CN112502285A - 一种dna模块快装房 - Google Patents
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Abstract
本发明属于装配式建筑技术领域，尤其涉及一种DNA模块快装房，快装房由多个DNA单元模块排列组合而成，每个DNA单元模块包括2个一层标准箱模块、2个二层标准箱模块、2个屋顶标准箱模块、1个一层走道标准箱模块、1个二层走道标准箱模块、1个屋顶走道标准箱模块，各标准箱模块之间通过串联、并联或叠加组合而成DNA模块快装房，组成DNA模块快装房的左右相邻标准箱模块之间通过左右相邻木柱用金属连接带与直钉固定连接，组成快装房的上下相邻两层标准箱模块之间通过木柱预留安装口用金属连接件和螺栓固定连接。本发明的有益效果是：统一的模数、相同的构件能够提高工厂预制率，简化施工技术，且节约社会资源。
Description
技术领域
本发明属于装配式建筑技术领域，尤其涉及一种DNA模块快装房。
背景技术
随着我国经济、社会的快速发展，现代生活节奏的不断加快，环境治理压力大，劳动力短缺趋势不断显现，国家提倡增加装配式建筑占新建建筑的比例，根据《2011-2015年建筑业、勘察设计咨询业技术发展纲要》文件，要使建筑构配件安装化、推进结构预制装配化，并一步一步地加大建筑工业化、住宅产业化的比重。
装配式建筑大量的建筑部品由车间生产加工完成，并在现场大量的装配作业，比原始现浇作业大大减少。由于装配式建筑的建造速度快，而且生产成本较低，迅速在世界各地推广开来。
中国专利CN201410141547.3提出了一种模块化装配式钢结构房屋建筑体系，可在工厂批量进行统一规格的施工和装修，便于让所生产的所有装配式钢结构套间模块的每一种施工步骤可以由同一支施工队伍进行，这样使得施工建筑施工专业化程度大幅提高，施工效率和施工质量大幅提高，同时令突发性工程事故或错误的发生概率大幅降低；所述装配式套间模块除装配式钢结构套间模块相互连结及固定之外的全部施工均在工厂加工完成；所述模块化装配式钢结构房屋建筑体系，包含装配式套间模块和连接部件；所述装配式套间模块包括梁、柱、楼板以及按项目要求在其中添加的结构和设备；在施工现场，套间单元之间能够借助连接件进行连接和固定。
该技术的缺点为：现有装配式建筑模块简单呆板，缺乏空间及建筑造型丰富性，标准种类繁多，构件间存在模数不协调的问题，构件生产和施工工序繁琐，技术复杂，既耗时耗力，又增加经济成本。另外，现有装配式建筑缺乏模数化和标准化，一个预制装配式建筑项目的实施，需要前期设计、生产、施工、后期维护等环节，其中涉及业主、设计单位、构件生产工厂、施工单位等，而目前我国的装配式建筑无法形成一条完整的产业链，缺乏一种既能满足甲方丰富多变的空间形式要求，又能简化技术手段，从设计到落地上下游有机相连的构建体系。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种DNA模块快装房，统一的模数、相同的构件能够提高工厂预制率，简化施工技术，且节约社会资源，快装房的各构件均在工厂完成，只需根据需求现场组装即可完成快装房的安装，主要用于建造成1～3层的文明施工的生活用房、办公用房、宿舍等，建造建筑面积可在相关规定的限值下自由拼装组合。
本发明的目的之一是提供一种DNA模块快装房。
该快装房由多个DNA单元模块排列组合而成，每个所述DNA单元模块包括2个一层标准箱模块、2个二层标准箱模块、2个屋顶标准箱模块、1个一层走道标准箱模块、1个二层走道标准箱模块、1个屋顶走道标准箱模块，所述各标准箱模块之间通过串联、并联或叠加组合而成DNA模块快装房，组成DNA模块快装房的左右相邻标准箱模块之间通过左右相邻木柱用金属连接带与直钉固定连接，组成快装房的上下相邻两层标准箱模块之间通过木柱预留的安装口用金属连接件和螺栓固定连接。
2个所述屋顶标准箱模块包括1个坡屋面屋顶标准箱模块和1个DNA屋面屋顶标准箱模块。
当建筑为一层时，每个DNA单元模块包括2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块，或者包括2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块。
当建筑为二层时，每个DNA单元模块包括2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块、2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块；2个屋顶标准箱模块及1个屋顶走道标准箱模块对应叠加在2个一层标准箱模块和1个一层走道标准箱模块上方。
当建筑为三层时，每个DNA单元模块包括2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块、2个串联的二层标准箱模块和与2个二层标准箱模块并联的1个二层走道标准箱模块、2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块；2个一层标准箱模块和1个一层走道标准箱模块、2个二层标准箱模块和1个二层走道标准箱模块、2个屋顶标准箱模块及1个屋顶走道标准箱模块由下至上依次对应叠加。
每个所述标准箱模块由木框架、箱底、墙体、屋顶围合而成，所述木框架包括木柱和木梁，木柱和木梁采用隐藏插板式和外露承托式两种连接方式固定连接。
所述木柱及跨度较大一侧的木梁端部设有预留安装口，木柱和跨度较大一侧木梁的预留安装口内设置镀锌钢板，并用螺栓锁紧固定，所述木柱与跨度较小一侧木梁采用L型外露承托板连接，通过螺栓将L型外露承托板分别与木柱和跨度较小一侧木梁固定连接。
所述DNA屋面屋顶标准箱模块的DNA屋面包括由四个直角边和一条斜边围成的五边形屋面、与五边形屋面有共同斜边的直角三角形屋面，五边形屋面的五个顶点与直角三角形屋面的直角顶点不在同一平面上，五边形屋面、直角三角形屋面通过共同的斜边形成所述DNA屋面结构。
五边形屋面与直角三角形屋面之间具有一定夹角，且二者之间的夹角可变，当五边形屋面与三角形屋面处于同一平面时，形成长方形或正方形的标准屋面。直角三角形屋面的形状为等腰直角三角形。
在组合成装配式建筑的过程中，同一DNA单元模块运用旋转、对称、平移、镜像等手法对基本单元体进行操作，拼接组成多种装配式建筑。旋转的角度为0°、90°、180°、270°。
本发明的另一目的是提供DNA模块快装房所用标准箱的加工工艺，包括如下步骤：
步骤1：以现浇混凝土或砖为基础，在基础上预埋钢连接件，然后在基础上设置钢结构底盘，钢结构底盘与预埋的钢连接件焊接，并用螺栓固定，将基础与钢结构底盘连接在一起，预埋件设置在基础的转角处，钢结构底盘的转角处预设隐蔽式镀锌插板，用于连接胶合木柱；其中，在钢结构底盘的框架内设有钢梁，钢梁与钢结构底盘采用焊接方式连接。
步骤2：在钢结构底盘的框架内部满填保温棉，在钢结构底盘四周的框架上钉上OSB 覆面板，有水房间采用水泥加压板，在覆面板上铺装PVC塑胶，然后在PVC塑胶上方、整体框架结构的边框用螺钉固定一道防腐木连接板，用于与木骨架组合墙连接，形成首层箱底；
步骤3：在钢结构底盘四个转角处安装胶合木柱，胶合木柱上下两端均预留有安装口，将预设的隐蔽式镀锌插板插入胶合木柱下端的安装口，并用螺栓锁紧固定；
步骤4：胶合木柱与胶合木梁之间采用隐藏插板式和外露承托式两种连接方式固定连接；在胶合木柱和跨度较大一侧胶合木梁的预留安装口内插入同一镀锌钢板，并用螺栓锁紧，将胶合木柱和跨度较大一侧胶合木梁连接在一起；胶合木柱与跨度较小一侧胶合木梁采用L型外露承托板连接，通过螺栓将L型外露承托板分别与胶合木柱和跨度较小一侧胶合木梁固定连接，完成标准箱模块木框架的整体安装；
步骤5：将木骨架组合墙、屋顶的梁板与木框架钉接，完成标准箱模块的组装。
当建筑为二层或三层时，二层或三层楼楼面结构包括楼面搁栅和楼面板，所述楼面搁栅支承在胶合木梁上，横跨标准箱宽度，通过搁栅托架或钉与胶合木梁进行连接，所述楼面板的覆面板采用osb板，饰面层采用PVC塑胶，有防水要求的房间要采用水泥加压板覆面板。
所述木骨架组合墙(即木基结构板剪力墙)包括外墙围护结构和内墙，所述外墙围护结构由内至外依次是竹纤维内饰板、木骨架、覆面板(OSB板)、泛水板、呼吸纸、防腐木龙骨(挂板条、顺水条)、防虫网及外装饰面板，形成防雨幕墙系统；所述内墙依次由竹纤维板、木骨架(空腔内复合保温棉)、osb板组成，所述屋面结构包括屋面板、在屋面板上铺设的SBS防水层以及用直钉固定在屋面上的金属复合瓦。
标准箱模块组装完成后，将各标准箱模块组合排列，即可形成DNA模块快装房。其中各标准箱模块之间的连接方式为：将组成DNA模块快装房的左右相邻标准箱模块之间通过左右相邻胶合木柱用金属连接带与直钉固定连接，上下相邻两层标准箱模块之间通过胶合木柱预留的安装口用金属连接件和螺栓固定连接，实现DNA模块快装房的快速组装。
优选地，在各模块屋面交界处进行防水处理：将端部防水层采用U型金属收条将防水层边缘封口并固定，现场组装时采用定制泛水板与U型金属防水层收条采用直钉固定。这种收边处理可以简化现场拼装程序和难度。
本发明的有益效果为：
1、通过同一标准箱模块实现一层/二层标准箱模块及走道标准箱模块、屋顶标准箱模块及屋顶走道标准箱模块的快速组装，再将多个标准箱模块快速组合成需要层数的快装房，统一的模数、相同的构件能够提高工厂预制率，简化施工技术，且节约社会资源。
2、使用新型的DNA屋面结构，打破现有快装房相同呆板的建筑形式，提高了快装房的美感和设计感。使用带有DNA屋面的标准箱模块重复与组合具有韵律美，在生成过程中包含连续、渐变、起伏、交错的韵律美。
3、一层/二层标准箱模块及走道标准箱模块可以在设计中自由组合与加减，具有适应性且赋予了建筑极大地灵活性。
4、木框架的梁柱采用隐藏插板式和外露承托式两种连接方式结合，更能满足DNA模块的快速连接，在保证建筑结构的安全可靠性的同时，有效减少节点连接处钢构件使用量，低碳、节能降低建筑的材料成本。
5、快装房的标准箱各构件均在工厂完成，只需根据需求现场组装即可完成快装房的安装，而且标准箱各构件有统一的模数和相同的构件，预制率高。本发明DNA模块快装房集成化率达到100％，全工厂化生产工艺标准规范，现场集成安装便捷，可拆装、循环使用，是一种新型的建筑模式。同时产品具有绿色、环保、节能、智能、舒适等优势，让客户体验更加优越。
6、可形成千变万化的建筑，具有极大的多样性、灵活性，且单元体间拼接顺畅，现场施工简单。本发明DNA模块快装房主要用于建造成1～3层的文明施工的生活用房、办公用房、宿舍等。建造建筑面积可在相关规定的限值下自由拼装组合，最高3层，单层面积最大面积600㎡。
附图说明
图1为本发明DNA核苷酸几何原型俯视图；
图2为本发明DNA核苷酸几何原型侧视图；
图3为本发明装配式单元轴测图；
图4为本发明四种碱基形式；
图5为本发明DNA单链连续碱基组合形式；
图6为本发明DNA双螺旋结构图；
图7为本发明单向压缩的DNA双螺旋结构图；
图8为本发明装配式基本单元体旋转衍生的四个基本变体；
图9为本发明装配式基本单元体平移、镜像、对称操作图；
图10为本发明三个装配式基本单元体组合方式图；
图11为本发明六个装配式基本单元体组合方式图；
图12为本发明屋面折角变化图；
图13为本发明折角变换形式示意图；
图14为本发明几何原型X、Y、Z方向伸缩变换示意图；
图15为本发明装配式单元X、Y、Z方向伸缩后的连续拼接示意图；
图16和图17均为本发明三角形和五边形折叠的四种位置关系示意图；
图18为本发明组合差异性示意图；
图19为一层标准箱模块或二层标准箱模块示意图；
图20、图21为2个屋顶标准箱模块示意图；
图22、图23为一层走道标准箱模块或二层走道标准箱模块示意图；
图24、图25为屋顶走道标准箱模块的示意图；
图26为平屋面的一层DNA模块建筑示意图；
图27为坡屋面和DNA屋面的一层DNA模块建筑示意图；
图28为二层DNA模块建筑示意图；
图29为三层DNA模块建筑示意图；
图30为二层DNA模块建筑拼装流程图；
图31为标准箱模块示意图；
图32为标准箱模块承重构件示意图；
图33为基础与钢结构底盘连接示意图；
图34为预埋钢连接件示意图；
图35为标准箱模块上下连接节点示意图；
图36为标准箱模块左右连接节点示意图；
图37为外墙围护结构示意图；
图38为屋面防水结构示意图。
图中：1、木框架，2、箱底，3、墙体，4、门连墙，5、窗连墙，6、屋顶，7、二层标准模块屋顶格栅，8、二层标准模块胶合木梁，9、二层标准模块胶合木柱，10、二层标准模块楼面格栅，11、一层标准模块胶合木梁，12、一层标准模块胶合木柱，13、钢结构底盘，14、木骨架，15、覆面板，16、泛水板，17、呼吸纸，18、防腐木龙骨，19、防虫网， 20、外装饰面板，21、泛水板，22、U型金属防水层收条，23、混凝土基础，24、预埋钢连接件，25、防腐木连接板，26、隐蔽式镀锌插板，27、外露承托板，28、金属连接带。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在描述本发明的技术方案之前，先对DNA几何原型的设计理念进行描述。
公理化的方法给几何学的研究带来了一个新颖的观点，在公理法理论中，由于基本对象不予定义，因此就不必探究对象的直观形象是什么，只专门研究抽象的对象之间的关系、性质。从公理法的角度看，我们可以任意地用点、线、面代表具体的事物,只要这些具体事物之间满足公理中的结合关系、顺序关系、合同关系等,使这些关系满足公理系统中所规定的要求,这就构成了几何学。因此,凡是符合公理系统的元素都能构成几何学，每一个几何学的直观形象不止只有—个，而是可能有无穷多个，每一种直观形象我们把它叫做几何学的解释，或者叫做某种几何学的模型。本发明正是将生物DNA与几何学模型相结合，从自然中提取规律，将DNA的伟大智慧通过几何学抽象运用到装配式建筑中。
一、DNA分子结构及碱基
生物体内的DNA分子结构中，两条脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕，反向互补，构成双螺旋结构。DNA的几何形态是由两个螺旋状单链准晶体-碱基通过氢键相连而构成的超螺旋体。
碱基是DNA螺旋双链中的最小遗传单元，其作为DNA的基本结构和功能单位，由碱基中脱氧核糖和磷酸基团两个部分组成。含氮碱基分为腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)四种。脱氧核糖是一种含有五个碳原子的单糖。磷酸基团与五碳糖上的五号碳原子相连，在单个碱基上属于游离状态。在和两个五碳糖的羟基发生酯化反应后，磷酸基团转化为磷酸二酯键。五碳糖通过磷酸二酯键连接，形成多核苷酸链也即DNA单链。
因为生物DNA中无穷多样的遗传信息取决于DNA单链上的碱基排列顺序，它们的排列顺序是决定生物的多样性的根本所在。在DNA双螺旋上像字母一样排列的碱基序列承载了生物的遗传信息，对于包含60个亿核苷酸的人类基因组来说，存在了460亿种可能排列方式，正式如此庞大的数字支撑着全球75亿人之间存在的差异性。
因此，主要的研究对象是DNA单链碱基的排列组合。碱基则是决定核苷酸几何原型中五边形和三角形几何空间位置关系。A、T、C、G四种碱基对应同一几何原型的四种空间位置关系(图4)，构成碱基的理论标准几何形态。
单链上的连续碱基显示出相当大的灵活性，这种灵活性在某种程度上依赖于碱基和碱基对本身的性质，但更依赖于它们碱基的堆积环境。单链上的碱基连接组合具有多种形式 (图5)，在DNA单链中，四种核苷酸的几何形式排列组合，多边形随几何空间角度关系，一一的对应边缘紧接。作为遗传信息载体和通道，四种脱氧核苷酸面面相接，平滑顺畅的准晶体表面保证遗传信息的传递。
二、基于生物几何DNA的装配式建筑设计方法
本发明的基于生物几何DNA的装配式建筑，利用生物DNA与几何学模型相结合的生物几何原理，将DNA碱基的排列组合通过几何学抽象运用到装配式建筑中，设计一种遵循一定规律的开放性装配式构建体系；即：以DNA的生物几何为原型，将DNA经过转录、翻译、复制传递遗传信息从而构成生命体本源的生物原理，运用到装配式建筑领域。
该建筑体系将DNA碱基的脱氧核糖五碳糖和磷酸基团的几何形式作为一个装配式屋顶折角基础单元，此时磷酸基团可与五碳糖形成不同的空间夹角位置关系；通过同一装配式屋顶折角基础单元的不同变换形式进行装配组装，三角形与五边形的空间角度确定，可形成装配式建筑。
装配式屋顶折角基础单元结合竖向斜向支撑构件生成装配式建筑的基本单元体，通过同一基本单元体的不同变换形式进行装配组装，即得到装配式建筑。
竖向斜向支撑构件为梁柱、斜撑、墙板等结构。
同一基本单元体的不同变换形式进行装配拼接是指，在组合成装配式建筑的过程中，运用平移、镜像和旋转、对称等手法对基本单元体进行操作，拼接组成多种装配式建筑。将基本单元体首先进行基础单体旋转(可旋转0°、90°、180°、270°)衍生为四个基本变体，每个基本变体再运用平移、镜像、对称的手法进行组合，拼接组成所需装配式建筑。
(1)下面对装配式基本单元体运用旋转、平移、镜像和旋转对称等手法进行操作、组装装配式建筑进一步解释。
装配式基本单元体可首先进行单体旋转(0°、90°、180°、270°)衍生为四个基本变体(图8)，每个基本变体可以运用平移、镜像、对称的手法进行组合(图9)，此后以最小群组三个基本单元为例(图10)，采用同一种平面布置模式，可得出若干组合形式(图 10)，且每种组合形式屋面、立面、室内形态都不相同，最后可根据建筑体量及平面需求进行群组组合，以六个基本单元为例(图11)，可根据客户需求进行筛选调配，例如立面外观喜好、是否有高侧窗采光需求、景观花园位置、屋顶内外排水等，即可仅用一个装配式单元体，组成技术简单但形式极为丰富的装配式建筑。
(2)本发明装配式单元屋面的三角形折角向上向下旋转角度可变，基本单元体原型具有多种适应性，如图12所示。不同于现有集装箱式装配式建筑，本发明的装配式建筑单元体倾斜折角屋面是关键技术，当确认屋面三角形和五边形角度后(图12中1号)，可进行屋面折角延展(图12中2号)，屋面翻转(图12中3号)等操作。
屋面四点不在一个平面上，是本发明屋面结构的重要特征。采用图12三种基本单元体，多个单体屋面斜边拼接为坡屋顶与竖向支撑结构尺寸结合即可拼接不同高度、不同屋顶形状的单元体，还可以适应山地不同高差。
(3)通过一个装配式屋顶折角的基础单元，实现的组合方案数量为P＝wk*Ck m*n，其中，m*n为网格范围，k为在m*n网格范围内放置的单元体个数，w为单元体通过镜像、旋转、平移等操作产生的变体个数。
例如：咖啡厅位于河北省承德市双滦区红石墅小区入口广场处，周围群山环绕，白杨耸立，视野开敞，建筑功能较为简洁，满足了基本的咖啡简餐需求，氛围顾客休闲区、制作区、以及后勤、卫生间等辅助区。同时，对形态的设计要求尽量规整且采光充足，所以建筑师对应地形设置了4*2的网格，并在其中放置了7个单元体，通过旋转与镜像操作，单元体衍生出4个变体，因此，可能的排列方式有P＝4k*Ck m*n＝47*C7 4*2＝131072种。
在众多选择中，基于DNA生物几何的设计原理是在整体中建立特定的规则秩序，在规则下的形态国度中“寻找”最适合的“新”形态。相似却又不尽相同的单元体组合在各个角度都展现出与众不同的形态，局部高起的侧窗将自然光引入室内，带来丰富的视觉感受。入口处的加高处理使单元体变得更加醒目，如同DNA序列中的某个核苷酸发生突变一样，导致了整体结果的变化。
三、装配式屋顶折角基础单元结构
本装配式建筑就是基于DNA螺旋双链中的最小遗传单元-碱基设计的，通过解析DNA的空间几何形态将生物几何法则应用到现代装配式建筑的设计之中。
本发明设计的装配式屋顶折角基础单元结构为：在长方形或正方形相邻两边各选取中点位置，折叠为成角度的五边形和三角形(图1、图2)，五边形即为五碳糖几何形式，三角形即为磷酸基团几何形式，三角形三点自然处于一个平面上，极具稳定性。三角形可与五边形形成不同的空间夹角位置关系。单个装配式屋顶折角基础单元的五边形和三角形可形成不同的空间夹角，当装配式屋顶折角基础单元之间相接时，三角形与五边形的空间角度确定。基于的碱基理论为:
DNA中四种碱基的排列顺序是决定生物的多样性的根本所在。本发明主要的研究对象是DNA单链碱基的排列组合，从生物学角度来讲四种碱基是生命体的源泉，其排列顺序更是生命体不同与彼此的根源。将这种生物学领域的理论类比到建筑设计中，通过一个几何原型的四种空间位置关系，形成一组装配式建筑的“密码”，这四个几何原型单元体屋面的连续拼接，则构成了装配式建筑千变万化的本源。这便是建筑领域的生物学应用，即碱基设计理论。
磷酸基团是一个三维动态的存在，其通过磷酸键与五碳糖相连。单个磷酸基团在空间中处于游离状态，可与五碳糖形成不同的空间夹角位置关系。当两个碱基相接时，形成的磷酸二酯键则确定了游离磷酸基团与五碳糖的空间角度。与此同时，五边形与三角形的成角度折叠，构成一个准晶体。
准晶体，亦称为“准晶”或“拟晶”，是一种介于晶体和非晶体之间的固体结构，与普通晶体具有的二次、三次、四次或六次旋转对称性不同，准晶体的布拉格衍射图具有其他的对称性，例如五次对称性或者更高的六次以上对称性。这个准晶体组合高度近似于脱氧核糖和磷酸根组合形成的碱基的空间几何形式。在准晶的原子排列中，其结构是长程有序的，一个形式最简洁的几何单元具有极丰富的多样性，具有编码的特质，还可以构成密码文字。
以这种在空间中可动态旋转为不同角度的几何单元形式作为装配式屋顶折角基础单元结构(也即装配式单元屋面)，结合竖向斜向支撑构件即生成了装配式建筑的基本单元体(图 3)。作为DNA最小遗传单元核苷酸的单元体在其组合成装配式建筑的过程中，可以运用平移、镜像和旋转对称等手法进行操作，突破现有装配式建筑的瓶颈，组成形式极为丰富、但技术简单的装配式建筑，例如可拼接成适应山地地形的装配式建筑、民居装配式建筑、集中式装配式建筑等。
四、折角变换过程及形式
如图13所示该几何原型由正方形取相邻两边中点连线，分为一个三角形和一个五边形，连接正方形对角线作为辅助线，以中点连线为轴折叠三角形和五边形，折角角度为与水平方向辅助线形成的夹角(例20°)，然后A点、B点、C点处于同一水平线上，依次连接A、 B、C、D四点，形成四点不在同一平面的投影为正方形的空间几何原型。折角角度根据情况可以改变调整，但为保证DNA及装配式建筑的拼接连续性三角形和五边形折叠角度应保持一致。
该几何原型是一种拓扑几何结构，可在X、Y、Z方向进行伸缩变换，但不改变其几何特性，如图14所示分别在X、Y、Z方向上对原型进行了1.5倍拉伸(图14)，其折角角度也会进行相应改变，但依然可以进行连续拼接(图15)，足以见得其充分可变的适应性和功能之强大。
五、本发明几何原型的空间位置关系
在DNA四种核苷酸中，五碳糖和磷酸基团都是相同的，决定其差异的就是A、T、C、 G四种碱基。本发明几何原型在正方形或长方形相邻两边各选取中点位置，折叠为成角度的五边形和三角形，五边形即为五碳糖几何形式，三角形即为磷酸基团几何形式。碱基则是决定核苷酸几何原型中五边形和三角形的几何空间位置关系，A、T、C、G四种碱基对应同一几何原型的四种空间位置关系。三角形和五边形的折叠方向与折叠角度都可变，但在同样折叠方向、角度的情况下，一定具有四种空间位置关系，这四种位置关系的示意图如图16或17所示。
图18为本发明组合差异性示意图。
六、DNA的碱基几何形式猜想的合理性验证
根据A-T、C-G的碱基配对原则，即在每一对碱基中，嘌呤和嘧啶碱通过特定的氢键结合在一起，形成碱基对。在双螺旋DNA中，碱基对中的两个碱基分别来自两条不同的DNA单链，通过分子间氢键，将DNA双螺旋链结合在一起。根据这一原理，四种不同空间位置的碱基，在DNA双链中存在着一一对应关系，两条多脱氧核苷酸链反向互补，形成相当稳定的组合(图6)。
对几何形式的DNA双螺旋其进行单向挤压，所得结果(图7)同意大利卡坦扎罗马格纳 -格雷沙大学的物理学教授恩佐-迪-法布里奇奥，在2012年利用电子显微镜拍到的DNA照片十分相近，也再次验证了本发明所提出的DNA的碱基几何形式猜想的合理性。
基于上述DNA几何原型对快装房进行如下设计。
本发明的DNA模块快装房，由多个DNA单元模块排列组合而成，每个所述DNA单元模块包括2个一层标准箱模块、2个二层标准箱模块、2个屋顶标准箱模块、1个一层走道标准箱模块、1个二层走道标准箱模块、1个屋顶走道标准箱模块，所述各标准箱模块之间通过串联、并联或叠加组合而成DNA模块快装房，组成DNA模块快装房的左右相邻标准箱模块之间通过左右相邻木柱用金属连接带与直钉固定连接，组成快装房的上下相邻两层标准箱模块之间通过木柱预留的安装口用金属连接件和螺栓固定连接。
2个一层标准箱模块、2个二层标准箱模块的示意图如图19所示，2个屋顶标准箱模块的示意图分别如图20、图21所示，图20的屋面为DNA屋面，图21的屋面为坡面；一层走道标准箱模块、二层走道标准箱模块的示意图如图22或图23所示，屋顶走道标准箱模块的示意图图24或图25所示。
当建筑为一层时，每个DNA单元模块包括3个标准箱模块，即：2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块，如图26所示，标准箱模块的屋面均为平屋面。或者包括2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块，如图27所示，标准箱模块的屋面为坡屋面和DNA屋面组合而成。
当建筑为二层时，每个DNA单元模块包括6个标准箱模块，即一层标准箱模块(2个)、屋顶标准箱模块(2个)、一层走道标准箱模块(1个)、屋顶走道标准箱模块(1个)，即：每个DNA单元模块具体包括2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1 个一层走道标准箱模块、2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块；2个屋顶标准箱模块及1个屋顶走道标准箱模块对应叠加在2个一层标准箱模块和1个一层走道标准箱模块上方。具体结构如图28所示。
当建筑为三层时，每个DNA单元模块包括9个标准箱模块，即一层标准箱模块(2个)、二层标准箱模块(2个)、屋顶标准箱模块(2个)、一层走道模块(1个)、二层走道模块(1个)、屋顶走道模块(1个)。参照附图29所示的结构。具体为：每个DNA单元模块包括2 个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块、2个串联的二层标准箱模块和与2个二层标准箱模块并联的1个二层走道标准箱模块、2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块；2个一层标准箱模块和1个一层走道标准箱模块、2个二层标准箱模块和1个二层走道标准箱模块、2个屋顶标准箱模块及1个屋顶走道标准箱模块由下至上依次对应叠加。
上述标准箱模块的屋面包括标准屋面和DNA屋面，其中标准屋面为平屋面(如图26所示)或坡屋面(如图27所示)，DNA屋面包括由四个直角边和一条斜边围成的五边形屋面、与五边形屋面有共同斜边的直角三角形屋面，直角三角形屋面的形状为等腰直角三角形。五边形屋面的五个顶点与直角三角形屋面的直角顶点不在同一平面上，五边形屋面、直角三角形屋面通过共同的斜边形成所述DNA屋面结构(如图27所示)。用胶合木梁代替五边形和三角形各边，即可围成本发明的DNA屋面结构。
此外，五边形屋面与直角三角形屋面之间具有一定夹角，且二者之间的夹角可变，可在木梁安装前设计好，当将五边形屋面与三角形屋面安装在同一平面时，可以形成长方形或正方形的标准屋面。
DNA模块快装房的拼装流程以二层建筑为例进行说明，如图30所示。将2个一层标准箱模块串联，与1个一层走道标准箱模块并联，然后将2个屋顶标准箱模块及1个屋顶走道标准箱模块对应叠加在2个一层标准箱模块和1个一层走道标准箱模块上方。2个一层标准箱模块之间、一层标准箱模块与一层走道标准箱模块之间、2个屋顶标准箱模块之间、屋顶标准箱模块与屋顶走道标准箱模块之间通过左右相邻木柱用金属连接带与直钉固定连接，一层标准箱模块与屋顶标准箱模块之间、一层走道标准箱模块与屋顶走道标准箱模块之间通过木柱预留的安装口用金属连接件和螺栓固定连接，金属连接件为8mm厚隐蔽式镀锌插板。
由于本发明的DNA快装房都是用标准箱模块组合而成，下面对标准箱模块进行描述。
本发明的每个标准箱模块由木框架1、箱底2、墙体3、门连墙4、窗连墙5、屋顶6围合而成，如图31所示。主要构件包括钢结构底盘13、胶合木柱、胶合木梁、木骨架组合墙 (木基结构板剪力墙)、木格栅楼盖和木椽条屋盖等，这些构件均由规格材、木基结构板采用钢钉等金属连接件连接而成，胶合木柱、胶合木梁、钢结构底盘13、屋顶格栅、楼面格栅是标准模块的主要承重构件，以二层DNA模块快装房为例，其承重构件有：二层标准模块屋顶格栅7、二层标准模块胶合木梁8、二层标准模块胶合木柱9、二层标准模块楼面格栅10、一层标准模块胶合木梁11、一层标准模块胶合木柱12、钢结构底盘13等，如图 32所示。
标准箱模块的组装过程如下：
步骤1：以现浇混凝土或砖为基础，在基础上预埋钢连接件24，然后在基础上设置钢结构底盘13，钢结构底盘13与预埋的钢连接件焊接，并用螺栓固定，将混凝土基础23与钢结构底盘13连接在一起，如图33所示，预埋件设置在基础的转角处，预埋件的示意图如图34所示。钢结构底盘13的转角处预设8mm厚隐蔽式镀锌插板26，用于连接胶合木柱；其中，在钢结构底盘13的框架内设有钢梁，钢梁与钢结构底盘13采用焊接方式连接。
步骤2：在钢结构底盘13的框架内部满填保温棉，在钢结构底盘13四周的框架上钉上 OSB覆面板，有水房间采用水泥加压板，在覆面板上铺装PVC塑胶，然后在PVC塑胶上方、整体框架结构的边框用螺钉固定一道防腐木连接板25，用于与木骨架组合墙连接，形成首层箱底。
步骤3：在钢结构底盘13四个转角处安装胶合木柱，胶合木柱上下两端均预留有安装口，将预设的隐蔽式镀锌插板26插入胶合木柱下端的安装口，并用螺栓锁紧固定。
步骤4：胶合木柱与胶合木梁之间采用隐藏插板式和外露承托式两种连接方式固定连接；在胶合木柱和跨度较大一侧胶合木梁的预留安装口内插入同一镀锌钢板，并用螺栓锁紧，将胶合木柱和跨度较大一侧胶合木梁连接在一起，如图35所示；胶合木柱与跨度较小一侧胶合木梁采用L型外露承托板27连接，通过螺栓将L型外露承托板27分别与胶合木柱和跨度较小一侧胶合木梁固定连接，如图36所示。至此完成标准箱模块木框架的整体安装。
木框架的各木构件均在工厂加工完成、打包，根据需求在工厂组装或现场安装；
步骤5：将木骨架组合墙、屋顶的梁板与木框架钉接，完成标准箱模块的组装。
当建筑为二层或三层时，二层或三层楼楼面结构包括楼面搁栅和楼面板，楼面搁栅支承在胶合木梁上，横跨标准箱宽度，通过搁栅托架或钉与胶合木梁进行连接，楼面板的覆面板采用osb板，饰面层采用PVC塑胶，有防水要求的房间要采用水泥加压板覆面板。工厂切割木材、组框、打包，根据需求或工厂组装或现场安装。
标准箱模块的墙体使用木骨架组合墙(即木基结构板剪力墙)，包括外墙围护结构和内墙。外墙围护结构对于其耐久性至关重要，应在满足外饰面安装牢固要求的同时，具有防虫、防潮、保证主体结构完好的作用。本发明的外墙围护结构由内至外依次是竹纤维内饰板、木骨架14、覆面板15(OSB板)、泛水板16、呼吸纸17、防腐木龙骨18(挂板条、顺水条)、防虫网19及外装饰面板20，形成防雨幕墙系统，其中，呼吸纸具有很好的防水性能和透气性能，又名“单向透气膜”，是一种新型高分子材料，表面具有极细小的微孔，依据浓度梯度差扩散原理，使水蒸气自由的通过微孔，而液态水和水滴因表面张力作用无法通过，故具有良好的防水和透气性能。外墙围护结构示意图见图37如图所示；内墙依次由竹纤维板、木骨架(空腔内复合保温棉)、osb板组成，工厂完成室外装饰板、呼吸纸、木龙骨、挡块及小构件的切割、组装、打包等工作，同时木龙骨空腔内复合保温棉，根据需求或工厂组装或现场安装。
标准箱模块采用的屋顶形式有平屋面和坡屋面、DNA屋面，构造基本一致。主要由屋面板、屋脊梁、椽条、天棚搁栅或屋架组成。屋面板材料为OSB板，椽条及天棚搁栅为SPF规格材，屋脊梁为胶合木。这些构件都是在工厂预制后，现场安装就位。其中，屋面椽条结构在承重墙体结构体系上通过金属连接件进行搭建。平屋面和坡屋面、DNA屋面都采用金属复合瓦，在屋面板上铺设SBS防水层，采用直钉将金属复合瓦固定在屋面，直钉采用具有顶帽的防漏水构造。
屋面在模块交界处需要进行防水处理，将端部防水层采用U型金属防水层收条22将防水层边缘封口并固定，现场组装时采用定制泛水板21与U型金属防水层收条22采用直钉固定。这种收边处理可以简化现场拼装程序和难度。如图38所示。
标准箱模块的门窗均采用带有安装翼的做法，安装翼预制于门窗框四周，主要起到与墙体连接的作用，门窗基座的防水与呼吸纸有150mm搭接，窗户防水层采用挡水条防止水回流，窗上口安装泛水板将水折落出外墙或呼吸纸。在防水层上放置垫块，且在安装翼与发泡剂上预留小口以便窗户安装后水可以从窗底部排出室外。
标准箱模块在管线穿外墙及室内线盒部位均做气密性处理。主要做法是将所有孔隙与墙体空腔隔绝，达到标准箱模块的耐久性。
标准箱模块拼装过程使用到的SPF规格材板厚度38mm，宽度有90mm、140mm、185mm等，长度以600mm递进，从2.4m～7.2m，墙体主要以610mm的间距排列使用，楼板以406mm 的间距排列使用；采用的OSB木基板的规格为15mm╳1220mm╳2440mm，采用钉连接或金属连接件连接的方式覆盖于墙体及楼板表面，达到墙体的抗剪能力和楼面板的承载能力；门窗过大过梁、屋盖脊梁等需要加强的部位，采用双拼过梁，规格材具有强度大，材质均匀，不易开裂和翘曲变形等优点。
在完成标准箱模块的组装后，可以利用标准箱模块组合排列形成DNA模块快装房。其中各标准箱模块之间的连接方式为：将组成DNA模块快装房的左右相邻标准箱模块之间通过左右相邻胶合木柱用金属连接带28与直钉固定连接，上下相邻两层标准箱模块之间通过胶合木柱预留的安装口用金属连接件和螺栓固定连接，实现DNA模块快装房的快速组装。
将附图27-29中1-3层的DNA模块建筑可以通过旋转、镜像、平移、对称的方式进一步扩展，进行组合排列，形成不同风格的建筑。具体方式在前面已经详细描述，此处不再详述。
建筑工程相关标准和技术规范在快装房的相关规定如下：
1、《建筑工程临建房屋技术标准》DB11-693-2017中的建筑面积限值在3.2.1中规定，临建房屋的总体布局宜规则、均衡，外观色彩宜简洁、美观，临建房屋层数不超过3层，每层建筑面积不应大于300m2。
2、《建设工程施工现场临建房屋技术规程》DBJ01-98-2005中的建筑面积限值：4.1.1临建房屋设施的消防应遵照国家有关法律、法规和《北京市建设工程施工现场消防安全管理规定》及北京市相关管理办法执行。4.1.2临建房屋设施单组长度不宜超过30米，当超过 30米时，房屋中间必须采取加强措施(坚强措施同山墙结构)。
3、《施工现场临时建筑物技术规范》JGJT188-2009的建筑面积限值件下表：
表6.0.2 临时建筑的耐火等级最多允许层数、最大允许长度、防火分区的最大允许建筑面积
因此，DNA模块快装房系列产品主要用于建造成1～3层的文明施工的生活用房、办公用房、宿舍等。建造建筑面积可在相关规定的限值下自由拼装组合。最高3层，单层面积最大面积600m2。
以上对本发明的实例进行了详细说明，但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DNA模块快装房，其特征在于所述快装房由多个DNA单元模块排列组合而成，每个所述DNA单元模块包括2个一层标准箱模块、2个二层标准箱模块、2个屋顶标准箱模块、1个一层走道标准箱模块、1个二层走道标准箱模块、1个屋顶走道标准箱模块，所述各标准箱模块之间通过串联、并联或叠加组合而成DNA模块快装房，组成DNA模块快装房的左右相邻标准箱模块之间通过左右相邻木柱用金属连接带与直钉固定连接，组成快装房的上下相邻两层标准箱模块之间通过木柱预留安装口用金属连接件和螺栓固定连接。
2.根据权利要求1所述的DNA模块快装房，其特征在于2个所述屋顶标准箱模块包括1个坡屋面屋顶标准箱模块和1个DNA屋面屋顶标准箱模块。
3.根据权利要求2所述的DNA模块快装房，其特征在于当建筑为一层时，每个DNA单元模块包括2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块，或者包括2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块。
4.根据权利要求2所述的DNA模块快装房，其特征在于当建筑为二层时，每个DNA单元模块包括2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块、2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块；2个屋顶标准箱模块及1个屋顶走道标准箱模块对应叠加在2个一层标准箱模块和1个一层走道标准箱模块上方。
5.根据权利要求2所述的DNA模块快装房，其特征在于当建筑为三层时，每个DNA单元模块包括2个串联的一层标准箱模块和与2个一层标准箱模块并联的1个一层走道标准箱模块、2个串联的二层标准箱模块和与2个二层标准箱模块并联的1个二层走道标准箱模块、2个串联的屋顶标准箱模块及与2个屋顶标准箱模块并联的1个屋顶走道标准箱模块；2个一层标准箱模块和1个一层走道标准箱模块、2个二层标准箱模块和1个二层走道标准箱模块、2个屋顶标准箱模块及1个屋顶走道标准箱模块由下至上依次对应叠加。
6.根据权利要求1所述的DNA模块快装房，其特征在于每个标准箱模块由木框架、箱底、墙体、屋顶围合而成。
7.根据权利要求6所述的DNA模块快装房，其特征在于所述木框架包括木柱和木梁，所述木柱及跨度较大一侧的木梁端部设有预留安装口，木柱和跨度较大一侧木梁的预留安装口内设置镀锌钢板，并用螺栓锁紧固定，所述木柱与跨度较小一侧木梁采用L型外露承托板连接，通过螺栓将L型外露承托板分别与木柱和跨度较小一侧木梁固定连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的DNA模块快装房，其特征在于标准箱模块的组装过程包括如下步骤：
步骤1：以现浇混凝土或砖为基础，在基础上预埋钢连接件，然后在基础上设置钢结构底盘，钢结构底盘与预埋的钢连接件焊接，并用螺栓固定，将基础与钢结构底盘连接在一起，预埋件设置在基础的转角处，钢结构底盘的转角处预设隐蔽式镀锌插板，用于连接胶合木柱；
步骤2：在钢结构底盘的框架内部满填保温棉，在钢结构底盘四周的框架上钉上OSB覆面板，有水房间采用水泥加压板，在覆面板上铺装PVC塑胶，然后在PVC塑胶上方、整体框架结构的边框用螺钉固定一道防腐木连接板，用于与木骨架组合墙连接，形成首层箱底；
步骤3：在钢结构底盘四个转角处安装胶合木柱，胶合木柱上下两端均预留有安装口，将预设的隐蔽式镀锌插板插入胶合木柱下端的安装口，并用螺栓锁紧固定；
步骤4：胶合木柱与胶合木梁之间采用隐藏插板式和外露承托式两种连接方式固定连接；在胶合木柱和跨度较大一侧胶合木梁的预留安装口内插入同一镀锌钢板，并用螺栓锁紧，将胶合木柱和跨度较大一侧胶合木梁连接在一起；胶合木柱与跨度较小一侧胶合木梁采用L型外露承托板连接，通过螺栓将L型外露承托板分别与胶合木柱和跨度较小一侧胶合木梁固定连接，完成标准箱模块木框架的整体安装；
步骤5：将木骨架组合墙、屋顶的梁板与木框架钉接，完成标准箱模块的组装。
9.根据权利要求8所述的DNA模块快装房，其特征在于当建筑为二层或三层时，二层或三层楼楼面结构包括楼面搁栅和楼面板，所述楼面搁栅支承在胶合木梁上，横跨标准箱宽度，通过搁栅托架或钉与胶合木梁进行连接，所述楼面板的覆面板采用OSB板，饰面层采用PVC塑胶，有防水要求的房间采用水泥加压板覆面板。
10.根据权利要求8或9所述的DNA模块快装房，其特征在于所述木骨架组合墙包括外墙围护结构和内墙，所述外墙围护结构由内至外依次是竹纤维内饰板、木骨架、覆面板、泛水板、呼吸纸、防腐木龙骨、防虫网及外装饰面板，形成防雨幕墙系统；所述内墙依次由竹纤维板、木骨架、OSB板组成，所述屋面结构包括屋面板、在屋面板上铺设的SBS防水层以及用直钉固定在屋面上的金属复合瓦。
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