CN112771234A - 建筑系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于构造建筑物的建筑系统和方法，系统(100)包括多个预制元件(1)，元件(1)包括：‑自支撑隔绝面板(2)，包括刚性隔绝材料，‑金属框架(3)，包括成对的子框架。子框架(7a，7b)的长度具有横截面，横截面包括沿相应的边缘表面(6a，6b)延伸的附接臂(10)和布置在附接臂(10)中的侵入部段(11)，侵入部段(11)侵入隔绝元件(5)。箱型结构(12)远离侵入部段(11)而布置，并且包括封闭或部分开放的构造。建筑系统进一步包括连接元件(4)，其横截面基本上具有U型材的形状。连接元件(4)设置在两个相邻元件(1)的子框架(7a、7b)上。

Description

建筑系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于构造建筑物的建筑系统。
本发明还涉及一种用于构造建筑物的方法。
背景技术
已知建造建筑是以金属框架构造为基础的。例如，金属框架可以具有更高的强度、耐火性和建筑设计灵活性的优势。隔热层在金属框架外部或在形成金属框架的金属型材之间附接于金属框架。
金属框架构造的问题是，它们通常是基于仅仅用金属组件来代替木制框架构造的想法。因为需要昂贵的材料，所以建筑成本相对较高，而且需要熟练的工作人员以及专用装备来组装建筑物。因此，一般认为这种构造工艺不适合于单户住宅建筑。
发明内容
从第一方面来看，可以提供一种用于构造建筑物的建筑系统，该系统包括：多个预制元件，该元件包括：自支撑的隔绝面板，该隔绝面板包括刚性隔绝材料并且具有两个笔直且平行的边缘表面以及外表面和内表面，金属框架，其包括成对的子框架：附接到隔绝面板的第一边缘表面的第一子框架和附接到隔绝面板的第二边缘表面的第二子框架，子框架沿着隔绝面板的长度延伸，子框架的长度具有横截面，该横截面包括沿相应的边缘表面延伸的附接臂、布置在附接臂中且与该附接臂成一定角度的侵入部段，侵入部段侵入隔绝元件，以及远离侵入部段布置的箱型结构，该箱型结构包括构成封闭或部分开放构造的墙壁和拐角，箱状结构从附接臂延伸并且布置在隔绝面板的外表面或内表面上，建筑系统进一步包括连接元件，连接元件至少实质上与子框架一样长，并且该连接元件具有包括两个臂和连接所述两个臂的连接部段的横截面，横截面基本上具有U型材的形状，连接元件在使用中布置在两个相邻元件的子框架上，所述臂位于两个子框架的相对侧并且将相邻元件的所述子框架保持在一起。
由此，可以实现易于组装的建筑系统。
从另一方面来看，可以提供一种用于构造建筑物的方法，该方法包括：通过使两个上述预制元件的相对的边缘表面彼此接触，将两个预制元件连接起来，将所述预制元件的子框架相互附接，在所述子框架上布置根据上述权利要求中的任一项的连接元件，并且将所述连接元件附接至所述子框架。
由此，可以实现快速且易于生产支撑结构和隔绝结构的方法。
这种布置和方法的特征在于独立权利要求的特征部分所述的内容。一些其它实施例的特征在于其它权利要求中所述的内容。本专利申请的说明书和附图中还公开了发明实施例。专利申请的发明内容也能够以除权利要求所限定的方式以外的其他方式限定。发明内容也可以由若干单独的发明形成，特别是如果依据明示或暗示的子任务，或考虑到所获得的利益或利益群体来审查该发明。考虑到独立的发明构思，权利要求中包含的一些限定可能是不必要的。在基本发明构思的范围内，本发明的不同实施例的特征可以应用于其他实施例。
附图说明
在附图中更详细地描述了说明本公开的一些实施例，其中
图1是用于构造建筑物的建筑系统的示意性细节图；
图2a-2h是该布置的子框架的实施例的示意性俯视图，
图3a-3g是该布置的连接元件的实施例的示意性俯视图，以及
图4是该布置的组装方法步骤的示意俯视图。
在附图中，为了清楚起见，一些实施例被简化示出。类似部件在附图中用相同的参考编号标记。
具体实施方式
图1是用于构造建筑物的建筑系统的示意性细节图。系统100包括多个预制元件1，这些预制元件连接在一起以创建建筑的墙壁、地板、屋顶或天花板。因此，在一实施例中，预制元件1是墙壁元件。在另一实施例中，预制元件1是地板元件。在第三实施例中，预制元件1是天花板元件。
元件1包括自支撑的隔绝面板2，隔绝面板包括刚性隔热材料并且具有两个笔直且平行的边缘表面6a、6b以及外表面和内表面8、9。
根据一方面，隔绝面板2的材料包括以下材料中的至少一种：聚异氰尿酸盐(PIR)、聚氨酯(PUR)和挤塑聚苯乙烯(XPS)或另一种刚性隔绝材料。在一实施例中，隔绝面板2从其外表面到其内表面具有均匀的结构和材料，例如硬质泡沫隔绝材料。
在一实施例中，隔绝面板2具有矩形形状。元件1的尺寸可以为例如1200mm(宽)x3000mm(高)。根据一种构思，元件的宽度在300mm到2400mm的范围内选择，高度在600mm到15000mm的范围内选择。在一实施例中，隔绝面板的厚度在100mm到300mm的范围内选择，并且隔绝面板的厚度从其第一边缘表面到另一边缘表面是均匀的。
元件1进一步包括金属框架3，金属框架3包括成对的子框架：附接到第一边缘表面6a的第一子框架7a和附接到隔绝面板2的第二边缘表面6b的第二子框架7b。在一实施例中，子框架7a、7b沿着隔绝面板2的整个长度延伸，即子框架的长度是隔绝面板的长度的100％。然而，所述长度实质上可以更大；在一实施例中，隔绝面板2的长度是子框架7a、7b的长度的80–99％。
在另一实施例中，子框架7a、7b实质上比隔绝面板2长，从而金属框架3使得能够将两个或更多个隔绝面板2彼此附接。
在一实施例中，隔绝面板2实质上比子框架7a、7b长，使得面板的上部边缘在子框架的上端上方延伸。延伸部分可以例如为100mm-500mm，或者为隔绝面板长度的20％。在一实施例中，延伸部分具有与隔绝面板的其余部分相同的厚度。在另一实施例中，延伸部分更薄，例如为50mm-100mm。延伸部分的优点是它隔绝了房间上方的屋顶空间，并且当在其中应用松散的羊毛(例如松散的矿棉)时，还可以用于限制屋顶空间。
在一实施例中，子框架7a、7b是弯曲的钣金，其厚度在0.5-3mm的范围内。辅助型材25也可以是类似的材料。该材料可以包括例如钢。在一实施例中，钢是应变硬化钢，例如DP780/980。优点是该元件很好地抵抗高载荷，并且超过材料屈服强度的载荷被吸收在结构的变形中。然而，钢也可以从常规结构钢的组中选择。
在一实施例中，子框架7a、7b通过胶层22附接至隔绝面板2。胶层可以设置在子框架的附接臂10和相应的边缘表面6a、6b之间和/或在子框架的箱型结构12和隔绝面板的相应表面之间。此外，侵入部段11可以被胶合到隔绝面板2上。
在一实施例中，金属框架3或至少其待胶合的表面具有增强胶的粘附力的特殊表面。优选地，胶合接头的强度由胶水的内聚强度而不是胶对表面的粘附力来限定。特殊表面可通过钝化镀锌、底涂层、防指纹处理或诸如电晕或火焰处理之类的活化过程来产生。
子框架7a、7b在元件1的制造阶段被附接到隔绝面板2。胶可以是例如聚氨酯(PUR)或硅基改性聚合物(SMP)。SMP的优点是在胶合过程中不会释放出任何潜在的有害排放物。
根据一方面，在外表面8和附接臂10之间具有至少20mm、优选至少70mm的隔绝面板层。优点是墙壁/天花板/地板的良好隔绝性能可以得到保证。
图1所示的建筑系统100进一步包括连接元件4，该连接元件至少实质上与子框架7a、7b一样长。在另一实施例中，连接元件4实质上比子框架7a、7b短，例如是子框架长度的80％。
当连接两个元件1时，连接元件4设置在两个相邻元件1的子框架7a、7b上。连接元件4将相邻元件1的所述子框架7a、7b保持在一起。
在一实施例中，金属框架3包括至少一个辅助型材25，该辅助型材25附接到两个子框架7a、7b之间的预制元件1上。辅助型材25可以承载载荷并为附接到建筑系统100的覆层面板或贴面面板提供支撑。辅助型材可以在元件1的制造过程中或在建筑的施工现场中附接到元件1。
图2a-2h是该布置的子框架的实施例的示意性俯视图。
子框架7a、7b的横截面(横向于子框架7a、7b的长度)包括沿相应的边缘表面6a、6b延伸的附接臂10，以及相对于附接臂10以一定角度(优选直角)布置在附接臂10中的侵入部段11。侵入部段11侵入隔绝元件2中，从而将子框架附接到隔绝元件。
子框架7a、7b的横截面进一步包括远离侵入部段11布置的箱型结构12。在一实施例中，箱型结构12的长度略短于子框架7a、7b的长度。这在那些实施例中尤其如此，其中箱型结构12被布置成承载横向的上框架构件28(如图1所示)，该上框架构件的上表面要适应于与子框架的上端相同的水平。
箱型结构12主要承载了施加到建筑系统100的竖直载荷。
在一实施例中，子框架7a、7b的实质上整个长度具有包括附接臂10、侵入部段11和箱型结构12的横截面。在另一实施例中，子框架7a、7b的一些长度部段不包括附接臂10和侵入部段11中的至少一个。
箱型结构12包括构成封闭或部分开放构造的墙壁13和拐角14。箱状结构12从附接臂10延伸并且布置在隔绝面板2的外表面8或内表面9上。
在一实施例中，箱型结构12的横截面是开放结构。图2a和2b中示出了一些实施例。优点是结构制造方便、简单。
在另一实施例中，箱型结构12的横截面是封闭结构。图2c-2h中示出了一些实施例。优点是结构可以承载高载荷。
在封闭结构的一实施例中，箱型结构12由胶层22、焊接接头23和/或固定元件24封闭。固定元件24可以是例如螺钉、铆钉等。
在一实施例中，当从箱型结构12的端部看时，箱型结构12包括至少三个拐角14。在一实施例中，当从箱型结构12的端部看时，箱型结构12包括至少四个拐角14。在一实施例中，当从箱型结构12的端部看时，箱型结构12包括至少五个拐角14。优点是拐角越多，结构的刚度就越高。
在一实施例中，附接臂10从其端部看时是笔直的。在另一实施例中，附接臂10从其端部看时包括至少一个弯部5，并且隔绝面板的边缘表面6a、6b各自的形状与附接臂10的形状相适应，并且弯部5可以包括例如至少三个拐角。在另一实施例中，附接臂10包括波纹。这些实施例的优点是增加了刚度并且创建了更多用于胶合的表面。
拐角14和弯部5加固了建筑系统100的结构。此外，它们可以在两个元件1的连接中形成舌槽型附接手段。
在一实施例中，侵入部段11布置在附接臂10的远端。优点是与箱型结构12的距离最大化，并且元件1的刚度可以被优化。
在一实施例中，侵入部段11以90°的角度(A)布置在附接臂10中。优点是侵入部段11易于推入隔绝面板的材料，并且元件的强度也可以增加。
在一实施例中，侵入部段11包括波纹。优点是增加了刚度并且创建了更多用于胶合的表面。
图3a-3g是该布置的连接元件的实施例的示意性俯视图。
连接元件4至少实质上与子框架7a、7b一样长。在一实施例中，连接元件4的长度至少为子框架7a、7b长度的80％。连接元件4具有横截面，该横截面包括两个臂15a、15b和连接所述两个臂的连接部段16，横截面基本上具有U型材的形状。连接元件4将相邻元件1的子框架7a、7b保持在一起。
连接元件4的宽度的尺寸被定制为使其能够附接在两个相邻的子框架7a、7b上。在一实施例中，所述宽度在150-350mm的范围内。
连接元件4的深度的尺寸被定制为使臂15a、15b允许子框架7a、7b的适当附接。在一实施例中，深度在30–150mm的范围内。
根据本发明的一方面，连接元件4由一个连接部件17组成，如图1所示，其长度至少实质上等于子框架7a、7b的高度。优点是可以实现子框架和连接元件的非常坚固的组合。
根据本发明的另一方面，连接元件4由多个连接部件17组成，这些连接部件17在使用中依次布置在两个相邻元件1的子框架7a、7b上。优点是可以更易于处理较短的连接部件。
在一实施例中，具有一个或更多个第二连接元件20，第二连接元件20在使用中布置在连接元件4上，从而创建连接元件的多层结构。优点是这种结构可以易于根据建筑的要求进行定制。
在一实施例中，子框架7a、7b和连接元件4以及第二连接元件20(如果有的话)包括开口21，如图1所示，这些开口21在使用中构成穿过其中的横向通道。优点是建筑中所需功能的任何电缆、管道、导管都可以很容易地布置在该建筑系统内。
在一实施例中，连接元件4包括斜面26，该斜面26布置在臂15a、15b中的至少一个的自由端处。优点是可以便于安装连接元件。
根据一方面，连接元件4与子框架7a、7b创建夹层结构，该夹层结构有效地防止金属型材典型的扭曲和屈曲。
图4是布置的组装方法步骤的示意性俯视图。
在用于构造建筑物的方法中，连接了在本说明书中描述的多个预制元件1，并且由此创建了建筑所需的墙壁、地板、屋顶或天花板。
根据一方面，当建造墙壁时，建筑系统100包括图1所示的横向底部元件27，预制元件1竖立在该横向底部元件27上。在一实施例中，底部元件是钢制L型材。底部元件的尺寸优选地定制为使其不延伸到隔绝面板2的外表面8的平面。因此，元件1的隔绝性能可以得到保持。
建筑系统100还可包括横向上框架构件28，该横向上框架构件28布置在箱型结构12的顶部，并且在某些情况下，也布置在附接臂10和侵入部段11上。上框架构件28可以为钢制L型材，并根据上述与底部元件相关的相同原理确定尺寸。
在该方法中，两个预制元件1通过使其相对的边缘表面6a、6b彼此接触而连接。然后，所述预制元件1的子框架7a、7b彼此附接。在一实施例中，子框架7a、7b通过胶层22彼此附接。优点是结构更加坚固结实。
在胶层22中使用的胶可以是例如硅基改性聚合物(SMP)。
胶层22还可以在翻板元件的一个或两个表面上布置在翻板元件中，例如胶带。翻板元件可以具有柔软和/或弹性基层。在一实施例中，翻板元件覆盖子框架7a、7b之间的所有接触表面。不具有翻板元件的元件1之间的接触表面可以设有从系统的外表面8侧供给的泡沫层。
胶层22可以布置在子框架7a、7b彼此相遇的所有接触面上。在另一实施例中，具有由胶层22覆盖的选定的子区域。诸如螺钉的固定元件24也可以单独使用或与胶一起使用，以将子框架7a、7b彼此附接。
在子框架7a、7b连接之后或在其附接之后，连接元件4被布置在所述子框架7a、7b上并与所述子框架7a、7b附接。
在一实施例中，连接元件4通过胶层附接至子框架7a、7b。此外，这里的胶可以包括例如硅基改性聚合物(SMP)。这里诸如螺钉的固定元件也可以单独使用或与胶一起使用。
刚性隔绝面板2支撑子框架7a、7b并防止子框架7a、7b变形，因此预制元件1即使在过多的载荷下也能很好地承受。
在一实施例中，箱型结构12的横截面包括第一突出部段18，该第一突出部段18沿隔绝面板的表面9、10的方向侧向延伸，并且布置成与所述表面相隔一定距离。此外，第一突出部段18布置在箱型结构12的背向边缘表面6a、6b的表面上，附接臂10从边缘表面6a、6b延伸。类似地，连接元件4包括第二突出部段19，第二突出部段19被布置成与子框架7a、7b的第一突出部段18的形状相配合。第一和第二突出部段18、19的配合在所述两个子框架7a、7b和连接元件4之间创建基于形状的锁定系统。优点是可以容易地检测子框架和连接元件之间配合的准确性。
本发明不仅仅限于以上描述的实施例，而在由权利要求所限定的发明构思的范围内可以有许多变化。在本发明构思的范围内，不同实施例和应用的特征可以结合另一实施例或应用的特征来使用或替换另一实施例或应用的特征。
附图和相关描述仅旨在说明本发明的构思。本发明可以在权利要求所限定的发明构思的范围内在细节上改变。
参考标记
1 预制元件
2 隔绝面板
3 金属框架
4 连接元件
5 弯部
6a，b 边缘表面
7a，b 子框架
8 外表面
9 内表面
10 附接臂
11 侵入部段
12 箱型结构
13 墙壁
14 拐角
15a、b 连接元件的臂
16 连接部段
17 连接部件
18 第一突出部段
19 第二突出部段
20 第二连接元件
21 开口
22 胶层
23 焊接接头
24 固定元件
25 辅助型材
26 斜面
27 底部元件
28 上框架构件
100 建筑系统
A 附接臂和侵入部段之间的角度。

Claims (36)

1.一种用于构造建筑物的建筑系统，系统(100)包括：
-多个预制元件(1)，元件(1)包括：
--自支撑的隔绝面板(2)，包括刚性隔绝材料，并且具有两个笔直且平行的边缘表面(6a、6b)以及外表面和内表面(8、9)，
--金属框架(3)，包括成对的子框架：附接到隔绝面板(2)的第一边缘表面(6a)的第一子框架(7a)和附接到隔绝面板(2)的第二边缘表面(6b)的第二子框架(7b)，
--子框架(7a、7b)沿着隔绝面板的长度延伸，
-子框架(7a、7b)的长度具有横截面，横截面包括
---沿相应的边缘表面(6a、6b)延伸的附接臂(10)，以及
---布置在附接臂(10)中且与附接臂(10)成一定角度的侵入部段(11)，侵入部段(11)侵入隔绝元件(5)，以及
---箱型结构(12)，其远离侵入部段(11)布置，并且包括构成封闭或部分开放构造的墙壁(13)和拐角(14)，
---箱状结构(12)从附接臂(10)延伸并且布置在隔绝面板(2)的外表面(8)或内表面(9)上，
建筑系统进一步包括：
-连接元件(4)，其至少实质上与子框架(7a、7b)一样长，并且具有包括两个臂(15a、15b)和连接所述两个臂的连接部段(16)的横截面，横截面基本上具有U型材的形状，连接元件(4)在使用中布置在两个相邻元件(1)的子框架(7a、7b)上，所述臂(15a、15b)位于两个子框架(7a、7b)的相对侧并且将相邻元件(1)的所述子框架(7a、7b)保持在一起。
2.如权利要求1所述的建筑系统，其中预制元件(1)是墙壁元件。
3.如权利要求1所述的建筑系统，其中预制元件(1)是地板元件。
4.如权利要求1所述的建筑系统，其中预制元件(1)是天花板元件或屋顶元件。
5.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中隔绝面板(2)是隔热板。
6.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中隔绝面板(2)的材料由以下泡沫材料中的至少一种组成：聚异氰脲酸酯(PIR)、聚氨酯(PUR)和挤塑聚苯乙烯(XPS)。
7.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中隔绝面板(2)具有矩形形状。
8.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中子框架(7a、7b)的材料包括钢。
9.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中连接元件(4)由一个连接部件(17)组成，其长度至少实质上等于隔绝面板的长度。
10.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中子框架(7a、7b)的实质上整个长度具有包括附接臂(10)、侵入部段(11)和箱型结构(12)的横截面。
11.如权利要求1-9中任一项所述的布置，其中子框架(7a、7b)的一些长度部段不包括附接臂(10)和侵入部段(11)中的至少一个。
12.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中附接臂(10)从其端部看时是笔直的。
13.如权利要求1-11中任一项所述的布置，其中附接臂(10)从其端部看时包括至少一个弯部(5)，并且隔绝面板的边缘表面(6a、6b)各自的形状与附接臂(10)的形状相适应。
14.如权利要求13所述的建筑系统，其中弯部(5)至少包括三个拐角。
15.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中附接臂(10)包括波纹。
16.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中侵入部段(11)布置在附接臂(10)的远端。
17.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中侵入部段(11)以90°的角度(A)布置在附接臂(10)中。
18.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中侵入部段(11)包括波纹。
19.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中箱型结构(12)的横截面为封闭结构。
20.如权利要求1-18中任一项所述的布置，其中箱型结构(12)的横截面为开放结构。
21.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中当从箱型结构(12)的端部看时，箱型结构(12)包括至少三个拐角(14)。
22.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中当从箱型结构(12)的端部看时，箱型结构(12)包括至少四个拐角(14)。
23.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中当从箱型结构(12)的端部看时，箱型结构(12)包括至少五个拐角(14)。
24.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中连接元件(4)由一个连接部件(17)组成，其长度至少实质上等于子框架(7a、7b)的高度。
25.如权利要求1-23中任一项所述的布置，其中连接元件(4)由多个连接部件(17)组成，在使用中，连接部件依次布置在两个相邻元件(1)的子框架(7a、7b)上。
26.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中
箱型结构(12)的横截面包括第一突出部段(18)，第一突出部段(18)沿隔绝面板的表面(9、10)的方向侧向延伸并且与所述表面相隔一定距离，第一突出部段(18)被指向为远离边缘表面(6a、6b)，附接臂(10)从边缘表面延伸，以及
连接元件(4)包括第二突出部段(19)，第二突出部(19)在使用中被布置成与两个相邻元件(1)的子框架(7a、7b)的第一突出部段(18)的形状相配合，从而在两个相邻元件(1)的所述子框架(7a、7b)之间形成锁定系统。
27.如上述权利要求中任一项所述的布置，包括第二连接元件(20)，第二连接元件(20)在使用中布置在连接元件(4)上。
28.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中子框架(7a、7b)和连接元件(4)包括开口(21)，开口(21)在使用中构成穿过附接在一起的子框架(7a、7b)和连接元件(4)的通道。
29.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中子框架(7a、7b)通过胶层(22)附接到隔绝面板(2)。
30.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中两个相邻元件(1)的子框架(7a、7b)通过胶层(22)彼此附接。
31.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中两个相邻元件(1)的子框架(7a、7b)通过胶层(22)连接到连接元件(4)。
32.如权利要求1-19或22-31中任一项所述的布置，其中箱型结构(12)由以下至少一种封闭：胶层(22)、焊接接头(23)和固定元件(24)。
33.如权利要求30或31所述的布置，其中固定元件(24)还布置成附接子框架(7a、7b)或子框架(7a、7b)和连接元件(4)。
34.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中，在使用中，至少一个辅助型材(25)附接到两个子框架(7a、7b)之间的预制元件(1)。
35.如上述权利要求中任一项所述的布置，其中隔绝面板(2)包括一层均匀的硬质泡沫隔绝材料。
36.一种用于构造建筑物的方法，包括：
-通过使两个如上述权利要求中任一项所述的预制元件(1)的相对的边缘表面(6a、6b)彼此接触，将两个预制元件(1)连接起来，
-将所述预制元件(1)的子框架(7a、7b)相互附接，
-在所述子框架(7a、7b)上布置如上述权利要求中任一项所述的连接元件(4)，以及
-将所述连接元件(4)附接到所述子框架(7a、7b)。
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