CN215802289U - 一种用于轻质混凝土模块化集成结构的模块连接系统 - Google Patents

一种用于轻质混凝土模块化集成结构的模块连接系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种用于轻质混凝土模块化集成结构的模块连接系统，其中，所述连接系统包含一个水平负载分配板及至少一个附接至所述水平负载分配板的竖直对准连接器，所述竖直对准连接器的顶部定位于一个第二基于轻质混凝土的预制模块的柱的底端和一个第一基于轻质混凝土的预制模块的柱的顶端中的浆液接受腔中，所述水平负载分配板定位于所述第一基于轻质混凝土的预制模块与所述第二基于轻质混凝土的预制模块之间。在所述浆液接受腔中现场灌浆，所述竖直对准连接器将会被嵌入在浆液中。

Description

一种用于轻质混凝土模块化集成结构的模块连接系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于连接模块化集成结构(MiC)建筑物中至少两个基于轻质混凝土的预制模块的连接系统。
背景技术
高层建筑物通常通过传统构造方法一次一层地构建，传统构造方法在现场遵循线性构造顺序。混凝土的大量浇铸在现场进行，这会受外部因素影响，例如天气条件、可用人力和有知识工人的可用性。另外，仅可在建筑物构造之后执行每一楼层的内部装修，例如电气和液压系统。这些内部装饰难以在现场环境下完成。
模块化集成结构(MiC)为创新构造技术，其使用装配有内部装饰、配件和固定件的独立体积模块。通常，预制模块表示建筑物的某一单元，例如公寓、公寓套房、办公室或其部分，任选地连同管道固定件、电线、内建式橱柜等一起形成。预制模块可包含至多四个竖直壁与天花板和地板；替代地，其可具有少于四个壁、仅天花板或地板以及第三和/或第四壁，以及由邻近模块提供的天花板或地板。这些模块在运输到装配成多层建筑物的构造地点之前在工厂中被场外预制。通过使用MiC构造技术，建筑物可在更短时间段内装配，质量控制更好、工人更少且减少构造浪费。另外，MiC使得建筑物成本降低且工作环境更安全。
越来越多的混凝土MiC已经被住宅建筑物项目所采用且正成为高层私人住宅建筑物的发展趋势，因为它与传统钢筋混凝土建筑物构造具有类似触感且在建筑物完工之后降低检验和维护成本。
然而，普通混凝土MiC的较重重量和目前使用的塔式起重机的负载限制对建筑物模块的尺寸产生了限制。另外，当前混凝土MiC通常涉及用于对作用于其平面中的竖直和横向力提供刚性阻力且能够将负载竖直地传递到建筑物的地基的剪力墙结构系统，这会因为结构剪力墙无法被拆卸或移除而导致使用空间和建筑布局的不灵活性。
混凝土MiC的另一问题是现场的繁重且大量的湿施工工作，这是由于现有的连接接头设计是通过在模块之间搭接钢筋和现浇混凝土，或通过半预铸板而将钢筋和现浇混凝土半壁搭接到凹处。
存在将预制模块接合在一起的若干技术。通常，采用机械解决方案，例如，来自一个模块的销钉插入到配合凹部或插口中，或水平和竖直板栓接到模块且彼此互连。这些通常用于基于钢的模块。新的连接技术也已被提出。举例来说，WO 2017/058117使用涉及保持器、紧固件和连接板的模块接合技术。WO 2018/101891描绘用于钢框架PPVC模块的互锁板。SG 10201703972W描述一种用于在PPVC构造中制造复合结构壁的技术，其中形成于一对壁通道中的通道接纳连杆。U.S.9,366,020使用具有中心杆的钢框架和用于模块装配的螺母和螺栓连接。
虽然这些技术对于一些环境来说是可接受的，但经受极端条件如强风(台风、飓风)或地震的位置可能需要在邻近预制模块之间具有强度更高的接头。此外，许多现有技术接合技术是针对基于钢框架的模块而非基于混凝土的模块。因此，所属领域中需要模块化构造中的高强度连接以适应遭受潜在恶劣环境的建筑物的需要。此外，所属领域中需要用于基于混凝土的MiC模块的接合系统，其易于现场实施且使得邻近模块紧固接合。
实用新型内容
在一个方面，本实用新型提供一种用于连接模块化集成结构(MiC)建筑物中至少两个基于轻质混凝土的预制模块的连接系统，该连接系统包含一个水平负载分配板及至少一个附接至所述水平负载分配板的竖直对准连接器，所述竖直对准连接器的顶部部分定位于第二基于轻质混凝土的预制模块的柱的底端和第一基于轻质混凝土的预制模块的柱的顶端中的浆液接受腔中，所述水平负载分配板定位于所述第一基于轻质混凝土的预制模块与所述第二基于轻质混凝土的预制模块之间。当在所述浆液接受腔中现场灌浆，所述竖直对准连接器将被嵌入在浆液中。
在一个实施例中，一个水平负载分配板附接至两个竖直对准连接器，用于连接所述 MiC建筑物的四个基于轻质混凝土的预制模块，其中所述四个基于轻质混凝土的预制模块中的两个为上部基于轻质混凝土的预制模块，所述四个基于轻质混凝土的预制模块中的另外两个为下部基于轻质混凝土的预制模块，且其中每一个上部及下部基于轻质混凝土的预制模块定位为分别与所述上部及下部基于轻质混凝土的预制模块的另一个相邻。
在另一个实施例中，一个水平负载分配板附接至四个竖直对准连接器，用于连接所述MiC建筑物的八个基于轻质混凝土的预制模块，其中所述八个基于轻质混凝土的预制模块中的四个为上部基于轻质混凝土的预制模块，所述八个基于轻质混凝土的预制模块中的另外四个为下部基于轻质混凝土的预制模块，且其中每一个上部及下部基于轻质混凝土的预制模块定位为分别与其他三个上部基于轻质混凝土的预制模块的每一个及和其他三个下部基于轻质混凝土的预制模块的每一个相邻。
在其它实施例中，每一个竖直对准连接器为钢杆且所述水平负载分配板为钢板，其中一根或多根钢杆通过焊接或通过机械连接器永久固定在所述钢板上，且所述机械连接器由所述一根或多根钢杆上的螺纹部分和所述钢板上用于接纳所述钢杆的所述螺纹部分的相应螺纹孔组成。
在又一个实施例中，每一个上部基于轻质混凝土的预制模块包括至少一个灌浆通道，所述灌浆通道通向用于灌浆的浆液接受腔的上部以将所述竖直对准连接器嵌入所述浆液接受腔中。
附图说明
下文通过非限制性实例的方式参考以下附图描述本实用新型的优选实施例，其中：
图1为具有主要组成部分：混凝土框架、楼板、壁板和天花板的典型MiC模块；
图2为不同类型的互锁板，带有用于1模块、2模块和4模块连接的预焊接定位杆；
图3为由三个MiC模块构造的平面图；
图4A为由三个MiC模块构造的公寓内部的立体图；
图4B为由三个MiC模块构造的平面透视图；
图4C为包含平面的三个MiC模块的透视图；
图5为混凝土MiC模块的制造程序；
图6为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中一根传力杆)连接在一起的两根L 形柱的截面视图；
图7为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中一根传力杆)连接在一起的两根L 形柱的放大截面视图；
图8为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中一根传力杆)连接在一起的两根L 形柱的平面视图；
图9为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中一根传力杆)连接在一起的三根L 形柱的平面视图；
图10为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中一根传力杆)连接在一起的四根 L形柱的平面视图；
图11为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中一根传力杆)连接在一起的转角 L形柱的立面图；
图12为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中两根传力杆)连接在一起的两根 L形柱的截面视图；
图13为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中两根传力杆)连接在一起的两根L形柱的放大截面视图；
图14为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中两根传力杆)连接在一起的两根 L形柱的平面视图；
图15为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中两根传力杆)连接在一起的三根 L形柱的平面视图；
图16为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中两根传力杆)连接在一起的四根 L形柱的平面视图；
图17为通过互锁板和柱中的灌浆传力杆(每根柱中两根传力杆)连接在一起的转角 L形柱的立面图；
图18A至图18G描述通过使用灌浆传力杆连接接头搭建模块的安装程序。
具体实施方式
图1描绘根据本实用新型的实施例的用于MiC多层建筑物的轻质混凝土模块。如本文中所使用，术语“轻质混凝土”意指通常低于2000kg/m3的密度的混凝土。本实用新型的MiC系统中所使用的轻质混凝土可选自各种类型，包含多孔混凝土、泡沫混凝土或轻质骨料混凝土。轻质混凝土的配方可以调整以达到不同的抗压强度，以满足不同的建筑要求和/或标准。
MiC模块10通常包含四个或更多个承重柱和梁、用于地板和屋顶的轻质混凝土板以及轻质混凝土非结构外壁和内部分隔壁。
如图1中所见，模块10包含与轻质混凝土地板20和轻质混凝土天花板30联接的高强度混凝土(例如，正常密度混凝土)柱梁框架15。非结构轻质混凝土壁板25形成周界壁 35和内部分隔壁。MiC模块包括四个或更多个承重柱和梁、用于地板和屋顶的轻质混凝土板以及轻质混凝土非结构外壁和内部分隔壁。
采用用于所述地板、天花板和壁板的轻质混凝土板会极大地减小混凝土模块的总重量且提高其耐火性。对于相同宽度(2.5m)和高度(3m)以及小于25吨的模块重量限制，根据所述混凝土模块的长度可从5m至6m增加到8m至10m。MiC建筑物的上部结构的极大的重量减小还有助于实现巨大节省其地基成本。另外，提供高强度混凝土框架替代结构承重墙系统会因为中间区域中的非结构轻质混凝土壁板可被拆卸或移除而改进空间和建筑布局的灵活性。
图2描绘与图1的模块10一起使用的连接系统。在图2中，连接系统50用于接合一个下部模块10与一个上部模块10。如将在下文进一步详细论述，连接系统50包含竖直对准连接器52和水平负载分配板54。连接系统60用于接合两个下部模块10与两个上部模块 10且包含两个竖直对准连接器62和一水平负载分配板64。连接系统70用于接合四个下部模块10与四个上部模块10且包含四个竖直对准连接器72和一水平负载分配板74。例如钢传力杆等钢杆可用作竖直对准连接器且钢板可用作水平负载分配板。在一实施例中，钢传力杆可经由焊接或经由机械连接器永久性地附连至水平负载分配板。举例来说，传力杆任选地可为螺纹传力杆，其中在板中具有螺纹孔以接纳螺纹传力杆。
有利地，本实用新型的连接系统并不需要例如螺母和螺栓等机械元件来紧固连接器。这是至关重要的，使得连接系统与模块之间的接口齐平。有利地，所使用的水平负载分配板的厚度可在施工现场选择以适应邻近模块之间由于制造变化的任何间隙。
图3为公寓套房/公寓的平面视图且图4A和4B为使用根据本实用新型的实施例的模块化集成结构模块10构造的公寓套房/公寓100的透视图。在所展示实例中，三个混凝土MiC模块10联接在一起以形成呈并列配置的公寓，其包含三个卧室、一公共浴室、一厨房和一客厅。然而，预期建筑物可包含根据本实用新型的实施例的任何合适数目和配置的模块。
图4C展示构成公寓套房/公寓100的个别模块10；每一模块包含高强度混凝土柱梁框架、轻质混凝土地板和天花板，以及非结构轻质混凝土壁板以形成周界壁和内部分隔壁。应注意，使用非结构轻质混凝土壁板在定位门和窗时允许相当大的灵活性，从而准许根据用户偏好定制个别公寓套房/公寓。
图5描绘根据本发明的可用于装配个别模块的方法。个别模块元件，例如柱、梁、平板和面板被浇铸以形成预铸元件(501)。定位柱17以及梁19(502)。在步骤502中，定位加强钢杆(所谓的“钢筋”)以便产生框架15(503)，其中天花板梁19也已装配/浇注有钢筋加强件。在步骤503中，还会进行梁/柱接头的混凝土浇筑。地板20装配于模块10中 (504)，接着添加天花板30(505)、添加壁板25(506)，然后添加内部配件(507)。在一些实施例中，添加电气、管道、HVAC管、内置件(如厨房橱柜)等使得模块完全“准备好搬入”，而在其它实施例中，添加较少装饰使得空间的层用户根据他/她的偏好定制装饰。最后，模块准备好递送(508)，按需要包含任选的保护包装。
在将完成的模块递送到建筑工地之后，使用图2的连接系统将模块装配在一起。因为图2的连接系统包含极少元件且具有低复杂性，因此系统消除了现有技术在模块当中对准钢筋和所需的大量混凝土浇筑工程方面的困难。因此，相对较低技能的劳动力可用于建筑物装配，并实现更稳固的构造方法。
图18A至图18G展现接合四个模块10、两个上部模块与两个下部模块的连接系统60(图2)的装配。图18A至图18G结合图6描述，图6展示使用图2的连接系统60的四个装配模块10。
在图18A中，两个底部模块10通过起重机提升到适当位置且水平地定位和对准以提供第一MiC模块层级。应注意，通向腔18的开口在柱17中的每一者的上部表面中。腔18 被配置成接纳竖直对准连接器62。
在图18B中，将高强度、高流量浆液施加到腔18中的每一者。任选地，浆液也是非收缩浆液。
在图18C中，插入连接器系统60，使得竖直对准连接器62定位于含浆液腔18内且水平负载分配板64被定位成与柱17的顶部表面齐平且任选地跨越水平天花板梁19的一部分延伸。以此方式，竖直对准连接器经由浆液填充腔18和水平负载分配板19的作用自对准。由于因上部模块的重量所致的竖直力，水平负载分配板将维持在其适当位置中。
在图18D中，第一上部模块10通过起重机提升到适当位置且在竖直对准连接器62中的一个上方降低。上部模块的柱17的底部类似地具备用于接纳竖直对准连接器的腔18。
在图18E中，将浆液施加到上部腔18；浆液可通过通向上部腔18(在图18E中不可见)的灌浆通道注入。此类通道自身在灌浆程序之后用浆液封闭。
在图18F中，第二上部模块10通过起重机提升到适当位置且在剩余竖直对准连接器 62上方降低。
在图18G中，浆液通过任选的灌浆通道施加到上部腔18。
在图6中以横截面描绘完整的MiC模块-连接系统60的组合。具有L形钢筋混凝土柱19的多个MiC模块10通过灌浆竖直对准连接器62和互锁的水平负载分配板64水平且竖直地连接在一起。如图6中所见，在MiC模块的柱的每一端处存在腔18。所述腔可沿着柱的长度竖直地对准。竖直对准连接器62因此穿过下部和上部MiC模块两者。
图7描绘展示如图6和图18A至图18G中所示水平且竖直地连接在一起以便解释新颖连接系统的负载分配的四个MiC模块的连接接头的放大截面视图。竖直对准连接器62被配置成承载拉伸负载并将拉伸负载从上部柱传递到下部柱且最后经由灌浆90向下传递到建筑物的地基。浆液可为非收缩高强度浆液。水平负载分配板64连接到竖直对准连接器62(例如，经由焊接或机械连接)且充当横向约束。其根据国家和/或国际标准/规范承载和传递由于重力负载和风负载的剪切力和压缩力。
如下文中将在本实用新型的其它方面中所见，本实用新型的连接系统是灵活的，使得其可以用于多个不同的模块配置，并且还可以用于连接单个水平下部层级中不同数目的模块-两个、三个或四个模块与上部层级中类似数目的模块。
图8展示使用每一柱中的灌浆竖直对准连接器52和用于柱布局的两个不同布置的水平负载分配板54连接在一起的两个L形钢筋混凝土柱的平面视图。可改变互锁板的厚度以适应由于制造误差和安装容限的高度变化。设置于柱中的腔的直径优选地为用作连接器的传力杆的直径的至少3倍以确保传力杆被定位之后灌浆的质量。为了确保水平结构连续性，传力杆的直径优选地比水平互锁板的圆形开口的内面小不超过2mm。图8中所示的纵向加强件和剪切连杆是指示性的且仅出于参考目的。其可根据实际项目中柱的实际设计来布置。
图9、10和11以俯视图展示具有以下配置的连接系统的替代实施例：
图9中所示的连接系统将三个MiC模块水平地连接在一起(其中三个额外模块竖直地放置)。
图10中所示的连接系统70经由板74将四个MiC模块水平地连接在一起；展示了竖直连接器72。
图11中所示的连接系统将一个MiC下部模块竖直地连接到一个上部MiC模块。图11以展示在本实用新型的实施例下通过使用每一柱中的两个灌浆传力杆和互锁板水平且竖直地连接在一起的L形钢筋混凝土柱的截面视图描绘系统。如图11中所示，在MiC模块的柱的每一端处存在两个腔18。在柱的每一腔中设置具有足够锚固长度的钢传力杆52。
图12展示根据本实用新型的实施例的水平且竖直地连接在一起的四个MiC模块10的连接接头的放大截面视图。可为传力杆72的两个竖直对准连接器72设置于每一柱中且被设计成承载拉伸负载并将拉伸负载从上部柱传递到下部柱且最后经由灌浆向下传递到建筑物的地基。提供具有用于传力杆72的开口的水平负载分配钢板74以将MiC模块水平地连接在一起并在模块当中传递负载。
图13展示根据本实用新型的实施例的水平且竖直地连接在一起的四个MiC模块的连接接头的放大截面视图。两根传力杆设置于每一柱中且被设计成承载拉伸负载并将拉伸负载从上部柱传递到下部柱且最后经由灌浆向下传递到建筑物的地基。提供具有用于传力杆的开口的水平负载分配钢板以将MiC模块水平地连接在一起。
图14展示使用每一柱中的两个灌浆竖直连接传力杆和用于柱布局的两个不同布置的矩形互锁板连接在一起的两个L形钢筋混凝土柱17的平面视图。可改变水平负载分配钢板的厚度以适应由于制造误差和安装容限的高度变化。设置于柱中的腔的直径优选地为传力杆的直径的至少3倍以确保传力杆被定位之后灌浆的质量。为了确保水平结构连续性，传力杆的直径优选地比互锁板的圆形开口的内面小不超过2mm。图13中所示的纵向加强件和剪切连杆是指示性的且仅出于参考目的。其可根据实际项目中柱的实际设计来布置。
图15、16和17展示具有以下配置的前述连接接头的替代实施例：
图15中所示的连接系统与水平地连接在一起的三个MiC模块一起使用；
图16中所示的连接系统与水平地连接在一起的四个MiC模块一起使用；
图17中所示的连接系统与同上部模块竖直地连接在一起的一个MiC模块一起使用。
出于说明和描述的目的，已提供本实用新型的前述描述。其不希望是详尽的或将本实用新型限于所公开的精确形式。许多修改以及变化对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。
虽然已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述及说明并非限制性的。所属领域的技术人员应理解，在不脱离如由所附权利要求书界定的本公开的真实精神及范围的情况下，可做出各种改变且可取代等效物。所述说明可能未必按比例绘制。由于制造工艺和公差，本公开中的艺术再现与实际设备之间可存在区别。可存在并未特定说明的本公开的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性而非限制性的。可做出修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或工艺适应于本公开的目标、精神及范围。所有此类修改是既定在所附权利要求书的范围内。虽然本文公开的方法已参考按特定次序执行的特定操作描述，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非在本文中特定指示，否则操作的次序和分组并非限制。

Claims (9)

1.一种连接系统，用于连接模块化集成结构建筑物中至少两个基于轻质混凝土的预制模块，其特征在于，所述连接系统包括：
一个水平负载分配板；
至少一个竖直对准连接器，其附接至所述水平负载分配板，所述竖直对准连接器的顶部部分定位于一个第二基于轻质混凝土的预制模块的柱的底端和一个第一基于轻质混凝土的预制模块的柱的顶端中的浆液接受腔中，
其中，所述水平负载分配板定位于所述第一基于轻质混凝土的预制模块与所述第二基于轻质混凝土的预制模块之间；以及
当在所述浆液接受腔中现场灌浆，所述竖直对准连接器将被嵌入在浆液中。
2.根据权利要求1所述的连接系统，其特征在于，一个水平负载分配板附接至两个竖直对准连接器，用于连接所述建筑物的四个基于轻质混凝土的预制模块。
3.根据权利要求2所述的连接系统，其特征在于，所述四个基于轻质混凝土的预制模块中的两个为上部基于轻质混凝土的预制模块，所述四个基于轻质混凝土的预制模块中的另外两个为下部基于轻质混凝土的预制模块，且其中每一个上部及下部基于轻质混凝土的预制模块定位为分别与所述上部及下部基于轻质混凝土的预制模块的另一个相邻。
4.根据权利要求1所述的连接系统，其特征在于，一个水平负载分配板附接至四个竖直对准连接器，用于连接所述建筑物的八个基于轻质混凝土的预制模块。
5.根据权利要求4所述的连接系统，其特征在于，所述八个基于轻质混凝土的预制模块中的四个为上部基于轻质混凝土的预制模块，所述八个基于轻质混凝土的预制模块中的另外四个为下部基于轻质混凝土的预制模块，且其中每一个上部及下部基于轻质混凝土的预制模块定位为分别与其他三个上部基于轻质混凝土的预制模块的每一个及和其他三个下部基于轻质混凝土的预制模块的每一个相邻。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连接系统，其特征在于，每一个竖直对准连接器为钢杆且所述水平负载分配板为钢板。
7.根据权利要求6所述的连接系统，其特征在于，一根或多根钢杆通过焊接或通过机械连接器永久固定在所述钢板上。
8.根据权利要求7所述的连接系统，其特征在于，所述机械连接器由所述一根或多根钢杆上的螺纹部分和所述钢板上用于接纳所述钢杆的所述螺纹部分的相应螺纹孔组成。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的连接系统，其特征在于，每一个上部基于轻质混凝土的预制模块包括至少一个灌浆通道，所述灌浆通道通向用于灌浆的浆液接受腔的上部以将所述竖直对准连接器嵌入所述浆液接受腔中。
CN202121679497.6U 2020-07-22 2021-07-22 一种用于轻质混凝土模块化集成结构的模块连接系统 Active CN215802289U (zh)

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