CN1127022A - 预制的房屋体系 - Google Patents

Abstract

由可移式预制板条框架型材(12、15、16及17)构成的房屋结构(10)，包括墙体板条框架(11)、地板板条框架及屋顶板条框架。该墙体板条框架(11)由若干一一均有框边构件(19)的相似墙体板条框架部分(12)构成。该墙体板条框架部分(12)与各邻接的墙体板条框架部分(12)之框边构件(19)配置得成间隔关系，从而，该墙体板条框架部分与介于框边构件之间的连接构件(21)相互连接。

Description

预制的房屋体系

本发明涉及房屋结构及装配式房屋的构造与安装。

本发明尤其涉及使用预制的钢框架特别是用矩形空心型钢框架构件所构框架之装配式房屋。但其他部分金属框架构件例如多孔槽钢、工字型钢、Z字型钢及如此之类，只要适宜也可使用。

为房屋配备简单而又节省费用的钢框系统以利用钢制件特性的优点而便于工厂精确生产预制件的多种施工方法已有人提出。便于生产预制件这一特性，有可能提供在施工现场在较短时间内由较不熟练的工人就可以安装妥当的带螺栓的框架，也可能构成支承屋顶的开放式结构，而在屋顶下，后续施工步骤例如加装辅助设备、修整、刷漆等等，皆可在所支承的屋顶下完成。

虽然已有许多方法提了出来其中一些也已商品化，但工厂所预制的框架及在施工现场连带螺栓式的安装，尚未向施工者提供足以同主导房屋建造方法的常规式施工现场木材构架技术相抗衡的优越性。

目前所用建造方法的另一缺点在于：难以更改已订的备料计划来适应各种个别需求，同时，还难以做到迅速地精确估算新结构的建造成本，而对各种个别需求所备的设计方案迅速估算成本，就更难了。

本发明的目的在于：缓减至少一个上述缺点，并对房屋结构及装配式房屋的构造与安装提供可靠而有效用的改进措施。

鉴于上述考虑，本发明的一个方面广泛存在于由包括墙及/或地板及/或屋顶等的板条框架的可移式预制板条框架部分所构成的房屋结构中，该墙体框架由多个一一均有框边构件的相似墙体板条部分构成，该墙体板条框架部分安装得与邻接的墙体板条框架部分的框边构件成间隔关系，从而，该板条框架部分即可与固定于上述框边构件之间的连接构件互相连接。

框边构件适当包括一些在板条框架部分的上下两未端之间延展的直立构件，这样，在各区段的未端处形成荷载路径，使得所进的屋顶、墙体及地板等的荷载直接传送到底层地板上或地板支承件上。不过，若更理想一点儿，框边构件可以是分别各在上下与板条框架部分的未端相连且从这些未端往外突出的制成品。连接构件最好独立于框架部分而制作，但若更理想一点儿，则可与板条框架部分结为一体。

可移式预制地板框架及屋顶框架，最好也由多个一一均有框边构件且安装得成紧密间隔关系的相似板条框条框架部分构成，从而，它们即可与固定在它们之间的连接构件互相连接，并与把地板壁及屋顶框架连接在一起的共用连接构件适当地彼此连接。另外，地板板条框架和墙体板条框架之部分最好是矩形框架部分，且它们在框边构件之间的大小相同，这样，互相连接的地板板条部分与墙体板条部分之间的空隙，就可被延伸在与板条框架部分为直角处的各自为垂直的栅格平面均分。这样配置能使房屋结构分区段稳固安装，各区段的宽度与板条框架部分的宽度对应。

另外，板条框架部分的宽度最好与一片或多片屋顶板材的有效跨度相等，从而屋顶板条框架部分可被与全天候有关而有效跨盖各栅格平面的屋顶板材所遮盖。这样有助于工厂制作标准宽度的由屋顶遮盖的板条框架部分，且会形成一个供所有墙上管道沿着行走的栅格，这些管道不会使屋顶部分条不相配合，而这些部分条也可按照栅格以统一的方式向所有这种结构的屋顶板条框架部分固定供应。而且，在板条框架部分制为梯型框架的情况下，所有墙体框架及地板框架的梯级框架构件长度均可标准化，而所有对应搭设的屋顶板条框架构件所用较长的梯级框架构件也可标准化。

地板的、墙体的及屋顶的板条框架部分，最好包括延续不断伸展得邻接各自对应的垂直栅格平面的框边构件。

在本发明的优选实施例中，连接构件是夹在框边构件之间的钢板。这些连接构件上均有其穿透的螺纹小孔，通过邻接的板条框架部分中的邻接框架的上述构件而穿入小孔中的螺栓，可伸展得把该邻接板条框架部分与该连接构件彼此连接起来。适宜的做法是，框边构件为矩形剖面构件，而连接构件的厚度等于该矩形剖面构件厚度的一半。这样配置便保持连接着的框架在拐角连接处的进料路径同心。若要替换，连接构件可为带双头螺栓的板状构件，该螺栓的双头伸出，穿过制于板条框架构件中的小孔。当然，其他方式的机械紧固件也可用来替代螺栓式连接器。

框边构件还最好是空心的箱形构件，或是结合处有连接构件的合成空心箱形构件，且最好连接螺栓仅穿过邻接的箱型构件之壁而旋入连接构件的螺纹小孔中。然而，若更理想一点儿，带有管状压缩分隔器的较长的螺栓，就可以完全穿透框边构件。另外，板条框架部分最好制得带有若干横的或梯级的、由一个扭固联接器附连在框边构件上的坚硬构件，以便免去因框边构件与梯级构件之间瞬时位移而需的对角支撑。

若更理想一点儿，可把整个房屋框架安装得支在一个临时平台上，从而，地板支柱可从连接构件中悬垂出来继而固定在适当的基座中。然后，可拆去临时平台，让房屋结构由支柱支承。也可换用墙体框架部分来替支柱支承高架地板框架部分。

本发明的另一个方面广泛存在于其提供的分别设计各结构的方法中，该方法包括：

形成一套墙体栅格，其栅格线间隔等于标准的屋顶板条之有效覆盖宽度；

通过使所有的外承墙沿栅格线伸展之方式来设计地板图样；

让所有的排水沟路线及屋脊线沿着栅格或栅格对角线沿展而设计屋顶图样。

本发明的还有一个方面广泛存在于制作排水沟之沟槽的一套方法中，它包括：

形成在各相邻的下斜屋顶盖板或盖瓦之末端下相应的挡水槽；

形成每条挡水槽，使其带有一条沿着暴露的外缘而向上折的边，并形成伸展得把排水沟中各相邻之上折边盖住的覆盖构件。

为使本发明更易理解及付诸实施，特参照展示本发明各典型实施例之附图而加以说明，其中：

图1是已完成之一部份房屋结构的透视图；

图2(a)至2(f)是显示本发明所述框架构造技术的一个推荐方式之一组图；

图3显示一个典型的框架分隔器；

图4显示一个典型的高架地板接头；

图5与图6显示屋顶与屋顶壁的连接构件；

图7是典型的屋顶框架结构透视图；

图8与图9展示从墙头至屋顶人字脊及至排水沟的连接部；

图10与图11显示排水沟接合处；

图12显示地板框架与对应栅格线的配合；

图13显示墙体框架与对应栅格线的配合；

图14显示屋顶板条框架部分与对应栅格线的配合；

图15显示各种可加利用的屋顶框架结构；

图16f与图16r显示做地板与屋顶的图样设计而用的栅格；

图17是另一部份完成的房屋结构透视图；

图18是为开发符合本发明的结构而设计的营/销结构的推荐形式流程图。

如图所示，符合本发明的典型房屋结构10，包括由图示实施例中的侧墙板条框架部分12及端墙板条框架部分14构成的周边墙体框架11。该房屋结构还包括地板板条框架型15、天花板板条框架部分16及附加的屋顶板条框架部分17，后者从其所对的天花板板条框架部分16及墙体板条框架部分12的纵长侧缘23处反向地向上伸展，并被与相应的天花板框架部分及屋顶板条部分配合而形成图15所示桁状结构的支撑件18所支承。

如图12、13及14所示，所有的板条框架部分都在工厂里制为框边构件19被梯级框架构件20与其相互连接的统一的焊接梯状框架。在如图2至5详明显示的结构中，每一地板、墙体及屋顶等框架的框架边构件19，都被带有螺纹小孔22的连接构件21插在其中而隔开，每一小孔均接纳穿透墙体框架部分14及地板框架部分15之邻接壁24的那些对向螺栓28。这些螺栓位于其所对板条框架部分的板条安装面之间的中心线上，从而，每一板条框架部分均可用作右侧或左侧的板条框架部分。

从各张图纸中会看出，房屋结构10包括由螺栓连在一起而构成整个框架结构10的多个毗连的房屋结构区段。每一房屋结构区段的基本成份为墙体、地板、屋顶等的板条框架部分12、14、15及17，它们均可作为一套自站立结构而被分别安装。

适宜首先安装的区段，是带有侧墙与端墙板条框架部分的端区段。随着逐步将下一个邻接区段安装妥当，并将其逐一与上个已装毕之区段固定住，结构10即告完成。也要明白，各个区段终止并贴近于特在25a及25b处显示、与板条框架部分12、14、15、16及17成直角延展的各对应的垂直栅格平面处，这些栅格平面25从用于容纳连接构件21的各区段之间的空隙中央穿过。这些栅格平面上都标画了贯穿相交的栅格线25c。室内地面13之周边由梯级构件20及相应框边构件19的内缘所支承。

参照图12、13及14会看出，每一区段中的板条框架部分12、15、16及17的宽度相等以便终止毗连于栅格平面，且这些部分与栅格的一层或多层格子实为相等，栅格线26标示为虚线。

框边构件19被穿以螺栓而被一起旋在夹于框架部分12、15、16及17的框边构件19之间的共用连接构件21上。连接构件21为上面有螺纹小孔22穿通的薄钢板构件，便于在其反向端接纳反向螺栓28，每一连接构件均把相应的板条框架部分连接得靠紧该连接构件21的一面，从而，以上构件及部分就通过连接构件21连接在一起。

还要明白，板条框架部分12、14、15及16均有跨伸过框架部分反面连续箱形框边构件19及在各反面之间延伸并焊接于其上的等长箱形梯级构件20，以便形成坚固而无需对角支撑也不会让框架变为菱形的结构。框边构件19延伸得毗连垂直的栅格平面，且当被连接构件21有效连接时能提供充足的基本为直的荷载路径，以便将屋顶、墙体及地板的荷载直接送到地板支承上。

各区段之间的连接细节如图2所示。如图2b中所示，下部板条框架部分12之上端被穿以螺栓，通过部分外壁24上的小孔30而被连接在一块全厚度的连接板21上，该连接板往上延伸于通过一对下部小孔32而用螺栓固定在此板上的邻接地板板条框架部分15之间。如图2c所示，一对上部小孔33被穿以螺栓，被旋在往上延伸以将下一段最上面的墙体板条框架部分12的下端固定其上的半厚度的连接板34上。

拐角处的连接细节见图2e。要明白拐角处框边构件19制成全宽及半宽的箱形构件，以便在一个邻接的端框边构件19朝内角落附近有一内角延伸，将连接构件19固定在端墙板条框架部分14的中心。

还要明白，墙体板条框架部分带有标示为40及42的与其连为一体的箱型短构件，此种构件往外敞开，以便把墙体板条框架部分连接在连接板上，为此目的，该构件上制有穿螺栓所用的小孔。由于短构件是准备焊接在标准的板条框架部分中的小部件而可预先打孔，此种构造也便于生产。

另外，全厚度的T形板35把最上面墙体板条框架部分12的各个上端连接在一起，并形成带孔的斜顶板以供连接屋顶板条框架部分17之用。这些连接构件35及屋脊连接构件36显示在图5及图6中。框边构件19的中心线上制有螺纹小孔且形状相同，因而能达到部件标准化。

居中的接头由图3中的连接柱螺栓部件37沿着框架构件19的长度而构成。这些部件37有一长度等于各框边构件19之间空隙的分隔器中心部，并有从每一端伸展的螺纹柱螺栓。这些连接部件及其他连接构件，均位于各个邻接的板条框架部分的框边构件之间的空隙中，且均被各自相应的垂直栅格平面贯穿。

在形成屋顶排水沟及屋脊的内角与外角处，使用图8及图9所示的U形安装支架50及51，把屋顶板条框架部分17与墙体板条框架部分12/14连接起来。要明白，这些安装支架50及51由于全都带有连接支架，就与带有与板条框架部分反面平面正交之直角内角的那些板条框架部分连接起来。这一来，就可使所有的框架在一个平坦的底座上形成，而所有的箱形构件的侧面均与此平坦底座正交。与此相适应，板条框架部分中的螺纹小孔为焊接钢制框架部件而备有精确夹住这些部件的位置，整个结构的部件共性即展示出来。

屋脊以常规方式加盖，排水沟的形构如图10与图11所示。排水沟的构成方式为：把一条宽的Z形构件55固定在框边构件19上，使该Z形构件朝上折的凸边56朝上延展得毗连相应的框边构件19，而其朝下折的那条凸置于凹槽中与梯级框架构件20衔接。各邻接构件55的邻接的上折边56，被以适当胶粘剂、密封剂之类定位的翻转槽形部分57覆盖。与屋顶板条框架部分17在工厂适配制作的屋顶板材58，与宽的Z形构件55一起，展跨到毗连上折边56的位置。在施工现场唯一要做的，就是覆盖各条邻接和凸边56。

又如图7所示，屋顶结构60可包括若干矩形板条框架部分61、三角形板条框架部分62及不规则的板条框架部分63，这些部分，可如图14所示那样，或是标准的或是较复杂的板条框架部分相对简单的变形。在每种情况下，这些板条框架部分除了外形之外，其余各方面的制作结构上均应相同，不允许彼此相反的一对即左边与右边的变体之间有区别。

图15所示的环形框架组件70，是通过用螺栓把各自相应的框边构件上紧在一起而使毗连各自相应之垂直栅格平面的各区段结合而成的。这些环形框架组件70，可通过一些固定在它们上面作为支撑构件18而插入相邻接的框边构件19之间的构件，得以加强。加强的方式，可为图15a或15b所示的桁架，或也可为当特殊结构所需时供支承而用的立柱73。要明白，各相邻框边构件之间的空隙，一旦需要就能配备居中的连接件，而无需专门单独制作带专用居中接头的框架。

结构10可如图17所示支承在支柱74上，或如图2a及图2f所示支承在混凝土基座71上。下部墙体板条框架部分12/14配有为混凝土板72提供基准面的下部基准杆76，该基准杆可以环焊方式加以限定使其直接固定在下部墙体板条框架部分12/14上。适宜的做法，是当下部墙体板条框架部分12/14的下立柱77已焊接在埋于基座71中的连接板78上及当高架地板结构最后校平以后，再浇筑地板72。

上述明显的优点，可从在一块方形栅格上所作的设计图样上获致，该栅格在纵横两个方向所分格子一致，栅格线间距等于屋顶板材的有效跨度，通常为770毫米，从而，屋顶板条框架部分就可被与全天候有关而有效跨盖各栅格平面并在对角线上简洁交接的屋顶板材所遮盖。

图16f所示地板图样80就有代表性，它是沿着横向和纵向的栅格线26而设计的。高架地板部所用居中的支柱74，位于栅格的交叉点上；而墙体板条框架部分12/14的长度是确定的，在图中，有些部分长度等于2个栅格间距，还有一部分长度等于7个栅格间距。高架地板所用的地板框架图82也同样在栅格上设计。高屋顶图样86与矮屋顶图样87也同样在栅格上设计，屋脊88与排水沟89标示为对角线。

栅格图样最好形成为电脑图像，各自相应功能的图样例如房间图样、匹配的屋顶图样及门窗等显示在屏幕上，若更理想一点儿，可与房屋用户一起或由其设计。使用简单的计算机辅助设计(CAD)技术，就可将电脑编程而使其自动设制结构的三维图，也可为了节省成本及精确预制所有的框架结构组件，而将有关各个相应板条框架部分的详细信息转存成套，转存给车间的金属加工设备。另外，钢材的重量，连接构件的数目、用料成本等，实际上也可由电脑同时加以计算。一个典型的有组织的产销结构在图18的流程表中显示出来。

在图17所示替换实施例中，要明白，各根支柱与直立的连接板结为一体，板条框架部分的箱形侧边构件，被一些短螺栓经由工厂所制的侧边构件中的小孔而旋在连接构件上，而这些短螺栓则被旋入箱形构件中的小孔中，并靠螺纹穿过连接构件，与螺纹小孔的相反端配合。在需螺栓插于侧边构件各个末端之间的场合下，小孔就制于侧边构件的相接贴合面中，且配制通入设施例如箱形构件反向壁上的通入小孔。

墙体侧边构件的顶部以相似方式与连接板相连，这些连接板往上伸展在板条框架部分的上端之外，供预制的螺栓把天花板板条框架部分与屋顶板条框架部分连接起来之用。还要明白，当各邻接区段的屋顶板条框架部分被挪动得定了位，每段部分可以被螺栓穿过而上紧在各相邻天花板板条框架部分之间空隙中的支杆上，这样，就会形成一个很坚固的上螺栓的框架组件，它跨越房屋的宽度，且正好安置在所对那支柱的上方。另外，由于所有的部件都被螺栓上在一起，该结构也就能经受得住由强风产生的升力负荷以及由该结构本身产生的常规动负载与静负载。

在一典型的结构中，框边构件19宽50毫米，连接板厚25毫米。这样，当把每个框边构件19用螺栓串在一起上在连接板21上时，它们就构成一个宽125毫米的环形框架组合件。这个框架组合件可支承一段宽75毫米的墙体框架，两侧还各余有25毫米的边，露出来可供地板支承其上。25毫米厚的连接板可使12毫米直径的螺栓从该板每一侧穿透，且当标准的、直径12毫米的螺栓这样使用时，就形成一段等于螺栓直径的螺纹连接长度，而这些螺栓短得足以从框边构件19中穿过小孔30、32和33。另外，各邻接框边构件19之间宽为25毫米的间隙，可使起重机链钩从其中通过，继而移动到被螺栓定位的框边构件19处。这样，即使板条框架型板被屋顶板材或地板板材盖住，起重机也容易起吊。

当然，螺栓也可用卡口型连接器替代，若更理想一点儿，可用一根内螺纹螺栓从一侧穿进不带螺纹的小孔中，与一根从所对框边构件19中通过而进入该小孔中的辅助性外螺纹螺栓配接。也可用简单的螺栓连接方式，然而，要使结构一个区段接一个区段地处理，此种连接恐怕不便于使单段板条框架部分容易逐浙定位。

适宜的做法，是在工厂里预制板条框架部分时，就钻好螺纹小孔并把连接板上开好螺纹。这样，安装起来就简单了，只不过是把各个部件所在位置找准再用螺栓上在一起就行了。若更理想一点儿，可用易于折卸的方式向建筑工地供应板条框架部分。而且，单段框架部分的尺寸，最好造得使部分便于从陆路运到建筑工地上。若更理想一点儿，整段的房屋区段例如水下区段，也能在工厂里完全预制好，能连同各段板条框架部分运到安装现场。按此方式，储存的区段就可立即在现场安装起来，并为其余要加在其上的房屋区段提供支撑。

若更理想一点儿，当需要时按照需要，把每一区段的各部件视可运输系数的情况而运到建筑工地，而且，若更理想一点儿，还可配上从墙体板条框件部分上往下延伸得与地板板条框架部分外表面配合的弯曲连接支架，部件的局部用螺栓上在一起就能使这些部件折合在一些部份连接物周围。也就是说，侧墙板条框架部分可与地板板条框架部分的末端转动接合，这样，它们可一很大角度与另一角度之间转动，而转动到后一角度时它们彼此成直角，在此情况下再将支架上以螺栓就会把上了螺栓的接头固定住。

一般而言，较短的侧墙板条框架部分恐怕也会宽过较长的地板〔此处原文为wall，疑为floor之误—译者〕板条框架部分的相应末端，若更理想一点儿，在它们之间再夹上天花板板条框架部分与屋顶板条框架部分，就可形成一个可易于拆开，安装及用螺栓上在一起，以提供一段紧固的房屋区段之密合运输系数。

地板的及天花板的板条框架部分宜于用相同材料制造其构件，使其在形构上一致且长度可造得一致，从而易于形成多层房屋结构。保持板条框架形式的大体一致，可节省制造成本。通过改变构件尺寸及/或框架构件部分的壁厚度，就可得到不同的设计用料。螺栓尺寸包括其长度的一致性，有助于简化组合件及仓储的管理。

若更理想一点儿，地板的及屋顶的板条框架部分可预先铺上板材，且可带有预制为标准宽度插在梯级框架构件之间的绝缘板条。地板板材如胶合板、碎料板之类，在工厂里预先拼好时，其边缘保护程度就使板材边端比板条框架部分侧缘短。另外，由于各邻接框边构件只与连接构件接触，它们之间的弧线即非直线不会引致沿墙体长度的“蠕变”。这样，各区段分割的长度易于保持为标准长度，而不会引起在每一焊接头处可略微容忍的缩短。

此外，墙体板条框架部分可延跨一段，两段或更多段地板框架或屋顶框架，这样，使设计灵活，无需采用通常的积木式设计方案，也不会牺牲节省成本与工厂制作两方面的便利。

当然，要认识到，以上所述仅是对本发明所作的例示，而显然是专业人员才会做的一些修改与变动，例如生产专用的单边接头、框架，或仅利用所例示房屋体系中的某些新东西，相信都不会超出随附权利要求书所限定的本发明宽广的范围。

Claims (14)

1.由可移或预制板条框架部分构成的房屋结构，包括墙体及/或地板及/或屋顶的板条框架，该墙体框架由若干一一均有框边构件的相似墙体板条框架部分构成，且该墙体板条框架部分与各邻接的墙体板条框架部分之上述框边构件配置得成间隔关系，从而，所述墙体板条框架部分可与介于上述框边构件之间的连接构件相互连接。

2.如权利要求1所述的房屋结构，其特征在于：上述被连接端部框边构件是主要承重构件，它形成基本为直线的荷载通路，以便将屋顶、墙体、地板荷载直接传递到位于被连接的所述框边构件之下的地板支承设施上。

3.如权利要求1所述的房屋结构，其特征在于：上述连接构件为可使每相邻板条框架部分可以机械式地紧于其上的板状构件。

4.如权利要求3所述的房屋结构，其特征在于：上述板状构件制得带有穿透它的螺纹小孔，每个所述螺纹小孔之长度能使从该小孔每端插入之反向连接螺栓有效固定住。

5.如权利要求3或4所述的房屋结构，其特征在于：上述板之厚度等于每一相邻框边构件厚度之一半。

6.如以上各条权利要求中任一条所述的房屋结构，其特征在于：上述地板、墙体、屋顶的板条框架部分包括介于框边构件外表面之间的具有共同尺寸的矩形板条框架部分。

7.如权利要求6所述的房屋结构，其特征在于：被连接的地板墙体与屋顶的板条框架部分之间的间隔，被安置得由与这些板条框架部分成直角的垂直栅格平面从中均分。

8.如权利要求6所述的房屋结构，其特征在于：各栅格平面之间的距离等于一块或多块屋顶板材的有效履盖长度。

9.如权利要求8所述的房屋结构，其特征在于：栅格是四方形栅格。

10.如以上各条权利要求中任一条所述的房屋结构，其特征在于：地板的及墙体的板条框架部分制为带标准化长度的梯级框架构件之梯型框架。

11.如以上各条权利要求中任一条所述的房屋结构，其特征在于：上述地板及/或墙体及/或屋顶的板条框架部分包括毗邻相应垂直栅格平面延伸的框边构件。

12.如权利要求11所述的房屋结构，其特征在于：连续的框边构件之末端有末端接头，该处形成与上述连接构件相抵接的带小孔的外侧壁，以及进入该外侧壁中的小孔之外通道。

13.提供被分别单独设计之各种结构的方法，该方法包括：

形成一个栅格图样，其正方形的栅格线间隔等于标准的屋顶板条之有效覆盖宽度；

通过使所有的外承墙沿栅格线伸展之方式来设计地板图样；

让所有的排水沟路线及屋脊线沿着栅格线或栅格对角线延展而设计屋顶图样。

14.制作排水沟之沟槽的方法，包括：

形成在各相邻的下斜屋顶盖板或盖瓦之末端下相应的挡水槽；

形成每条挡水槽，使其带有一条沿着暴露的外缘而向上折的边；

形成伸展得把排水沟中各相邻的上折边盖住的覆盖构件。

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