CN118029523A - 一种混凝土模块竖向连接体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混凝土模块竖向连接体系及施工方法，涉及模块化建筑领域，包括第一模壳和连接件，第一模壳表面的凹槽与内凹平台连通，每个凹槽凸出部设有第三竖向钢筋；所述第三竖向钢筋的顶部伸出至所述第一模壳外；第三竖向钢筋露出于内凹平台的表面；下方混凝土模块凹槽内的第一竖向钢筋的顶端插入进上方混凝土模块的凹槽的底部中且下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部的侧壁与上方混凝土模块的凹槽内底部的限位钢筋的内侧壁抵接；下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部与上方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的底部对应搭接；本发明具有组装效率高、施工快捷方便、受力性能和整体性良好等优势。

Description

一种混凝土模块竖向连接体系及施工方法

技术领域

本发明涉及模块化建筑领域，尤其涉及一种混凝土模块竖向连接体系及施工方法。

背景技术

随着城市化进程的加速和人们对高品质住宅需求的提升，传统的施工方式已经不能满足快速、高效、可持续发展的需求，而模块化建筑作为一种新兴的建筑方式，正逐渐受到人们的青睐。模块化建筑的主要理念是在建筑设计的过程中，将建筑体分解成为若干个独立的空间，以这些独立空间建筑为模块，在工厂中进行对应模块的制作，最后在施工现场进行整体拼接的一个过程。模块化建筑相对于传统建筑，有着多方面的优势，例如拥有更高的空间多样性和灵活性、便于运输、拆装简单、可以有效降低施工现场的污染，是建筑工业化的重要发展方向。由于模块化建筑是由单独的模块单元组装而成，因此上下模块单元间的稳定连接是保证结构整体性和抗震性能的关键，对于模块化建筑的安全性起着决定性作用。

模块化建筑也经常被称为Modular in Construction(缩写为MiC)，一种模块化建筑由于抗震设防要求较高，目前工程应用中MiC连接构造的剪力墙全部采用现浇，整体性好，安全可靠，标准化程度高，但现浇剪力墙为承重结构，预制模块的墙体不受力，造成了材料的浪费，并占用建筑空间。另一种模块化建筑连接构造的剪力墙基本预制，采用钢筋搭接的方式连接，有一面模块的墙体为承重结构，使用更少的材料，占用更少的建筑空间，但这种模块化建筑采用钢筋搭接的方式，与国家规范不允许所有竖向钢筋在同一高度搭接的要求相违背，故使用范围受限。

根据结构形式的不同，预制剪力墙竖向连接可以分为灌浆套筒剪力墙体系、浆锚连接体系和纵肋叠合剪力墙体系等。灌浆套筒剪力墙体系通过将钢筋插入金属套筒，在套筒缝隙中灌入高强灌浆料实现墙体的连接，浆锚搭接是在预制构件中预留孔洞，受力钢筋分别在孔洞内外通过间接搭接形式实现钢筋间应力传递，纵肋叠合剪力墙体系中，墙板下部预制空腔内的竖向连接钢筋外露，端部呈环形，墙板顶预留的环形竖向连接钢筋在装配时沿导筋槽插入预制空腔内，浇筑混凝土后形成锚环搭接连接，形成整体叠合墙体结构。灌浆套筒剪力墙体系虽然传力明确，但安装精度要求较高，在施工时需要将钢筋逐根插入套筒，难度较大，往往需要反复调整，同时套筒灌浆饱满度缺乏有效的检测办法，安全隐患大。浆锚搭接的适用范围较广，连接牢固，但其施工难度也相对较大。纵肋叠合剪力墙体系虽然避免了套筒灌浆连接的安全隐患，但其工艺要求和材料成本较高，施工工序繁杂。现有技术中一种模块化建筑，中间现浇部分布置有钢筋网片，再浇筑混凝土形成剪力墙，两侧模块的预制墙体不参与受力，造成了材料的浪费，并占用了建筑空间。现有技术中另一种模块化建筑，只有较厚的模块预制墙体参与受力，较薄的模块预制墙板不参与受力，在较厚预制墙板的下部内凹平台处，上模块预制墙板的露出钢筋和下模块预制墙板的外伸钢筋搭接，再浇筑混凝土形成墙体，这种构造也会造成一定的材料浪费，并且与规范不允许所有竖向钢筋在同一高度搭接的要求相违背，导致适用范围小。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明提供了一种混凝土模块竖向连接体系及施工方法，具体包括：

一种混凝土模块竖向连接体系，包括混凝土模块和连接件；所述混凝土模块包括第一模壳和第二模壳；

上下相邻的两个混凝土模块的相同一侧的表面分别设有第一模壳，在所述第一模壳的表面上且沿着所述第一模壳的高度方向开设至少一个凹槽，当所述凹槽数量为多个时，多个所述凹槽沿着所述第一模壳的长度方向均匀阵列；

在所述第一模壳开设所述凹槽的一面的底部且沿着所述第一模壳的长度方向开设内凹平台，每个所述凹槽均与所述内凹平台连通；

在所述第一模壳内，每个所述凹槽的凸出部内均设有一根第三竖向钢筋，所述第三竖向钢筋的延伸方向与所述第一模壳的高度平行；所述第三竖向钢筋的长度大于所述第一模壳的高度；所述第三竖向钢筋露出于所述内凹平台的表面上；所述第三竖向钢筋与所述第一模壳的表面之间的距离小于所述内凹平台的表面与第一模壳的表面之间的距离；

所述第三竖向钢筋的顶部伸出至所述第一模壳外；

在所述第一模壳内且沿着所述第一模壳的长度方向设置至少一根限位钢筋，所述限位钢筋贯穿每个所述凹槽的凹陷部，每个所述凹槽至少设有一根限位钢筋，所述限位钢筋与水平方向平行；

所述连接件包括第一横向钢筋、第二横向钢筋、第三横向钢筋和两根第一竖向钢筋，两根所述第一竖向钢筋平行设置；两根所述第一竖向钢筋之间分别连接第一横向钢筋和第三横向钢筋，所述第二横向钢筋分别贯穿两根所述第一竖向钢筋，所述第二横向钢筋位于所述第一横向钢筋的上方，所述第二横向钢筋位于所述第三横向钢筋的下方；

当上下相邻的两个所述混凝土模块连接时，两个所述混凝土模块的同侧的所述第一模壳分别对应对齐，在每个凹槽内分别插入一根所述第一竖向钢筋，每根第一竖向钢筋的侧壁与对应凹槽内的每根所述限位钢筋的内侧壁抵接；上下对齐的两个凹槽中，下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶端插入进上方混凝土模块的凹槽的底部中且下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部的侧壁与上方混凝土模块的凹槽内底部的限位钢筋的内侧壁抵接；所述下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部与上方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的底部对应搭接；

下方混凝土模块内的第三竖向钢筋的延伸端与上方混凝土模块内的第三竖向钢筋在内凹平台的露出端分别对应搭接；

所述混凝土模块为至少两个面的多面体；所述第二模壳包括顶板和平板，所述顶板的上表面设有钢筋桁架；

当所述混凝土模块由一个顶板和一个第一模壳组成时，所述顶板与所述第一模壳垂直；

当所述混凝土模块为长方体通腔结构时，所述混凝土模块包括两个第一模壳、一个顶板和一个平板，所述两个第一模壳相对设置，所述顶板与所述平板相对设置；

当所述混凝土模块结构为长方体封闭结构时，所述混凝土模块包括两个第一模壳、一个顶板和三个平板，所述两个第一模壳相对设置，一个顶板与一个平板相对设置，另两个平板相对设置。

可选地，所述凹槽的深度与所述内凹平台的深度相等。

可选地，所述第一横向钢筋分别与两根所述第一竖向钢筋垂直；所述第一横向钢筋、所述第二横向钢筋和所述第三横向钢筋互相平行；所述第一横向钢筋的长度和所述第三横向钢筋的长度小于所述第二横向钢筋的长度。

可选地，当所述限位钢筋的数量为多根时，所述限位钢筋沿着所述第一模壳的高度方向均匀阵列。

可选地，下方混凝土模块内的第三竖向钢筋延伸端的顶端位于上方混凝土模块的内凹平台的顶面的下方。

下方混凝土模块内的第三竖向钢筋的延伸端与上方混凝土模块内的第三竖向钢筋在内凹平台的露出端的搭接长度小于内凹平台的高度。

可选地，所述第一横向钢筋的下底面与下方混凝土模块的最顶部的限位钢筋抵接；所述第二横向钢筋的下底面与下方混凝土模块的顶面抵接；所述第三横向钢筋位于上方混凝土模块的最底部的限位钢筋的下方。

一种混凝土模块竖向连接体系的施工方法，应用于所述的混凝土模块竖向连接体系，所述方法包括：

S1、预制多个混凝土模块并焊接多个连接件；

S2、将两个混凝土模块通过连接件水平拼接；

S3、在水平相连的两个混凝土模块之间的空隙浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接相邻的两个第一模壳得到叠合剪力墙，在两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接两个钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面得到叠合楼板；

S4、在叠合楼板的顶面铺设坐浆层；

S5、在坐浆层的顶面上安装两个混凝土模块，使安装的两个混凝土模块与下方的两个混凝土模块对应对齐；

S6、将上方两个混凝土模块通过连接件水平连接；

S7、将上方混凝土模块的第三竖向钢筋在内凹平台的露出端与下方混凝土模块的第三竖向钢筋的延伸端搭接；

将上方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的底部与下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部搭接；

S8、在上方两个水平连接的混凝土模块之间的空隙处浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接相邻的两个第一模壳得到叠合剪力墙，在上方两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接两个钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面得到叠合楼板。

可选地，所述S1中的所述预制多个混凝土模块并焊接多个连接件，包括：

在水平方向上设置至少两根第三竖向钢筋，在竖直方向上水平设置至少一根限位钢筋，将每根限位钢筋与每根第三竖向钢筋的交叉处通过捆绑件绑扎固定形成钢筋网；

在钢筋网内浇筑混凝土得到混凝土板，在混凝土板表面的底部且沿着混凝土板的长度方向开设内凹面得到带有内凹平台的混凝土板，在带有内凹平台的混凝土板上且沿着带有内凹平台的混凝土板的高度方向开设至少一个凹槽得到第一模壳，其中，相邻两根第三竖向钢筋之间设有一个凹槽；每个凹槽均与内凹平台连通；

制作第二模壳，预制混凝土预制板，得到平板；预制混凝土预制板，并在混凝土预制板一侧的表面设置钢筋桁架得到顶板；预制至少一个顶板；

当制备的混凝土模块为长方体通腔结构时，将每两个第一模壳相对设置且两个第一模壳设有凹槽的一面相背设置，将平板和顶板相对设置，所述顶板设有钢筋桁架的一面与所述平板相背设置，将每个第一模壳与每个第二模壳垂直设置得到的长方体通腔结构为混凝土模块；

当制备的混凝土模块为长方体封闭结构时，将两个平板分为平板组，在平板组中，将两个平板相对设置；

将长方体通腔结构连通的两个面安装平板组得到长方体封闭结构，得到的长方体封闭结构为混凝土模块；

当制备的混凝土模块由一个顶板和一个第一模壳组成时，将一个顶板与一个第一模壳垂直设置，且顶板的钢筋桁架面朝向外侧，第一模壳设有凹槽的一面朝向外侧，得到混凝土模块；

其中，顶板安装在混凝土模块的顶面；

将两根第一竖向钢筋平行设置，将第二横向钢筋分别贯穿两根第一竖向钢筋，并将第二横向钢筋与两根第一竖向钢筋的连接处焊接，在两根第一竖向钢筋之间且位于第二横向钢筋的下方焊接一根第一横向钢筋，在两根第一竖向钢筋之间且位于第二横向钢筋的上方焊接一根第三横向钢筋，形成连接件；焊接与第一模壳上的凹槽的数量相等的连接件。

可选地，所述S2中所述将两个混凝土模块通过连接件水平拼接，包括：

将水平的两个混凝土模块的第一模壳相对设置且相对的两个第一模壳之间留有空隙，两个相对的第一模壳中，凹槽的位置一一相对对应，相对的两个凹槽之间通过一个连接件连接，连接件的两根第一竖向钢筋，一根插入一侧的凹槽中，另一根插入另一侧的凹槽中；

所述S3中所述在水平相连的两个混凝土模块之间的空隙浇筑叠合剪力墙，在两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑叠合楼板，包括：

在两个连接有连接件的水平的混凝土模块之间的空隙处浇筑混凝土形成叠合剪力墙，使叠合剪力墙的顶面与两个混凝土模块的顶板平齐；

在两个水平的混凝土模块的顶板上和叠合剪力墙的顶面上浇筑混凝土得到叠合楼板，叠合剪力墙的顶面和两个混凝土模块的顶板通过叠合楼板连接。

可选地，所述S6中所述将上方两个混凝土模块通过连接件水平连接，包括：

将上方的水平的两个混凝土模块的第一模壳相对设置且相对的两个第一模壳之间留有空隙，两个相对的第一模壳中，凹槽的位置一一相对对应，相对的两个凹槽之间通过一个连接件连接，连接件的两根第一竖向钢筋，一根插入一侧的凹槽中，另一根插入另一侧的凹槽中；

所述S7中所述将上方混凝土模块凹槽内的第一竖向钢筋的底部与下方混凝土模块凹槽内的第一竖向钢筋的顶部搭接，包括；

将下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶端插入进上方混凝土模块的对应凹槽内，将上方的第一竖向钢筋的底部与下方的第一竖向钢筋的顶部搭接；

所述S8中所述在上方两个水平连接的混凝土模块之间的空隙处浇筑叠合剪力墙，在上方两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑叠合楼板，包括：

在上方两个连接有连接件的水平的混凝土模块之间的空隙处浇筑混凝土形成叠合剪力墙，使叠合剪力墙的顶面与两个混凝土模块的顶板平齐；

在上方两个水平的混凝土模块的顶板上和叠合剪力墙的顶面上浇筑混凝土得到叠合楼板，叠合剪力墙的顶面和上方的两个混凝土模块的顶板通过叠合楼板连接。

上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

本方案通过上混凝土模块预制墙板底部内凹平台处竖向钢筋与下混凝土模块预制墙板外伸竖向钢筋的搭接，和预制墙板凹槽间竖向双排钢筋的搭接，并浇筑墙板和楼板混凝土，实现混凝土模块的竖向连接。这种连接构造节省了建筑材料和空间，不需要预留较大操作空间，容许较大的施工安装误差，从而可以减少现场安装时间和降低安装人员的技术要求，并且显著提高了混凝土模块单元连接的受力性能和整体性。这种模块墙体连接构造具有组装效率高、施工快捷方便、受力性和整体性良好等优势，具有广阔的应用前景，十分适合在模块化建筑领域推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的三维立体图；

图2为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的下方混凝土模块第一水平连接图；

图3为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的下方混凝土模块第二水平连接图；

图4为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的上下混凝土模块第一竖向连接图；

图5为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的上下混凝土模块第二竖向连接图；

图6为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的俯视图；

图7为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的侧视图；

图8为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块插入连接件后的侧视图；

图9为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的立体示意图；

图10为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的第一模壳内的钢筋分布图；

图11为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的竖向连接细节图；

图12为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的第一竖向连接立体示意图；

图13为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的竖向连接的侧视图；

图14为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的上下两个混凝土模块未连接时的立体示意图；

图15为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的混凝土模块的第二竖向连接立体示意图；

图16为本发明提供的一种混凝土模块竖向连接体系的连接件的示意图。

附图标记：

1、混凝土模块；2、第一模壳；21、凹槽；22、限位钢筋；23、第三竖向钢筋延伸端；231、第三竖向钢筋露出端；24、内凹平台；3、顶板；4、叠合楼板；5、钢筋桁架；61、第一竖向钢筋；611、第一横向钢筋；62、第二横向钢筋；63、第三横向钢筋；7、叠合剪力墙。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

基于现有混凝土单元竖向连接构造占用建筑空间大、造成材料浪费、适用范围小、安全隐患大和施工难度大的技术问题本实施例提供一种混凝土模块竖向连接体系及施工方法，具体包括如下：

如图1-图16所示，一种混凝土模块竖向连接体系包括连接件、混凝土模块1的第二模壳和混凝土模块1的第一模壳2，第二模壳包括顶板和平板。

混凝土模块1为多面结构，优选为长方体，混凝土模块1包括至少两个面，其中一个面为第一模壳2，另一个面为顶板3；当混凝土模块1为两面结构时，混凝土模块1包括一个第一模壳2和一个顶板3，第一模壳2和顶板3垂直设置且第一模壳2开设凹槽21的一面朝向外侧，顶板3设置钢筋桁架5的一面朝向外侧；混凝土模块1可以为六面结构、五面结构或四面结构等。

平板为混凝土预制板，顶板3为一个面设有钢筋桁架5的混凝土预制板。

本实施例混凝土模块1为长方体通腔机构或长方体封闭空腔结构，如图1所示，当混凝土模块1为长方体通腔结构时，混凝土模块1包括两个第一模壳2、一个顶板3和一个平板，两个第一模壳2相对设置，平板与顶板3相对设置，每个第二模壳与每个第一模壳2垂直；且第一模壳2开设凹槽21的一面朝向外侧，顶板3设置钢筋桁架5的一面朝向外侧。

当混凝土模块1为长方体封闭空腔结构时，混凝土模块1包括两个第一模壳2和四个第二模壳，四个第二模壳中至少有一个顶板3；两个第一模壳2相对设置，四个第二模壳中每两个第二模壳分为一组，每组中的两个第二模壳相对设置，每个第二模壳与每个第一模壳2垂直所形成的长方体封闭结构为混凝土模块1，其中第一模壳2开设凹槽21的一面朝向外侧，顶板3设置钢筋桁架5的一面朝向外侧。

如图1-图14所示，上下相邻的两个混凝土模块1的相同一侧的表面分别设有第一模壳2，在第一模壳2的表面上且沿着第一模壳2的高度方向开设至少一个凹槽21，当凹槽21的数量为多个时，多个凹槽21沿着第一模壳2的长度方向均匀阵列。在混凝土模块6中最长的一个边的延伸方向为长度方向。

在第一模壳2开设凹槽21的一面的底部且沿着第一模壳2的长度方向开设内凹平台24，每个凹槽21均与内凹平台24连通。凹槽21的深度与内凹平台24的深度相等。

在第一模壳2内，每个凹槽21的凸出部内均设有一根第三竖向钢筋，所述第三竖向钢筋的延伸方向与第一模壳2的高度平行，第三竖向钢筋的底端不超过混凝土模块1的底面，不影响模块运输和堆放。

第三竖向钢筋的长度大于第一模壳2的高度；第三竖向钢筋露出于内凹平台24的表面上，第三竖向钢筋与第一模壳2的表面之间的距离小于所述内凹平台24的表面与第一模壳2的表面之间的距离。

第三竖向钢筋的顶部伸出至第一模壳2外；下方混凝土模块1的第三竖向钢筋延伸端23的顶端位于上方混凝土模块1的内凹平台的顶面的下方。

在第一模壳2内且沿着第一模壳2的长度方向设置至少一根限位钢筋22，限位钢筋22水平贯穿每个凹槽21的凹陷部，即限位钢筋22在凹槽21的凹陷部暴露。每个凹槽21至少设有一根限位钢筋22，限位钢筋22与水平方向平行。当限位钢筋22的数量为多根时，限位钢筋22沿着第一模壳2的高度方向均匀阵列。

在一个实施例中，每个凹槽21内至少设有一根限位钢筋33，每根限位钢筋22的两端分别安装在凹槽21的内壁上，限位钢筋22与水平方向平行。在同一第一模壳2中，相邻的两个凹槽21之间的间距等于相邻的两个第三竖向钢筋之间的间距。在第一模壳2内，每根限位钢筋22与每根第三竖向钢筋的交叉处通过捆绑件绑扎固定，捆绑件优选为金属丝。

如图16所示，连接件包括第一横向钢筋611、第二横向钢筋62、第三横向钢筋63和两根第一竖向钢筋61，两根第一竖向钢筋61平行设置；两根第一竖向钢筋61之间分别连接第一横向钢筋611和第三横向钢筋63，第二横向钢筋62分别贯穿两根第一竖向钢筋61，第二横向钢筋62位于第一横向钢筋611的上方，第二横向钢筋62位于第三横向钢筋63的下方。第一横向钢筋611分别与两根第一竖向钢筋61垂直；第一横向钢筋611、第二横向钢筋62和第三横向钢筋63互相平行；第一横向钢筋611的长度和第三横向钢筋63的长度小于第二横向钢筋62的长度。

当连接件插入混凝土模块1的第一模壳2中时，同一连接件的第一横向钢筋611的下底面与第二横向钢筋62的下底面之间的距离等于混凝土模块1的顶板3的钢筋桁架面与混凝土模块1的第一模壳2中最顶部的限位钢筋22的上顶面之间的距离。

当水平相邻两个混凝土模块1连接时，两个混凝土模块1中，相对设置的两个凹槽21之间连接一个连接件，通过连接件将两个混凝土模块1连接，具体地，一个连接件中，连接件的第一竖向钢筋61插入一个凹槽21中，该凹槽21与第一竖向钢筋61同侧，连接件的另一个第一竖向钢筋61插入另一个凹槽21中，该凹槽21与该第一竖向钢筋61同侧；每根第一竖向钢筋61的侧壁分别与每根限位钢筋22的内侧壁抵接；混凝土模块1中最顶部的限位钢筋21与每个连接件的第一横向钢筋611的下底面抵接，每个第二横向钢筋62的底端与下方水平相邻的两个混凝土模块1的顶面分别抵接。第三横向钢筋63位于上方混凝土模块1的最底部的限位钢筋22的下方。

同一连接件中的两根第一竖向钢筋61之间的间距大于相邻两个混凝土模块1中相对设置的两根限位钢筋22之间的间距；同一连接件中的两根第一竖向钢筋61之间的间距小于相邻两个混凝土模块1中相对设置的两个凹槽21之间的间距。以便于第一竖向钢筋61与凹槽21处外露的限位钢筋22更好的卡合，并能够容许一定的安装施工误差。

第二横向钢筋62主要起到连接相邻混凝土模块1的楼板的作用，第一横向钢筋611主要起到一个竖向定位的作用，方便施工，减小安装误差。连接件的横向钢筋提高了整个插入连接件的整体性和稳定性，使之能够更均匀的受力和传递荷载。

两根第一竖向钢筋61分别与两侧的限位钢筋22卡和连接，从而将两侧混凝土模块1的第一模壳2拉结住，防止形成的叠合剪力墙7在受力时两侧第一模壳2与剪力墙的现浇混凝土脱开；同时两根第一竖向钢筋61分别与两侧的限位钢筋22卡和连接还能起到在浇筑混凝土时防止第一模壳2变形或防止混凝土模块2移位的作用。

如图1-图15所示，当上下相邻的两个混凝土模块1连接时，两个混凝土模块1的同侧的第一模壳2分别对应对齐，在每个凹槽21内分别插入一根第一竖向钢筋611，每根第一竖向钢筋611的侧壁与对应凹槽21内的每根限位钢筋22的内侧壁抵接；上下对齐的两个凹槽21中，下方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋611的顶端插入进上方混凝土模块1的凹槽21的底部中且下方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋611的顶部的侧壁与上方混凝土模块1的凹槽21内底部的限位钢筋22的内侧壁抵接；下方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋611的顶部与上方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋611的底部对应搭接。下方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋611的顶端位于上方混凝土模块1的内凹平台24的上方。

下方混凝土模块1内的第三竖向钢筋延伸端23与上方混凝土模块1内的第三竖向钢筋在内凹平台24的第三竖向钢筋露出端231分别对应搭接。下方混凝土模块1内的第三竖向钢筋延伸端23与上方混凝土模块1内的第三竖向钢筋在内凹平台24的第三竖向钢筋露出端231的搭接长度小于内凹平台24的高度。

水平相邻两个混凝土模块1通过连接件连接后，两个混凝土模块1之间留有空隙，该空隙为墙板现浇区，优选地，墙板现浇区内浇筑混凝土后，墙板现浇混凝土与混凝土模块1的第一模壳2形成叠合剪力墙7，叠合剪力墙7的厚度需满足公式(1)：

H_剪＝L₁+2d (1)

其中，H_剪为叠合剪力墙7厚度；

L₁为相邻两个混凝土模块1的相对的第一模壳2的凹槽凸起部之间的间距；

d为第一模壳2中凹槽21的凸起部的厚度。

在混凝土模块1的顶面的顶板3的钢筋桁架面浇筑混凝土，楼板现浇混凝土与钢筋桁架混凝土预制板形成叠合楼板4，实现了水平相邻混凝土模块1水平方向的可靠连接，使相邻模块协同受力，显著提高了建筑的受力性能和整体性。叠合剪力墙7和叠合楼板4将两个混凝土模块1连接为一体。

本方案通过上混凝土模块预制墙板底部内凹平台处竖向钢筋与下混凝土模块预制墙板外伸竖向钢筋的搭接，和预制墙板凹槽间竖向双排钢筋的搭接，并浇筑墙板和楼板混凝土，实现混凝土模块的竖向连接。这种连接构造节省了建筑材料和空间，不需要预留较大操作空间，容许较大的施工安装误差，从而可以减少现场安装时间和降低安装人员的技术要求，并且显著提高了混凝土模块单元连接的受力性能和整体性。这种模块墙体连接构造具有组装效率高、施工快捷方便、受力性和整体性良好等优势，具有广阔的应用前景，十分适合在模块化建筑领域推广使用。

如图1-图16所示，一种混凝土模块竖向连接体系的施工方法，所述方法包括：

S1、预制多个混凝土模块并焊接多个连接件；

在水平方向上设置至少两根第三竖向钢筋，在竖直方向上水平设置至少一根限位钢筋22，将每根限位钢筋22与每根第三竖向钢筋的交叉处通过捆绑件绑扎固定形成钢筋网；

在钢筋网内浇筑混凝土得到混凝土板，在混凝土板表面的底部且沿着混凝土板的长度方向开设内凹面得到带有内凹平台24的混凝土板，在带有内凹平台24的混凝土板上且沿着带有内凹平台24的混凝土板的高度方向开设至少一个凹槽21得到第一模壳2，其中，相邻两根第三竖向钢筋之间设有一个凹槽21；每个凹槽21均与内凹平台24连通；

制作第二模壳，第二模壳包括顶板3和平板；预制混凝土预制板，得到平板；预制混凝土预制板，并在混凝土预制板上表面设置钢筋桁架5得到顶板3；预制至少一个顶板3；

将每两个第一模壳2相对设置且两个第一模壳2设有凹槽21的一面相背设置，将平板和顶板3相对设置，所述顶板3设有钢筋桁架5的一面与所述平板相背设置，将每个第一模壳2与每个第二模壳垂直设置得到的长方体通腔结构为混凝土模块1；

将两个平板分为平板组，在平板组中，将两个平板相对设置；

将长方体通腔结构连通的两个面安装平板组得到长方体封闭结构，得到的长方体封闭结构为混凝土模块1；

将第一模壳2与顶板3垂直设置且第一模壳2开设凹槽21的一侧朝向外侧，顶板3设置钢筋桁架5的一面朝向外侧得到的结构为混凝土模块6；

其中，顶板3安装在混凝土模块1的顶面；

将两根第一竖向钢筋61平行设置，将第二横向钢筋62分别贯穿两根第一竖向钢筋61，并将第二横向钢筋62与两根第一竖向钢筋61的连接处焊接，在两根第一竖向钢筋61之间且位于第二横向钢筋62的下方焊接一根第一横向钢筋611，在两根第一竖向钢筋61之间且位于第二横向钢筋62的上方焊接一根第三横向钢筋63，形成连接件；焊接与第一模壳2上的凹槽21的数量相等的连接件；

S2、将两个混凝土模块通过连接件水平拼接；

将水平的两个混凝土模块1的第一模壳2相对设置且相对的两个第一模壳2之间留有空隙，两个相对的第一模壳2中，凹槽21的位置一一相对对应，相对的两个凹槽21之间通过一个连接件连接，连接件的两根第一竖向钢筋，一根插入一侧的凹槽21中，另一根插入另一侧的凹槽21中；

S3、在水平相连的两个混凝土模块1之间的空隙浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接相邻的两个第一模壳2得到叠合剪力墙7，在两个混凝土模块1顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙7的顶面浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接两个钢筋桁架面和叠合剪力墙7的顶面得到叠合楼板4；

在两个连接有连接件的水平的混凝土模块1之间的空隙处浇筑混凝土形成叠合剪力墙7，使叠合剪力墙7的顶面与两个混凝土模块1的顶板3平齐；

在两个水平的混凝土模块1的顶板3上和叠合剪力墙7的顶面上浇筑混凝土得到叠合楼板4，叠合剪力墙7的顶面和两个混凝土模块1的顶板3通过叠合楼板4连接。

S4、在叠合楼板4的顶面铺设坐浆层；

S5、在坐浆层的顶面上水平安装两个混凝土模块1，使水平安装的两个混凝土模块1与下方的两个水平连接的混凝土模块1对应对齐；

S6、将上方两个混凝土模块通过连接件水平连接；

将上方的水平的两个混凝土模块1的第一模壳2相对设置且相对的两个第一模壳2之间留有空隙，两个相对的第一模壳2中，凹槽21的位置一一相对对应，相对的两个凹槽21之间通过一个连接件连接，连接件的两根第一竖向钢筋61，一根插入一侧的凹槽21中，另一根插入另一侧的凹槽21中；

S7、将下方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋61的顶端插入进上方混凝土模块1的对应凹槽21内，将上方混凝土模块1的第三竖向钢筋在内凹平台的第三竖向钢筋露出端231与下方混凝土模块1的第三竖向钢筋延伸端23搭接；

将上方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋61的底部与下方混凝土模块1的凹槽21内的第一竖向钢筋61的顶部搭接；

S8、在上方两个水平连接的混凝土模块1之间的空隙处浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接相邻的两个第一模壳2得到叠合剪力墙7，在上方两个混凝土模块1顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙7的顶面浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接两个钢筋桁架面和叠合剪力墙7的顶面得到叠合楼板4。

在上方两个连接有连接件的水平的混凝土模块1之间的空隙处浇筑混凝土形成叠合剪力墙7，使叠合剪力墙7的顶面与两个混凝土模块1的顶板3平齐。

在上方两个水平的混凝土模块1的顶板3上和叠合剪力墙7的顶面上浇筑混凝土得到叠合楼板4，叠合剪力墙7的顶面和上方的两个混凝土模块1的顶板3通过叠合楼板4连接。

本方案通过上混凝土模块预制墙板底部内凹平台处竖向钢筋与下混凝土模块预制墙板外伸竖向钢筋的搭接，和预制墙板凹槽间竖向双排钢筋的搭接，并浇筑墙板和楼板混凝土，实现混凝土模块的竖向连接。这种连接构造节省了建筑材料和空间，不需要预留较大操作空间，容许较大的施工安装误差，从而可以减少现场安装时间和降低安装人员的技术要求，并且显著提高了混凝土模块单元连接的受力性能和整体性。这种模块墙体连接构造具有组装效率高、施工快捷方便、受力性和整体性良好等优势，具有广阔的应用前景，十分适合在模块化建筑领域推广使用。

本方案简单易行，使用常规材料设计制作，便于量化生产安装。

以下几点需要说明：

(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种混凝土模块竖向连接体系，其特征在于，包括混凝土模块和连接件；所述混凝土模块包括第一模壳和第二模壳；

上下相邻的两个混凝土模块的相同一侧的表面分别设有第一模壳，在所述第一模壳的表面上且沿着所述第一模壳的高度方向开设至少一个凹槽，当所述凹槽数量为多个时，多个所述凹槽沿着所述第一模壳的长度方向均匀阵列；

在所述第一模壳开设所述凹槽的一面的底部且沿着所述第一模壳的长度方向开设内凹平台，每个所述凹槽均与所述内凹平台连通；

在所述第一模壳内，每个所述凹槽的凸出部内均设有一根第三竖向钢筋，所述第三竖向钢筋的延伸方向与所述第一模壳的高度平行；所述第三竖向钢筋的长度大于所述第一模壳的高度；所述第三竖向钢筋露出于所述内凹平台的表面上；所述第三竖向钢筋与所述第一模壳的表面之间的距离小于所述内凹平台的表面与第一模壳的表面之间的距离；

所述第三竖向钢筋的顶部伸出至所述第一模壳外；

在所述第一模壳内且沿着所述第一模壳的长度方向设置至少一根限位钢筋，所述限位钢筋贯穿每个所述凹槽的凹陷部，每个所述凹槽至少设有一根限位钢筋，所述限位钢筋与水平方向平行；

所述连接件包括第一横向钢筋、第二横向钢筋、第三横向钢筋和两根第一竖向钢筋，两根所述第一竖向钢筋平行设置；两根所述第一竖向钢筋之间分别连接第一横向钢筋和第三横向钢筋，所述第二横向钢筋分别贯穿两根所述第一竖向钢筋，所述第二横向钢筋位于所述第一横向钢筋的上方，所述第二横向钢筋位于所述第三横向钢筋的下方；

当上下相邻的两个所述混凝土模块连接时，两个所述混凝土模块的同侧的所述第一模壳分别对应对齐，在每个凹槽内分别插入一根所述第一竖向钢筋，每根第一竖向钢筋的侧壁与对应凹槽内的每根所述限位钢筋的内侧壁抵接；上下对齐的两个凹槽中，下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶端插入进上方混凝土模块的凹槽的底部中且下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部的侧壁与上方混凝土模块的凹槽内底部的限位钢筋的内侧壁抵接；所述下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部与上方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的底部对应搭接；

下方混凝土模块内的第三竖向钢筋的延伸端与上方混凝土模块内的第三竖向钢筋在内凹平台的露出端分别对应搭接；

所述混凝土模块为至少两个面的多面体；所述第二模壳包括顶板和平板，所述顶板的上表面设有钢筋桁架；

当所述混凝土模块由一个顶板和一个第一模壳组成时，所述顶板与所述第一模壳垂直；

当所述混凝土模块为长方体通腔结构时，所述混凝土模块包括两个第一模壳、一个顶板和一个平板，所述两个第一模壳相对设置，所述顶板与所述平板相对设置；

当所述混凝土模块结构为长方体封闭结构时，所述混凝土模块包括两个第一模壳、一个顶板和三个平板，所述两个第一模壳相对设置，一个顶板与一个平板相对设置，另两个平板相对设置。

2.根据权利要求1所述的混凝土模块竖向连接体系，其特征在于，所述凹槽的深度与所述内凹平台的深度相等。

3.根据权利要求1所述的混凝土模块竖向连接体系，其特征在于，所述第一横向钢筋分别与两根所述第一竖向钢筋垂直；所述第一横向钢筋、所述第二横向钢筋和所述第三横向钢筋互相平行；所述第一横向钢筋的长度和所述第三横向钢筋的长度小于所述第二横向钢筋的长度。

4.根据权利要求1所述的混凝土模块竖向连接体系，其特征在于，当所述限位钢筋的数量为多根时，所述限位钢筋沿着所述第一模壳的高度方向均匀阵列。

5.根据权利要求1所述的混凝土模块竖向连接体系，其特征在于，下方混凝土模块的第三竖向钢筋延伸端的顶端位于上方混凝土模块的内凹平台的顶面的下方；

下方混凝土模块内的第三竖向钢筋的延伸端与上方混凝土模块内的第三竖向钢筋在内凹平台的露出端的搭接长度小于内凹平台的高度。

6.根据权利要求1所述的混凝土模块竖向连接体系，其特征在于，所述第一横向钢筋的下底面与下方混凝土模块的最顶部的限位钢筋抵接；所述第二横向钢筋的下底面与下方混凝土模块的顶面抵接；所述第三横向钢筋位于上方混凝土模块的最底部的限位钢筋的下方。

7.一种混凝土模块竖向连接体系的施工方法，其特征在于，应用于权利要求1至权利要求6任一项所述的混凝土模块竖向连接体系，所述方法包括：

S1、预制多个混凝土模块并焊接多个连接件；

S2、将两个混凝土模块通过连接件水平拼接；

S3、在水平相连的两个混凝土模块之间的空隙浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接相邻的两个第一模壳得到叠合剪力墙，在两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接两个钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面得到叠合楼板；

S4、在叠合楼板的顶面铺设坐浆层；

S5、在坐浆层的顶面上安装两个混凝土模块，使安装的两个混凝土模块与下方的两个混凝土模块对应对齐；

S6、将上方两个混凝土模块通过连接件水平连接；

S7、将上方混凝土模块的第三竖向钢筋在内凹平台的露出端与下方混凝土模块的第三竖向钢筋的延伸端搭接；

将上方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的底部与下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶部搭接；

S8、在上方两个水平连接的混凝土模块之间的空隙处浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接相邻的两个第一模壳得到叠合剪力墙，在上方两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑混凝土，浇筑的混凝土连接两个钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面得到叠合楼板。

8.据权利要求7所述的混凝土模块竖向连接体系的施工方法，其特征在于，所述S1中的所述预制多个混凝土模块并焊接多个连接件，包括：

在水平方向上设置至少两根第三竖向钢筋，在竖直方向上水平设置至少一根限位钢筋，将每根限位钢筋与每根第三竖向钢筋的交叉处通过捆绑件绑扎固定形成钢筋网；

在钢筋网内浇筑混凝土得到混凝土板，在混凝土板表面的底部且沿着混凝土板的长度方向开设内凹面得到带有内凹平台的混凝土板，在带有内凹平台的混凝土板上且沿着带有内凹平台的混凝土板的高度方向开设至少一个凹槽得到第一模壳，其中，相邻两根第三竖向钢筋之间设有一个凹槽；每个凹槽均与内凹平台连通；

制作第二模壳，预制混凝土预制板，得到平板；预制混凝土预制板，并在混凝土预制板一侧的表面设置钢筋桁架得到顶板；预制至少一个顶板；

当制备的混凝土模块为长方体通腔结构时，将每两个第一模壳相对设置且两个第一模壳设有凹槽的一面相背设置，将平板和顶板相对设置，所述顶板设有钢筋桁架的一面与所述平板相背设置，将每个第一模壳与每个第二模壳垂直设置得到的长方体通腔结构为混凝土模块；

当制备的混凝土模块为长方体封闭结构时，将两个平板分为平板组，在平板组中，将两个平板相对设置；

将长方体通腔结构连通的两个面安装平板组得到长方体封闭结构，得到的长方体封闭结构为混凝土模块；

当制备的混凝土模块由一个顶板和一个第一模壳组成时，将一个顶板与一个第一模壳垂直设置，且顶板的钢筋桁架面朝向外侧，第一模壳设有凹槽的一面朝向外侧，得到混凝土模块；

其中，顶板安装在混凝土模块的顶面；

将两根第一竖向钢筋平行设置，将第二横向钢筋分别贯穿两根第一竖向钢筋，并将第二横向钢筋与两根第一竖向钢筋的连接处焊接，在两根第一竖向钢筋之间且位于第二横向钢筋的下方焊接一根第一横向钢筋，在两根第一竖向钢筋之间且位于第二横向钢筋的上方焊接一根第三横向钢筋，形成连接件；焊接与第一模壳上的凹槽的数量相等的连接件。

9.据权利要求8所述的混凝土模块竖向连接体系的施工方法，其特征在于，所述S2中所述将两个混凝土模块通过连接件水平拼接，包括：

将水平的两个混凝土模块的第一模壳相对设置且相对的两个第一模壳之间留有空隙，两个相对的第一模壳中，凹槽的位置一一相对对应，相对的两个凹槽之间通过一个连接件连接，连接件的两根第一竖向钢筋，一根插入一侧的凹槽中，另一根插入另一侧的凹槽中；

所述S3中所述在水平相连的两个混凝土模块之间的空隙浇筑叠合剪力墙，在两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑叠合楼板，包括：

在两个连接有连接件的水平的混凝土模块之间的空隙处浇筑混凝土形成叠合剪力墙，使叠合剪力墙的顶面与两个混凝土模块的顶板平齐；

在两个水平的混凝土模块的顶板上和叠合剪力墙的顶面上浇筑混凝土得到叠合楼板，叠合剪力墙的顶面和两个混凝土模块的顶板通过叠合楼板连接。

10.据权利要求9所述的混凝土模块竖向连接体系的施工方法，其特征在于，所述S6中所述将上方两个混凝土模块通过连接件水平连接，包括：

将上方的水平的两个混凝土模块的第一模壳相对设置且相对的两个第一模壳之间留有空隙，两个相对的第一模壳中，凹槽的位置一一相对对应，相对的两个凹槽之间通过一个连接件连接，连接件的两根第一竖向钢筋，一根插入一侧的凹槽中，另一根插入另一侧的凹槽中；

所述S7中所述将上方混凝土模块凹槽内的第一竖向钢筋的底部与下方混凝土模块凹槽内的第一竖向钢筋的顶部搭接，包括；

将下方混凝土模块的凹槽内的第一竖向钢筋的顶端插入进上方混凝土模块的对应凹槽内，将上方的第一竖向钢筋的底部与下方的第一竖向钢筋的顶部搭接；

所述S8中所述在上方两个水平连接的混凝土模块之间的空隙处浇筑叠合剪力墙，在上方两个混凝土模块顶部的钢筋桁架面和叠合剪力墙的顶面浇筑叠合楼板，包括：

在上方两个连接有连接件的水平的混凝土模块之间的空隙处浇筑混凝土形成叠合剪力墙，使叠合剪力墙的顶面与两个混凝土模块的顶板平齐；

在上方两个水平的混凝土模块的顶板上和叠合剪力墙的顶面上浇筑混凝土得到叠合楼板，叠合剪力墙的顶面和上方的两个混凝土模块的顶板通过叠合楼板连接。