CN104704178A - 可堆叠互锁的建筑元件及包括此元件的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于构建诸如墙或建筑物的结构100的可堆叠互锁的建筑元件10、26。所述建筑元件10、26典型地为包的形式，并具有主体12，所述主体12具有限定了内腔的柔性壁，在使用时，内腔填充有填充介质。使用时，将具有延伸贯穿其的孔20.1、20.2的主体的壁18、20作为顶壁和底壁，使得当填充后，顶壁和底壁中的孔对齐以在其中接收竖向延伸支撑件22。所述支撑件22将堆叠后的建筑元件10、26彼此固定。本发明还涉及包括此建筑元件10、26的建筑系统以及利用此种建筑元件构建结构的方法。

Description

可堆叠互锁的建筑元件及包括此元件的系统

背景技术

本发明涉及可堆叠互锁的建筑元件以及包括此元件的系统。不仅如此，本发明还尤其涉及用于构建诸如建筑墙或防洪堤的结构的互锁式建筑包。

随着全球范围内的失业率和无家可归现象的增加，需要不断的提供廉价房屋。考虑到全球人口的增长以及个人平均寿命的增加，通常的理解是随着时间的变化人们对于成本划算的房子的需求只会变得更强烈。针对这种问题已经提出了一种解决方案，即，使用由现成的材料制成的可堆叠的建筑元件，这些现成的材料例如可回收的容器或包，其中例如填充有沙或水。

这种已知解决方案的缺陷之一在于：这些可堆叠的包一旦被填充通常呈球形，而这些球形的包在被堆叠时很容易滑落，使得出现一种具有极差结构完整性的不稳定的结构。使用这些包构建的结构当遭受外力(诸如水压或强风)时经常会瓦解。为了应对这些结构完整性的问题，往往需要使用精心制作的、昂贵的框架来防止沙包结构瓦解。有些时候，为了增强使用这些包立起的结构的整体强度，还会增加沙包的尺寸。但是，已经发现，增大包的体积大小往往会导致其外形尺寸差别更明显，而这又会引起增加滑动瓦解的问题。

已知的建筑元件(例如填充包)在经受外力时的结构完整性的问题会使得它们在构建诸如防洪堤的挡土墙时低效。因此需要一种建筑元件，其能够用于快速构建挡土墙，并且当其不再被需要时允许快速拆除。

本发明的目的在于缓解现有的可堆叠的建筑元件所经历的各种问题中的至少一些问题。

本发明的另一目的在于提供一种可堆叠的建筑元件，其相对于现有的建筑元件来说为一种有效的替代品。

发明内容

根据本发明的第一方面，提出了一种用于构建结构的可堆叠互锁的建筑元件，所述元件包括主体，所述主体具有限定了内腔的柔性壁，所述内腔能够由填充介质填充，其中，在使用时作为顶壁和底壁的所述主体的壁具有延伸贯穿自身的孔，使得当包填充后，顶壁和底壁的孔对齐以在其中接收竖向延伸的支撑件。

所述主体可为包的形式。优选地，所述主体由聚丙烯纱线或条带编织而成。

所述包的壁成形成使得当包填充后形成基本矩形的柱。

主体的长度为宽度的1倍、2倍、3倍或4倍。

建筑元件还包括多串延伸穿过顶壁和底壁的等距离间隔的孔，所述多串孔沿所述主体的纵向中线对齐并且设置在主体的长度的中心，使得所述主体的纵向相对端壁中的每一者到其最近的孔之间的距离为孔间间距的一半，由此允许多个建筑元件彼此偏置地堆叠在所述竖向支撑件上。

在一个实施例中，建筑元件包括至少一个加强区域，延伸贯穿顶壁和底壁的孔位于所述加强区域中。所述顶壁和底壁在所述加强区域中接合在一起。优选地，所述顶壁和底壁通过焊接、粘接或缝纫彼此接合在一起。

在每个延伸穿过顶壁和底壁的孔中设有索环。

所述建筑元件优选利用沙或水作为填充介质。

根据本发明的第二方面，提出了一种建筑系统，包括：

多个可堆叠互锁的建筑元件，每个元件包括主体和至少一个加强区域，所述主体限定了内腔的柔性壁，所述内腔能够由填充介质填充，所述加强区域设置在所述主体的顶壁和底壁中，所述主体的顶壁和底壁中的加强区域具有延伸贯穿的孔；和

多个结构支撑件，在使用时，所述支撑件容纳在堆叠后的建筑元件的对齐的孔中以将建筑元件彼此锁在一起，并为堆叠后的建筑元件提供结构完整性。

结构支撑件为带有两条腿的U形支撑件，其形成了容纳在堆叠后的建筑元件的对齐的孔中的竖向直立的支撑件。

所述系统中的建筑元件优选为根据本发明第一方面中所述的建筑元件。在所述建筑系统中的元件的长宽比可以不是相同的。每个建筑元件的长宽比优选地选自群组：1:1,2:1,3:1和4:1。

根据本发明第三方面，提出了一种构建结构的方法，所述方法包括如下步骤：

提供多个建筑元件，每个建筑元件包括主体，所述主体具有限定了内腔的柔性壁；

通过建筑元件的开放壁引入建筑元件来填充每个建筑元件的内腔；

通过将建筑元件的开放的侧壁附接至自身主体来关闭所述建筑元件；

提供结构支撑件将建筑元件彼此锁在一起，以及

将建筑元件彼此堆叠其上，并使得支撑件延伸穿过建筑元件的对齐的孔，以将建筑元件彼此锁在一起来改善结构的结构完整性。

在堆叠时，每一排的建筑元件相对于相邻排的建筑元件是偏置的。

所述方法包括在所述建筑元件堆叠后冲洗所述结构的步骤。

所述方法还包括将填充介质引入建筑元件的内腔后向填充介质添加粘结材料的步骤。

所述方法还包括夯实结构以获得基本平坦表面的步骤。

附图说明

通过示例参照以下附图，将更详细地表述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的可堆叠的建筑元件的一个示例的立体图；

图2示出了图1中的建筑元件的俯视图；

图3示出了根据本发明的可堆叠的建筑元件的另一示例的立体图；

图4示出了图3中的建筑元件的俯视图；

图5示出了使用多个图3中的可堆叠的建筑元件构建的墙式结构的立体图；

图6示出了图5中的墙从正面来看的剖视图；

图7示出了图5中的墙的俯视图；

图8示出了图3中的建筑元件竖向放置且处于填充步骤时的顶端开放状态下的立体图；

图9示出了使用多个图3中的可堆叠的建筑元件构建的双排墙的俯视立体图；

图10示出了图9中的墙的俯视立体图，其中可以看见各层之间的交叉连接；

图11示出了图9中的墙的仰视立体图；

图12-20绘示了使用多个根据本发明的建筑元件构建建筑物的方法的不同阶段，以及

图21示出了根据本发明的可堆叠的建筑元件的再一示例的立体图。

具体实施方式

参照附图，其中，相似的附图标记指代相似的特征。根据本发明的可堆叠互锁的建筑元件的非限制性示例通常由附图标记10指代。

可堆叠互锁的建筑元件10具有主体12，所述主体12具有限定了内腔的壁，所述内腔可由填充介质填充。在优选的实施例中，壁是柔性的，使得建筑元件10可具有包的形式，其可由聚丙烯纱线或条带编织而成。可以预见使用时此包10可以利用例如沙来填充。

包10的壁可成形为使得当包填充时包的外轮廓形成基本矩形的柱，如图1所示。为了便于参照，以14.1和14.2标记的壁代表端壁，以16.1和16.2标记的壁代表侧壁。壁18和20用来代表使用时分别限定了顶面和底面的顶壁和底壁。

图1中的包的长度为宽度的两倍。应当了解的是，此处的长度表示的是两个纵向相对端壁14.1和14.2之间的距离，而包的宽度为两个相对侧壁16.1和16.2之间的距离。自然，包的高度为壁18和20(也就是使用时的顶壁和底壁)之间的距离。在所绘示的实施例中，宽度和高度相等。

继续参照图1，在包的顶壁和底壁上均设有至少一个孔，在包填充时，这些孔彼此对齐，使得竖向支撑件22能够容纳在对齐的孔中。图1和2绘示的包10的实施例具有一系列孔，具体是两个孔24.1和24.2，这两个孔延伸贯穿顶壁和底壁并且沿包的纵向中线间隔开来。这些孔间隔开来并位于顶面的中央，即，位于一个位置，在该位置处，每个孔和相应的包的端壁14.1、14.2之间的距离相等，从主体的每个纵向相对端壁14.1、14.2到最近的孔之间的距离为孔和孔之间的距离的一半，因此允许多个包彼此偏置地堆叠在竖向支撑架上。

使用数学公式来表示以上提到的距离和比值，每个纵向端壁到离它最近的孔24.1、24.2的距离为x，而孔和孔之间的距离为2x，包的长度为4x。应当清楚的是，包的宽度为2x，孔和每个侧壁16.1、16.2之间的距离是x。

图3和4示出了包的替代性实施例。在由附图标记26指示的实施例中，顶壁和底壁接合在一起以在孔的周围提供加强区域28。可以预见，顶面和底面可以焊接、粘接或缝纫在一起以提供所述加强区域。在包26中，围绕孔的加强区域足够大以允许孔被适当地戳穿。索环(未图示)可用来将顶壁和底壁固定在一起以在孔周围提供额外的补强。

现在参照图6，可以发现，竖向支撑架22为带有横向部件22.1的U形，所述横向部件22.1将两个基本平行的部件22.2和22.3连接在一起。在使用时，横向部件22.1例如放置在地面上，使得平行的部件22.2和22.3从地面大体竖向地向上延伸。为了确保沙包堆叠在直立部件22.2和22.3上时沙包中的孔24.1和24.2与直立部件22.2和22.3对齐，各直立部件之间的距离对应于包中的各孔之间的距离。换句话说，各直立部件之间的距离也为2x。

当构建诸如墙100的结构时，U形支撑件沿着建筑线一个挨一个并排布置。填充后的包10堆叠在对齐后的U形支撑件上，使得后者的竖向部件22.2、22.3延伸穿过孔24.1和24.2来将包锁在一起。应当理解的是，通过将包锁在一起，U形支撑件为墙100提供了结构性支架。

在图6的实施例中，支撑件22为镀锌钢丝的形式。但是，可以预见采用图中未示出的替代性的实施方案，U形支撑件还可以为栅栏或管的形式，例如电缆或水管。进一步地，还可以预见，必要时可以插入用于连接支撑件的横向连接件以提供接头、插口、插头、螺孔或类似物。用于支撑件22的横向连接件可以插入在墙中的开口上方用作过梁。

尽管未图示，可以使用竖向框架构件来提供额外的承重支撑。在沙包墙100额外载重(例如盖顶)时，这种竖向框架构件尤其有用。竖向框架构件可位于已经设置在包中的孔24.1、24.2中，或可延伸穿过离包的侧壁16.1或16.2很近的它们自身的孔(未图示)。可替代地，竖向框架构件可简单地邻近沙包墙100布置。当邻近墙布置时，框架构件可例如通过将其系在墙100的部件上来固定至墙100。

当使用根据本发明的沙包10、26时，若需要，传统的门框和窗框可插入在设置在墙100中的开口中。在使用时，通过将包10、26堆靠在门框和/或窗框上以将门框和或窗框围在墙中。

鉴于门框和窗框的各边为直线型并因此需要墙中具有矩形或方形的开口，这就需要一种为所示的包10的基本一半的根据本发明的可堆叠包，此包的长度为2x，并具有延伸穿过其顶壁和底壁的单孔。

以下将描述使用包10、26构建例如墙100的结构的方法。

包10、26优选地运输到建筑工地时是空的并且在原地被填充沙。为了填充空的包，让包的端壁14.1或14.2开放着，使得包直立放置时在顶部具有开放端以接收沙(见图8)。为了避免填充后的包为球形，只用沙填充其内部容积的3/4，使得在一端留有空的缺量。在所示的实施例的情况下，当包直立时，围绕顶孔来填充包。在包10、26已被填充后，通过热封、缝纫或粘接顶壁和底壁的开放端的方式来对其封闭。形成了开放端的端壁14.1和14.2可以稍大(如图8所示)，使得当其折叠到关闭位置而封闭时，其具有与顶壁18或底壁20重叠的部分。滑动或压缩的拉链可用来密封包。

一旦填充，包10、26可以偏置的方式彼此互相堆叠其上，使得一个包上的第二孔24.2与直接位于该包之上和之下的包的第一孔24.1对齐。为了确保各层之间的包偏置精确的量，在对包互相堆叠其上之前，沿建筑线布置U形支撑件22。通过在堆叠包之前在地上布置U形支撑件22，当堆叠包时，其直立部件22.2、22.3可用作导杆。由此，直立部件22.2、22.3之间的距离等于孔24.1、24.2之间的距离，通过包10、26的孔在对应的直立部件上滑动，包10、26自动地定位在所需的位置上。

如果需要例如在壁的端部提供竖向笔直端来插入窗框或门框，以上所述的单孔包用来填充每个堆叠层端部的开口。

所构建的墙接着被冲洗以允许包中的沙被填实，于是允许堆叠后的包适当地彼此装配其上。可以预见的是，诸如粘土、石灰或水泥的粘结材料可添加到沙里以通过粘结材料的硬化将墙固定到位。装配后的墙层可接着被夯实来获得基本平坦的表面。如果需要，墙100的表面可被抹平以获得平滑的饰面。

图12-20示出了使用根据本发明的建筑系统构建建筑物的不同阶段。图20示出了抹平后的具有平滑的饰面的墙。

可以预见，在替代性实施例中，包10、26可利用其它的填充介质(例如水)来填充。在这个实施例中，包10、26可通过非织物材料(例如塑料材料)来制造以防止填充后的水泄漏。可以预见，包还可包括密封元件(未图示)以在包所使用来填充的开口处产生对水的密封。如果如以上所述包通过开放的端壁14.1和14.2被填充，其可包括粘合带或条粘合条形式的密封元件，或可替代地拉链形式的密封件(例如售卖的商标的拉链)。当与顶壁或底壁重叠的开放壁的部分被关闭时，可以对所述密封装置进行操作。

普遍认为，包10、26对于构建防洪堤尤其有用。由于具有快速的构建墙100的速度，包10、26适于构建防水围栏来限制洪水。在发生洪水的时候，在尽可能短的时间内竖立防洪堤来控制洪水和减小损失非常重要。正是因为这种原因，包10、26非常适合这种特定的应用。应当理解的是，洪水也能用来就地填充包。

如图5-7中所示，当仅存在一排包10、26的情况下，并不能针对洪水提供足够的抵御，可在两个或更多相邻的包排中使用U形支撑件作为横向支撑件来简单地构建双倍或三倍的结构。参见以上使用的数学公式来表示包10、26的尺寸，应当理解的是：一个包的孔到与其交叉连接的包的孔之间距离为2x。在同一排中彼此排列成直线的两个包之间的孔的距离相等，因此允许多排之间的交叉连接。理论上，排的数量没有限制，只要其能够通过U形支撑件彼此相连。

图9-11示出了双排墙102的示例，其中，可以明显见到在两排建筑元件之间的交叉连接。包的交叉连接能够将两排或多排墙的不同层系在一起，提供了进一步的结构完整性。

根据本发明的包10、26的其他优点在于：可以利用设计为将两层片材焊接(超声波或其他方式)在一起的设备以使得顶壁和底壁熔合在一起同时冲切包来高速地生产这些包。孔周围的加强区域可同时或随后通过相同的焊接/熔合步骤熔制。孔24.1、24.2可接着或同时被打孔或冲切。

尽管所描述和绘示的墙100都是直线型的，应当理解的是包10、26可以容易地用来构建弧形的墙。通过沿着弯曲的建筑线来布置U形支撑件22并接着在所述的步骤后将包彼此堆叠其上可以完成该弧形的墙。

应当进一步理解的是，包10、26的尺寸可以根据不同的实施例而变化，这并不会脱离本发明的精神和范围。尽管包10、26已经被描述成具有长度4x和两个贯穿延伸的通孔，但是也可以采用替代性实施例：长度为2x、6x、8x或更多，具有例如1、4、6或更多的孔。

可以预见的是，延伸穿过顶壁18和底壁20的孔可以布置成多于1排来取代图1和3的实施例中绘示的单排。包括多于一排孔的包的示例在图21中示出，并利用附图标记30表示。从该图中可以看出，包30具有6个孔32.1至32.6，其布置成沿包的整个长度分布的两个分隔的排。换句话说，孔32.1至32.6布置成矩阵的形式。包30与以上描述的包26类似，其顶壁和底壁在孔周围接合或熔合在一起。但是，在不需要使用密封包的应用情况下，顶壁和底壁可以简单地具有对齐的孔而无需接合在一起。

当使用包30来构建建筑墙时，孔的不同组合可用来连接彼此相邻的包，或为直列式，或为横贯式。例如，每排孔可用来连接将一个包连接至一个单独的、相邻的包。换句话说，一排中的孔可用来将包连接至第一相邻包，而其他排中的孔可用来将包连接至第二相邻包。

尽管图21中示出的包30具有布置成两排的六个孔，本发明不限于这种配置。在未示出的替代性实施例中，包可包括布置成矩阵形式的4个、8个或更多的孔。

应当理解的是，根据本发明的包10、26、30允许墙和建筑物的快速和成本划算地构建。建筑元件因此能够用来提供廉价的房屋。除了交错层的包、U形支撑件、交叉连接的多个排和粘结材料提供的强度之外，聚丙烯绳索相对于包的拉伸强度可有助于墙的整体结构完整性。聚丙烯绳索不仅因为其出色的拉伸强度防止包在孔周围的壁处发生撕破，而且在包被堆叠时为其提供彼此接合的摩擦表面。由于聚丙烯条带的这些特性，可以预见，在应用时，如果构建的墙受到较弱的外力，包仍然可以简单地彼此堆叠其上，无需使用任何支撑件。

Claims (22)

1.一种用于构建结构的可堆叠互锁的建筑元件，所述建筑元件包括主体，所述主体具有限定了内腔的柔性壁，所述内腔能够由填充介质填充，其中，在使用时，所述主体的顶壁和底壁具有延伸贯穿自身的孔，使得当包填充后，所述顶壁和底壁的孔对齐以在其中接收竖向延伸的支撑件。

2.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，所述主体为包的形式。

3.根据权利要求2所述的建筑元件，其中，所述主体由聚丙烯纱线或条带编织而成。

4.根据权利要求3所述的建筑元件，其中，所述包的壁成形成使得当包被填充后形成基本矩形的柱。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的建筑元件，其中，所述主体的长度基本为宽度的1倍、2倍、3倍或4倍。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的建筑元件，包括多串延伸穿过所述顶壁和底壁的等距离间隔的孔，所述多串孔沿所述主体的纵向中线对齐并且设置在主体的长度的中心，使得所述主体的纵向相对端壁中的每一者到其最近的孔之间的距离为孔间间距的一半，由此允许多个建筑元件彼此偏置地堆叠在所述竖向支撑件上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的建筑元件，包括至少一个加强区域，延伸贯穿所述顶壁和所述底壁的孔位于所述加强区域中。

8.根据权利要求7所述的建筑元件，其中，所述顶壁和底壁在所述加强区域中接合在一起。

9.根据权利要求8所述的建筑元件，其中，所述顶壁和底壁通过焊接、粘接或缝纫彼此接合在一起。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的建筑元件，其中，在每个延伸贯穿所述顶壁和所述底壁的孔中设有索环。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的建筑元件，其中，所述填充介质为沙或水。

12.一种建筑系统，包括：

多个可堆叠互锁的建筑元件，每个建筑元件包括主体和至少一个加强区域，所述主体具有限定了内腔的柔性壁，所述内腔能够由填充介质填充，所述加强区域设置在所述主体的顶壁和底壁中，其中，所述主体的顶壁和底壁中的所述加强区域具有延伸贯穿的孔；和

多个结构支撑件，在使用时，所述结构支撑件容纳在堆叠后的建筑元件的对齐的孔中以将所述建筑元件彼此锁在一起，并为堆叠后的建筑元件提供结构完整性。

13.根据权利要求12所述的建筑系统，其中，所述结构支撑件为带有两条腿的U形支撑件，所述U形支撑件形成了容纳在堆叠后的建筑元件的对齐的孔中的竖向直立的支撑件。

14.根据权利要求13所述的建筑系统，其中，所述建筑元件为根据权利要求1-11中任一项所述的建筑元件。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的建筑系统，每个建筑元件的长宽比不是相同的。

16.根据权利要求15所述的建筑系统，其中，每个建筑元件的长宽比选自群组：1:1,2:1,3:1和4:1。

17.一种构建结构的方法，所述方法包括如下步骤：

提供多个建筑元件，每个建筑元件包括主体，所述主体具有限定了内腔的柔性壁；

通过建筑元件的开放壁引入填充介质来填充每个建筑元件的内腔；

通过将建筑元件的开放的侧壁附接至自身主体来关闭所述建筑元件；

提供结构支撑件将建筑元件彼此锁在一起，以及

将所述建筑元件彼此堆叠其上，并使得所述支撑件延伸穿过所述建筑元件的对齐的孔，以将所述建筑元件彼此锁在一起，以改善结构的结构完整性。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，在堆叠时，每一排的建筑元件相对于相邻排的建筑元件是偏置的。

19.根据权利要求17或18所述的方法，包括在所述建筑元件堆叠后冲洗所述结构的步骤。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的方法，包括在将填充介质引入建筑元件的内腔后向所述填充介质添加粘结材料的步骤。

21.根据权利要求17-20中任一项所述的方法，包括夯实所述结构以获得基本平坦表面的步骤。

22.根据权利要求17-21中任一项所述的方法，其中，所述填充介质是沙或水。