CN108457376A - 一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构及施工方法，施工结构包括具有核心结构和外部结构的框架，外部结构上或核心结构和外部结构上设置有模块嵌入洞口；设计安装于所述框架内的标准模块层、模块嵌入洞口与标准模块层设计安装位置之间设置有滑道；利用该施工结构进行施工时，先将散件结构模块化，形成标准模块层，先安装框筒结构，然后自下而上将模块提升就位，再将标准模块沿滑道嵌入设计安装位置。工期短、成本低、经济效益好。
Description
技术领域
本发明属于高层建筑结构施工领域，尤其是涉及一种筒体嵌入式模块建筑施工结构及施工方法。
背景技术
随着高层建筑的普及，建筑美观要求日益凸显，一些模块化、凹凸造型的结构也越来越普及。
随着高层建筑的发展，建筑高度不断被突破刷新，体型也更复杂，同时建筑结构也从传统结构体系向新型结构体系跨越式发展；在高层建筑设计施工中，水平荷载越来越控制着设计，由平面抗侧力结构所构成的框架、剪力墙和框剪结构已经不能满足高层建筑和结构的要求。若采用传统的框架结构，势必要设计成“肥梁胖柱”，不仅造价昂贵，而且建筑对空间的要求也往往得不到满足。二剪力墙作为建筑物的核心，平面尺寸相对太小，无法提供足够的稳定性和刚度。为了适应建筑的这种发展趋势，突破传统结构体系，产生了新型的结构体系，筒体结构就是其中一种。
筒体结构是指由一个或多个竖向筒体(由剪力墙围成的薄壁筒或由密柱框架构成的框筒。这种结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围二形成的空间封闭式的筒体)。因剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，具有有良好的抗侧向刚度和侧震能力，目前被广泛运用于高层写字楼建筑。
但对于高层筒体(含核心筒或内部核心框架、外筒或外部框架)结构来说，其凹凸造型和框架外的其他散件结构(空间隔断及楼地板等)均在高空完成，存在施工效率低、安全风险大，质量不能保证，施工成本高等弊端。如何安全、快速、经济的进行这些造型及结构散件的安装(填充)是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种工期短、成本低、经济效益好、安全性高的筒体模块化建筑嵌入式施工结构及施工方法，尤其适合高层建筑的施工。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构，包括：
框架，所述框架包括核心结构和设置于所述核心结构外部的外部结构，所述外部结构或所述核心结构和所述外部结构设置有模块嵌入洞口；
通过在核心结构开设模块嵌入洞口，可以从核心结构内进行模块的提升，并通过洞口将模块从核心结构嵌入外部结构，能够节省吊装设备的使用，但只适用于预定安装于外部结构与核心结构相连接部分的标准模块的嵌入安装。因此不能够单独使用，需要与在外部结构开设模块嵌入洞口相结合。
通过在外部结构开设模块嵌入洞口，可以从框架外进行模块的提升，通过洞口将模块嵌入预定安装位置。
因此，作为优选地，可以将两种模块嵌入洞口的开设位置综合使用，由于使用两套不同的吊装设备，两者可以并行进行模块的提升与嵌入，互不干扰，节省了工期，增加了施工效率。
设计安装于所述框架内的标准模块层；
所述标准模块层内包括预制的给排水系统以及电路系统等标准化的除了框架梁柱以外的空间结构体系。通过以上设置，地板、柱、梁、屋面板及水、电等的安装、装修均在预制场进行，运到现场就可以直接进行安装，方便快捷，能够缩短工期，提高生产效率。
作为优选地，所述标准模块层上设置有连梁。所述连梁可用作所述标准模块层吊装时的承托部件。进一步作为优选地，所述连梁当标准模块层吊装，嵌入结束后，可与框架梁组合安装在结构框架内，简化了安装工序，优化结构强度。
所述模块嵌入洞口与所述标准模块层设计安装位置之间设置有滑道。
通过设置滑道，能够便利地将以提升到位的标准模块层嵌入到预定安装位置。
嵌入式的标准模块嵌入深度可调，造型多变，可根据具体施工需求进行选择。
根据施工要求，所述核心结构可选用
砼结构和/或钢结构的核心筒，和/或
砼结构和/或钢结构的内部核心框架。
所述外部结构可选用
砼结构和/或钢结构的外筒，和/或
砼结构和/或钢结构的外部框架。
根据具体施工需要选用核心结构与外部结构的结构形式及组合形式，得到合适，稳定的结构框架，以保证施工效果。
作为优选地，采用核心筒与外部框架组合结构，框架与筒之间采用梁进行连接具有强度高、刚度大等优点，适用于多高层建筑施工。
作为优选地，核心结构与外部结构包括不同平面形式的结构，可以形成不同的立体空间，效果美观。
还包括设置于所述核心结构内部的交通核。交通核作为集中设置电梯、楼梯、管道井等上下贯通装置的建筑结构。通过将交通核设置于核心结构内，有利于高层建筑的结构稳定，也方便施工。
作为优选地，所述模块嵌入洞口和所述滑道与重力方向存在倾斜角，通过以上设置，能使所述标准模块层在自重作用下经所述滑道运动至所述标准模块层设计安装位置。减少在高空中的作业量，保证施工过程的安全性，提高施工效率，缩短工期。作为进一步优选地，标准模块层上的连梁相对应的具有倾斜角，待标准模块层嵌入框架之后，将连梁与框架梁组合成一整体的框架梁，作为整体的承重结构。
作为优选地，还包括与所述标准模块层连接的牵引装置，通过以上设置，能够作为横向水平牵引装置，拖动所述标准模块层沿所述滑道运动。
作为优选地，多个标准模块层组合成多层模块层整体嵌入框架内，模块嵌入洞口相应的被设置为大小与多层模块层相符。
作为优选地，还包括设置于滑道内部的若干凹槽和/或凸起；
以及设置于所述标准模块层上相对应的若干凸起和/或凹槽。
通过以上设置，标准模块层在滑道内的定位更准确，加强了结构的稳定性。
作为优选地，滑道设置有导向轮，可以避免模块在滑道内重力滑移时发生脱轨。
作为优选地，框架上预定安装标准模块层的位置设置有与标准模块层相匹配的卡槽，当标准模块层沿滑道嵌入预定安装位置时，起到限位作用，使标准模块层在框架内的安装更加方便可靠。
作为优选地，在通过设置于外部结构的模块嵌入洞口嵌入标准模块层时，可以设置标准模块层靠近外侧的一端的截面积大于标准模块层主体的截面积，这样，当标准模块层嵌入之后，标准模块层的外部端面与外部结构的外部表面相接触，起限位作用，增加了模块嵌入安装的可靠性，相应的，模块嵌入洞口的外侧可以开设有与标准模块层外侧端面大小相匹配的凹槽，使得当模块嵌入后，建筑的外部表面保持平整。
本发明还提供了一种使用上述施工结构的一种筒体模块化建筑嵌入式施工方法。包括以下步骤：
S1.搭建一层或数层框架，安装提升装置，在框架外部结构上开设模块嵌入洞口，在模块嵌入洞口与标准模块层设计安装位置之间设置滑道；
S2.提升标准模块层；
S3.当标准模块层未达到设计安装高度时，重复步骤S2，当框架未达到设计高度时，重复步骤S1；
当标准模块层达到设计安装高度时执行的步骤S4,
S4.将标准模块层经模块嵌入洞口沿滑道嵌入标准模块层设计安装位置。
根据不同的施工情况具体需求，可单一模块提升，也可多个模块拼装后一起提升，预留洞口的设计应该与一次提升并嵌入安装的模块一致。
对于标准模块层的提升，嵌入，可采用倒装法进行施工。即先对设计安装于顶层的标准模块层进行提升与嵌入安装，在从上至下逐层进行标准模块层的提升与嵌入安装，工期短、成本低、经济效益好。
标准模块层组装、提升、嵌入可以与高层框架的施工同步执行，也可待主体结构达到设计高度或工艺高度后一次或多次将模块提升、嵌入就位。
作为优选地，在高层框架施工的同时同步进行标准层模块的分层组装和累积单元的整体提升、水平嵌入，标准模块层的施工与框架主体的吊装互不干扰。减少了吊装主机的使用，避免了交叉作业，减少了高空施工，提高了安全系数，降低了施工成本，缩短了施工工期。
作为优选地，设计安装位置不同的标准模块层可同时进行提升与嵌入安装，互不干扰，提高了施工效率，缩短了施工工期。
综上所述，本发明具有的优点和积极效果是：本发明采用一种筒体嵌入式模块建筑结构形式及施工方法，是指先将散件结构模块化，形成标准模块层，先安装框筒结构，然后自下而上将模块提升就位，再水平牵引进入指定洞口。工期短、成本低、经济效益好。
附图说明
图1是本发明一实施例的施工结构示意图
图2是本发明一实施例的施工结构俯视示意图
图3是本发明一实施例的滑道结构局部示意图
图中：
1、核心筒 2、外部框架 3、单位吊装单元
4、预留洞口 5、凸起 6、凹槽
7、框架梁 8、单位吊装单元梁
具体实施方式
如图1、本发明一实施例的施工结构示意图及图2、图2是本发明一实施例的施工结构俯视示意图所示，本发明提供了一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构，包括：
框架，框架包括核心结构和设置于核心结构外部的外部结构，在本实施例中，外部结构上设置有模块嵌入洞口4；
在本发明的一些其他实施例中，通过在核心结构开设模块嵌入洞口，可以从核心结构内进行模块的提升，并通过洞口将模块从核心结构嵌入外部结构，能够节省吊装设备的使用，但只适用于预定安装于外部结构与核心结构相连接部分的标准模块的嵌入安装。而通过在外部结构开设模块嵌入洞口，可以从框架外进行模块的提升，通过洞口将模块嵌入预定安装位置。
因此，在本发明的其他实施例中，作为优选地，将两种模块嵌入洞口的开设位置综合使用，由于使用两套不同的吊装设备，两者可以并行进行模块的提升与嵌入，互不干扰，节省了工期，增加了施工效率。
在本发明的不同实施例中，根据施工要求，框架可选用以下一种或多种核心结构与外部结构的组合。
核心结构可选用
砼结构和/或钢结构的核心筒，和/或
砼结构和/或钢结构的内部核心框架。
外部结构可选用
砼结构和/或钢结构的外筒，和/或
砼结构和/或钢结构的外部框架。
在本实施例中，作为优选地，采用砼结构核心筒1与钢结构外部框架2的组合，框架与筒之间采用梁进行连接具有强度高、刚度大等优点，适用于多高层建筑施工。
设计安装于框架内的标准模块层；
即单位吊装单元3，在本发明的不同实施例中，单位吊装单元3可以为单独的标准模块层，也可以为多个标准模块层累积成的多层模块层。预留的模块嵌入洞口4的规格设计也应当按单位吊装单元3的规格相匹配。
标准模块层内包括预制的给排水系统以及电路系统等标准化的除了框架梁柱以外的空间结构体系。通过以上设置，地板、柱、梁、屋面板及水、电等的安装、装修均在预制场进行，运到现场就可以直接进行安装，方便快捷，能够缩短工期，提高生产效率。
作为优选地，标准模块层上设置有连梁。在本实施例中即为单位吊装单元梁8，连梁可用作标准模块层吊装时的承托部件。进一步作为优选地，连梁当标准模块层吊装，嵌入结束后，可与框架梁7组合安装在结构框架内，简化了安装工序，优化结构强度。
在本发明的不同实施例中，作为优选地，核心结构与外部结构包括不同平面形式的结构，可以形成不同的立体空间，效果美观。
在本发明的一些其他实施例中，作为优选地，还包括设置于核心结构内部的交通核。交通核作为集中设置电梯、楼梯、管道井等上下贯通装置的建筑结构。通过将交通核设置于核心结构内，有利于高层建筑的结构稳定，也方便施工。
模块嵌入洞口4与所述标准模块层设计安装位置之间设置有滑道。
如图3所示，作为优选地，在本实施例中，模块嵌入洞口4和滑道与重力方向存在倾斜角，通过以上设置，能使单位吊装单元3在自重作用下经滑道运动至标准模块层设计安装位置。减少在高空中的作业量，保证施工过程的安全性，提高施工效率，缩短工期。作为进一步优选地，标准模块层上的单位吊装单元梁8相对应的具有倾斜角，待单位吊装单元嵌入框架之后，将单位吊装单元梁8与框架梁7组合成一整体的框架梁，作为整体的承重结构。
在本发明的一些其他实施例中，作为优选地，还包括与单位吊装单元3连接的牵引装置，通过设置牵引装置，能够拖动单位吊装单元3标准模块层沿滑道运动。
还包括设置于滑道内部的若干凹槽和/或凸起；
以及设置于单位吊装单元3上相对应的若干凸起和/或凹槽。
在本实施例中，采用的是设置于滑道内部的凹槽6与相对应的设置在单位吊装单元3上的凸起。在本发明的一些其他实施例中，可以根据实际需求选择上述任意一种方案或多种方案的组合。
通过以上设置，单位吊装单元3在滑道内的定位更准确，加强了结构的稳定性。
本发明的一些其他实施例中，作为优选地，滑道设置有导向轮，可以避免单位吊装单元3在滑道内重力滑移时发生脱轨。
本发明的一些其他实施例中，作为优选地，框架上预定安装单位吊装单元3的位置设置有与吊装单元3相匹配的卡槽，当吊装单元3沿滑道嵌入预定安装位置时，起到限位作用，使吊装单元3在框架内的安装更加方便可靠。
本发明的一些其他实施例中，作为优选地，在通过设置于外部框架2的模块嵌入洞口嵌入吊装单元3时，可以设置标准模块层靠近外侧的一端的截面积大于吊装单元3主体部分的截面积，这样，当吊装单元3嵌入之后，吊装单元3的外部端面与外部框架2的外部表面相接触，起限位作用，增加了模块嵌入安装的可靠性，相应的，模块嵌入洞口的外侧可以开设有与吊装单元3外侧端面大小相匹配的凹槽，使得当模块嵌入后，建筑的外部表面保持平整。
使用本实施例进行的一种筒体模块化建筑嵌入式施工方法。包括以下步骤：
S1.搭建一层或数层框架，安装提升装置，在框架外部结构上开设模块嵌入洞口，在模块嵌入洞口与标准模块层设计安装位置之间设置滑道；
在本实施例中，提升装置为设置在外部结构的齿条运输装置，在本发明的其他实施例中，提升装置可以为包括龙门吊等任意能够将标准模块层提升至设计高度的提升装置。
S2.提升标准模块层；
S3.当标准模块层未达到设计安装高度时，重复步骤S2，当框架未达到设计高度时，重复步骤S1；
当标准模块层达到设计安装高度时执行的步骤S4,
S4.将标准模块层经模块嵌入洞口沿滑道嵌入标准模块层设计安装位置。
如图3所示的即为本实施例中标准模块层经模块嵌入洞口沿滑道嵌入标准模块层设计安装位置的过程。在本实施例中，模块嵌入洞口4和滑道与重力方向存在倾斜角，单位吊装单元3在自重作用下经滑道运动至标准模块层设计安装位置。减少在高空中的作业量，保证施工过程的安全性，提高施工效率，缩短工期。作为进一步优选地，标准模块层上的单位吊装单元梁8相对应的具有倾斜角，待单位吊装单元嵌入框架之后，将单位吊装单元梁8与框架梁7组合成一整体的框架梁，作为整体的承重结构。
在本发明的一些其他实施例中，标准模块层与牵引装置相连接，由牵引装置牵引在滑道上进行运动。
在本发明的不同实施例中，根据不同的施工情况具体需求，可单一模块提升，也可多个模块拼装后一起提升，预留洞口的设计应该与一次提升并嵌入安装的模块一致。
在本发明的一些实施例中，对于标准模块层的提升，嵌入，可采用倒装法进行施工。即先对设计安装于顶层的标准模块层进行提升与嵌入安装，在从上至下逐层进行标准模块层的提升与嵌入安装，工期短、成本低、经济效益好。
在本发明的一些实施例中，标准模块层组装、提升、嵌入可以与高层框架的施工同步执行，也可待主体结构达到设计高度或工艺高度后一次或多次将模块提升、嵌入就位。
在本发明的一些实施例中，作为优选地，在高层框架施工的同时同步进行标准层模块的分层组装和累积单元的整体提升、水平嵌入，标准模块层的施工与框架主体的吊装互不干扰。减少了吊装主机的使用，避免了交叉作业，减少了高空施工，提高了安全系数，降低了施工成本，缩短了施工工期。
作为优选地，设计安装位置不同的标准层模块可同时进行提升与嵌入安装，互不干扰，提高了施工效率，缩短了施工工期。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构，其特征在于：包括
框架，所述框架包括核心结构和设置于所述核心结构外部的外部结构，所述外部结构设置有模块嵌入洞口或所述核心结构和所述外部结构均设置有模块嵌入洞口；
设计安装于所述框架内的标准模块层；
所述模块嵌入洞口与所述标准模块层设计安装位置之间设置有滑道。
2.根据权利要求1所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构,其特征在于：
所述核心结构包括
砼结构和/或钢结构的核心筒，和/或
砼结构和/或钢结构的内部核心框架；
所述外部结构包括
砼结构和/或钢结构的外筒，和/或
砼结构和/或钢结构的外部框架。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构,其特征在于：
还包括设置于所述核心结构内部的交通核。
4.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构,其特征在于：
所述模块嵌入洞口和所述滑道与重力方向存在倾斜角，被设置用于使所述标准模块层在自重作用下经所述滑道运动至所述标准模块层设计安装位置。
5.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构,其特征在于：
还包括与所述标准模块层连接的牵引装置，被设置用于拖动所述标准模块层沿所述滑道运动。
6.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构,其特征在于：
还包括设置于所述滑道内部的若干凹槽和/或凸起；
以及设置于所述标准模块层上相对应的若干凸起和/或凹槽。
7.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构,其特征在于：
还包括设置于所述标准模块层上的连梁。
8.根据权利要求1至2中任意一项所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工结构,其特征在于：
还包括设置于所述滑道的导向轮。
9.一种筒体模块化建筑嵌入式施工方法,其特征在于，包括以下步骤：
S1.搭建一层或数层框架，安装提升装置，在框架外部结构上开设模块嵌入洞口，在模块嵌入洞口与标准模块层设计安装位置之间设置滑道；
S2.提升标准模块层；
S3.当标准模块层未达到设计安装高度时，重复步骤S2，当框架未达到设计高度时，重复步骤S1；
当标准模块层达到设计安装高度时执行的步骤S4,
S4.将标准模块层经模块嵌入洞口沿滑道嵌入标准模块层设计安装位置。
10.根据权利要求9所述的一种筒体模块化建筑嵌入式施工方法,其特征在于：
步骤S2还包括：在对标准模块层进行提升之前，将多个标准模块层组合成多层模块层。
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