点2612,用于起吊装置提升各预制板材。在图26所示的实现方案中,连接点2608或2612是穿过提升凸耳2600a-2600d的各端部2606或2610的孔,该孔确定的尺寸允许螺栓或线缆穿过,用于连接到起吊装置。但是可以采用其他连接点2608或2612,诸如起吊装置可以连接的环圈或夹具,以便经由提升凸耳2600a-2600d提升预制板材2602a、2602b或2602c。
每个提升凸耳2600a-2600d的第一端2606可以相对于提升凸耳2600a-2600d的主体2604弯折或弯曲,以便在提升凸耳2600a-2600d的主体2604连接到预制板材(例如,2602b)时,提升凸耳2600a-2600d的第一端2606有效地捕获并引导另一块垂直相邻的预制板材(例如,2602a或2602c)朝向提升凸耳2600a-2600d所连接的板材2602b。
在一种实现方案中,为了将提升凸耳2600a-2600d可拆卸地连接到各预制板材2602a、2602b或2602c,每个提升凸耳2600a-2600d具有一个或多个钻孔2614,用于接收安装或嵌入预制板材前侧718或背侧720上接近板材2602a、2602b或2602c的一端710或712的各栓钉2616。每个栓钉2616可以借助螺母或者其他类型的锚固件固定到各提升凸耳2600a-2600d,所述锚固件拧入或附连到栓钉2616的端部,栓钉2616从各提升凸耳2600a-2600d的主体2604中的钻孔2614延伸出来。
每块预制板材2602b可以具有连接到顶端710或顶端板件704附近并围绕其隔开的多个第一提升凸耳2600a和2600b(“顶部凸耳2600a和2600b”),以使每个提升凸耳2600a和2600b的第一端2606延伸超过顶端710或者顶端板件702并弯曲离开。如图26A-26D中描绘的示例所示,两个顶部凸耳2600a和2600b分别连接到预制板材2602b的前侧718上的各结构拐角2302a和2302b,而另外两个顶部凸耳2600a(图26A-26D中不可见)和2600b分别连接到预制板材2602b的背侧720上的各结构拐角2302c和2302b(图26A-26D中不可见)。围绕预制板材2602b的顶端710或顶端板件702隔开的4个提升凸耳2600a和2600b允许提升预制板材2602b,而不会被起吊装置严重倾斜(所述起吊装置连接到4个提升凸耳2600a和2600b的每一个的第一端2606的连接点2608),以便预制板材2602b可以定位到下部预制板材2602a的顶部并与其垂直对准,所述下部预制板材2602a作为正在建造的预制墙体系统100中的下层(例如,组112a)预制板材的其中一块被先前架设。
每块预制板材2602b还可以具有多个第二提升凸耳2600c和2600d(“底部凸耳2600c和2600d”),它们连接到底端712或底端板件704的附近并围绕其隔开,以使每个提升凸耳2600c和2600d的第一端2606延伸超过底端712或底端板件704并弯曲离开。如图26A-26D中描绘的示例所示,两个底部凸耳2600c和2600c分别连接到预制板材2602b的前侧718上的各结构拐角2302a和2302b,而另外两个底部凸耳2600c和2600d(图26A-26D中不可见)分别连接到预制板材2602b的背侧720上的各结构拐角2302c和2302d(图26A-26D中不可见)。当上部预制板材2602b提升和朝着下部预制板材2602a下降时,围绕上部预制板材2602b的底端712或底端板件704隔开的4个底部提升凸耳2600c和2600d的第一端2608有效地捕获下部预制板材2602a的顶端710并且引导上部预制板材2602b朝向下部预制板材2602a的顶端710,以使上部预制板材2602b的底端712(或底端板件704)与下部预制板材2602a的顶端710(或顶端板件702)基本对准。
如前所述,下部预制板材2602a还可以包括连接到下部预制板材2602的顶端710或顶端板件704附近并围绕其隔开的多个第一提升凸耳2600a和2600b,以使每个提升凸耳2600a和2600b的第一端2606延伸超过下部预制板材2602a的顶端710或顶端板件702并且弯曲离开。在这种实现方案中,当上部预制板材2062b提升并朝着下部预制板材2602a下降时,围绕下部预制板材2602a的顶端710或顶端板件702隔开的4个顶部提升凸耳2600a和2600b的第一端2608有效地捕获上部预制板材2602b的底端714并且引导上部预制板材2602b朝向下部预制板材2602a的顶端710,以使上部预制板材2602b的底端712(或底端板件704)与下部预制板材2602a的顶端710(或顶端板件702)大致对准。
如图26A和26C最清楚地显示,当上部预制板材2602b的底端712定位到下部预制板材2602a的顶端710并与其基本上对准时,连接到下部预制板材2602a的顶端710或顶端板件702附近的每个顶部凸耳2600a和2600b相对于连接到上部预制板材2602b的底端712或底端板件704附近的对应的一个底部凸耳2600c和2600d设置并与之水平对准。当顶部凸耳2600a或2600b与相应的底部凸耳2600c或2600d水平对准时,连接到下部预制板材2602a的顶部凸耳2600a的第一端2606上的孔2614与连接到上部预制板材2602b的底部凸耳2600c的第二端2610上的孔2614对准,并且螺栓2620或者其他可拆卸的紧固件可以插入垂直相邻的板材2602a和2602b的两个水平对准的凸耳2606和2610的对准的孔2614中,以保持两块板材之间的对准。类似地,当顶部凸耳2600a或2600b与相应的底部凸耳2600c或2600d水平对准时,连接到上部预制板材2602b的底部凸耳2600b的第一端2606上的孔2614也与连接到底部预制板材2602a的顶部凸耳2600c的第二端2610上的孔2614对准,并且另一个螺栓2620或者其他可拆卸的紧固件可以插入垂直相邻的板材2602a和2602b的两个水平对准的凸耳2606和2610的这些对准的孔2614中,以进一步保持两块板材2602a和2602b之间的对准。
一旦上部预制板材2602b定位并互联到下部预制板材2602a,起吊装置可以从上部预制板材2602b的每个顶部凸耳2600a和2600b的连接点2608脱开以及连接到将要定位在预制墙体系统100中的下一块预制板材2602c的每个顶部凸耳2600a和2600b的连接点2608。
图27A-27C描绘了流程图,示出了建造根据本发明的预制墙体系统100的示例过程2700。为了下面讨论过程2700时简洁和清楚,图28示出了根据过程2700在预制墙体系统100的第一层112a中架设预制板材102、104、106、108和110的示例顺序。除非文中另行指明,预制墙体系统建造或架设过程2700可以由建筑工人利用一个或多个起吊装置(诸如适合高层建筑物建造的起重机)以及标准建造工具(诸如焊机、手动或电动管钳子或者其他标准工具)来实施。在不脱离所公开的过程2700的范围的前提下,用于待架设的预制墙体系统100中的预制板材102、104、106、108和/或110可以根据建筑物的设计而变化。此外,根据下面详细描述的实施例,用于预制墙体系统100中的预制板材102、104、106、108和/或110优选离场浇铸或成形。
首先,建筑工人可以利用标准的现场浇铸技术(图27A中的步骤2702)形成底脚或基础560以及底脚或基础50上的基础墙体60。在替代实现方案中,可以省略基础墙体60,并且预制板材102、104、106、108和110的初始层可以直接架设在文中描述的底脚或基础50上。如果任一块第一层112a预制板材需要利用垂直增强杆728而垂直地连接到基础50或者基础墙体60,则基础50或墙体60的顶部部分(例如图3B中的312)(用浇铸形成现场浇铸基础50或墙体60的混凝土形成的最后部分)形成为包括端盖板件314,该端盖板件用作基础以垂直连接预制板材102、104、106、108或110(根据图3B中的板材310预浇铸)并且包括垂直导管724用于插入并保持连续的增强杆728或者耦接的增强杆区段728a和728b。现场浇铸基础50或墙体60的最后或顶端部分312可以形成为包括一个或多个支持柱316,在灌注混凝土以包裹支持柱316并形成顶端部分312之前,端盖板件314可以设置在支持柱上。具有顶举螺栓320的板件318可以设置在支持柱316的顶部上。在为基础50或墙体60的顶端部分312灌注混凝土之前,垫片或顶举螺栓320可以用于(通过单独旋拧每个螺栓320穿过各支持板件318)调节基础50或墙体60的端盖板件314的高度。垫片(例如,图3A中的308)也可以用来相对于端盖板件314对准预制板材310的底端板件704。
接着,利用起吊装置,建筑工人可以为第一层预制板材112a安装一个或多个支持框架120、122、124(符合支持框架2050)(步骤2704)。每个支持框架120、122、124可以先前建造(符合支持框架2050)以包括可拆卸的或临时的支柱2052a和2052b和2054a和2054b,以连接预制板材的交叉梁,如图所述和文中描述,例如参照图20A和20B描述。在这种实现方案中,当在架设第一层112a预制板材以形成预制墙体系统100之前将主交叉梁(即,支持框架2050的最下部交叉梁)连接到基础50或墙体60时,使用临时支柱2052a和2052b及2054a和2054b来支持各支持框架120、122、124。在过程2700的这一阶段,如图28所示的额外的梁2802a和2802b可以安装到支持框架120、122和124之间并与之相连,以完成预制墙体系统100的第一层112a的结构框架。
利用起吊装置,接下来可以将架设辅助平台2400安装到基础墙体60的每个顶部角落处(步骤2706),如参照图24所述。虽然图28中未示出以避免混淆待建造的预制墙体系统100的第一层112a的其他方面,在安装水平连接两个墙体的角预制板材104之前,每个架设辅助平台2400用来将预制板材支撑在两个相应墙体上(图28中的2806&2808,2808&2810,2810&2812和2812&2806),如前所述和参照图24所示。因此,在当前层112a、112b或112c的预制板材墙体2806、2808、2810和2812经由预制角落板材106互联之前,架设辅助平台2400允许相对于基础50或墙体60或下层预制板材(例如,112a或112b)架设、对准并弄直预制板材102、104、106、108或110的当前层112a、112b或112c的每个墙体。因此,限制或避免了相邻预制板材墙体2806、2808、2810和2812之间的对准误差。
返回图27A,选择预制板材进行架设(步骤2708)。在优选的选择顺序中,选择架设的第一预制板材要求连接到先前架设的支持框架120、122或124,并且下一块需要架设的预制板材是设计成相对着第一预制板材设置并连接到各支持框架120、122或124的另一端的预制板材。在图28所示的示例架设顺序中,被称为“1”的内部预制板材选定为待架设的第一预制板材,因为预制板材1要求连接到支持框架120。将要选择架设的下一块预制板材是图28中被称为“2”的开口预制板材,它相对着内部预制板材1设置并且连接到相同的支持框架120。
接着,将起吊装置连接到选定的预制板材(步骤2710)。在一种实现方案中,在预制墙体系统100的每一层112a、112b和112c中将要架设的每一块预制板材102、104、106、108和110具有连接到预制板材的顶端板件702并与其对准的拐角支架2500c和2500d(图25中所示)。每个支架2500c和2500d的孔2514则可以用作连接点,用于起吊装置将选择的预制板材提升到预制墙体系统100中就位。作为替代,符合图26A-26D所示的预制板材2602a和2602b,每块预制板材2602b可以形成为具有连接到顶端710或顶端板件704附近并围绕其隔开的多个第一提升凸耳2600a和2600b(“顶部凸耳2600a和2600b”),以使每个提升凸耳2600a和2600b的第一端2606延伸超过顶端710或者顶端板件702并弯曲离开。起吊装置可以连接到顶部凸耳2600a和2600b的连接点2608,以将选定的板材提升到预制墙体系统100中就位。多个第二提升凸耳2600c和2600d(“底部凸耳2600c和2600d”)可以连接到选定的预制板材(符合图26A中的预制板材2602b)的底端712或底端板件704的附近并围绕其隔开,以使每个底部提升凸耳2600c和2600d的第一端2606能有效地捕获基础墙体60的外边缘(或者图26A中的下层预制板材(诸如2600a)的顶端710)并且朝向基础墙体60(或者下层预制板材2602a的顶端710)引导选定的(或上部)预制板材,从而选定的或上部预制板材(图26A中的2600b)的底端712与下部预制板材(图26A中的2600a)的顶端710(或顶端板件702)基本上对准。
如果在步骤2712中确定预制系统100的设计指定了不需要垂直增强杆来完成选定的预制板材到基础50、墙体60或者下层预制板材的垂直连接,则架设过程在步骤2726继续。如果需要垂直增强杆并且在步骤2714中确定第一垂直增强杆或区段728a不存在于基础50或基础墙体60或者下层预制板材中,则将第一垂直增强杆区段728a插入基础50、基础墙体60或下层板材(2716)的导管中。然后借助起吊装置将选定的预制板材下降到基础50或基础墙体60(或者在第一层112a架设之后的下层预制板材)上方预定距离(例如,大约18英寸)内(步骤2718)。
如果使用垂直的杆到杆耦接件326来连接垂直增强杆区段728a和728b以形成连续的垂直增强杆728并且第一垂直增强杆区段728a存在于基础或下层板材中,则垂直的杆到杆耦接件326连接到第一垂直增强杆区段728a(步骤2720)。然后将第二垂直增强杆区段728b插入与第一垂直增强杆区段728a对准的选定的预制板材的导管724中(步骤2722)。如果在步骤2714中板材连接到起吊装置并下降就位之前,第二垂直增强杆区段728b先前安装在选定的预制板材的导管724中,则步骤2722可以省略。第二垂直增强杆区段728b连接到垂直的杆到杆耦接件326(步骤2724)以逐渐形成贯穿待架设预制墙体系统100的多个层或全部层112a、112b或112c中的每个垂直相邻预制板材的连续垂直增强杆728。如果选定的预制板材具有一个以上的导管724和相应的垂直增强杆区段728b,则步骤2720、2722和2724可以重复,以将选定的预制板材中的每个垂直杆区段728b与基础或下层板材中存在的对应垂直杆区段728a对准并连接。
接下来,选定的预制板材下降到位于基础50、墙体60或者下层预制板材顶部的最终位置(步骤2726)。在这种实现方案中,底部凸耳2600c和2600d连接到选定的预制板材的底端712或底端板件704的附近并围绕其隔开,每个底部提升凸耳2600c和2600d的第一端2606能有效地捕获基础墙体60的外侧边缘(或者图26A中的下层预制板材(诸如2600a)的顶端710)并且朝向基础墙体60(或者下层预制板材2602a的顶端710)引导选定的(或上部)预制板材,以使选定的或上部预制板材(图26A中的2600b)的底端712与下部预制板材(图26A中的2600a)的顶端710(或顶端板件702)基本上对准。但是,选定的预制板材可以利用标准孔观测设备或对准工具相对于基础墙体60或下层预制板材(根据需要)进一步对准、弄直和垫垫片(步骤2728)。
接下来,判断选定的预制板材是否需要连接到其中一个架设辅助平台(步骤2728)。如果选定的预制板材不需要连接到架设辅助平台,则过程在步骤2732继续。否则,选定的预制板材被临时连接到其中一个架设辅助平台(步骤2730)。如前所述,在安装水平连接两个相应墙体的角预制板材104之前,每个架设辅助平台2400用于将预制板材支撑到两个相应墙体(图28中的2806&2808,2808&2810,2810&2812和2812&2806)。例如,在角预制板材35利用所公开的一个水平的板材到板材连接部602安装并水平连接到相邻板材6和33之前,墙体2810的预制板材4和6和墙体2808的预制板材31和33可以由一个架设辅助平台2400支撑。如之前参照图24所述,选定的预制板材可以借助一个或多个直角支架2410a-2410e临时地连接到支撑选定的预制板材的架设辅助平台2400的其中一个梁构件2042a或2404d。直角支架2410a-2410e并未过度张紧以允许选定的预制板材相对于基础50、墙体60或者下层预制板材在步骤2732中对准、弄直和垫垫片。
一旦选定的预制板材根据需要下降到其最终位置、对准、弄直和垫垫片,则完成选定的板材和基础墙体60或下层预制板材之间的垂直的板材到板材连接部604(步骤2734)。例如,如果选定的预制板材符合文中公开的预制板材而形成有端部板件,则选定的预制板材的底端板件302、704、1308或1408连接(例如,经由焊接、螺栓连接或夹持)到嵌入基础墙体60中的端部板件314或者连接到先前架设的下层预制板材的顶端板件702、1306或1406。
作为连接垂直相邻的预制板材之间的端部板件的替换或补充,如果预制板材形成为包括结构拐角2302a-2302d,则选定的预制板材的结构拐角2302a-2302d可以焊接或附连到基础50或墙体60的端部板件314或者连接到如前所述的下层预制板材的相应结构拐角2302a-2302d。
此外,一旦完成选择的板材的架设、弄直和对准,则选定的板材的导管724填充灰浆以将垂直增强杆区段728b锁定就位。替换地,当前层中的每块预制板材的导管724的灌浆可以在完成当前层中的全部预制板材的架设、弄直和对准之后在步骤2748之后进行。灌浆可以在两层板材架设之后在头两层预制板材上进行,以有利于杆728a至杆728b的对准。
接下来,判断选定的预制板材是否需要连接到支持框架(步骤2736)。例如,在图28中所示的示例架设顺序中,预制板材1和2需要连接到支持框架120,预制板材10和11需要连接到支持框架122,而预制板材16和17需要连接到支持框架124。其它预制板材3、8、9、26和27需要间接的方法(例如,梁到板材连接部)将结构梁(例如,地板梁)连接到作为预制墙体系统100的支撑系统118一部分的其中一个支持框架120、122或128。这种到预制板材3、8、9、26和27的连接可以在步骤2738中实施。
如果选定的预制板材不需要连接到支持框架120、122或124,则过程在步骤2740继续。否则,选定的预制板材根据需要连接到各支持框架120、122或122(步骤2738)。例如,可以根据如前面参照图20A-20D所述预制板材102b连接到支持框架2000或2050的方式,每块预制板材1、10和16可以连接到交叉梁2002和2034以及各支持框架120、122或124的支撑构件2004。类似地,每块预制板材2、11和17也可以根据如文中前述预制板材106b连接到支持框架2000或2050的方式,连接到交叉梁2002和2034以及各支持框架120、122或124的支撑构件2004或2012,。预制板材3、8、9、26和27可以形成为实现如文中所述的任意一种梁到板材连接部608,诸如参照图18A所示和所述。
然后判断选定的预制板材是否需要水平的板材到板材连接部,这种连接可以利用水平毗邻选定的预制板材的之前预制的板材来完成(步骤2740)。如果不需要这种水平连接部,则过程在步骤2744继续。否则,完成在选定的板材与每块水平相邻的预制板材之间的水平的板材到板材连接部或多个连接部602(步骤2742)。例如,如果选定的预制板材和相邻预制板材形成为包括符合板材700或702的嵌入式侧板件720,则水平的板材到板材连接部608可以通过焊接或螺栓连接两块预制板材的相应对准的侧板件来实现。作为替代或补充,如果选定的预制板材和相邻预制板材分别形成为在符合图23和26所示的板材2300或2602a的板材的边缘2306a-2306d上包括嵌入式结构拐角2302a-2302d,则水平的板材到板材连接部608可以通过焊接选定的预制板材与每一块相邻预制板材的相应对准的结构拐角来实现。作为替代或补充,选定的预制板材和相邻预制板材可以形成有水平导管904以容纳插入选定的预制板材和相邻预制板材的轴向对准的导管904内的水平增强杆906,如文中例如参照图9所述。
一旦选定的预制板材水平互联到先前架设的相邻预制板材,则在步骤2750,判断是否需要更多的预制板材来完成预制墙体系统100的当前层112a、112b或112c(步骤2744)。如果需要更多的预制板材来完成当前层(例如图18中的层112a),则过程在步骤2708继续,直到每块板材(包括角预制板材104(例如图28中的板材34、35、36和37))水平互联以完成当前层(例如,112a)的架设。
如果当前层中的全部预制板材已经被架设并水平连接,则可以移除用在支持框架中的每个临时支柱2052a和2052b及2054a和2054b(步骤2746)。一旦要求连接到各支持框架120、122或124的预制板材实际上根据本发明连接到各支持框架120、122或124,则不再需要临时支柱2052a和2052b及2054a和2054b来将辅助交叉梁2034稳定到支持框架120、122或124的其中一个主交叉梁2002或2032上。
类似地,一旦当前层中的全部预制板材已经被架设且水平连接,则可以移除板材和架设辅助平台之间利用直角支架2410形成的连接部(步骤2748)。
如果在步骤2750确定需要架设更多层(例如,112b和112c)预制板材来完成建造预制墙体系统100,则用于下一层(例如,112b或112c)预制板材的每个支持框架120、122和/或124相对于上一层预制板材安装(步骤2752)。例如,如图20A所示,在下一层预制板材(例如,竖立在板材102b和106b顶部)提升就位并连接到下一层支持框架2000或2050之前,用于下一层112b的支持构件2000的支撑构件2004和2012(或者支持构件2050的支撑构件2004a和2012a)连接到下部预制板材的角撑板件1704(例如,设置在图20A所示下层支持框架2000和图20D所示下层支持框架2050的交叉梁2002上方的板材102b和106b的角撑板件)。
此外,每个架设辅助平台2400提升到先前架设的层的预制板材墙体的各顶部角落(步骤2754),且过程在步骤2708继续。在图28所示的例子中,每个架设辅助平台2400提升到预制板材层112a的各顶部角落处,这里的每个顶部角落由图28中的角预制板材34、35、36和37来限定。架设辅助平台2400可以分别相对于先前架设的层112a的顶部角落被提升并支持,如参照图24所述。
如果不需要架设更多的预制板材层(例如,112b和112c)来完成建造预制墙体系统100,则每个架设辅助平台2400可以从预制墙体系统脱离并移除(步骤2756)。架设辅助平台2400可以拆解并存储或者运输到另一个工地,用于架设另一个高层建筑物的另一个预制墙体系统。
转到图29A,示出了根据本发明水平且垂直地连接的两层112b和112c预制板材2900a-h和2902a-h以形成高层建筑物的心墙系统100。在图29A所示的实现方案中,来自顶层112c的预制板材2900a-h形成为支持承重柱2910a、2910b和2910c,用于在预制板材顶层112c上方承载楼层。由于来自承重柱2910a-2910c的巨大作用力直接传递到支持这些立柱2910a-2910c的单个预制板材2900a、2900d、2900e和2900h,所以在顶层112c的每块板材之间和顶层112c板材和下层112b板材之间采用巨大且更具刚性的板材到板材连接部。在图29A所述的实现方案中,采用各连续的垂直搭接板件2912来连接(利用各焊接件)暴露在支持承重柱2910b的相邻板材2900d和2900e的前侧718上以及位于同一层112c中其他相邻板材(即,相邻板材2900a和2900b,2900b和2900c,2900c和2900d,2900e和2900f,2900f及2900g,和2900g和2900h)之间的角边缘拐角(例如拐角2302a和2302b)。每块连续的垂直搭接板件2912优选延伸在支持承重柱2910a-2910c的顶层112c板材中的相邻板材的角边缘拐角(例如,拐角2302a和2302b)之间形成的接头的长度。在一种实现方案中,每块连续的垂直搭接板件2912的下端延伸超过顶层112c中两块相应的相邻板材(例如,2900d和2900e)之间的接头的长度,从而也部分地覆盖并连接(利用焊接件)到下层112b中的两块相应的相邻板材(例如,2902d和2902e)的角边缘拐角(例如,拐角2302a和2302b)。在这种实现方案中,连续的垂直搭接板件2912进一步增强配置成支持承重柱2910a-2910c的顶层112c板材中的水平相邻板材之间的水平的板材到板材连接部602以及顶层112c的板材和下层112b中的板材之间的垂直的板材到板材连接部604。
图29B-29C描绘了顶层112c中的示例角预制板材2900a,其中角预制板材2900a包括立柱构件2914,其端部部分地包裹在板材2900a中而另一端延伸到板材顶部以上,以支持另一个承重柱2910a。在图29B所示的实现方案中,板材2900a预浇铸成具有顶端板件702,立柱构件2914通过该顶端板件延伸并且立柱构件可以利用焊接件附连到该顶端板件。包裹在预制板材2900a中的立柱构件2914的那一部分可以具有围绕立柱构件2914附连的剪力钉2916。承重柱2910a可以附连(利用焊接件)到立柱构件2914延伸到板材2900的顶部以上的那一端。在一种实现方案中,可以使用一个或多个架设通道或板件2918(由钢或者其他高强度材料构成),以连接或增强承重柱2910a和立柱构件2914之间的连接部,以允许传递作用力。如果29B所示,每个架设通道或板件2918设置成与在承重柱2910a和立柱构件2914之间形成的接头重叠,然后焊接或以其他方式附连到各立柱2910a和2914。如图29C所示,立柱构件2914可以是工字梁。但是,立柱构件2914可以具有其他形状,诸如方形和矩形支柱(虽然如此,承重柱2910a和立柱构件2914应该优选具有类似形状)。
图29D描绘了顶层112c中的两块预制内部板材2900d和2900e的一种实现方案的放大正视图,带有两块内部板材2900d和2900e的相邻侧的剖视图。图29E是两块预制内部板材2900d和2900e的水平截面图。每块板材2900d和2900e具有对应的一半立柱构件2930a或2930b嵌入各板材侧部,用于共同支持两块板材2900d和2900e上方和之间的承重柱2910b。如图29E所示,每个立柱构件半部2930a或2930b取向使得每个立柱构件半部的腹板(即,2932a或2932b)平行于板材2900d和2900e的前侧。在这种实现方案中,每个立柱构件半部2930a和2930b对应于带有板件2934a或2934b的工字梁的一半,板件2934a或2934b附连到立柱构件半部2930a或2930b的腹板2932a或2932b并且限定板件2900d或2900e的面对具有相应立柱构件半部2930b或2930a的相邻板材2900e或2900d的一侧。每个立柱构件半部2930a和2930b可以包裹在各板材2900d或2900e中,以使立柱构件半部2930a和2930b的顶端抵靠板材2900d或2900e(如图29D所示)的顶端板件702或者延伸到板材顶部之上。每个立柱构件半部2930a和2930b的顶端然后可以附连或焊接到各板材2900d或2900e的顶端板件702。当两块板材2900d或2900e水平地彼此并排相邻定位时,承重柱2910b可以直接在由两个立柱构件半部2930a和2930b限定的立柱构件2930上方支持在两块板材2900d或2900e的端部板件702上并(经由焊接)与其附连。作为替代,如果每个立柱构件半部2930a和2930b包裹在各板材2900d或2900e中,以使立柱构件半部2930a和2930b的顶端延伸到板材顶部以上,则当两块板材2900d或2900e水平地彼此并排相邻定位时,承重柱2910b可以直接支持在立柱构件半部2930a和2930b的顶端上并(利用焊接件)与之附连。如前所述,为了增强两块预制板材2900d和2900e之间的水平连接部,垂直搭接板件2912可以用来(利用各焊接件)连接暴露在相邻板材2900d和2900e的前侧718上的角边缘拐角(例如,拐角2302a和2302b),以使搭接板件2912基本上覆盖在板材2900d和2900e的相邻侧之间形成的接头,所述相邻侧由立柱构件半部2930a和2930b的相面对的板件2934a和2934b限定。
在如图29F所示的替代实现方案中,当承重柱2910b取向成使得承重柱2910b的腹板垂直于板材2900d和2900e的前侧时,每块板材2900d和2900e可以具有类似取向的立柱构件半部2938a或2938b以共同支持承重柱2910b。在这种实现方案中,每个立柱构件半部2938a和2938b具有基本上“C”形形状,对应于沿着垂直于工字梁腹板的水平平行板件的工字梁(即,由图29F中的立柱构件半部2938a和2938b共同限定)的腹板2940(即,由图29F中的腹板2940a和2940b限定)的轴线切分的工字梁的半部。在符合本发明的一种实施例中,立柱构件2938a和2938b是通道区段。在符合本发明的另一种实施例中,立柱构件2938a和2938b通过将三块板件焊接在一起而形成。如图29F所示,每个立柱构件半部2938a和2938b取向使得每个立柱构件半部的腹板2940a和2940b垂直于板材2900d和2900e的前侧并且限定板材2900d或2900e的面对具有相应立柱构件半部2938b或2938a的相邻板材2900e或2900d的一侧。类似于先前实现方案,每个立柱构件半部2940a和2940b包裹在各板材2900d或2900e中,以使立柱构件半部2938a和2938b的顶端抵靠板材2900d或2900e的顶端板件702或者延伸到板材顶部以上。每个立柱构件半部2938a和2938b的顶端则可以附连或焊接到各板材2900e或2900e的顶端板件702。当两块板材2900d或2900e水平地彼此并排相邻设置时,承重柱2910b则可以直接在由两个立柱构件半部2938a和2938b限定的立柱构件2938的上方支持在两块板材2900d或2900e的端部板件702上并且(经由焊接)与之附连。作为替代,如果每个立柱构件半部2938a和2930b包裹在各板材2900d或2900e中,以使立柱构件半部2938a和2930b的顶端延伸到板材顶部以上,则当两块板材2900d或2900e水平地彼此并排相邻定位时,承重柱2910b可以直接支持在立柱构件半部2938a和2938b的顶端上并(利用焊接件)与之附连。垂直搭接板件2912可以用来连接(利用各焊接件)暴露在相邻板材2900d和2900e的前侧718上的立柱构件半部2938a和2938b,以使搭接板件2912基本上覆盖在由立柱构件半部2938a和2930b限定的板材2900d和2900e的相邻侧之间形成的接头。
文中描述的预制墙体系统100和预制板材102、104、106、108和110保留了现场浇铸混凝土心墙的优势,同时消除了与以下相关的现场劳动密集性:配线、支模、现场安装钢筋、嵌入式板件的现场定位和安放、混凝土浇铸、固化、脱模或者在机械成形系统情况下的顶举。符合本发明的预制墙体系统也能用作建筑物的主横向支撑系统以及重力载荷的支持件或者与用于高层建筑物的常用系统(例如不带外伸支架的周边框架)相结合地发挥作用。因此符合本发明的预制心墙或外围墙系统更有效、节省成本并且适合替代现场浇铸式建造。
本发明实现方案的前面描述已经为了例述和说明的目的进行了陈述。这里并非穷举,且并不将本发明限制于所公开的精确形式。根据上述教导可以进行改动和变化,或者改动和变化可以从实践本发明来获得。因此,虽然描述了本发明的各种实施例,但是本领域技术人员应该明白,更多的实施例和实现方案是可行的,并且落入本发明的范围之内。因此,除了按照附属权利要求及其等同物之外,本发明并不受限制。
Claims (15)
1.一种预制墙体系统,包括:
多块水平互联的第一预制板材,每块预制板材具有顶端板件、底端板件、设置在所述端部板件之间的多条垂直杆、和包裹所述垂直杆并限定各板材的多个侧部的水泥质材料;
其中所述多块第一预制板材的第一块具有限定所述第一板材的右侧的第一立柱构件半部,所述预制板材的第二块具有限定第二板材的左侧的第二立柱构件半部,使得当所述第一预制板材的右侧和所述第二预制板材的左侧彼此水平相邻地设置时,所述第一立柱构件半部和所述第二立柱构件半部共同形成一立柱构件。
2.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,每个立柱构件半部具有:第一板件,所述第一板件限定各预制板材的所述左侧或右侧;和腹板,所述腹板平行于各预制板材的前侧从所述第一板件延伸。
3.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,每个立柱构件半部具有工字梁形状。
4.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,每个立柱构件半部包裹在各预制板材内,以使所述立柱构件半部的顶端抵靠各预制板材的所述顶端板件。
5.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,所述第一和第二立柱构件半部的每一个包括这样的材料,使得当所述第一和第二板材彼此水平相邻定位时,该材料的强度能共同地支撑一承重柱,所述承重柱垂直地设置在所述立柱构件的顶端上。
6.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,每个立柱构件半部具有:第一板件,所述第一板件限定各预制板材的所述左侧或右侧;和腹板,所述腹板平行于各预制板材的前侧从所述第一板件延伸。
7.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,每个立柱构件半部对应于沿着垂直于所述工字梁的腹板的质心轴线切分的工字梁的半部,以使每个立柱构件半部具有腹板部分,并且其中每个立柱构件半部的腹板部分取向成垂直于各预制板材的前侧并且形成各预制板材的右侧或左侧的其中之一。
8.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,每块预制板材具有延伸所述预制板材的高度的多个角边缘,并且每块预制板材进一步包括多个结构拐角,每个拐角沿着所述预制板材的所述角边缘相应一个设置并且在各预制板材的顶端板件和底端板件之间延伸且与它们附连。
9.如权利要求8所述的预制墙体系统,其特征在于,进一步包括垂直搭接板件,所述垂直搭接板件设置在暴露于相邻的第一和第二预制板材的前侧上的角边缘拐角上方并将其连接,以使所述搭接板件基本上覆盖一接头,所述接头在由所述立柱构件半部限定的所述第一和第二预制板材的相邻侧之间形成。
10.如权利要求9所述的预制墙体系统,其特征在于,进一步包括限定下层的多个水平互联的第二预制板材,其中:
所述多块互联的第一预制板材布置在所述多块互联的第二预制板材上并与其垂直相邻以限定顶层,并且所述垂直搭接板件的下端延伸超过所述顶层中的所述第一和第二预制板材的相邻侧部之间的接头的长度,从而部分地覆盖并连接所述下层中的两块相邻板材的角边缘拐角。
11.如权利要求1所述的预制墙体系统,其特征在于,所述多块水平互联的预制板材的第三块是包括立柱构件的角预制板材,所述立柱构件的一端部分地包裹在所述角预制板材中,而另一端延伸到所述角预制板材的顶部上方,所述立柱构件具有支持承重柱的强度。
12.如权利要求1所述的预制墙体系统,进一步包括限定下层的多个水平互联的第二预制板材、转移构件和连接板件,其中:
所述多块互联的第一预制板材布置所述多块互联的第二预制板材上并与其垂直相邻以限定上层,
所述上层预制板材比所述下层预制板材更薄,
每块预制板材具有延伸所述预制板材的高度的多个角边缘,并且每块预制板材进一步包括多个结构拐角,每个拐角沿着所述预制板材的所述角边缘中的相应一个设置,
所述转移构件的宽度等于所述下层和上层预制板材的厚度变化(Δt),
所述转移构件附连到其中一块上层预制板材的结构拐角和从所述一块上层预制板材延伸的底端板件的一部分,并且
所述连接板件跨接所述转移构件以及与所述一块上层预制板材垂直相邻的其中一块下层预制板材的结构拐角,并与之附连。
13.一种预制墙体系统,包括:
多块水平互联的第一预制板材,每块预制板材具有顶端板件、底端板件、设置在所述端部板件之间的多条垂直杆、以及包裹所述垂直杆并限定各板材的多个侧部的水泥质材料,
其中所述多块水平互联的第一预制板材的其中一个是角预制板材,其包括立柱构件,所述立柱构件的一端部分地包裹在所述角预制板材中而另一端延伸到角预制板材的顶部上方,所述立柱构件具有支持承重柱的强度。
14.如权利要求12所述的预制墙体系统,其特征在于,所述立柱构件具有工字梁形状。
15.一种预制墙体系统,包括:
转移构件;
连接板件;
限定下层的多块水平互联的第二预制板材;和
多块互联的第一预制板材,其布置在所述多块互联的第二预制板材上并与之垂直相邻以限定上层;
其特征在于:
每块预制板材具有顶端板件、底端板件、设置在所述端部板件之间的多条垂直杆、以及包裹所述垂直杆并限定各板材的多个侧部的水泥质材料;
所述上层预制板材比所述下层预制板材更薄,
每块预制板材具有延伸所述预制板材的高度的多个角边缘,并且每块预制板材进一步包括多个结构拐角,每个拐角沿着所述预制板材的所述角边缘中的相应一个设置;
所述转移构件的宽度等于所述下层和上层预制板材的厚度变化(Δt),
所述转移构件附连到其中一块上层预制板材的结构拐角和从所述一块上层预制板材延伸的底端板件的一部分,并且
所述连接板件跨接所述转移构件以及与所述一块上层预制板材垂直相邻的其中一块下层预制板材的结构拐角,并与之附连。
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