CN110741125B - 用于制造水平建筑结构的平直的建筑元件 - Google Patents

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Abstract

建筑元件(E)，包括：非金属材料的嵌板(P)，具有一对平直且平行的面(S、I)，即顶面(S)和底面(I)，和在平直且平行的面(S、I)之间延伸的多个侧面(L)；金属材料的至少一个梁(T)，梁具有一对相对的面(12、14)，即近端面(12)和远端面(14)；以及金属材料的多个连接元件(B)，连接元件使至少一个梁(T)刚性地连接到嵌板(P)。每个梁(T)沿着嵌板(P)的相应的侧面(L)布置，其中，近端面(12)与侧面(L)接触。每个连接元件(B)是板状元件，包括插入到设置在嵌板(P)的相应的侧面(L)上的相应的座(18)中并通过粘合装置固定在其中的第一部分(20)，和从各自的所述侧面(L)突出的第二部分(22)。

Description

用于制造水平建筑结构的平直的建筑元件
技术领域
本发明大体上属于土木和/或工业建筑物(优选地，商业建筑物和住宅建筑物)领域，并且具体地涉及一种包括多个平直的建筑元件的模块化建筑系统，每个平直的建筑元件包括至少一个非金属材料(优选地，木质材料)嵌板，和至少一个金属材料(优选地，钢)的梁，梁经由机械连接件和/或粘合连接件刚性地连接到嵌板。这种建筑元件既可与结构功能件一起使用以制造墙壁、屋顶、厚板和覆盖物，又可与非结构功能件一起使用，例如，用于覆盖基本上平直的结构。
背景技术
已知的使用的平直的建筑元件由非金属材料(特别是木材)的嵌板和金属材料(特别是钢)的梁制成。
然而，具体地，这种元件的组装既不快速也不容易。进一步的困难在于，当使用这种建筑元件时，增加了在组装地点除了建筑元件之外的具有另外部件的必须性，使得除了用于建筑物的螺栓、螺母和常规机械紧固件之外，可能还需要使用砂浆、胶和/或其它连接装置。
与这种建筑元件的使用相关的其它问题可能由于例如元件从生产地点到组装地点的运输，并且高度依赖建筑元件的形状及其部件的布置，其限定元件的总体厚度。
此外，借助由嵌板和梁制成的预制建筑元件的墙壁和厚板的模块化建筑物要求设计者重新考虑建筑的附属服务系统(如液压和电气系统及电信基础设施)的定位，这些附属服务系统可能不再能够容纳在墙壁中的管道内，但其必然需要新的容纳处。
因此，需要开发使用预制的可干式安装的建筑元件的模块化建筑系统，其确保高度舒适的操作和非常容易的运输，并且同时能够满足结构强度和连续性的要求以及建筑空间的绝缘、分隔和使用的要求。
从文献DE 1 559 528 A1中已知一种平直的建筑元件的示例。根据这种已知的解决方案，平直的建筑元件包括木质嵌板、金属梁和将梁与嵌板连接的轴向中空销。这种已知的解决方案不允许相邻的平直的建筑元件之间的简单连接。
US 6 460 301 B1公开了一种嵌板，金属梁借助粘结混凝土的层连接到该嵌板。梁布置在嵌板的两个面的一个上，这增加了建筑元件的总体厚度。
GB 2 395 731 A公开了一种包括嵌板和金属梁的平直的建筑元件，金属梁布置在嵌板的两个面的一个上，并通过螺栓连接到嵌板。因此，该已知的解决方案也导致了建筑元件的显著的总体厚度。
WO 2017/015680 A1公开了一种包括嵌板和借助螺栓连接到嵌板的金属梁的平直的建筑元件。同样在这种情况下，梁布置在嵌板的两个面的一个上，因此导致建筑元件的相当大的总体厚度。
US 2 047 386 A公开了一种包括一对嵌板的绝缘的平直元件，这对嵌板布置成彼此平行并通过一系列具有突出部的梁彼此连接，这些突出部指向元件的内侧且适于承载绝缘填充材料。这种元件不适合于结构功能，并且此外不可连接到相邻的元件以便制造水平建筑结构。
GB 2 019 469 A公开了一种包括嵌板和多个梁的平直的建筑元件。每个梁都具有相关联的浸没在嵌板的湿混凝土中的金属接片，确保了梁与嵌板的连接。梁布置在嵌板的两个面的一个上，这导致建筑元件的相当大的总体厚度。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种平直的建筑元件，其可在建筑工业中有效地使用，优选地，用于制造建筑的具有减小的厚度的厚板、墙壁、屋顶、和/或覆盖物，其易于与其它类似的建筑元件组装，并允许制造具有高抗震特性的建筑结构。
根据本发明，借助平直的建筑元件，完全实现了该目的和其它目的，建筑元件包括：
非金属材料(优选为木质材料，诸如例如XLAM(Cross-Lam)的嵌板，该嵌板具有一对平直且平行的面(即，分别为顶面和底面)以及在所述平直且平行的面之间延伸(优选地垂直于平直且平行的面)的多个侧面；
至少一个金属梁，优选地由钢制成，该金属梁具有一对相对的面，即，分别为近端面和远端面，梁沿着嵌板的侧面刚性地连接到嵌板，以这种方法使得梁的所述近端面与嵌板的所述侧面接触；以及
多个金属连接元件，每个金属连接元件制成包括第一板状部分和第二板状部分的板状元件，第一板状部分插入到设置在嵌板的所述侧面上的相应的座中并通过粘合装置固定在其中，第二板状部分从嵌板的所述侧面突出。
借助梁相对于嵌板的布置，根据本发明的平直的建筑元件提供了超过上述现有技术的多个优点。首先，相对于现有技术，元件的总体厚度显著减小，这增加了运输的容易性和使用舒适性。此外，梁的形状及其相对于嵌板的布置通过使相应的量的远端面彼此接触而允许建筑元件彼此相邻地安装并且彼此固定。
在嵌板和梁之间发生的配合为建筑元件提供了高于建筑元件的单个部件的特性总和的机械阻力和强度特性。建筑元件可通过适当的连接件刚性地连接到彼此或连接到建筑物的主承重结构上，连接件构造成为水平建筑结构提供了板状特性，并且无论如何，其方式为在沿着建筑物的两个主方向的应力的传递中建立了连续性。
优选地，嵌板具有矩形形状，并且平直的建筑元件包括沿着嵌板的两个较长侧固定的两个梁。
优选地，梁具有中空截面，例如具有矩形形状。每个梁的空腔可有利地用于容纳建筑物的辅助部件(诸如，例如液压、电气和/或电信网络的部件)。
优选地，金属连接元件具有沿着至少两个非平行方向延伸的截面，诸如L形截面。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将从以下仅通过非限制性示例的方式给出的详细描述参考附图变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的实施例的平直的建筑元件的透视图，
图2是图1的建筑元件的进一步的透视图，
图3是图1的建筑元件的连接元件的轴侧投影视图，
图4是图1的建筑元件的梁和连接元件的部分分解的透视图，其中，为了清楚起见省略了嵌板，并且
图5是制造成厚板并通过根据本发明的建筑元件的连接件得到的建筑系统的部分的平面图。
具体实施方式
参考图1和图2，根据本发明的平直的建筑元件通常被称为E。
建筑元件E限定了模块化建筑系统的基础模块，通过模块化建筑系统可以例如制造水平建筑结构(见图5)。
建筑元件E基本上包括：
-非金属材料(优选地，木质的或其它类似材料)的嵌板P，
-金属材料(优选地，钢)的至少一个梁T(在本文示出的实施例中为两个梁)，以及
-多个连接元件B，制成为板状元件，通过连接元件使每个梁T刚性地连接到嵌板P。
如图1和图2所示，嵌板P具有一对平直且平行的面，即顶面S和底面I，以及在顶面S和底面I之间延伸的多个侧部或侧面L，优选地，侧面垂直于顶面和底面。
每个梁T沿着嵌板P的各自的侧面L布置。此外，每个梁T以使得各自的纵向轴线指向为平行于嵌板P的顶面S(或底面I)的方式布置。
优选地，梁T为具有中空截面(例如，具有矩形截面)的元件，并具有一对相对的面12和14，即，近端面12(即，面对嵌板P的面)和远端面14(即，面对相对于嵌板P的相对侧的面)。远端面14具有连接孔16，合适的螺纹紧固件(未示出)可通过连接孔插入，以提供在两个相邻的建筑元件E的两个梁T之间的机械连接。
同样参考图3，在提出的实施例中，连接元件B具有大体上L形状的截面，或从广义上讲，具有形成为沿着至少两个非平行的方向延伸的形状的截面，以便允许沿着嵌板P的两个主要方向将载荷传递到梁T。
每个连接元件B包括适于连接到嵌板P的第一部分20和适于连接到梁T的第二部分22。第一部分20插入到设置在嵌板P的各自的侧面L上的特殊的座18(在连接元件B具有L形截面的情况下，具有L形的座)中，并且通过粘合装置(例如，通过环氧树脂基粘合物)固定到其中。第一部分20具有多个孔24以促进与嵌板P的粘合地连接。因此，粘合物可渗入座18内以确保使连接元件B持久地固定到嵌板P。通过在连接元件B的第一部分20中设置孔24确保连接元件B和嵌板P之间的牢固的连接。
每个连接元件B的第二部分22从嵌板P的各自的侧部L向外突出。第二部分具有凹槽25、接片26和接片26中的狭槽孔27。每个连接元件B通过互锁连接到各自的梁T，并且随后焊接在连接元件B的凹槽25的区域中(见图1)。
因此，梁T的近端面12与嵌板P的其中设置有座18的各自的侧面L接触，并且连接元件B的第一部分20插入该座中。
此外，借助插入到狭槽孔27中的螺纹紧固件(未示出)，连接元件B的第二部分22可与固定到相邻的建筑元件的相邻的梁的连接元件的第二部分机械地连接。
通过现代的激光切割技术(其可以达到高达甚至0.1mm的切割精度)可使在连接元件B和梁T之间获得稳固且牢固的连接所要求的精度。优选地，相同的连接元件B也通过从合适的金属型材开始的激光切割工艺获得。
在本发明的优选的构造中，如图1和图2所示，建筑元件E包括矩形形状的单个嵌板P，其由木质多层交叉层合材料制成并通过多个连接元件B连接到具有中空矩形截面的两个钢梁T，多个连接元件B制成为具有L形截面的板状元件并布置在嵌板P的侧面L上，其中，连接元件B的第一部分20通过环氧树脂连接到嵌板P的座18，并且连接元件B的第二部分22通过互锁和焊接连接到梁T。因此，根据这种构造，一旦与相应的相邻梁T彼此连接，梁T大体上布置在与嵌板P的平面相同的平面中，并且因此，建筑元件E也大体上布置在同一平面中。
然而，可以设想替代的构造，其中建筑元件E包括更多数量的嵌板P，这些嵌板在同一平面上并排布置或布置在成角度的平面上，或者其中，甚至通过在平面视图中适当地修改梁T的形状和/或通过适当地修改梁T的截面形状，使梁T沿着嵌板的其它侧部的至少一个连接到嵌板P上。
在平面视图中，每个建筑元件E的嵌板P可具有不同于附图中示出的嵌板的矩形的形状，例如可具有梯形或平行四边形形状。嵌板P还可具有一个或多个开口和/或一个或多个通孔或盲孔。
梁T可具有不同于本文所示的梁的截面，例如六边形、八边形或更一般地多边形截面。
本发明也涉及一种包括多个平直的建筑元件的建筑系统，如图5所示。通过使根据本发明的多个建筑元件E并排地组装得到这种建筑系统。例如，两个相邻的建筑元件E之间的连接可通过在第一建筑元件E的连接元件B的狭槽孔27中插入合适的螺纹紧固件(未示出)，使得该连接元件B与和第一建筑元件相邻的第二建筑元件E的相应的连接元件B连接。
通过使用根据本发明的用于制造模块化建筑系统的建筑元件可得到的优点在于，例如，如下所示：
-轻盈性：该系统确保改善了结构和建筑学的轻盈性，达到了高的承载力与重量的比值。在该方面，通过减少了对材料的需求，同样改善了环境可持续性，而涉及约束保持不变；
-紧凑性：梁T相对于嵌板P的并排布置允许获得小于现有解决方案的总体厚度，在设计阶段(可能减小分配给厚板、墙壁、覆盖物等的结构的厚度)和在构造阶段(节省专用于储存和运输的空间、易于组装和处理、易于移除从而更换和维护)具有明显的优点；
-干式安装组件：该系统设计成使用螺栓和/或螺母通过简单的连接操作进行原位组装，而无需添加砂浆或其它胶成分，这促进并加速了组装程序；
-自动化：该系统设计成允许在预制阶段中快速制造和标记这些部件，并且其基本部件(即嵌板、梁和连接元件)可以通过使用电控机床的制造工艺来制造；
-抗震性：使用根据本发明的建筑元件来制作建筑物的水平地板结构和竖直墙壁在水平载荷下和在竖直载荷下都为整个结构提供了高抗力和刚度的特性，由此显著地限制了可能由地震事件引起的破坏(首先借助于减小地震结构质量)。
自然地，本发明的原理保持不变，实施例和结构的细节可由仅通过非限制性示例的方式描述和示出的那些实施例和结构细节进行广泛地改变，而不会由此脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (12)

1.平直的建筑元件（E），用于制造水平建筑结构，所述建筑元件包括：
嵌板（P），由非金属材料制成，所述嵌板具有：一对平直且平行的面（S、I），即顶面（S）和底面（I）；以及在所述平直且平行的面（S、I）之间延伸的多个侧面（L），
至少一个梁（T），所述梁由金属材料制成并具有一对相对的面（12、14），即，近端面（12）和远端面（14），以及
多个连接元件（B），所述连接元件由金属材料制成并使至少一个所述梁（T）刚性地连接到所述嵌板（P），
其特征在于，
至少一个所述梁（T）沿着所述嵌板（P）的相应的所述侧面（L）布置，其中，所述近端面（12）与所述侧面（L）接触，并且
其中，每个所述连接元件（B）为板状元件，包括：第一部分（20），所述第一部分插入到设置在所述嵌板（P）的各自的所述侧面（L）上的相应的座（18）中并通过粘合装置固定在所述座中；和第二部分（22），所述第二部分从相应的所述侧面（L）突出。
2.根据权利要求1所述的建筑元件，包括：一对所述梁（T），所述梁布置成沿着所述嵌板（P）的一对相对且平行的所述侧面（L）。
3.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，所述粘合装置包括环氧树脂基混合物。
4.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，每个所述连接元件（B）的所述第一部分（20）具有多个孔（24）。
5.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，每个所述连接元件（B）的所述第二部分（22）通过凹槽（25）和/或焊接而连接到相应的所述梁（T）。
6.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，每个所述连接元件（B）的所述第二部分（22）具有至少一个孔，以用于通过螺纹紧固件连接到相邻的建筑元件（E）的相应的连接元件（B）。
7.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，每个所述连接元件（B）具有大体上L形截面。
8.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，每个所述梁（T）的所述远端面（14）具有用于使螺纹紧固件插入的多个连接孔（16），以使所述梁（T）与相邻的建筑元件（E）的相应的梁（T）连接。
9.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，所述嵌板（P）为多层嵌板和/或木质材料嵌板。
10.根据权利要求1所述的建筑元件，其中，所述嵌板（P）的所述侧面（L）垂直于所述平直且平行的面（S、I）延伸。
11.建筑系统，所述建筑系统包括根据前述权利要求中任一项所述的建筑元件（E）。
12.根据权利要求11所述的建筑系统，其中，每个所述建筑元件（E）通过螺纹紧固件连接到相邻的建筑元件（E）。
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