CN1193146C

CN1193146C - 单元建筑法

Info

Publication number: CN1193146C
Application number: CNB021249229A
Authority: CN
Inventors: 高田博尾
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: CN1393608A; HK1051060A1; JP2003082770A; KR20030001331A; SG109975A1

Abstract

所提供的单元建筑法能够有效地把事先造好的，长方中空的混凝土单元在多个方向，即水平方向上，竖直方向上，或这两个方向上连结起来，以此建成一座大楼。预先在将被连结的两个单元的外墙表面上提供一个啮合构件，通过啮合构件使两个单元的外表面紧密结合在一起，两个单元即将以连结与集成。两个单元也能通过连接在每个单元的一个凹口中提供的一对切口销子并通过固化剂如砂浆(5)或压缩强化复合材料的固化来固定这两个切口销子的方式来集成。此外，这两个单元还能够通过用固化剂来固定一对钢筋或铰钉部件的搭接，或者利用用于连接钢筋的一个连接套管的组合来集成。

Description

单元建筑法

技术领域

本发明涉及建楼方法，具体讲，涉及通过把事先制造的多个长方中空的箱形单元连接起来的方式建楼的单元建筑法。

背景技术

利用这种形式的单元建筑法，一座大楼是通过在现场把事先按照预定的标准制造的单元组装起来的方式建筑的，这样，与常规的建筑法相比，就能够缩短建筑周期并降低成本。因而，规模小并且结构简单的建筑比如临时性房屋的建造与常规建筑相比变得更为普及。此外，近年来已形成一种把这种形式的单元建筑法用于利用混凝土建造的较大规模的建筑上的趋势。有关通过事先建造用混凝土制作的长方中空的箱形单元，并且在水平与竖直方向上把它们成批地连结起来的方式建筑楼房比如公寓住宅的研究正在进行。

然而，当把上述的单元建筑法用于混凝土建造的建筑时，用混凝土制作的单元的每个表面的连接必须达到气密状态。然而，这种操作并不总是容易进行的。具体讲，在这种单元建筑法中，事先建造的单元的完整度越高，现场的工作量就越低，因而这是有利的。因此，在单元建造期间，已经考虑到甚至包括对单元的内部家俱设置以及内表面的最后加工处理，然而，在这种情况下，为了把这种单元建筑法施用于用混凝土建造的楼房，就必须开发出只利用在单元的外面进行的操作就能可靠而简单地把单元连结在一起的有效方法，因为从单元的内部进行把单元连结在一起的操作是困难的。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的第一个方面就是事先用混凝土建造长方中空的箱形单元并且在竖直方向，水平方面，或者这两个方向上对这些单元进行连结，进而建筑一座楼房的单元建筑法，所包括的具体步骤有事先在单元的外表面上形成用于把单元连结为一体的啮合构件；并且利用该啮合构件通过单元的外表面紧密固定在一起的方式对单元进行连结与集成，并且因此，单元之间的连结操作可以从外面进行，而且因此具有单元的完整度可以做的非常高的非凡效果并且由于啮合构件的结合而使厚度能够降低，这样，单元的重量就能减轻。

根据本发明的第二个方面，基于第一个方面的单元建筑法要包括的步骤有事先在将被连结在一起的两个单元的外表面上都要形成切口销子以用作啮合构件，通过利用所述切口销子在平面方向上提供切力，以及通过压入凝结剂，利用凝结剂把两个单元固定在一起，这样，就能够通过非常容易而简单的操作把各单元可靠而牢固地连结起来。

根据本发明的第三个方面，基于第一或第二个方面的单元建筑法要包括在步骤有：在将要被连接在一起的两个单元的外表面上的一个凹口中均要提供一个作为啮合构件的连接构件；在所述凹口中互搭这两个连接构件并通过利用填充该凹口的固化剂来啮合这些连接构件的方式把这两个单元连结与集成在一起，这样，就能够通过非常容易而简单的操作把这两个单元可靠而牢固地连接起来。

根据本发明的第四个方面，基于第一至第三个方面中任一个方面的单元建筑法要包括的步骤有：在这两个将被连结的单元中的一个单元的外表面上设置一个凹口以及置于该凹口内的作为啮合构件的铰钉构件；并且在另一个单元的所述凹口中设置一个铰钉构件，并且通过在所述的凹口内使两个铰钉构件互搭的方式把这两个单元连接起来，并且用填充到该凹口中的固化填充剂把这些铰钉构件固定，借此来连结与集成这两个单元，这样，就能够通过非常容易而简单的操作把这两个单元可靠而牢固地连接起来。

根据该发明的第五个方面，基于第一至第四个方面中的任一方面的单元建筑法要包括的步骤有：把一个连结套管打入两个将被连结的单元中的一个单元的外表面中作为一个啮合构件，并把另一个单元上的支钢筋的端头插入该连结结套管中，并且通过把这一钢筋端头插入所述连结套管并与之啮合的方式把这两个单元连接与集成起来，这样，就能够通过非常容易而简单的操作把这两个单元可靠而牢固地连接起来。

附图说明

图1为展示本发明的第一实施例的示意图；

图2A与图2B为基本构件的放大图；

图3为展示基本构件的另一种切口销子的例子的示意图；

图4为展示基本构件的另一种切口销子的例子的示意图；

图5为展示基本构件的另一种切口销子的例子的示意图；

图6A与图6B为展示本发明的另一个实施例的示意图；

图7为展示本发明的另一个实施例的示意图；

图8为展示本发明的另一个实施例的示意图；

图9A与图9B为展示本发明的单元制造方法的一个例子的示意图；

图10A，图10B与图10C为在细节上展示本发明的单元制造方法的例子的示意图；

图11A与图11B为通过连接两块板材的端边来集成这两块板材的示意图。

具体实施方式

参照图1，图2A，和图2B对本发明的一个实施例进行解释。图1是一个示意图，展示了在水平方向上把用混凝土制成的长方中空的箱形单元组和与连结起来建筑大楼的情形，而图2与图3是其基本构件的放大图。本实施例的单元1包括地板2，天棚板3，以及墙板4，均为混凝土制成。家居设施已置于其中，内表面的最后加工处理已经进行。

在该实施例中，图1所示的单元按照顺序在水平方向上组积并进行连结，如图2A与图2B所示，这些单元间的连结是通过利用砂浆5把单元1的天棚板3压附在底部而把单元的地板2压附在顶部，并通过使天棚板3和地板2整体啮合的方式而进行的。通过事先在天棚板3与地板2的外表面上的必要位置制作的作为啮合构件的切口销子6，在平面方向上向这些啮合的表面提供剪切强度。

尤其是，如图1，图2A以及图2B所示，在单元1的天棚板3的外面上以及地板2的外面上等间隔地形成的凹口7之间，由这些凹口7形成相对的凸出部分8，并且由这些凹口7和凸出部分8形成切口销子6。在这些中所示的例子的情况中，两个单元上的切口销子6的位置与形态的设置是，天棚板3的凹口7与地板2的凸出部分8正好相对，而同时，天棚板3的凸出部位8与地板2的凹口7正好相对。而且，如果这些切口销子6在剪切强度作用的方向上能够表现出有效的阻力，其形状亦可以是尘角形，长条形，或是()条形的。此外，也可以在天棚板3与地板2的整个表面上设置这些切口销子6，但是，如图中所示，在外表面上剪切强度最强的部分设置它们通常也就足够了。

如图2A所示，在连结上述单元1的操作中，砂浆5以预定的厚度在底部单元1的天棚板3的整个表面上扩展，顶部单元1被悬吊起来落放其上。因此，如图2B所示，由于顶部单元1的自重，砂浆5被封闭在凹口7中，在这种状态下，由于砂浆5的固化，天棚板3和地板2被砂浆5整体地啮合于一种压附状态，上下单元1被机械地连结在一起。而且，由于上下切口销子6以及介入其中的砂浆5的共同作用的结果，啮合面的平面方向(水平方向)上的剪切强度也得以充分保证。

根据本发明的单元建筑法，通过这种方式，只用非常简单而容易的操作，就能把单元1可靠而牢固地连结起来，而且能够完全从单元1的外部进行这种操作，并有单元1内部的任何操作均是完全不需要的。这样，就能显著地增加单元1的完整度，并且因此，这种类型的单元建筑法就能有效地应用于由混凝土建造的大型建筑物。

而且，在上述的情况中，天棚板3与地板2可以被认为是一块板，因为它们已在结构上被切口销子6和砂浆5集成起来，并且因此，天棚板3和地板2可以作薄，结果，单元1的自重就可以降低。这意味着，用常规技术，当天棚板3和地板2被堆积在一起而处于气密状态时，并不被认为是有效的集成，这样，天棚板3和地板2在结构上就体现出独立性，因此，它们各自要求的厚度就必须最佳地独立设定。然而，在本实施例中，当天棚板3和地板2被堆积起来并整体地啮合时，它们相当于1个整体，因而坚固性增强。因此，各自的厚度可以减少一个相当于坚固性增强的量。

实际上，杨氏系数为E(Young’S coefficieht E)，宽度为b，厚度为h的板材的牢固度用下式表示：

E·I＝E·bh²/6，

在两块板材堆积在一起的情况下，牢固度表示为：

2E·I＝E·bh²/3

这样，当它们的牢固度相等时，厚度为h₁的一块板材的牢固度和厚度为h₂的两块板材的牢固度以下式表示：

E·bh₁ ²/6＝E·bh₂ ²/3，

于是

h₁ ²＝2h₂ ²，因此

h₁＝1.41h₂(h₂＝0.71h₁)。

如下所示，给出了一个实际的数字的例子。由于堆积每块板材的厚度h₂＝100mm的两块板材(即，总厚度为2h₂＝200mm)所获得的牢固度等于厚度为h₁＝141mm的一块板材的牢固度，采用厚度为100mm的天棚板3和厚度为100mm的地板2的惯用结构的厚度，当天棚板3和地板2被集成时，可降至141mm，这就暗示着天棚板3和地板2中每板的厚度可降至70.5mm。因此，总厚度可降低59mm。因而，单元1的总重量下降，单元的成本也下降，因此能获得非常合理的结构，改善经营效益。而且，如果这种集成是可以实现的，则完全可以把关系为h₂＝0.5h₁的两块板集成起来。例如，在最终要求的板厚h₁为100mm的情况下，就能够通过集成每板厚度均为50mm的两块板来获得一块厚度为100mm的板材，其牢固度等于厚度为100mm的一块板材的牢固度。

上面对本发明的一个实施例进行了解释，但该实施例仅是一个例子，本发明并不受上述实施例的限制。对于不同的应用而对上述实施例作出修改，对于不同的结构设计而对结构作出变化，这些均是可能的。例如，图3于图5中所示的切口销子也可方便地加以利用。图3中所示的切口销子6在单元1的天棚板3上由所形成的凸出部分8在凸出部分之间形成相对的凹口7(即，在切口销子6以外的部分，天棚板3的厚度比图2中所示的要大)，并且天棚板3和地板2的凸出部分8和凹口7分别相互正对。在图4所示的切口销子6中，平台型突出部分7是既在天棚板3上又在地板2上形成的。在图5所示的切口销子6中，形成的是具有相同的半圆形的凹口7。所描述的所有这些实施例均可达到相同的效果。当然，无论切口销子6的形状如何，均能根据预切应力适当地设定其位置与作用半径。

此外，在上述的实施例中，砂浆5用作填入单元1之间的固化剂，通过压力而使其粘附在一起，但是，单元1能够通过填充单元之间的空间而不留间隙地整体啮合在一起并允许砂浆5自然地固化。如果能够提供足够的剪切强度，本发明并不限于砂浆5，例如，各种类型的粘合剂，树脂，或者类似的材料均可使用。

替代砂浆5而被使用的优选例子之一是CRC 30(压缩强化复合材料-Compact Reinforced Cdm-posite)或CRC之类的高性能复合材料。CRC 30是一种超高强度的纤维增强复合材料，用专用的高标号水泥，填料，混合剂(AE降水剂，高性能降水剂，以及高性能AE降水剂)，以及纤维，包括超高强度钢纤维或其他纤维制成。通常，CRC 30的水结构材料比小于20％，而压强高于100N/mm²。当压强为130N/mm²时，CRC 30的结合强度约为55N/mm²。

还有，上面仅是当单元1在水平方向上组积时对它们的连结情况的解释，但是，当单元1在竖直方向上进行连接的情况下，当然，组成单元1的侧墙板4能够类似地连结与集成。此外，在单元1中存在相当于立柱和横梁的构件并且这些构件必须连接起来的情况下，这些构件可以用类似的方式进行连接与集成。

上面，对一个实施例及其修改作出了解释，下面将对其他实施例进行描述。

图6A与图6B通过把凹口10中的作为连接部件的钢筋11啮合的方式示出了一个三维结构的例子，而凹口10作为啮合构件用于在水平方向上和竖直方向上把单元1连结起来。具体地讲，如图6B所示，在本实施例的该啮合构件中，凹口10在两个单元1的天棚板3的周边侧面的外表面上形成，同时，设置钢筋11以便从每个凹口10中伸出而进入另一个单元1一侧，并且其末端达至另一单元1的凹口10中。两个钢筋11在凹口10中互搭，并且通过由注入凹口10的砂浆5搭连的形式啮合在一起。于是，两个单元1就被连结与集成起来。

在图6B所示的连接结构中，当CRC 30被用于单元1的替代砂浆时，下面的优越效果会得以进一步的证实。

(1)、由于三维装配件1的天棚与地板是用厚度为100至120mm的板材制成的，就要求制出尽可能小的连接凹口。使用CRC 30时，一侧的凹口尺寸为10cm左右较为合适，因为直径为d的钢筋用尺寸为钢筋直径10倍(10d)的CRC 30包层来裹覆时就能获得必要的结构强度。

(2)、理想的是能在短期内制出三维的装配件。因为CRC 30材料能在半天之内固化，三维装配件就能在一天之内制出。

(3)、例如，用砂浆5填充凹口是困难的，因为凹口中塞满许多钢筋。但是，用CRC 30填充凹口就容易了，因为可以相互之间无交叉或无弯曲地把钢筋安排在一个平面内，甚至当两个凹口上的钢筋处于分离状态时进行灌注也是可行的。

(4)、由于CRC 30砂浆5流度高，灌注凹口时，甚至能把CRC 30注入浅而窄的凹口中而不形成空洞，因此，甚至不熟练的操作人员也能完成浇注操作。

(5)、由于CRC 30砂浆5是粘性的而且其含水量低，CRC 30材料就能用于三维装配件的连结区而不会形成透孔(无漏)，甚至用于精整的表面时也是如此。

(6)、由于使用CRC 30材料而使三维装配件能在短时间内集成，就能够及时地拆除与分解为保证装组件的精度而使用的临时性材料。

在图7中，当在水平方向上与竖直方向上对单元1进行类似的连结时，在其中一个单元1(图中的底部单元)的外表面上提供一个凹口10，并在其该凹口10中提供一个铰钉部件12用作在水平方向上把单元1啮合起来的啮合构件。在另一个单元1(同一图中的顶部单元)中，置入该凹口10的一个完全相同的铰钉部件12伸出，在凹口10中，这两个铰钉部件12在水平方向上互搭，它们以由注入凹口10的砂浆5搭接的形式啮合，并且通过这种方式，单元1得以连结与集成。在这种情况下，在钢筋的末端上整体性形成的铰钉头部分适于作为铰钉部件12来使用。

上述的对图7中所示的装配件的集成，可利用CRC 30进行，以代替砂浆。使用CRC 30时，可以获得如下所述的良好效果。

在图8中，一个连接套管13被打入一个单元(上面的一个)的外表面中，同时，钢筋14的两个末端向外伸出，钢筋的末端插入连接套管13，于是，两个钢筋14被连接套管13啮合，钢筋14的末端插入连接套管13并与之啮合，于是，两个单元1得以连结与集成。为使钢筋14与连接套管13啮合，可以采用先把钢筋14插入连接套管13，接着把固化填充剂如砂浆5注入连接套管13的方式，或者，在把钢筋14插入连接套管13的时候，让其机械连接自动实现。

图11A与图11B示出了通过啮合每块板材2或4的铰链钢筋11来连接这两块板材的边缘，并向该拐角注入CRC 30，进而使这两块板材得以集成的一个结构。利用CRC 30来集成板材2与4是先进的，可以见到以下效果。

(7)使用强度为10d的CRC时，必须只用小号的并且是线性(不弯曲)的铰链钢条。因此，可以用CRC 30容易地填充连结凹口。

在上述的每个实施例中，与第一个实施例相似，只在单元1的外面进行操作就能把单元1可靠而牢固地连结起来，并且由于每个单元1均是在气密状态下集成的，每个单元的厚度可以作的比常规方法薄50至70％，因而，单元1的重量可以作轻。

还有，图6中所示的实施例也可以用于在水平方向上对单元1进行连结的情况，而图7与图8中所示的实施例也可以用于在竖直方向上对单元1进行连结的情况。此外，图6至图8中所示的实施例也可以与在图1至图5中所示的第一个实施例任意组合，而且，单元1即可以在水平方向上，又可以在竖直方向上连结。

我们注意到，在上述的每个实施例中使用的单元1可以用适当的方法来制造，而且，这些制造方法之一在图9至图10中示出。如图9A中所示，用于地板成形的地板模具20和用于墙表面板成形的墙板模具21可以通过临时支架22与平台23的支撑来装配，混凝土被注入这些框架模具中，于是，如图9B中所示，处于颠倒状态的，具有地板2与墙板4的预制的混凝土箱体1A被制成。同时，如图10A中所示，天棚板被作为平板型的预制混凝土板材1B被单独制成，箱体1A与预制的用作天棚板3的混凝土1B被装配与集成，于是，单元1作成。对于这种情况，箱体1A与预制的混凝土板材1B的集成可以按照与把在图6B中所示的单元连接起来的类似的结构进行。也就是说，如图10B中所示，在墙表面板4的上端以及天棚板3的外沿上形成凹口10，并且如在图10C中所示，在把天棚板3的边沿啮合到墙表面板4的凹口10中之后，两条钢筋11被弯曲并在天棚3的凹口10中互搭，凹口10用砂浆5浇注，这样，两条钢筋11就在搭接状态下啮合。于是，墙表面板4与天棚板3被整体连结，单元1制成。

Claims

1.一个单元建筑方法，包括事先用混凝土建造长方中空的箱形单元，并在竖直方向上，水平方向上，或者竖直与水平方向上把这些单元连结起来，借此来建筑一座楼房的步骤，所包括的步骤如下：

事先在单元的相邻外表面上设置啮合构件，用以把单元连结在一起；

利用所述啮合构件，通过使所述单元的相邻外表面相互紧密接触，把单元连结在一起并加以集成。

2.根据权利要求1所述的单元建筑法，包括步骤：

在将被连结在一起的单元的两个相邻外表面上事先制出切口销子，用作啮合构件；

通过固化填充剂的固化，把所述切口销子压接起来，对所述单元进行连接与集成，这样，通过所述接口销子以及所述固化填充剂的应用，就使单元处于一种能在平面方向上提供剪切强度的状态。

3.根据权利要求1所述的单元建筑法，包括步骤：

在将被连接在一起的两个单元的相邻外表面上的一个凹口中提供用作啮合构件的钢筋；

使两个钢筋在所述凹口内互搭，利用注入该凹口的固化填充剂来啮合这两个钢筋，以对单元实现连接与集成。

4.根据权利要求2所述的单元建筑法，包括步骤：

5.根据权利要求1-3中任一项所述的单元建筑法，包括步骤：

在将被连接的单元中的一个单元的相邻外表面内的凹口内设置一个铰钉部件为啮合构件；

在另一个单元的一个凹口中设置一个从所述的单元向外突出的铰钉部件；

使两个铰钉部件在所述凹口内互搭，并利用注入所述凹口的所述固化填充剂来固定这些铰钉部件，以对所述的两个单元进行连接与集成。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的单元建筑法，包括步骤：

在将被连接的单元中的一个单元的相邻外表面中埋入一个连接套管用作啮合构件；

从将被连接的另一个单元的外表面伸出一条钢筋的一端；

把另一单元的钢筋的这一端头插入一个单元的所述连接套管中以集成两个单元。