CN117107915A - 一种建筑叠箱结构及其模块化集成组合建筑 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种建筑叠箱结构及其模块化集成组合建筑，包括若干堆叠放置的模块单元、连接上下两相邻模块单元的竖向连接节点，所述模块单元包括模块框架，所述模块框架包括若干竖直延伸的框架柱，相邻两所述框架柱的顶端及底端之间均连接有框架梁，所述竖向连接节点包括插接在上下相邻两所述模块框架之间的连接钢板，上侧所述框架柱和下侧所述框架柱、上侧所述框架梁和下侧所述框架梁均分别抵接在所述连接钢板的两侧，上、下两侧所述框架梁分别与所述连接钢板之间，或者上、下两侧所述框架柱分别与所述连接钢板之间设有固定件，以解决现有技术中资源浪费、环保问题、安全隐患及事故多发、员工工作环境差、劳动强度高、施工机械化程度低，相对工效不高等。

Description

一种建筑叠箱结构及其模块化集成组合建筑

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种建筑叠箱结构及其模块化集成组合建筑。

背景技术

传统的施工技术是我国建筑行业目前主流的现场浇筑施工模式，即从搭设脚手架、支模、绑扎钢筋到现场浇筑混凝土的作业模式。

传统的施工技术主要存在问题如下：资源浪费(如支模架、模板材料投入量大、周转利用率低；劳动力投入量大)；环保问题(现场产生大量扬尘、噪音、污水、建筑残余垃圾)；安全隐患及事故多发；员工工作环境差、劳动强度高；施工机械化程度低，相对工效不高等。

发明内容

本发明的目的是提供一种建筑叠箱结构及其模块化集成组合建筑，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种建筑叠箱结构，包括若干堆叠放置的模块单元、连接上下两相邻模块单元的竖向连接节点，所述模块单元包括模块框架，所述模块框架包括若干竖直延伸的框架柱，相邻两所述框架柱的顶端及底端之间均连接有框架梁，所述竖向连接节点包括插接在上下相邻两所述模块框架之间的连接钢板，上侧所述框架柱和下侧所述框架柱、上侧所述框架梁和下侧所述框架梁均分别抵接在所述连接钢板的两侧，上、下两侧所述框架梁分别与所述连接钢板之间，或者上、下两侧所述框架柱分别与所述连接钢板之间设有固定件。

优选的，所述连接钢板的上下两侧均连接有抗剪键，上、下两侧所述框架柱分别设有与所述抗剪键相嵌合的接口。

优选的，上下相邻两所述模块框架的所述框架柱和所述框架梁分别对应设置。

优选的，所述固定件包括插接在上、下两侧所述框架梁和所述连接钢板之间的螺栓，且所述螺栓的两端分别连接有抵紧上、下两侧所述框架梁的螺母。

优选的，所述连接钢板的一部分插入一侧两上下相邻的所述模块框架之间，另一部分插入另一侧两上下相邻的所述模块框架之间，各部分所述连接钢板均与对应的所述框架柱之间嵌合有所述抗剪键，且均与对应的所述框架梁之间连接有所述螺栓和所述螺母。

优选的，所述固定件包括与所述抗剪键相连接的抗拔件，所述抗拔件沿所述抗剪键远离所述连接钢板的方向延伸，且所述框架柱靠近所述连接钢板的位置处填充有灌浆料，所述抗拔件埋设在所述灌浆料中。

优选的，所述连接钢板的上下两侧的所述抗剪键对应设置，所述固定件包括预应力锚具拉杆，所述预应力锚具拉杆沿竖直方向依次穿过多组所述抗剪键和所述连接钢板，且所述预应力锚具拉杆的两端分别锚固在最上侧和最下侧的所述框架柱上。

还提供一种模块化集成组合建筑，包括设置在所述建筑叠箱结构一侧的抗侧力结构，所述抗侧力结构的底部固定在地面上，其顶部与所述建筑叠箱结构相平齐，靠近所述抗侧力结构侧的各所述连接钢板均伸出所述模块单元，并均与所述抗侧力结构相连接。

优选的，所述建筑叠箱结构的底部设有对其支撑的底部框架结构，且各所述模块单元上的所述模块框架均与所述底部框架结构相连接。

还提供一种模块化集成组合建筑，包括与所述建筑叠箱结构配套的外部骨架结构，所述外部骨架结构若干固定在地面上的支撑纵梁，相邻两所述支撑纵梁之间搭接有支撑横梁，各所述支撑横梁沿竖直方向间隔分布，各所述建筑叠箱结构分别嵌合在相邻两所述支撑横梁之间。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

第一，模块拼接常出现多柱汇集的状态，采用钢管截面框架柱，特别是矩形截面框架柱通常更有利于保证承载力和连接性能，同时方便框架柱连接节点的设计和施工；考虑到耐久性问题，框架梁采用实腹式截面或封闭钢管可以有效延长使用年限。

第二，所示模块之间的连接在工地现场完成，提供多种竖向连接方式可保证安全可靠、便于现场快速安装，并有一定的容错空间。

第三，避免了施工过程中模块间的竖向变形偏差导致水平连接构件产生附加内力，同层模块之间的水平连接仅考虑水平力传递的构造。

第四，所示的抗侧力结构仅为叠箱提供侧向支承，避免了竖向力传递产生的节点附加内力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明模块单元的不同堆叠形式；

图2为本发明钢结构模块化集成组合建筑结构体系一；

图3为本发明钢结构模块化集成组合建筑结构体系二；

图4a、4b、4c为本发明叠箱连接节点；

图5a、5b为本发明叠箱与抗侧力结构连接节点；

其中，1-上侧框架柱；2-上侧框架梁；3-下侧框架柱；4-下侧框架梁；5-连接钢板；6-抗剪键；7-螺栓；8-连接器；9-预应力锚具拉杆；10-抗拔件；11-灌浆料；12-连接板；13-抗侧力结构；14-底部框架结构；15-模块单元；16-外部骨架结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种建筑叠箱结构及其模块化集成组合建筑，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图5所示，本实施例提供一种建筑叠箱结构，包括若干堆叠放置的模块单元15、连接上下两相邻模块单元15的竖向连接节点，模块单元15包括模块框架，模块框架包括若干竖直延伸的框架柱，相邻两框架柱的顶端及底端之间均连接有框架梁，竖向连接节点包括插接在上下相邻两模块框架之间的连接钢板5，上侧框架柱1和下侧框架柱3、上侧框架梁2和下侧框架梁4均分别抵接在连接钢板5的两侧，上、下两侧框架梁分别与连接钢板5之间，或者上、下两侧框架柱分别与连接钢板5之间设有固定件。其中，模块单元15为标准化的MIC(模块化集成建筑)中的每个模块单元15，模块化集成建筑的立面设计采用模块单元15不同堆叠形式，通过偏移模块单元15、阳台和屋面模块单元15附件的使用等来实现多样化的建筑功能，满足使用需求。偏移模块单元15是指将标准的模块单元15进行偏移处理，如图1(b)所示；阳台和屋面模块单元15附件的使用是指通过使用一些附件使模块单元15多出阳台和屋面。模块单元15之间的连接在工地现场完成，提供多种竖向连接方式可保证安全可靠、便于现场快速安装，并有一定的容错空间。

作为优选的，框架柱采用封闭钢管截面，框架梁采用封闭钢管或其他实腹截面。模块单元15拼接常出现多柱汇集的状态，采用钢管截面框架柱，特别是矩形截面框架柱通常更有利于保证承载力和连接性能，同时方便框架柱连接节点的设计和施工。考虑到耐久性问题，框架梁宜采用实腹式截面，可以有效延长使用年限。

进一步的，每个模块单元15均设置有模块墙体、模块底板和模块顶板，以对框架梁和框架柱所囊括的范围进行包覆，模块墙体根据建筑功能和使用要求应具有良好的隔声、防火、气密、保温和抗冲击性能，且有足够刚度保障装饰装修工程的施工和设备管线的正常使用，采用龙骨组合墙体。模块底板采用轻型楼板，且安装工作在工厂内完成，并采用设置楼面水平支撑等措施提高楼板平面内刚度；模块顶板采用轻钢龙骨吊顶，并选用石膏板、纤维水泥板、夹芯板等轻质板材形式，安装工作在工厂内完成，并采用设置楼面水平支撑等措施提高楼板平面内刚度。整体采用装配式装修，除接口位置的主要装修内容在工厂内完成；内装修设计，与室内管线进行集成设计，并应满足干式工法的要求；且装部品与室内管线进行集成设计，并满足干式工法的要求。装配式装修方式使建筑物安全可靠、连接牢固并方便后期维护；内装部品与室内管线集成设计可以提高部品集成度和安装效率，节省室内空间。

而且，连接钢板5的上下两侧均连接有抗剪键6，上、下两侧框架柱分别设有与抗剪键6相嵌合的接口，以加强模块单元15与连接钢板5的连接强度。

进一步的，上下相邻两模块框架的框架柱和框架梁分别对应设置，以组合布置形成稳定的几何不变体系，便于结构连接和节点构造的安装。

作为本发明优选的实施方式，固定件包括插接在上、下两侧框架梁和连接钢板5之间的螺栓7，且螺栓7的两端分别连接有抵紧上、下两侧框架梁的螺母。以保证连接钢板5与模块单元15的稳定连接，且方便拆装。

进一步的，连接钢板5的一部分插入一侧两上下相邻的模块框架之间，另一部分插入另一侧两上下相邻的模块框架之间，各部分连接钢板5均与对应的框架柱之间嵌合有抗剪键6，且均与对应的框架梁之间连接有螺栓7和螺母。

而且，固定件包括与抗剪键6相连接的抗拔件10，抗拔件10沿抗剪键6远离连接钢板5的方向延伸，且框架柱靠近连接钢板5的位置处填充有灌浆料11，抗拔件10埋设在灌浆料11中，灌浆连接可满足加强型连接要求。

作为本发明优选的实施方式，连接钢板5的上下两侧的抗剪键6对应设置，固定件包括预应力锚具拉杆9，预应力锚具拉杆9沿竖直方向依次穿过多组抗剪键6和连接钢板5，且预应力锚具拉杆9的两端分别锚固在最上侧和最下侧的框架柱上，保证了整个模块单元15连接的强度。优选的预应力锚具拉杆9为钢拉杆，其分为多段式结构，相邻两段结构之间设有连接器8。

作为本发明优选的实施方式，模块单元15之间连接有水平固定件，以完成模块单元15之间的水平连接，模块单元15之间的水平连接应满足楼层平面内水平力传递的要求，应设置在模块单元15顶面；且同层模块单元15之间的水平连接宜采用仅考虑水平力传递的构造；抗震设计时，考虑水平连接的最低承载力，在任一水平方向不低于其所连接相邻模块自重的5％，或其地震力的20％。

还提供一种模块化集成组合建筑，包括设置在建筑叠箱结构一侧的抗侧力结构13，抗侧力结构13的底部固定在地面上，其顶部与建筑叠箱结构相平齐，靠近抗侧力结构13侧的各连接钢板5均伸出模块单元15，并均与抗侧力结构13相连接，优选通过连接板12配合螺栓7连接。抗侧力结构13仅为叠箱提供侧向支承，避免了竖向力传递产生的节点附加内力。建筑叠箱结构-抗侧力结构13通过引入抗侧力结构13为叠箱提供侧向支承，叠箱部分竖向荷载仍由箱体承担。

进一步的，建筑叠箱结构的底部设有对其支撑的底部框架结构14，且各模块单元15上的模块框架均与底部框架结构14相连接。建筑叠箱结构-底部框架结构14以底部框架作为模块化建筑的下部结构，并在此框架平台上进行建筑叠箱结构的安装。

还提供一种模块化集成组合建筑，包括与建筑叠箱结构配套的外部骨架结构16，外部骨架结构16若干固定在地面上的支撑纵梁，相邻两支撑纵梁之间搭接有支撑横梁，各支撑横梁沿竖直方向间隔分布，各建筑叠箱结构分别嵌合在相邻两支撑横梁之间，整个装置的载重主要由外部骨架结构16承载，增强了整个装置的稳固性。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种建筑叠箱结构，其特征在于，包括若干堆叠放置的模块单元、连接上下两相邻模块单元的竖向连接节点，所述模块单元包括模块框架，所述模块框架包括若干竖直延伸的框架柱，相邻两所述框架柱的顶端及底端之间均连接有框架梁，所述竖向连接节点包括插接在上下相邻两所述模块框架之间的连接钢板，上侧所述框架柱和下侧所述框架柱、上侧所述框架梁和下侧所述框架梁均分别抵接在所述连接钢板的两侧，上、下两侧所述框架梁分别与所述连接钢板之间，或者上、下两侧所述框架柱分别与所述连接钢板之间设有固定件。

2.根据权利要求1所述的建筑叠箱结构，其特征在于，所述连接钢板的上下两侧均连接有抗剪键，上、下两侧所述框架柱分别设有与所述抗剪键相嵌合的接口。

3.根据权利要求2所述的建筑叠箱结构，其特征在于，上下相邻两所述模块框架的所述框架柱和所述框架梁分别对应设置。

4.根据权利要求2或3所述的建筑叠箱结构，其特征在于，所述固定件包括插接在上、下两侧所述框架梁和所述连接钢板之间的螺栓，且所述螺栓的两端分别连接有抵紧上、下两侧所述框架梁的螺母。

5.根据权利要求4所述的建筑叠箱结构，其特征在于，所述连接钢板的一部分插入一侧两上下相邻的所述模块框架之间，另一部分插入另一侧两上下相邻的所述模块框架之间，各部分所述连接钢板均与对应的所述框架柱之间嵌合有所述抗剪键，且均与对应的所述框架梁之间连接有所述螺栓和所述螺母。

6.根据权利要求2或3所述的建筑叠箱结构，其特征在于，所述固定件包括与所述抗剪键相连接的抗拔件，所述抗拔件沿所述抗剪键远离所述连接钢板的方向延伸，且所述框架柱靠近所述连接钢板的位置处填充有灌浆料，所述抗拔件埋设在所述灌浆料中。

7.根据权利要求3所述的建筑叠箱结构，其特征在于，所述连接钢板的上下两侧的所述抗剪键对应设置，所述固定件包括预应力锚具拉杆，所述预应力锚具拉杆沿竖直方向依次穿过多组所述抗剪键和所述连接钢板，且所述预应力锚具拉杆的两端分别锚固在最上侧和最下侧的所述框架柱上。

8.一种应用权利要求1至7任一项所述的建筑叠箱结构的模块化集成组合建筑，其特征在于，包括设置在所述建筑叠箱结构一侧的抗侧力结构，所述抗侧力结构的底部固定在地面上，其顶部与所述建筑叠箱结构相平齐，靠近所述抗侧力结构侧的各所述连接钢板均伸出所述模块单元，并均与所述抗侧力结构相连接。

9.根据权利要求8所述的模块化集成组合建筑，其特征在于，所述建筑叠箱结构的底部设有对其支撑的底部框架结构，且各所述模块单元上的所述模块框架均与所述底部框架结构相连接。

10.一种应用权利要求1至7任一项所述的建筑叠箱结构的模块化集成组合建筑，其特征在于，包括与所述建筑叠箱结构配套的外部骨架结构，所述外部骨架结构若干固定在地面上的支撑纵梁，相邻两所述支撑纵梁之间搭接有支撑横梁，各所述支撑横梁沿竖直方向间隔分布，各所述建筑叠箱结构分别嵌合在相邻两所述支撑横梁之间。