CN111527272A - 模块化住房系统 - Google Patents

Abstract

本发明广泛地涉及一种具有结构框架的模块化住房系统，所述结构框架包括内部底架作为核心结构元件，该内部底架包括：第一梯架，其限定了基座；四个柱，至少两个为可延展的柱；第二梯架通过这四个柱接合到第一梯架，使得第一梯架和第二梯架之间的距离和角度中的至少一个是可调节的，以限定结构框架的可用体积。

Description

模块化住房系统

技术领域

本发明涉及模块化住房系统和使用该模块化住房系统来建立模块化房屋的方法。

本发明还涉及一种可延展的柱和一种自升式柱，其可以与模块化住房系统结合使用，尽管这并非排他性的。

背景技术

可负担性和可用性是决定是否可以在最需要住房的地方提供和建立住房的两个限制因素。特别是在偏远地区和遭受自然灾害破坏的地区，那里的进入、资源和人力可能受到严重限制。

考虑到这些缺点，构思了当前的模块化住房系统。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的任何方法和材料也可以用于本发明的实践或测试中，但是本文描述了有限数量的示例性方法和材料。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种包括结构框架的模块化住房系统，该框架包括作为核心结构元件的内部底架，该内部底架包括：第一梯架，其限定了基座；至少两个可延展的柱；和第二梯架，其通过该至少两个可延展的柱与第一梯架接合，使得第一梯架和第二梯架之间的距离和角度中的至少一个是可调节的。该模块化住房系统可以进一步包括可被框架支撑的外墙和屋顶。

该模块化住房系统可以进一步包括外部底架，该外部底架包括：下部构件和限定平面的上部构件；一对柱，分别与所述下部构件和所述上部构件中的每一个接合以形成外围架；以及垂直地将外围架的平面等分的多个横梁，其中外围架通过多个横梁与内部底架分开设置，从而增加了结构框架的可用体积。

外部底架的一对柱中的每个柱均是可延展的。

外部底架可以包括多个外围架，每个外围架通过多个横梁与内部底架分开设置。

外部底架可以包括多个外围架，每个外围架通过辅助梯架与内部底架分开设置。

该模块化住房系统可以进一步包括与内部底架接合的顶板，其中内部底架以相对于第二梯架倾斜的取向支撑该顶板。顶板可包括第二梯架。

顶板可通过可延展的柱与内部底架接合。

第一梯架和第二梯架中的至少一个可以在其中支撑加强网以用于接收可定位基板。

每个第一梯架，第二梯架，可延展的柱，不可延展的柱，顶板，横梁，外围架和辅助梯架的尺寸可以设定为标准大小。每个第一梯架，第二梯架，可延展的柱，不可延展的柱，顶板，横梁，外围架和辅助梯架可以由标准化材料和/或标准化材料规格制成。以这种方式，创建了模块化住房系统，从而允许对构建无数种住房构造所需的零件进行混合搭配的方法。

标准化的连接器和支架方便了组件的混合搭配选择，从而使制造商可以从套件或零件中选择组件，然后构建定制的住房结构以满足所需的需求。

第一梯架和第二梯架中的至少一个可以包括至少一个横穿所述架而延伸的横梁。该至少一个横梁可以贯穿梯架的长度而延伸。该至少一个横梁可以贯穿梯架的宽度而延伸。该至少一个横梁可以连接到梯架的辅助横梁或支撑构件，以提高所述架的刚度。

至少两个可延展的柱可以可旋转地联接至第一梯架或第二梯架中的任一个。可延展的柱可以经由铰链连接至第一或第二梯架，以允许柱保持与梯架的连接并且在运输构造和操作构造之间旋转。由基本上平行于梯架而布置的可延展的柱限定了运输构造。由基本上垂直于梯架布置的可延展的柱限定了操作构造。

每个可延展的柱的相对端可以包括来自装运集装箱的ISO块。

第一梯架和第二梯架中的至少一个可提供用于叉车齿的接合构件。

第一梯架和第二梯架中的至少一个可以在其中设置有多个孔，用于将支撑梁接收和/或固定到其上。

每个支撑梁可以沿其长度设置有多个安装特征，以用于与横梁接合。

该多个孔中的每个可沿着第一梯架和第二梯架中的至少一个的外表面均匀地间隔开。

第一梯架和第二梯架中的至少一个的外周可以构造成提供C形截面。

支撑梁和横梁中的至少一个可以构造成提供C形的截面。

支撑梁和横梁中的至少一个可以构造成提供I形的截面。

多个外部底架可以围绕内部底架布置，使得内部底架形成核心，并且多个外部底架中的每个与该核心接触。

该模块化住房系统可以包括：与所述内部底架相组合的后续的内部底架，在其之间布置有外部底架，使得外部底架的横梁在相反的两端分别由所述内部底架和后续的内部底架支撑。

在一些实施例中，三个内部底架可以被串联布置并且通过布置在其间的一对外部底架互连，使得每个外部底架被支撑在一对内部底架之间，以形成细长的住房结构。

多个第一梯架，多个第二梯架和四个可延展的柱可以通过一对包装架约束在一起，以形成可运输的住房套件。该套件可进一步包括不可延展的柱。该套件可以进一步包括顶板。该套件可以进一步包括用于构造外围架的多个上部构件和下部构件。

在一些实施例中，第一梯架或第二梯架中的任一个可以可旋转地连接到至少两个可延展的柱中的每一个，使得该至少两个可延展的柱可以在运输构造与操作构造之间旋转，在该运输构造中，柱基本平行于第一和第二梯架，且在操作构造中，柱基本垂直于第一和第二梯架。

该住房系统基于可在现场扩展的高度可调底架。辅助结构构件是在预制内部底架的原位上构建的，以实现高效，预先设计的施工。底架和框架的所有结构组件可以在运输到要建造模块化房屋的预定地点之前进行制造和认证，从而消除(如果不是减少的话)在建筑地点进行认证的需要。

本发明进一步提供了一种包括结构框架的模块化住房系统，该框架包括作为核心结构元件的内部底架，该内部底架包括：第一梯架，其限定了基座；两对可延展的柱；以及第二梯架，其通过该两对可延展的柱与第一梯架接合，使得第一梯架与第二梯架之间的距离和角度两者均可调。该模块化住房系统可以进一步包括可被框架支撑的外墙和屋顶。

第二梯架可以可枢转地接合到该两对可延展的柱中的第一对和第二对中的每对，以能够响应于第一对可延展的柱与第二对可延展的柱之间的不相等的延展而使第二梯架旋转，而不会丧失第一和第二梯架之间的接合。

该第一对可延展的柱可在第一枢轴水平处枢转地安装至所述第二梯架，并且该第二对可延展的柱可在第二枢轴水平处枢转地安装至该第二梯架，其中第一枢轴水平与第二枢轴水平之间的距离h以及第一对和第二对可延展的柱之间的距离x定义了第二梯架的最大倾斜角θ，即：Sinθ＝距离h/距离x。

标准化的中央核心或内部底架可以并排连接后续核心，或者可以在后续核心的顶部连接，以形成几乎任何设计的结构。支腿架或外部底架可以位于内部底架或核心的外部，并且可以添加标准化的预制地板和顶板，包括加强网或木料地板托梁面，其可以放置并彼此连接，从而为房屋创建精确的基座，其为尺寸定制的以及正方形的，从而正好构造结构的上层。

一旦安装了结构框架和地板，就可以使用本地承包商安装标准化的本地生产的横梁，C型通道，墙框架，公用事业服务等。备选地，可以准备完整的施工套件并包装，以运输到当地没有可用服务和材料的地区。

第二梯架和可延展的柱的上部之间的枢转接合提供了铰链，从而容许通过将各可延展的柱提升到不同的高度来形成倾斜的屋顶。最好是在可延展的柱的下部使用铰链，这将需要将整个内部底架从包装的头朝下位置旋转或翻转到直立位置以形成倾斜的屋顶轮廓。

本发明提供了可以按零件形式或者组装好的形式来交付的通用底架。该底架提供了坚固的结构，其可以使用/由本地采购的组件轻松地构建，这进而可以刺激本地经济。内部底架的重量和强度提供了坚固的基座，该基座可用于支撑直立的柱，并且其中，可通过柱进而安装螺钉桩等，从而无需专门的机械将底架锚固到地基上。

本发明进一步提供了一种模块化的住房系统，其包括结构框架，该框架包括作为核心结构元件的内部底架，该内部底架包括：第一梯架，其限定了基座；与第一梯架接合的四个可延展的柱；通过该四个可延展的柱与第一梯架接合的第二梯架；以及中间梯架，其与四个可延展的柱中的每一个接合，并且基本上布置在第一梯架和第二梯架之间的一半处，使得第一梯架和中间梯架之间的第一距离是可调节的，并且中间梯架和第二梯架之间的第二距离是可调节的。该模块化住房系统可以进一步包括可被框架支撑的外墙和屋顶。

该模块化住房系统可以进一步包括：外部底架，该外部底架包括下部构件和下部构件以及限定公共平面的中间构件；一对柱，其每一个柱分别与下部构件，上部构件和中间构件接合以形成外围架；以及垂直地将外围架的平面平分的多个横梁，其中外围架通过该多个横梁与内部底架分开设置，从而增加了结构框架的可用体积。

该对柱可以是可延展的，以在第一距离上对下部构件和中间构件进行调节，以及在第二距离上对中间构件和上部构件进行调节。

该模块化住房系统基于创新性的可调节高度的内部底架，该底架在结构框架的至少两个角上结合了伸缩柱。这允许将内部底架减小到用于运输的ISO标准装运集装箱的高度的大约一半，并且因此便于在单个标准ISO装运集装箱的空间中运输两个单元。这可以最大化资源并且还可以降低运输成本。

本发明的一些实施例的另一个优点是，当内部底架处于降低的高度时，屋顶或屋顶结构可以与檐槽完全组装在一起，从而使其安装更安全，更快捷。在屋顶就位后，可延展的柱就会延展，以将屋顶提升到所需的最终高度。

该模块化住房系统针对飓风等级5级及以下而设计。

该模块化住房系统被设计为将设计、制造和组装的所有权返还给客户和最终用户，从而为交付地区提供经济利益和技能学习。通过使社区和个人参与交付过程和施工过程，可以提供一种自豪感和对产品的所有权，从而带来舒适和安全感，而不仅仅是房屋。

该模块化住房系统旨在提供一种更加有机的土著住房采购结构，社区可以在其中设计自己的房屋装修/房屋大小，为他们的需求/数量筹集资金，以及然后自己建造/安装他们的房屋。允许社区参与设计和施工过程将有助于提供本地技能发展，持续的工作和职业机会，同时为有需要的土著人民提供安全和飓风评级的住房基础设施。

本发明的一些实施例涉及可以从装运集装箱开始形成的可运输的模块化住房。在一些实施例中，从装运集装箱中移除ISO/角集装箱铸件，并且取决于国际运输是否需要，例如对于本地运输和安装的单元，可能不需要ISO角铸件。在将其他组件安装到住房系统时，这些角铸件可能会构成障碍。此外，ISO角铸件可能会阻塞穿过柱的通道。

可以将模块化住房系统的组件包装，以便在结合了ISO角铸件的一对端架中运输。这使得该包装既可以进行国际运输也可以本地运输；但是，对于大多数本地运送，模块化住房系统的组件可以无需使用该对端架而运送。

本发明进一步提供了一种可延展的柱，其包括：第一中空构件和第二中空构件，其中第二中空构件的尺寸设置成位于第一中空构件内，从而为柱提供缩回模式和延展模式，在缩回模式中，第二中空构件基本布置在第一中空构件内，在延展模式中，第二构件基本上从第一中空构件向外延展；以及用于驱动第二构件相对于第一中空构件运动的驱动器，其中，在缩回模式中，驱动器基本上包裹在处于第一中空构件内的第二中空构件中。

第一中空构件和第二中空构件中的每个可包括上部和下部，使得当柱处于缩回模式时，第一中空构件的上部和下部接触，并且第二中空构件的上部和下部接触。

当驱动器将柱从缩回模式向延展模式推动时，第一和第二中空构件中的每个的上部会远离第一和第二中空构件中的每个的相应的下部而移动。

驱动器可以包括细长构件，该细长构件的尺寸设置成当可延展的柱处于缩回模式时被封装在第二中空构件内。

如本文所述的可延展的柱，其中，驱动器可构造成沿一个方向提供一系列齿或连续螺纹，以与驱动机构协作地接合。

驱动机构可以包括棘轮，蜗轮，千斤顶和行星齿轮组中的一种，其与驱动器的齿或螺纹配合，使所述可延展的柱在缩回模式和延展模式之间移动。

该可延展的柱可以进一步包括连接器，用于从柱的外部上的主要位置使致动器与驱动机构可操作地接合。

该可延展的柱可以进一步包括辅助连接器，用于从柱的外部上的次要位置将致动器与驱动机构可操作地接合。

该可延展的柱可提供位于可延展的柱内的多个引导构件，以引导第二中空构件相对于第一中空构件的路径，并引导驱动器相对于第二中空构件的路径。

本发明进一步提供了一种用于使柱与地基接合的自升式柱，其包括：中空支撑柱；可旋转地安装在支撑柱内的轴；以及可接合在所述轴的第一端处的切割构件，其中轴相对于支撑柱的旋转运动将切割构件驱动到地基中，从而将轴和附连的支撑柱拉向地基。

切割构件可包括圆形凸缘。圆形凸缘可以构造为螺旋螺纹。

所述轴具有朝向地基定向的第一端，该第一端终止于锥形尖端。该轴具有与第一端相反的第二端，该第二端构造成接收驱动机构以旋转该轴。

驱动机构包括用于使轴在支撑柱内旋转的马达。驱动机构可以被液压地操作以使轴在支撑柱内旋转。该驱动机构可以是手柄，用于手动使轴在支撑柱内旋转。

所述轴可在所述柱的最顶部上方延伸以暴露轴的第二端和其上的驱动机构。

支撑柱可包括进入端口，以促进驱动机构和其中的轴之间的接合。切割构件是与所述轴可分离的。可以选择适合于预定地基的尺寸和材料的切割构件。

自升式柱还可包括将轴保持在相对于柱的预定位置的锁。中空支撑柱可以是可延展的柱。

在本发明的一个实施例中，提供了一种可调节的桩架，其包括：载荷分布构件，其具有穿过其的孔和基本上平坦的第一表面；锁定板，其具有基本平坦的第二表面，与所述载荷分布构件同轴地对准，并且构造成使得所述载荷分布构件的平坦的第一表面与所述锁定板的平坦的第二表面接触；以及连接器，其通过载荷分布构件内的孔将锁定板接合到桩上，其中使该连接器张紧会将锁定板拉向桩，并沿锁定构件的纵向轴线在锁定板和载荷分布构件之间产生夹紧力，使得载荷分布构件在垂直地将连接器一分为二的平面内相对于相连的桩、锁定板和连接器能够自由移动。

载荷分布构件相对于相连的桩、锁定板和连接器的运动可能受到载荷分布构件的所述孔的尺寸的限制。

所述孔可被构造成允许载荷分布构件与锁定构件之间在垂直地将连接器二等分的平面上沿第一方向移动，并且可被构造成禁止在垂直地将连接器二等分的平面上沿第二方向上移动。所述孔可以是圆形的。可调节的桩架还可包括盖。

可调节的桩架还可包括低摩擦涂层，该低摩擦涂层施加到载荷分布构件和锁定板中的至少一个上，以促进其第一平面和第二平面之间的相对运动。

本发明进一步提供了一种建立包括结构框架的模块化建筑物的方法，该框架包括内部底架作为核心结构元件，该方法包括以下步骤：(a)确定要建造的模块化房屋的构造；(b)选择适当数量的内部底架和外部底架，以为预定的待建房屋构造提供足够的结构支撑；和(c)使用多个横梁布置并随后将每个外部底架与至少一个内部底架互连。该模块化建筑物还可包括可被结构框架支撑的外墙和屋顶。

该方法可以进一步包括以下步骤中的至少一个：(d)对每个内部底架的每个第一梯架填充可浇注的基材，以形成模块化房屋的结构地板；(e)在所述至少一个内部底架的每一个上固定顶板；(f)延伸设置在每个内部底架的下梯架和上梯架之间的多个可延展的柱，以将上梯架升高到预定高度；(g)将至少一面外墙固定在模块化房屋上；(h)将多个可延展的柱固定到模块化房屋的地基中；(i)用可浇注的基材填充每个可延展的柱；以及(j)在步骤(d)中引入可浇注的基材之前，将加强网插入第一梯架中。

该模块化住房系统的实施例旨在：

·提供具有坚固核心结构的快速组装结构，可以在其上构建其他部分。

·利用本地技术人员和本地材料供应商。

·需要很少或不需要外部资源或输入。

·将分配的资金保留在社区或地区内，并刺激经济和其增长。

·提供将来可以扩展和添加的基本结构。

·提供多功能性，以允许进行多种设计和外墙饰面。

·提供模块化的住房系统，最终用户可以在其中设计自己的建筑物。

·促进非技术人员的集会。

模块化住房系统的安全特征和有利特征是能够以安全、方便的工作高度组装屋顶和檐槽或结构的附加高度，并且随后在完成后通过可延展的柱抬升上部结构。

内部和外部底架的强度有利于尺寸稳定性，从而使模块化住房系统的尺寸保持稳定，并使整体结构的组装更加可靠。

该模块化住房系统被设计为：

·按照本地习俗使用竹子、砖头等外墙材料；

·作为套件样式的产品，其中提供了结构架，附加组件可以由本地供应商从标准化零件清单中提供；

·使用标准化的现成的制造好的结构组件-易于获得并作为组装好的组件提供，或可在本地采购；

·将所有权归还最终用户，以及对建设过程充满自豪。

·作为预先设计的结构，已通过高标准认证；和

·支持地区新兴经济增长。

通过以下对本发明的实施例以及附图的描述，本发明的各种特征，方面和优点将变得更加显而易见，在附图中，相同的附图标记表示相同的组件。

附图说明

参考附图，以示例而非限制的方式示出了本发明的实施例，其中：

图1A是根据本发明的实施例的结构的透视图，其示出了通过多个横向构件互连的九个核心单元；

图1B是包括用于构造图1A的结构的模块化住房系统的构件的可运输套件的透视图；

图1C是根据本发明的实施例的结构的透视图，示出了通过多个横向构件互连的三个核心单元；

图1D是包括用于构造图1C的结构的模块化住房系统的构件的可运输套件的透视图；

图2是用于构造根据本发明的一个实施例的结构的模块化住房套件的示意图；

图3A至图3C示出了由使用一个或两个核心单元或底架的套件构建的房屋的示意性布局；

图4是根据本发明的一个实施例的核心单元或底架的透视图；

图5是根据本发明的一个实施例的套件的详细透视图，该套件被构造成可运输的构造；

图6A是端架的透视图，该端架构造成成对地使用以约束套件的构件来进行长距离运输；

图6B是图6A的端架的第三角度视图，示出了其正视图、侧视图和俯视图；

图7A是具有焊接到其上的ISO块以形成端架的一部分的端架直立构件的侧视图；

图7B是穿过图7A的ISO块的剖视图，示出了ISO块，端框和要包装在其中的面板之间的焊接连接；

图7C是具有焊接到其上的ISO块的底架的可延展的柱的侧视图；

图7D是穿过图7C的ISO块的剖视图，示出了ISO块、可延展的柱和要包装在其中的面板之间的焊接连接；

图8是底架的侧视图，示出了一对可延展的柱和底架的基座架之间的可铰链连接；

图9是底架的侧视图，示出了一对叉车凹口的位置，该位置便于竖起的底架的运动；

图10是根据本发明的一个实施例的使用单个双层底架的双层结构；

图11A是在构造所述结构之前处于可运输构造的图10的双层底架；

图11B是单个高度可扩展的周边架的透视图，该架部分地形成用于增加所述结构的可用占地面积和体积的外部底架；

图11C是双高度可扩展周边架的透视图，该架部分地形成外部底架，以增加结构的可用占地面积和体积；

图12A是根据本发明一个实施例的使用两个双层底架的双层结构；

图12B是用于构造图12A的结构的套件的透视图；

图12C是双层结构的透视图，其使用单个双层内部底架和围绕中央核心的多个外部底架；

图12D是图12C的结构的平面图，示出了中央核心在外部底架之间的位置；

图13A是根据本发明一个实施例的使用多个双层底架的双层结构；

图13B是用于构造图13A的结构的套件的透视图；

图14是内部底架的上架与形成由内部底架支撑的外部底架的一部分的带C型通道的横向构件之间的接头的剖视图；

图15是根据本发明的一个实施例的快速部署结构，其示出了用于固定和支撑多个屋顶梁和顶板以促进该结构的部署的可延展的柱；

图16是使用根据本发明的一个实施例的模块化住房系统构造的9个隔间，12个隔间和15个隔间的房屋的示例性布局，其中每个隔间大约为6mx2.4m：

图17A是根据本发明的一个实施例的由模块化住房系统构成的多层结构的透视图；

图17B是图17A的结构的正视图，示出了16个双层底架，支撑多个横梁和中间的周边架；

图18A是根据本发明的一个实施例的可延展的柱的剖视图，示出了处于完全延展构造的柱；

图18B是图18A的可延展的柱的剖视图，示出了处于完全缩回、可运输构造的柱；

图19A是在图18A的可延展的柱内使用的引导构件的俯视图；

图19B是图19A的引导构件在可延伸的柱内就位的截面，其示出了在每个拐角处的加厚截面。

图19C是穿过可延展的柱的示意图，示出了在可延展的柱的上部和下部之间的适当位置的引导构件。

图20A是枢转地附连到底架的上梯架的一对可延展的柱的示意性端视图，示出了一对偏移的枢转轴。

图20B是图20A的一对可延展的柱的示意性端视图，其中，当第一柱延展得比第二柱更远时，上架旋转过角度θ，示出了上梯架的俯仰；

图20C是上梯架的一个实施例的截面图，该梯架的截面构造成部分地围绕柱，从而形成C型通道铰链。

图20D是铰接的屋顶接头的透视图，其在形成房屋的屋顶轮廓的相邻第二梯架之间提供成角度的连接；

图20E是图20D的铰接屋顶接头的透视图，示出了用于将上梯架可旋转地安装到柱上的箱段支架；

图20F是用于将柱连接到上梯架上以提供成角度的屋顶接头的一对超大箱段支架的示意图。

图21A是示意图，其以可运输、部分延展和完全延展的视图示出了可延展的柱的内部，其中，柱的中央构件提供了用于就地延展柱的驱动机构；

图21B是第二和第三柱部分的剖视图，示出了可延展的柱组件内的配合的引导板和对准板。

图21C是图21B的第二和第三柱部分的透视图，示出了从它们的嵌套构型展开的状态。

图22A是可延展的柱的实施例的剖视图，示出了柱的外部和内部分开以将驱动机构封装在其中。

图22B是封装在柱内的驱动机构的一部分的示意图，其具有沿着其而纵向地延伸的多个齿。

图22C-22E分别示出了驱动机构，该驱动机构与本发明的不同实施例中的用于致动所述机构的手柄接合，分别是蜗轮装置，棘轮装置和行星齿轮装置。

图23A是自旋桩的剖视图，示出了容纳在柱内的旋转轴，以帮助将柱与所述结构将要接合的地基接合。

图23B是图23A的自旋桩的内部组件的分解示意图，示出了位于可旋转轴的尖端附近的可接合刀片。

图24A是可调节的桩架的剖视图，示出了桩与所述结构之间的可横向平移的界面。

图24B是图24A的可调节的桩架的内部组件的分解示意图，示出了桩和结构通过其而连接的开口，其中该开口在两者之间限定了允许的横向运动的极限。

图25A-H示出了根据本发明的一个实施例的逐步地建立3隔间房屋的方法。

图26A-H示出了根据本发明的一个实施例的逐步地建立6隔间房屋的方法，其包括用于固定完成的结构的自旋桩；

图27示意性地示出了从完全包装的产品到完全构造的房屋的整个建造过程；以及

图28A示出了住房的第一梯架中的夯土地基。

图28B示出了横跨住房的第一梯架的一系列木料地板片；

图28C示出了浇注的混凝土和网状加强件，以便为住房的第一梯架提供基座。

图29A是通过第一梯架的剖视图，示出了穿过所述架的中心线的支架梁，支撑在该架梁上的网，以及用于悬挂的混凝土的托盘；

图29B示出了穿过第一梯架的剖视图，示出了插入在梯架的轨道之间的地板；以及

图29C示出了穿过第一梯架的截面图，示出了梯架中的填充材料，例如压实的或夯实的土。

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的各种实施例，尽管它们不是仅有的可行的实施例。本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于以下描述的实施例。

具体实施方式

术语“底架”在本文中被理解为定义模块化房屋的架或骨架，该架或骨架提供结构框架作为基础，从该基础上可以接合和支撑另外的面板和构件。

总体上参考图1A和1C，本发明提供了一种模块化住房系统100，其包括结构框架80，框架80包括作为核心结构元件的内部底架10，内部底架10包括：第一梯架12，其限定了基座；至少两个可延展的柱50；以及第二梯架14，其通过该至少两个可延展的柱50与第一梯架12接合，使得第一梯架12和第二梯架14之间的距离和角度θ中的至少一个是可调节的。在一些实施例中，模块化住房还包括由框架80支撑的屋顶。在一些实施例中，调节框架80以提供由框架80的上部形成的屋顶。在一些实施例中，模块化住房还包括外墙。而在一些实施例中，结构框架80可以被网或风挡包围。

尽管在此关于用于建造房屋的模块化住房系统100描述了本发明，但是还构想到，本发明可应用于其他形式的结构，例如店铺，住所，仓库，学校，医院，车库，商店等。

如图1B和1D所示，构造结构100所需的组件是从可以嵌套/堆叠以方便运输到远程位置的一系列标准化组件中选择的。所有组件均以标准大小生产，以促进混合搭配原则，即，为要构造的结构提供大小、成本和构造的最大的灵活性。

结合内部底架10，还提供了外部底架30，其包括：下部构件34和限定平面P的上部构件32；一对柱50，各自与下部构件34和上部构件32接合以形成外围架40；以及垂直地与外围架40的平面P相交的多个横梁38，其中外围架40通过多个横梁38与内部底架10分开设置，从而增加了结构框架80的可用容积。

取决于要构造的结构100的形式(参见图25F)，外部底架30的成对的柱50不需要是可延展的并且可以是固定高度的柱57。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于构造结构的所需套件90的示意图。在该实施例中，套件90提供了单个内部底架10，该内部底架10由作为基座的下梯架12和作为上部结构的上梯架14以及四个可延展的柱50组成。套件90还包括一对外围架40，至少一个加强网18和多个屋顶构件60。一旦构造，套件90可用于建造图3A的房子。

通过添加另外的加强网18和/或另外的下梯架12和/或一系列横梁38，以及另外的外围架40转换成图3B的房屋以提供4个隔间。

另外的屋顶构件60，横梁38和/或下梯架12，以及2个另外的外围架40将延伸外部底架30，以构造图3C的房屋，该房屋提供5个隔间。

图3A-3C中的每一个还分别映射9隔间、12隔间和15隔间的结构，其中单个内部底架10格局被重复布置，并且两个重复的布局通过一系列横梁38互连，从而使房物的可用占地面积变成三倍。

结构核心-内或内部底架10

在图4中示出了作为内部底架10的核心结构。内部底架10包括基座或第一梯架12，上部或第二梯架14以及位于第一梯架12的四个角部处的四个可延展的柱50。

套件90的透视图在图5中示出，其中内(或内部)底架10和多个另外的第一和第二梯架12、14被构造成可运输的构造。一对端架20设置在套件90的相对端以固定套件90来进行运输。当固定套件90以进行运输时，套件90的尺寸与标准ISO装运集装箱的尺寸相同，以便于搬运。

一旦柱50被锁定就位以提供强度，内部底架10将能够支撑结构100。可以将诸如混凝土之类的可浇注的基材倒入中空的可延展的柱50中，以增加其承载能力。

结构100依靠柱50来获得强度，而不依靠任何可以固定到所述结构上以在其中封闭空腔的外墙覆盖物或面板。

套件90可以以大部分组装的形式提供，并且也可以以完全拆卸的包装形式提供，该拆卸的部件被该对端架20保持在一起以运输。

套件90还可以提供可以位于结构100内以用作支撑支柱的门架(未示出)。这些支柱可以交联以为结构100提供另外的支撑。

梯架12、14的壁厚可以在整个架上并且沿着架的长度变化，以在每个架中提供刚度增加的区域。

在一些实施例中，柱50设有盖，该盖在所述结构已经竖起到完成的高度之后被安装，这些柱盖可以为完成的结构100增加结构强度。

基座–第一梯架12

底架10的基座是第一梯架12，该梯架由截面尺寸约为100mm×50mm的钢制部分制成，并被构造为5mm材料规格的C型截面梁13。

示出为支架梁5的多个加强构件跨过架12而延伸以增加刚度。在一些实施例中，支架梁5跨越架12的主轴线而延伸(见图4)。然而，还可以想到，支架梁5可以在架12的短轴上延伸。支架梁5可以在架12上均匀地间隔开或者以可变的间隔布置，使得梁5在较高载荷的区域，例如靠近提升点或叉车凹口3，相互更靠近在一起。在一些实施例中，支架梁5构造为箱段。在一些实施例中，支架梁5被构造为横跨架12和14延伸的板。

加强钢筋被连接以形成加强网18来产生强度。该网具有外部架19，并适于插入第一梯架10中以接收可浇筑的混凝土。当混凝土固化时，加强网18和架19与混凝土结合以为结构100形成坚固的耐用地板92(图28C中所示)。

地板托梁可用于支撑底架10内的片状地板92(图28B所示)。备选地，第一梯架12的C型截面梁13可以向内定向，以支撑加强网18并提供混凝土可以在其中固化的模架。

可以将每个柱50在第一梯架12的每个角中焊接就位。备选地，可以使用套件90附带的套筒形成连接。

可以以组装形式提供结合网18和架19的包装的地板架面板，或以拆装的形式提供，以便现场组装。

在一些实施例中，结构100的第一梯架可以用压实的土或夯土填充，以为结构100提供基座(在图28A和图29C中示出)。

在第一梯架12的一些实施例中，将网18直接焊接或用螺栓固定到架12的梁13，而无需单独的外部架19(见图25A-25H)。网18完全被引入架12中的混凝土混合物覆盖。网18也可以跨架12固定至支架梁5。

在一些其中将使用悬挂地板例如木料或板93的实施例中，可以将一系列顶帽94或箱段插入架12中，以支撑木料板93并为将要铺设的木材设定高度(见图29A-29C)。在接受混凝土浇筑之前，可以在顶帽94或箱段上支撑加强网18。

托盘95可以放置在架12中的支架梁5的下方，以为架12提供基座，以约束引入梯架12中的液态混凝土。托盘95可以由形成架12的梁13的开口部分支撑。(见图29A)。

梁13设置有多个孔或锁定螺栓孔87，用于将固定装置固定至架12，或用于将随后的架12'固定至第一架12。预期的固定装置包括但不限于砖角、墙面配件、风挡、吊装支架、镶板、叉车凹口等。

柱50

下部或第一柱部分51旨在用作在第一梯架12和可延展的柱50之间提供牢固连接的结构构件(见图8)。

柱50可以松散地包装在套件90内并现场安装。柱50可以在现场用千斤顶或机器举起。在一些实施例中，可以在结构100完成之后去除选定的柱50，以在结构100内提供开放区域。

邻接第一梯架12和第二梯架14的柱可以是不可延展的柱57或可延展的柱50。此外，柱50、57中的任何一个都可以由中空部分构成，以便一旦被建立并附连至完成的结构100，则允许柱50、57填充有混凝土，以用于附加的结构支撑。在此将参照图18-23描述柱50、57的进一步的实施例。

顶部-第二梯架14

第二梯架14被设计成一旦构造并作为套件90在运输期间为结构100提供刚度。

第二梯架14被设计成重量轻，因此可以用人力将它们抬起并安装。

第二梯架14不被设计成提供与第一架12相同的结构强度。第二梯架14旨在支撑梁和与C型通道形式的横梁38接合，它们将要被安装到第二梯架14上，以为屋顶构件60和顶板61提供必要的支撑(见图15)。

第二梯架14被设计成提供内部底架10的容易的安装和支撑。

在第一梯架12下方且并没有穿过梯架12结合叉车凹口3提供了不削弱带有凹口的架12的优点，并允许材料规格为约100mm。这在图9中示出。

在图9中还示出了一系列运输螺栓85，其穿过架12和18插入，以在运输期间将架保持在一起。

第二梯架14被设计成重量轻，并且通过将C型檩条15添加到架14中作为屋顶架支撑件(可设想为100×50mm的箱段)，可以针对跨度提高每个梯架的强度。

一旦将第二梯架14提升到预定高度，柱盖(未显示)将被固定，以隐藏柱50并为完成的结构100提供结构支撑。

本文档中的设计是围绕可在ISO装运集装箱中运输的最大长度创建的，并使用20015C截面进行计算，但是，可以预期，大小会因要建造的建筑而异。可以将大小标准化并改变厚度以适应不同的应用，从而减少所需的零件变化。

可以为可容纳最大跨度的屋顶和地板托梁提供对C型通道13的尺寸调整。例如，150C15的最大跨度为2.4米，200C15的最大跨度为4米，6米等，且一旦确定，就可以在工程段中对建筑物进行设计。

顶板61可以被构造为将跨屋顶架14而固定的夹心顶板。这些板很轻并且可以快速安装。

需要特别地制造山墙梁25，以便可以将互连组件连接到其上。

椽条27可以由山墙梁25支撑。在一些实施例中，山墙梁25是双面的，以在其任一侧上支撑椽条27。

端架20

图6A是端架20的透视图，其构造为成对地使用，以在长距离运输中约束套件90的构件。

图6B是图6A的端架20的第三角度正视图，示出了其前视图、侧视图和俯视图。

当不再需要运输或包装时，端架20可以单独使用，或者与柱50结合使用，以为完成的结构100提供另外的结构组件。

具有标准的梯架12、14，该梯架12、14的大小被设置为装配于端架20内，其在组合在一起时适于以ISO装运集装箱形式的形式运输。

图7A是具有焊接到其上以形成端架的一部分的ISO块6的端架20的直立构件梁22的侧视图。

图7B是穿过图7A的ISO块6的截面图，其示出了将ISO块6连接至端架20的梁22以在其中支撑包装的面板的焊接线7。

梁22的L形截面可以捕获建筑板(梯架12、14，屋顶构件60，外围架40等)并将它们保持就位。当套件90到达其最终目的地时，可以将端架20移除并重新利用。端架20也可以被制造成具有伸缩梁22，其扩展并可以结合到房屋100中作为用于各种功能的结构组件，例如作为：

·水箱架

·支架单元

·门架

·地板和屋顶支撑件。

在一些实施例中，套件90可以通过将底架的可延展的柱50直接焊接或以其他方式固定到ISO块6上而形成，以允许建筑面板(梯架12、14，屋顶构件60，外围架40等)和外部非结构性面板包装在其中，如图7C和7D所示。

利用梯架12、14的孔，还可以想到，可以使用平板或角支架将成组的梯架通过螺栓连接在一起，而不需要ISO块，以进行区域运输。

铰链的柱

在一些实施例中，可延展的柱50经由铰链42枢转地联接至第一梯架12，以允许柱在平行于第一梯架12的运输位置与操作配置之间旋转，在操作配置中柱50基本垂直于第一梯架12。从运输位置(示为柱50”)，可以将柱50旋转或向上转动到适当位置(由箭头示出)，以准备将第二梯架14接收到每个柱50的顶部，如图8所示。

快速组装和容易地同时运输多个组件是重点。

第一梯架12和第二梯架14具有相同的大小(如果不是深度，则至少在面积上相同)，并且四个柱50固定到第一梯架12的每个角。这样，在套件90的运输过程中，叠置的柱50可以嵌套在内部底架10中。

柱50可以单独包装，或利用铰链42预先连接到屋顶架，以在就位时转动到站立高度。该对端架20分别包括四个梁22和四个角构件，在图6A中示出为ISO块6。梁22和ISO块6可以焊接或用螺栓固定在一起，或者利用焊接和螺栓的组合。

外围架40和外或外部底架30(单层)

外围架40由下部构件34和上部构件32形成，下部构件34和上部构件32在相反的端部处接合到一对可延展的柱50。外围架40可以与横梁38结合以提供外部底架30。外部底架30由至少一个内部底架10支撑，并且可用于连接一对内部底架10以向结构100提供增加的占地面积。图11B示出了外围架40的实施例。

在一些实施例中，外围架40也可以用于替换屋顶构件60。

双层底架11

在一些实施例中，本发明提供了一种双层结构，其使用双层可延展的内部底架11构造。如图10所示。双层内部底架11包括第一梯架12，第二梯架14和中间梯架16，中间梯架16设置在第一和第二梯架之间。这三个梯架通过八个可延展的柱50彼此接合，每个柱50在中间梯架16的角部处接合。备选地，这三个梯架12、14、16可以通过非延展的柱57彼此接合。

可扩展的外围架41(双层)

外围架40可以形成为可扩展的外围架41，以容纳双层底架11。可扩展的架41由下部构件34、上部构件32和中间构件36形成。中间构件36通过一对可延展的柱50附连至上部和下部构件中的每一个(参见图10和11A-C)。外围架41可以与横梁38结合以提供外部底架30。外部底架30在三个不同的高度(第一高度，中间高度和第二高度)连接到内部底架11。以这种方式，中间梯架为结构提供第二层地板，并且第二梯架14在附连屋顶构件60或顶板61之前限定了结构100的顶部。

外部底架30由至少一个内部底架11支撑，并且可以用于连接一对双层内部底架11，以向结构100提供增加的占地面积。图11C示出了外围架41的实施例。

在一些实施例中，外围架41也可以用于形成屋顶架60。

图12和图13示出了由多个套件90构成的双层结构100的备选实施例。

图12C和12D示出了根据一个实施例的具有单个双层内部底架11的双层结构100，该双层内部底架支撑着在其周围的六个外部底架30。在该实施例中，该结构从单个内部底架11提供了14.4mx18m的地板面积。

图13A和图13B示出了根据一个实施例的双层结构100，该双层结构具有四个双层内部底架11，其支撑它周围的十二个外部底架30。如图12C和12D所示，内部底架11沿着结构的外围而不是居中地设置。在该实施例中，该结构从四个内部底架11提供了28.8x18m的地板面积。

横梁38

该系统设计为具有可互换的标准零件。例如，其中；

·檩条15和椽条27将具有设计余量，可在沿内部底架10和外部底架30以及在它们之间连接的横梁38的多个位置处使用。

·可以在所有组件中预先打孔，以允许在多个位置和应用中进行固定，以用于各种功能(地板托梁，屋顶和椽条)。

·总体设计，大小和构造由标准大小定义，以确保材料在当地的可用性。

·集装箱架PFC型通道折叠成大小成为具有标准的辗压断面，其装配在诸如地板托梁，或屋顶椽中。

·每个组件中的位置固定孔允许例如450毫米的孔中央与450毫米的地板托梁中央和900毫米的屋顶椽间隔匹配。

完成的结构100的构造

图16是使用根据本发明的一个实施例的模块化住房系统构造的9隔间，12隔间和15隔间的房屋的布局，其中每个隔间大约为6mx2.4m：

通过使用这种模块化住房系统，可以构建无数的标准设计格局。

设计格局的四个示例如图15和16所示。

1.三隔间面板式房屋设计为可快速部署和安装，并具有抵抗5级飓风的能力(参见图16)。

2.5隔间面板，比3隔间格局提供了更大的地板面积。

3.9隔间社区中心，如果需要，其也可用于仓储或用于医院。

4.12隔间和15隔间社区中心，如果需要，其也可以用于仓储或用于医院。

图16展示了住房布局的可能的地板平面和变化，并与单独的隔间相叠加以供参考。示出了与主结构100相邻的附加模块，以提供模块化浴室单元78。

图16的图示示出了在所述结构的各端处的外围架40，其间具有填充物。

可以使用网格扩大所需的房间和墙壁布局，以增加可用隔间的数量。

高层系统

一方面，一种模块化住房系统，包括结构框架80和外墙以及由框架80支撑的屋顶，框架80包括作为核心结构元件的内部底架11，内部底架11包括：

第一梯架12，其限定了基座；

与第一梯架接合的四个可延展的柱50；

通过该四个可延展的柱50接合第一梯架的第二梯架14；和

中间梯架16，其与该四个可延展的柱50中的每一个接合，并且基本上布置在第一梯架12和第二梯架14之间的一半处，使得第一梯架12和中间梯架16之间的第一距离以及中间梯架16和第二梯架14之间的第二距离是可调节的。

在图17A(以透视图)和图17B(以正视图)中提供了用于建造多层建筑物的模块化住房系统的实施例。

高层结构100由结构框架80支撑，该结构框架80包括多个双层底架11，其与多个可扩展的端架41和多个横梁38相互连接，随后在顶部装设另外的层，另外的层包括多个双层底架11，其与多个可扩展的端架41和多个横梁38互连。

用于可折叠2层单元的系统

当在2至3层的住宅结构100中使用该系统时，便开发出了双高度设计。在双高度情况下，2层自然不需要两个屋顶和地板，因此开发了一个3面板、2层架。双高度设计将通常应用于住宅建筑，未来的设计旨在加强用于商业应用的系统。

通过使用一个带有两个侧架41和标准地板加强网18的双层底架11，结构100的可实现格局变为176平方米。使用两个双层底架11和四个外围架41，结构100的可实现格局变为480平方米。

使用端架和临时支撑件以及横梁38来探索双高度/双层设计将扩展可用结构100的产品组合，其中该系统可与双高度集装箱一起使用。

将内部底架连接到外部底架

预期可以在模块化住房系统的几乎任何组件—例如第一或第二梯架12、14，可延展的柱50，横梁38，屋顶构件60，C型檩条15，外围架40、41等—中切割、打孔或以其他方式形成多个孔。可以将钢组件中的孔切成一半深度以折叠成其他组件中的孔以锁定到位。夹系统也可以用于将系统的组件结合并保持在一起。还构想到，系统的一些构件可以提供凹部或凸部，利用凹部或凸部来定位或接合住房系统的其他组件。

进一步构想到，系统的某些组件可以制造成具有自固定特征，例如弹簧加载的螺栓或卡扣设计，以固定结构组件，而无需现场交付螺栓。

墙系统

外墙面板(未示出)附连到结构100的结构框架80。外墙面板通过设计在内部底架10和外部底架30中的各种墙连接选项附连到结构框架80。所述连接选项可以包括用于固定风挡，安全网，胶合板，防水布，粗纸板，纤维板，镶板等的通道，槽，孔，突起，凹陷，切口等。

使用者可以用各种不同的材料来封闭结构100，该材料然后可以用泥砖加固，或者在结构100的外部周围用更长期的材料加固，例如砖，Hebel块，木料或其他形式的覆层。

固定屋顶或护板

应急面板可以随镶板和封装的固定装置一起交付。这为在灾难恢复情况或资源匮乏的新兴经济体中紧急使用提供了一种随手可用的(drop-in)解决方案。

新兴的经济体系也可以适应该住房系统，以适应本地材料，例如稻草屋顶，波纹铁，竹子或任何可用的自然资源。

倾斜式屋顶结构

一方面，模块化的住房系统包括结构框架80和外墙以及由框架80支撑的屋顶，框架80包括作为核心结构元件的内部底架10，该内部底架10包括：

第一梯架12，其限定了基座；

两对可延展的柱50；和

第二梯架14，其通过该两对可延展的柱与第一梯架12接合，

这样，第一梯架12和第二梯架14之间的距离和角度θ两者都是可调节的。

当平行的柱50被提升时，不使柱50变形和变得不平行，就不可能形成倾斜的顶架14，因为当形成屋顶斜面时，需要斜边并且需要与层水平面相比更长的倾斜长度。这通常将导致柱50倾斜并扎紧。

为了允许形成该斜边，将外伸铰链与枢轴点的选择结合在一起，以允许多个功能和多个斜边或屋顶角。

图20A是枢转地附连到底架的上梯架的一对可延展的柱的示意性端视图，示出了一对偏移的枢轴。该对偏移的轴包括第一枢轴44和第二枢轴46。枢轴44高于枢轴46，在它们之间限定了偏移高度“h”。各个柱50彼此间隔开距离“x”。然后，这为上梯架14定义了最大倾斜角θ，使得Sinθ＝h/x。

图20B是图20A的可延展的柱的示意性端视图，其中，当第一柱50延展得比第二柱50更远时，其旋转过了角度θ，示出了上梯架的俯仰；

·枢轴44、46在柱50和第二梯架14之间形成铰链48。在套件90的运输过程中，铰链48必须嵌套在柱50中，并提供结构阻力。

·铰链48设计成使得枢轴点44、46可以适应不同的角度θ。

·在柱50的上部处提供了固定点，这些固定点允许螺栓在结构上以不同角度θ锁定就位。然后可以使用运输螺栓孔81设置和固定铰链48以进行运输。随后，可以在需要时释放铰链48以抬高结构100。锁定机构(在图20B中示出)包括穿过柱50的一系列锁定螺栓孔87，它们可与第二梯架14或铰链48的各部件对准，以在对准时接收螺栓或锁定销。

·接头/回扣/键特征可设计到每个柱50中，以利于与锁定机构接合以便运输。

图20C是上梯架14的一个实施例的截面图，其具有构造成部分地围绕柱50贴合的截面，从而形成C型通道铰链83，允许上梯架14相对于柱50枢转运动。

图20D是铰接的屋顶接头的透视图，该铰链的屋顶接头提供了围绕相邻的第二梯架14、14'之间的枢轴46的成角度的连接，该第二梯架14、14'形成了完整结构100的屋顶轮廓。该成角度的连接构造有箱段支架7，该箱段支架7安装在第二柱部分52的最上端处。

在铰链48中未使用锁定螺栓孔87，而是绕螺栓孔46产生了枢轴点。

箱段支架79提供了多个安装孔，可用于使支架79和柱之间的连接枢转，并且还相对于柱50以所需的取向锁定(使用螺栓85)支架79。

箱段支架79的深度在100-200mm之间，各锁定螺栓孔的间距大约为100mm。这允许支架79通过第一对或第二对孔87附连到柱上。这在两个相邻的柱之间提供了另外的100mm的高度，以容纳延展到比另一柱更大的高度的一个柱。备选地，如图20F所示，可以将上柱52设置为相同的高度，并且箱段支架79用于为上梯架14产生铰链。

箱段支架79使用板支架49而固定至上梯架14。支架49还用于将柱50的第一(最低)部分51固定至第一梯架12(在图21A中示意性地示出)。支架49和79可以焊接或螺栓连接到柱50或架12、14。

可延展的柱

图18A是可延展的柱的剖视图，示出了处于完全延展构造的柱。图18B是图18A的可延展的柱的剖视图，示出了处于完全缩回、可运输构造的柱。

柱50包括三个组件，第一部分51，第二部分52和第三部分53。第一部分51具有最大的截面，以便将处于缩回构造的第二部分52和第三部分53容纳在其中。柱50在图18A和18B中示出，具有焊接到其相对端的ISO块6。

在图19A-C中示出了引导构件，其被示出为尼龙滑动件55。第一滑动件55位于第一部分51和第二部分52之间，第二滑动件55位于第二部分52和第三部分53之间。滑动件55帮助引导柱50的各部分之间的相对运动。滑动件55还缓冲了它们之间的连接。滑动件55可以设置有加厚的角部，当在它们的最大延展时，见图19C，其可以帮助降低柱50的各部分翻倒的机会。

图20以可运输的、部分延展和完全延展的视图示出了可延展的柱的内部部分，其中柱50的第三或中央构件53提供了用于就地延展柱50的驱动机构56。

第一部分51和第二部分52中的每一个可分离成下部51a，52a和上部51b，52b。

当柱完全缩回时，第一部分51的下部51a和上部51b与第二部分52和第三部分53发生接触，以将第二部分52和第三部分53完全封闭在第一部分51内。

当柱完全缩回时，第二部分52的下部52a和上部52b与第三部分53发生接触，以将第三部分53完全封闭在第一部分51内的第二部分52内。

自升式柱

一方面，提供了一种可延展的柱50，其包括：

第一中空构件51和第二中空构件52，其中第二中空构件52的尺寸设置成可位于第一中空构件51内，从而为柱50提供缩回模式，其中第二中空构件52基本上设置在第一中空构件51内，以及延展模式，其中第二空心部件52基本上从第一空心部件51向外延伸；以及

驱动器53，其用于驱动第二构件52相对于第一中空构件51的运动，其中，在缩回模式下，致动器基本上被包裹在第一中空构件内的第二中空构件内。

柱50可以由两部分或更多部分制成，并且在图22A-B中，示出了三部分的柱50，其具有形成为杆的第三或中央部分53。杆53具有用于齿轮或链轮的槽/齿/底架/接收装置56(如图22C-E示意性地所示)。

在第一柱部分51的基座处，存在用于接收锁定螺栓85的螺栓孔。这确保了第二和第三部分52、53在折叠状态下不会通过中空的第一部分51的端部掉落。第二和第三柱部分可在其各自的基座处开槽，以在柱未处于延展的可操作构造时允许所有三个柱段都坐在锁定螺栓85上。

在一些实施例中，驱动机构58至少部分地安装在柱50内，使得手柄59可以从柱50的外部插入驱动机构58中以启动柱50，从而使柱50缩回或扩展。优选地，存在一个以上的位置，该位置提供了穿过柱50的入口，以允许将手柄59重新定位或与驱动机构58的备选部件重新连接。

备选地，外部千斤顶系统可以通过检查孔/进入开口附连到柱50，该检查孔/进入开口允许齿轮(棘轮，蜗杆驱动器，行星齿轮组)连接到第三部分53的齿条56。

可以使用第三中央部分53作为提升或降低装置从柱50的下部51或上部52顶起柱50。

备选地，可以通过柱，杠杆，滑轮，起重机等来实现完成的或部分完成的结构100的抬起。

柱50的优选实施例不需要焊接并且可以用最少的工具延展到工作高度。一旦处于期望的高度，就使柱50的第一部分、第二部分52和第三部分53中的孔对准，从而可以插入螺栓以对准并限制柱50处于延展构造。这些相同的螺栓可用于将柱50保持在套件90内的紧凑可运输构造中。

柱安装板49在图21A中示意性地示出在柱50的基座处。板49用于将柱50固定到第一梯架12或第二梯架14。支架49是钢板并且可以焊接或用螺栓固定在底架10、30的相邻结构上。

图21B是第二柱部分52在第三柱部分53内部的嵌套的截面示意。

在阴影部分中是第三柱部分53，具有在内部焊接于其上的四个板。在柱53的内部段的相对侧上，有一对对准板8a，8c。对准板8a，8c固定到段53的顶部，并且每个对准板提供用于接收锁定螺栓的螺栓孔，以将柱保持在延展构造。当第二柱部分52被向上拉动并从第三柱部分53中拉出时，对准板8a，8c被拉向固定在柱52的第二部分外部的下部的一对相应的对准板8b，8d。对应的板对8a，8b和8c，8d不能彼此通过，并且在每对对应的板之间接触时提供挡块，使得不能将柱部分52完全从柱部分53中抽出。

在板8a，8b和8c，8d之间的接触点处，第二和第三柱部分52、53之间的锁定螺栓孔也被对准，以准备接收锁定螺栓85(图21B中以虚线示出)。尽管未示出，但是在第一柱部分51和第三柱部分53之间提供了类似的布置(在图21C中仅示出了对准板8e)。

柱部分51、52、53可以由轧制钢材形成，并且因此，沿着每个柱部分的长度形成焊缝49。因为图21B是示意图，柱部分52和53没有按比例绘制。实际上，焊缝45可从柱段的内部和/或外部突出并且使柱部分彼此结合。这会使柱50的扩展很麻烦。为了防止或至少减少这种结合效果，已将引导板插入每个焊缝49的相对侧。

在柱部分53的第一外表面上固定有单个引导板9a，并且在柱部分53的相对面上是引导板9c，其也固定在柱部分53的外部。对应的引导板9b，9c定位在第三柱部分53的内面上。与对准板8a-8d相同，对应的引导板9a，9b和9c，9d位于第二和第三柱部分52、53的相对端，以形成越过它们之间的焊缝45的导轨。

除了提供对准和减少结合效果之外，引导板9a-9d和对准板9a-9d的组合还减少了延展的柱50中的游隙的量，为延展的柱50提供了刚度并保持为直柱。通过将对应的板8、9定位在两个相互关联的柱部分52、53的相对端处，减小了在延展的柱50的纵轴上的偏移量。

尽管未示出，但在第一柱部分51和第三柱部分53之间提供了引导板9a-9d的类似布置(在图21C中仅示出了引导板9e)。

螺旋桩千斤顶

一方面，提供了一种用于使柱与地基接合的自升式柱50，其包括：

中空支撑柱50；

轴62，可旋转地安装在支撑柱50内；和

切割构件66，可接合在轴62的第一端处，

其中轴62相对于支撑柱50的旋转运动将切割构件66驱动到地基73中，从而将轴62和附连的支撑柱50拉向地基73。

图23A是自旋桩的剖视图，示出了容纳在柱内以帮助将柱与地基(所述结构将要与之接合)接合的旋转轴。

可以使用柱50作为套管或引导器来将螺钉桩结合到柱50中，以安装桩62。可以将传动机构结合到柱50中以拧紧并由此插入桩62，将其旋入到地基中预定深度。

桩62在实际效果上是可旋转的轴，该轴可插入到柱55的中空中央，此时，诸如螺旋刀片66之类的切割构件可在底架10的基座处附连到轴62的下部62a。可以在轴62中切割出螺栓孔68，以便将螺旋刀片66接合到其上。轴62可在柱50上方延伸，此处，轴62可通过使用杠杆用手驱动，由诸如液压，电动机或其他机构的机械装置驱动。可以在轴62的上部中提供连接孔68b，用于接收驱动装置。

图23B是图23A的自旋桩的内部组件的分解示意图，示出了位于可旋转的轴62的尖端64附近的可接合刀片66。尖端64有助于将桩62定位在地基中，以开始驱动轴62进入地基中，并且将有助于在实现抓牢(find purchase)之前阻止轴62在坚硬的地面上滑行。

地震连接

一方面，提供了一种可调节的桩架70，其包括：

载荷分布构件74，具有穿过其的孔72和基本平坦的第一表面；

锁定板75，具有大致平坦的第二表面，与载荷分布构件74同轴对准并且构造成使得载荷分布构件的平坦的第一表面与锁定板的平坦的第二表面接触；和

连接器76，其通过载荷分布构件74内的孔72将锁定板75接合到桩62，

其中使连接器76张紧会将锁定板75拉向桩62，并沿着连接器76的纵轴在锁定板75和载荷分布构件74之间产生夹紧力，从而使载荷分布构件74能相对于相连的桩72、锁定板75和连接器76在垂直地将连接器76一分为二的平面上自由移动。

在提供专注于提供安全结构的住房系统时，许多现场位置将是救灾现场，其中自然灾害的成因可能为风暴、水和风等包括地震在内的损害，而这些风险地区通常包括其中的几个因素。因此，我们的住房系统必须承担尽可能多的这些风险。

墩和桩是抵抗上载荷和向下载荷的重要元素，并为结构100提供了坚固而牢固的基座。发生地震时，地面移动，并且地面移动的量将部分取决于地震的强度，以及由于山体滑坡和地表面液化引起的地面滑移。

地面运动通常不限于单个方向，且将是在垂直轴上移动，上下移动和横向移动的结果。如果不设计为承受这些类型的载荷，则这种横向运动会剪切所述桩和墩。

允许发生水平运动的一种解决方案是通过利用膜或光滑表面以及墩/桩的水平运动能力来消除结构100与地面的固定结合。通过提供这种水平运动，在建筑物结构下方发生地震移动，而使建筑物保持在基本静态的位置，并减少由此造成的损坏。

通过垂直地将结构100连接到墩/桩，并提供与开口连接的板以允许在水平方向上移动，可以提供一些保护，以减少地震地面运动的影响。可以增大或减小允许该移动的开口的大小，且其可针对预期的地震强度和冲击波的方向进行设计(例如，地震可能会导致该位置处的地面振动200毫米)。

图24A是可调节的桩架的剖视图，示出了桩与所述结构之间的可横向平移的界面。而图24B是图24A的可调节的桩架的内部组件的分解示意图，示出了通过其连接桩和结构的开口，其中该开口限定了两者之间的允许的横向运动的极限。

参考图24A，提供了可调节的桩架70，其中：

1.桩62在其最上部处，即在桩62顶部，具有连接点71，将桩驱入地基73之后将可接近该顶部。

2.如果需要的话，可以连接到地基的载荷分布板74在中央具有允许该移动的开口72。

3.将锁定板75放置在载荷分布板开口72上，并通过诸如螺栓76或其他类似附连件的连接器将其连接至桩62。

4.允许锁定板75在其下方自由移动的顶盖77可以是具有空隙的刚性构件，或者也可以是软泡沫以允许运动。

5.载荷分布板74也可以连接到上方的建筑结构100，其中锁定板75被布置在其中，以提供整体单元。

6.多个载荷分布板74可以以层压构造(未示出)组合，以允许在多个方向上的另外的运动和/或特定运动。

孔72的尺寸(图示为圆形开口，但不限于此)将限制在结构100与桩62之间的连接受损之前安装件70可以承受的横向移动的量。在一些实施例(未示出)中，孔72的形状和尺寸可以设定成允许和限制沿预定方向的运动。

建立/安装方法

一方面，提供了一种建立包括结构框架80的模块化房屋100的方法，该框架包括内部底架10作为核心结构元件，该方法包括以下步骤：

(a)确定将要建造的模块化房屋的构造；

(b)选择适当数量的内部底架10和外部底架30，以为将要建立的房屋的预定构造提供足够的结构支撑；和

(c)使用多个横梁38将每个外部底架30布置并随后互连到至少一个内部底架10。

该方法可以进一步包括以下步骤中的至少一个：

(d)为每个内部底架10的每个第一梯架12填充可浇注的基材，以形成模块化房屋100的结构地板；

(e)将顶板61固定到所述至少一个内部底架10的每一个上；

(f)延伸多个可延展的柱50，其设置在每个内部底架10的下梯架12和上梯架14之间，以将上梯架14升高到预定高度；

(g)将至少一个外墙固定到模块化房屋100上；

(h)将多个可延展的柱50固定到模块化房屋的地基73中；

(i)用可浇注的基材填充每个可延展的柱50；和

(j)在步骤(d)的引入可浇注的基材之前，将加强网16插入第一梯架12中。

在一些实施例中，模块化房屋还可包括外墙和可由框架80支撑的屋顶中的至少一个。

图25A-H逐步地示出了根据本发明的一个实施例的建立3隔间房屋的方法。

图25A和25B–示出了以可运输、缩回形式接收的套件90。套件90还包括准备进行构造的多个横梁38，外围架40和加强网18。

图25C–示出了处于部分升高的构造的底架10，其中可延展的柱50的第三部分53已经从第二部分52和第一部分51收回。

图25D–示出了处于完全升高的构造的底架10，其中可延展的柱50的第二部分52和第三部分53已经从第一部分51收回。

图25E–示出了外围架40和从底架10上移开并铺设好以准备搭建的两个加强网18。在起重机和梯子不容易进入的地方，在将柱50提升到其整个范围之前，从图25C进行至图25G会更容易，因为在底架10延展至其整个高度之前，可以接合和固定与屋顶组件的连接件，如山墙梁25和C型檩条15。

图25F–示出了与加强网18接合的处于直立构造的外围架40，其限定了结构100的占地面积或可用的地板面积。外围架40被示出为具有固定高度的柱57，该固定高度的柱57并非如底架10的柱50那样可延展。

图25G–示出了结构100的前视图，山墙梁25和C型檩条15在内部底架10和外部底架30就位。

图25H-示出了在将可浇注的基材引入加强网面板16上以形成地板条之前的结构100的透视图。到目前为止，结构100仍然相对较轻，并且可以在必要时移动。

图26A–示出了以可运输、缩回形式收纳的套件90。套件90还包括准备构建的多个横梁38，外围架40和加强网18。套件90产生使用铰链调节第二梯架14的取向的结构模板80，从而消除了对指定屋顶构件60的需要，因为第二梯架14替代了指定屋顶构件60。顶板61仍然可以面板或者板条的形式固定在屋顶构件60上。

整个套件90的尺寸设置为以便装入ISO标准大小的装运集装箱的一半，从而可以在标准装运集装箱的空间中运输两个套件90。包装所有结构组件以便在套件90中运输。

图26B和26C分别示出了套件90的侧视图和端视图。

图26D-示出了处于完全压缩构型的底架10，而图26E示出了其中可延展的柱50的第三部分53和第二部分52已经从第一部分51收回的升高的构造。

图26F–示出了完全延展的底架10，该底架具有跨第一梯架12延伸的加强网18。套件90的所有其他组件已从图26F中的套件90中移除并被铺设以准备搭建。

图26G–示出了与加强网18接合的处于直立构造的外围架40，其限定了结构100的占地面积或可用的地板面积。外围架40被示出为具有固定高度柱57，该固定高度柱57并非像底架10的柱50那样可延展。

中央屋顶杆82在第二梯架14的大约中央处延伸，如图26G所示。这是第二梯架14的替代实施例，该第二梯架14具有纵向杆，而不是例如图2中所示的横杆。还可以将另外的屋顶撑杆86结合到屋顶结构中，以将中央屋顶杆82系连到外围架40的上部。

图26G进一步示出了支架梁84，该支架梁84从内部底架10向外部底架30对角地延伸。该支架梁可以从内部底架的第一梯架12对角地向上延伸，或者可以从内部底架的第二梯架14向下对角地延伸(如图26G中所示)。

图26H-示出了在将可浇注的基材引入加强网面板16上方以形成地板条之前的结构100的透视图。到目前为止，结构100仍然相对较轻，并且可以在必要时移动。

图26H还示出了多个切割构件66，其延伸到要在其上固定所述结构的基板中。如本文所述，切割构件66可以通过人力从基板旋转，以切入基板，从而为所述结构提供固定。尽管在图26H中将每个柱50、57示出为具有对应的切割构件，但并非总是需要如此。在移动风险低的地方，仅选择的柱可能需要固定到基板中。在某些情况下，预期可能不需要固定，并且在某些情况下可能没有固定。

图27示意性地说明了从完全包装的产品到完全构造的结构的整个构建过程。

地基73可以准备用于升高的木料地板或混凝土板条。

对于升高的地板，螺旋桩提供了快速的选择。有利地，桩可以构造成抵抗飓风和恶劣的天气条件。

对于混凝土板结构100，将需要以下步骤：

·像对混凝土垫层所做的一样平整并准备地基73。

·将内部底架10布置就位。

·将加强网面板16在内部底架10旁边定位就位并进行连接。

·在加强网面板之间安装螺旋桩62并将它们连接在一起。

·安装支腿或外围架40。

·如果需要，在第一梯架12和加强网18中填充混凝土。

·连接屋顶C型檩条15和山墙梁25；或调节第二梯架14的取向以形成结构的屋顶。

·安装屋顶板和檐槽(未显示)。

·将柱50和屋顶结构抬升到所需的高度。

·将混凝土浇柱在屋顶上。

·固定架/覆层、砖墙或其他墙壁，并按照常规结构继续进行。

本领域技术人员将认识到，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可以对上述实施例进行多种变化和修改。因此，本实施例在所有方面都应被认为是对保护范围的说明，而不是限制性的。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的任何方法和材料也可以用于本发明的实践或测试中，但是本文描述了有限数量的示例性方法和材料。

要理解的是，如果在本文中引用了任何现有技术出版物，则该引用并不意味着承认该出版物构成了在澳大利亚或任何其他国家的本领域公知常识的一部分。

在所附权利要求书和本发明的先前描述中，除非上下文由于表达语言或必要的暗示而另外要求，否则词语“包括”或诸如“包括有”或“包括了”的变体以包括性含义使用，即指定所陈述的特征的存在但不排除其他特征在本发明的各种实施例中的存在或增加。

图例

Claims (27)

1.一种模块化住房系统，包括结构框架，所述结构框架包括内部底架作为核心结构元件，所述内部底架包括：

限定基座的第一梯架；

四个柱，至少两个为可延展的柱；和

第二梯架，通过所述四个可延展的柱与所述第一梯架接合，使得所述第一梯架和所述第二梯架之间的距离和角度中的至少一个是可调节的，以限定所述结构框架的可用体积。

2.根据权利要求1所述的模块化住房系统，其中，所述结构框架还包括外部底架，所述外部底架具有：

下部构件和限定平面的上部构件；

一对柱，各自与所述下部构件和所述上部构件中的每一个接合以形成外围架；和

垂直地将所述外围架的所述平面平分的多个横梁，

其中，所述外围架通过所述多个横梁与所述内部底架分开设置，从而增加了所述结构框架的可用体积。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的模块化住房系统，还包括至少一个外墙和屋顶，其支撑在所述内部底架和所述外部底架中的至少一个上。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的模块化住房系统，其中，所述第一梯架和所述第二梯架中的至少一个包括跨所述架延伸的支撑构件。

5.根据权利要求4所述的模块化住房系统，其中，所述支撑构件包括板、梁、箱段和加强网中的任何一种。

6.根据权利要求1所述的模块化住房系统，其中，所述第一梯架枢转地接合到第一对可延展的柱和第二对可延展的柱中的每一对，使得所述柱能在运输构造和操作构造之间旋转，在所述运输构造中，所述柱基本平行于所述第一梯架，在所述操作构造中，所述柱基本垂直于所述第一梯架。

7.根据权利要求1所述的模块化住房系统，其中，所述第二梯架枢转地接合至第一对和第二对可延展的柱中的每一对，以便能够响应于所述第一对可延展的柱相对于所述第二对可延展的柱的不相等延展而使所述第二梯架旋转，保持所述第一和第二梯架之间的接合。

8.根据权利要求1所述的模块化住房系统，其中，第一对可延展的柱在第一枢轴水平处枢转地接合至所述第二梯架，并且第二对可延展的柱在第二枢轴水平处枢转地安装至所述第二梯架，在第一枢轴水平和第二枢轴水平之间具有距离h，且在所述第一对和第二对可延展的柱之间具有距离x，其限定了所述第二梯架的最大倾斜角θ，即：Sinθ＝距离h/距离x。

9.一种模块化住房系统，包括结构框架，所述结构框架包括内部底架作为核心结构元件，所述内部底架包括：

限定基座的第一梯架；

与所述第一梯架接合的四个可延展的柱；

通过所述四个可延展的柱与所述第一梯架接合的第二梯架；和

中间梯架，其与所述四个可延展的柱中的每一个接合且设置在所述第一梯架和所述第二梯架之间，使得所述第一梯架和所述中间梯架之间的第一距离是可调节的，并且所述中间梯架和所述第二梯架之间的第二距离是可调节的，以限定所述结构框架的可用体积。

10.根据权利要求9所述的模块化住房系统，其中，所述结构框架还包括外部底架，所述外部底架具有：

下部构件和上部构件以及限定了公共平面的中间构件；

一对柱，各自与所述下部构件、上部构件和中间构件接合，以形成外围架；和

垂直地与所述外围架的公共平面相交的多个横梁，

其中，所述外围架通过所述多个横梁与所述内部底架分开设置，从而增加了所述结构框架的可用体积。

11.根据权利要求2或权利要求10所述的模块化住房系统，包括围绕至少一个内部底架布置的多个外部底架，使得所述至少一个内部底架形成核心，并且所述多个外部底架中的每一个都与所述至少一个内部底架接触。

12.根据权利要求2或权利要求10所述的模块化住房系统，其中，所述内部底架、所述外部底架、和所述多个可延展的柱被包装为用于在一对端架中运输的套件，所述套件具有装运集装箱的实质尺寸。

13.根据权利要求12所述的模块化住房系统，其中，所述一对端架包括ISO角铸件。

14.根据权利要求12所述的模块化住房系统，其中，所述套件还包括用于与所述内部和外部底架接合的横梁和屋顶构件。

15.一种自升式柱，包括：

第一中空构件和第二中空构件，其中所述第二中空构件的尺寸设置为位于所述第一中空构件内，从而为所述柱提供缩回模式和延展模式，在所述缩回模式中，所述第二中空构件基本上设置在所述第一中空构件内，且在所述延展模式中，上述第二构件基本上从第一中空构件向外延伸；和

驱动器，用于驱动所述第二构件相对于所述第一中空构件的运动，

其中，在所述缩回模式下，所述驱动器基本上被包裹在所述第一中空构件内的所述第二中空构件内。

16.根据权利要求15所述的柱，其中，所述第一中空构件和所述第二中空构件中的每一个包括上部和下部，使得当所述柱处于缩回模式时，所述第一中空构件的上部和下部接触，并且第二中空构件的所述上部和下部接触。

17.根据权利要求15或权利要求16所述的柱，其中，当所述可延展的柱处于所述缩回模式时，所述驱动器包括容纳在所述第二中空构件内的细长构件。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的柱，其中，所述驱动器沿其方向提供一系列的齿或连续的螺纹以与驱动机构协作地接合。

19.根据权利要求18所述的柱，其中所述驱动机构包括棘轮、蜗轮、千斤顶和行星齿轮组中的一种，它们与所述驱动器的所述齿或螺纹配合在所述缩回模式与所述延展模式之间移动所述可延展的柱。

20.一种用于使柱与地基接合的自升式柱，包括：

中空的支撑柱；

可旋转地安装在所述支撑柱内的轴；和

可接合在所述轴的第一端处的切割构件，

其中，所述轴相对于所述支撑柱的旋转运动将所述切割构件驱动到所述地基中，从而将所述轴和附连的支撑柱拉向所述地基。

21.根据权利要求20所述的柱，其中，所述切割构件包括圆形凸缘；或者所述切割构件包括螺旋螺纹。

22.根据权利要求20或权利要求21所述的柱，其中，所述轴包括：朝向所述地基取向的第一端，所述第一端终止于锥形尖端；以及与所述第一端相反的第二端，所述第二端构造成接收驱动机构以旋转所述轴。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的柱，其中，所述驱动机构包括以下之一：用于使所述轴在所述支撑柱内旋转的马达；用于使所述轴在所述支撑柱内旋转的液压致动器；以及用于在所述支撑柱内手动地旋转所述轴的手柄。

24.一种可调节的桩架，包括：

载荷分布构件，其具有穿过其的孔和基本平坦的第一表面；

锁定板，其具有基本平坦的第二表面，与所述载荷分布构件同轴地对准，并且构造成使得所述载荷分布构件的平坦的第一表面与所述锁定板的平坦的第二表面接触；和

连接器，其通过所述载荷分布构件内的所述孔将所述锁定板与桩接合，

其中，使所述连接器张紧从而将所述锁定板拉向所述桩，并沿所述连接器的纵轴在所述锁定板和所述载荷分布构件之间产生夹持力，从而使所述载荷分布构件相对于所述桩、锁定板和连接器能在将所述连接器垂直地平分的平面中自由移动。

25.一种建立具有结构框架的模块化房屋的方法，所述框架包括内部底架作为核心结构元件，所述方法包括以下步骤：

(a)确定将要建造的模块化房屋的构造；

(b)选择多个内部底架和外部底架以提供用于构建待建房屋的结构，该内部底架或每个内部底架具有限定基座的第一梯架并具有第二梯架；和

(c)使用多个横梁布置并随后将每个外部底架与至少一个内部底架互连，该或每个外部底架具有限定平面的上部构件和下部构件，以及一对柱，每个柱与所述下部构件和上部构件中的每一个接合以形成外围架。

26.根据权利要求25所述的安装模块化房屋的方法，还包括以下步骤中的至少一个：

(d)对所述或每个内部底架的所述或每个第一梯架填充可浇注的基材，以形成所述模块化房屋的结构地板；

(e)在所述至少一个内部底架的每一个上固定顶板；

(f)延展设置在每个内部底架的所述第一梯架和第二梯架之间的多个可延展的柱，以将所述第二梯架升高到所述第一梯架上方并与之对准；

(g)将至少一面外墙固定在所述模块化房屋上；

(h)将多个可延展的柱固定到所述模块化房屋的地基中；

(i)用可浇注的基材填充各个可延展的柱；和

(j)在引入可浇注的基材的步骤(d)之前，将加强网插入所述第一梯架中。

27.根据权利要求26所述的方法，其中步骤(e)在步骤(f)之前，使得在将所述可延展的柱升高到所述第一梯架上方之前，将所述顶板固定。

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