DE202023105377U1

DE202023105377U1 - Load-bearing modular formwork construction system for building high-rise buildings

Info

Publication number: DE202023105377U1
Application number: DE202023105377.7U
Authority: DE
Original assignee: Amshield Partners Pte Ltd
Current assignee: Amshield Partners Pte Ltd
Priority date: 2023-09-07
Filing date: 2023-09-15
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2033-09-16

Abstract

Modulares hybrides Konstruktionssystem (100) zur Konstruktion eines Hochhauses, wobei das System (100) umfasst:
eine Vielzahl von vorgefertigten volumetrischen Konstruktionseinheiten (PPVC) (102), die jeweils eine selbsttragende Rahmenstruktur mit einer Vielzahl von Stahlsäulen und -trägern, L-Winkelträgern und PFC-Trägern (Parallel Flange Channel) aufweisen, um eine Wand-, Boden- oder Dachstruktur oder einen Teil davon zu bilden, wobei die Einheiten (102) entsprechend einem Plan des Gebäudes horizontal oder vertikal angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass:
eine Einheit (102) horizontal mit einer benachbarten Einheit verbunden ist, indem zwei Balken der Einheiten mit einer Vielzahl von Stahlbolzen befestigt werden; und
die Wand einer Einheit einen H-förmigen Kontur hat, in dessen Mitte sich ein verstärkter Stahlstab befindet, an dem der L-Winkel-Träger einer unmittelbar oberen oder unteren Einheit befestigt werden kann, um ein Aufeinanderschieben der Einheiten (102) zu verhindern.

Modular hybrid construction system (100) for constructing a high-rise building, the system (100) comprising:
a variety of prefabricated volumetric structural units (PPVC) (102), each comprising a self-supporting frame structure with a variety of steel columns and beams, L-angle beams and parallel flange channel (PFC) beams, around a wall, floor or roof structure or forming part thereof, the units (102) being arranged horizontally or vertically according to a plan of the building, characterized in that:
a unit (102) is horizontally connected to an adjacent unit by securing two beams of the units with a plurality of steel bolts; and
the wall of a unit has an H-shaped contour, in the middle of which there is a reinforced steel rod to which the L-angle support of an immediately upper or lower unit can be attached to prevent the units (102) from being pushed onto one another.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf modulare Hybridschalungsbausysteme, insbesondere auf Hochbauten, die mit vorgefertigten Baueinheiten konstruiert werden.The invention relates to modular hybrid formwork construction systems, in particular to high-rise buildings that are constructed with prefabricated structural units.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Bei den traditionellen Verfahren des modernen Bauwesens standen vor allem die Kosten- und Effizienzvorteile der Herstellung von Konstruktionselementen in speziellen Werken oder Fabriken im Vordergrund. Ein solcher Ansatz besteht darin, Gebäudemodule zu erstellen, die außerhalb der Baustelle gefertigt und dann zum Bauplatz transportiert werden. Dieses Verfahren, bekannt als Fertighaus, bietet mehrere Vorteile gegenüber der Bauweise vor Ort. The traditional methods of modern construction focused primarily on the cost and efficiency advantages of producing structural elements in special plants or factories. One such approach is to create building modules that are manufactured off-site and then transported to the construction site. This method, known as prefabricated housing, offers several advantages over on-site construction.

Durch die Herstellung der Module in Innenräumen kann der Bau das ganze Jahr über fortgesetzt werden, unabhängig von den Wetterbedingungen. Darüber hinaus führt der Einsatz von Fließbändern bei Fertighäusern zu kürzeren Bauzeiten, da weniger umfangreiche Arbeiten vor Ort erforderlich sind.By manufacturing the modules indoors, construction can continue year-round, regardless of weather conditions. In addition, the use of assembly lines in prefabricated homes results in shorter construction times because less extensive work is required on site.

Die Herstellung von Modulen in einem separaten Werk und der Transport zur Baustelle zur endgültigen Integration und Fertigstellung sind jedoch mit Herausforderungen verbunden. Die Handhabung von Modulen kann mühsam, zeitaufwändig und teuer sein, vor allem wegen ihres Gewichts und der Notwendigkeit großer Kräne für das Anheben, und dies ist nicht nur teuer, sondern auch schwer zu beschaffen. Der Transport von modularen Strukturen kann aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts ebenfalls Schwierigkeiten bereiten, da nur eine begrenzte Anzahl von Modulen auf einen Lkw passt, um zur Baustelle geliefert zu werden. Darüber hinaus hat das Fehlen von Fertighaustechniken, die die erforderliche strukturelle Festigkeit, Verbindung und Haltbarkeit bieten, dazu geführt, dass für Hochhäuser und mehrstöckige Gebäude weiterhin die traditionellen Bauverfahren vor Ort verwendet werden. Darüber hinaus müssen alle derzeitigen Gebäude, die mit modularen Einheiten und gegebenenfalls mit tragenden Wänden gebaut werden, vor Ort errichtet werden. Diese nichtmodularen Tragwände werden durch das Einsetzen von Stäben, Balken oder einem Drahtgitter und das Gießen von Beton auf der Baustelle hergestellt und sind daher nicht wiederverwendbar. Traditionelle modulare Einheiten sind in der Regel als „kastenförmige Einheiten“ mit einem Boden, einer Decke und Außenwänden konzipiert. Der Zusammenbau einer Struktur aus diesen Einheiten führt zu redundanten Boden-, Decken-, Säulen- und Wandelementen zwischen den Einheiten, was zu Ineffizienz und einer Verdoppelung des Materialverbrauchs führt.However, manufacturing modules in a separate factory and transporting them to the construction site for final integration and completion presents challenges. Handling modules can be tedious, time-consuming and expensive, primarily due to their weight and the need for large cranes for lifting, and this is not only expensive but also difficult to obtain. Transporting modular structures can also be difficult due to their size and weight, as only a limited number of modules can fit on a truck to be delivered to the construction site. In addition, the lack of prefabricated housing techniques that provide the required structural strength, connection and durability has resulted in the continued use of traditional on-site construction methods for high-rise and multi-story buildings. In addition, all current buildings constructed with modular units and, where applicable, load-bearing walls must be constructed on site. These non-modular load-bearing walls are constructed by inserting rods, beams or a wire mesh and pouring concrete on site and are therefore not reusable. Traditional modular units are typically designed as “box-shaped units” with a floor, ceiling and exterior walls. Assembling a structure from these units results in redundant floor, ceiling, column and wall elements between units, resulting in inefficiency and a doubling of material usage.

Daher besteht ein Bedarf an einem neuen Ansatz, bei dem vorgefertigte Gebäudeeinheiten verwendet werden, um die oben genannten Einschränkungen zu überwinden, die mit der Verwendung von Fertighausstrukturen oder -modulen beim Bau von Hochhäusern und mehrstöckigen Gebäuden verbunden sind. Das benötigte Konstruktionssystem und -verfahren würde mehrere Vorteile bieten, darunter eine beschleunigte Bauzeit und Kosteneinsparungen, was zu einem schnellen Bau hochwertiger mehrstöckiger Gebäude führen würde. Im Vergleich zu konventionellen Konstruktionsansätzen würde das vorgeschlagene Konstruktionssystem und -verfahren die Bauzeit erheblich verkürzen und die Schaffung energieeffizienter Strukturen ermöglichen, die mit minimalen Wartungskosten betrieben werden können; vor allem aber kann der größte Teil des modularen Rahmens für den nächsten modularen Rahmen wiederverwendet werden.Therefore, there is a need for a new approach using prefabricated building units to overcome the above-mentioned limitations associated with the use of prefabricated house structures or modules in the construction of high-rise and multi-story buildings. The required construction system and method would provide several benefits, including accelerated construction time and cost savings, resulting in rapid construction of high-quality multi-story buildings. Compared to conventional construction approaches, the proposed construction system and method would significantly reduce construction time and enable the creation of energy efficient structures that can be operated with minimal maintenance costs; But most importantly, most of the modular frame can be reused for the next modular frame.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein modulares und tragfähiges hybrides Bausystem und Verfahren für den Bau von Hochhäusern bereitzustellen, das diese Probleme löst.The invention aims to provide a modular and sustainable hybrid building system and method for the construction of high-rise buildings that solves these problems.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

In einem Aspekt der Erfindung wird ein modulares hybrides Konstruktionssystem (100) für die Konstruktion eines Hochhauses bereitgestellt, wobei das System (100) umfasst:

eine Vielzahl von vorgefertigten volumetrischen Konstruktionseinheiten (PPVC-Prefabricated Prefinished Volumetric Construction) (102), die jeweils eine selbsttragende Rahmenstruktur mit einer Vielzahl von Stahlsäulen und - trägern, L-Winkelträgern und PFC-Trägern (Parallel Flange Channel) aufweisen, um eine Wand-, Boden- oder Dachstruktur oder einen Teil davon zu bilden, wobei die Einheiten (102) entsprechend einem Plan des Gebäudes horizontal oder vertikal angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass:
- eine Einheit (102) horizontal mit einer benachbarten Einheit verbunden ist, indem zwei Balken der Einheiten mit einer Vielzahl von Stahlbolzen befestigt werden; und
- die Wand einer Einheit eine H-förmigen Kontur hat, in deren Mitte sich ein Stahlstab befindet, an dem der L-Winkel-Träger einer unmittelbar oberen oder unteren Einheit befestigt werden kann, um ein Aufeinanderschieben der Einheiten (102) zu verhindern.

In one aspect of the invention, there is provided a modular hybrid construction system (100) for the construction of a high-rise building, the system (100) comprising:

a plurality of prefabricated volumetric construction (PPVC) units (102), each comprising a self-supporting frame structure with a plurality of steel columns and beams, L-angle beams and PFC (Parallel Flange Channel) beams to form a wall, floor or roof structure or a part thereof, the units (102) being arranged horizontally or vertically according to a plan of the building,
characterized in that:
- a unit (102) is connected horizontally to an adjacent unit by securing two beams of the units with a plurality of steel bolts; and
- the wall of a unit has an H-shaped contour, in the middle of which there is a steel rod to which the L-angle support of an immediately upper or lower unit can be attached in order to prevent the units (102) from sliding onto one another.

Das vorgeschlagene System hat den Vorteil, dass es die Bauzeit verkürzt und Kosten einspart, was den effizienten Bau von hochwertigen mehrstöckigen Gebäuden ermöglicht, die den wichtigsten internationalen Sicherheitsvorschriften und -normen entsprechen. Darüber hinaus gewährleistet das System die strukturelle Stabilität und Integrität der einzelnen Einheiten, wodurch das Risiko des Verrutschens oder der Verlagerung während des Bauprozesses wirksam verringert wird.The proposed system has the advantage of reducing construction time and saving costs, enabling the efficient construction of high-quality multi-storey buildings that comply with key international safety regulations and standards. In addition, the system ensures the structural stability and integrity of each unit, effectively reducing the risk of slipping or displacement during the construction process.

In einem Fall werden die PPVC-Einheiten an mindestens einem Stahlbetonträger oder einer Stahlbetonplatte des Hochhauses mit Hilfe von Stahlstäben befestigt, um die Struktur zu stützen. Dies hat den Vorteil, dass das Hochhaus die notwendige strukturelle Unterstützung erhält und ideal für Gebiete mit hoher seismischer Aktivität ist.In one case, the PPVC units are attached to at least one reinforced concrete beam or slab of the high-rise building using steel rods to support the structure. This has the advantage of providing the high-rise building with the necessary structural support and is ideal for areas with high seismic activity.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Wandstruktur des modularen Konstruktionssystems eine Vielzahl von H-förmigen Rahmen, die zur Aufnahme einer Vielzahl von vorgefertigten Wandplatten eingerichtet sind. Vorteilhaft ist, dass diese Konfiguration verschiedene Arten von vorgefertigten Wandmodulen, wie Megawall und andere, aufnehmen kann, was zu einer Verringerung der Bauzeit und der Kosten führt, die allesamt in der Produktionsstätte anfallen. Nach dem Einbau der H-Form werden auch die Elektro- und Sanitärinstallationen vorgenommen, bevor die Schalung vor der Lieferung an die Baustelle endgültig befestigt wird.In another embodiment, the wall structure of the modular construction system comprises a plurality of H-shaped frames configured to accommodate a plurality of prefabricated wall panels. Advantageously, this configuration can accommodate various types of prefabricated wall modules, such as Megawall and others, resulting in a reduction in construction time and costs, all of which are incurred at the manufacturing facility. After the H-form is installed, electrical and plumbing installations are also carried out before the formwork is finally secured prior to delivery to the construction site.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Mehrzahl der PPVC-Einheiten des modularen hybriden Konstruktionssystems außerhalb der Baustelle unter Verwendung von warmgewalztem Stahlmaterial vorgefertigt und so konfiguriert, dass sie transportiert und auf der Baustelle in Übereinstimmung mit dem vorab genehmigten Bauplan zusammengebaut werden können. Diese Funktion bietet den zusätzlichen Vorteil, dass sie strenge Qualitätskontrollen erleichtert und die Einhaltung der wichtigsten internationalen Sicherheitsvorschriften und -normen für das Bauwesen gewährleistet, so dass während des gesamten Prozesses hohe Baustandards eingehalten werden.In a further embodiment, the majority of the PPVC units of the modular hybrid construction system are prefabricated off-site using hot-rolled steel material and configured to be transported and assembled on-site in accordance with the pre-approved construction plan. This feature has the added benefit of facilitating strict quality control and ensuring compliance with key international construction safety regulations and standards, ensuring high construction standards are maintained throughout the process.

In einer anderen Ausführungsform werden die Stahlstäben an mindestens einem Stahlbetonträger oder einer Stahlbetonplatte befestigt, um das Hochhaus strukturell zu stützen.In another embodiment, the steel bars are attached to at least one reinforced concrete beam or slab to structurally support the high-rise building.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Es ist zweckmäßig, die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die mögliche Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen, näher zu beschreiben. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich, und folglich ist die Besonderheit der beigefügten Zeichnungen nicht so zu verstehen, dass die Allgemeinheit der vorangehenden Beschreibung der Erfindung ersetzt wird.

In den 1a bis 1e sind verschiedene Stufen der Herstellung der vorgefertigten volumetrischen Baueinheit (PPVC) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Rahmensystem kann je nach den Anforderungen der Ingenieure vollständig geschweißt oder verschraubt werden.
2a-2c zeigt die Verbindung zwischen benachbarten PPVC-Einheiten, die in 1e angeordnet sind, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt die vertikale Verbindung zwischen benachbarten PPVC-Einheiten mit Stahlstäben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt den PFC-Kanal, der unter den RHS-Bodenbalken angeordnet und verschraubt ist, um ein Gleiten der Böden zu verhindern, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Bodenbalken und der Deckenrahmen können nach Möglichkeit verschraubt werden.
5 zeigt die PPVC-Einheiten, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an einem Stahlbetonträger der Hochhauskonstruktion befestigt sind.

It is convenient to describe the present invention in more detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate possible embodiments of the invention. Other embodiments of the invention are possible and, consequently, the particularity of the accompanying drawings should not be understood as replacing the generality of the preceding description of the invention.

In the 1a to 1e various stages of the manufacture of the prefabricated volumetric building unit (PPVC) according to a preferred embodiment of the present invention are shown. The frame system can be fully welded or bolted depending on the requirements of the engineers.
2a-2c shows the connection between adjacent PPVC units installed in 1e are arranged, according to an embodiment of the invention.
3 shows the vertical connection between adjacent PPVC units with steel rods according to an embodiment of the invention.
4 shows the PFC channel located under the RHS floor joists and bolted to prevent the floors from sliding, according to an embodiment of the invention. The floor joist and ceiling frame may be bolted if possible.
5 shows the PPVC units attached to a reinforced concrete beam of the high-rise structure according to an embodiment of the invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ein tragendes modulares Schalungskonstruktionssystem oder hybrides Konstruktionssystem (100), auch bekannt als (MODFORM™), zum Bauen von Hochbauten zum Bau von Hochhäusern unter Verwendung einer Reihe von gleichen oder verschiedenen Arten von vorgefertigten volumetrischen Bauelementen (PPVC) 102 wird offenbart. In den 1a-1e sind verschiedene Stufen der Herstellung der PPVC-Einheiten 102 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Jede der PPVC-Einheiten 102 umfasst eine strukturell selbsttragende Rahmenstruktur 104, die unter Verwendung einer Vielzahl von Stahlsäulen und -trägern, L-Winkelträgern und PFC-Trägern (Parallel Flange Channel) hergestellt wird, um einen Teil von mindestens einer Wand-, Boden- und Dachstruktur der PPVC-Einheit 102 zu bilden.A load-bearing modular formwork construction system or hybrid construction system (100), also known as (MODFORM™), for constructing high-rise buildings using a series of the same or different types of prefabricated volumetric structural elements (PPVC) 102 is disclosed. In the 1a-1e Illustrated are various stages of manufacturing the PPVC units 102 in accordance with a preferred embodiment of the present invention. Each of the PPVC units 102 includes a structurally self-supporting frame structure 104 constructed using a variety of steel columns and beams, L-angle beams, and Parallel Flange Channel (PFC) beams to form a portion of at least one wall, floor, and roof structure of the PPVC unit 102 to form.

In einer Ausführungsform werden die PPVC-Einheiten 102 unter Verwendung von warmgewalztem Stahlmaterial vorgefertigt, das den entsprechenden Bauvorschriften und -normen entspricht, wie z. B. BS EN 1090 oder anderen, je nach den im jeweiligen Land geltenden Vorschriften. Darüber hinaus werden die hergestellten PPVC-Einheiten 102 außerhalb des Werks nach den einschlägigen Normen geprüft und zertifiziert, bevor sie zur Montage vor Ort transportiert werden. Qualitätskontrollen mit Toleranzen von +0, -2 mm sind der derzeitige Standard für alle Hochhausbauten in x-y-z-Richtung.In one embodiment, the PPVC units 102 are prefabricated using hot rolled steel material that complies with the relevant building codes and standards, such as BS EN 1090 or others as applicable in the relevant country. In addition, the manufactured PPVC units 102 are tested and certified off-site to the relevant standards before being shipped for assembly. be transported on site. Quality controls with tolerances of +0, -2 mm are the current standard for all high-rise buildings in the xyz direction.

In einer Ausführungsform umfassen die PPVC-Einheiten 102 Stahlsäulen und - träger, L-Winkel-Träger und PFC-Träger, die miteinander verschweißt oder verschraubt werden, um die selbsttragende Rahmenstruktur 104 zu bilden. In einem oder mehreren Fällen werden die Größen der Stahlsäulen und -träger, der L-Winkel-Träger und der PFC-Träger in Abhängigkeit von den jeweiligen Fertigungs- oder Hochbaunormen gewählt. In einer Ausführungsform werden die PFC 75 - 150 für die Herstellung der Dach- und Deckenkonstruktion verwendet, UB-Träger verschiedener Abmessungen werden für die Herstellung von Säulen verwendet, die die Rahmenstruktur tragen und mit L-Winkeln der Abmessungen 75 X 50 X 5MM verbunden sind, und RHS 100 X 50 X 4,5MM wird für die Herstellung des Bodenrahmens verwendet. Je nach Art des Hochhauses und den gewählten Konstruktions- oder Fertigungsstandards können jedoch auch andere Abmessungen für die Stahlsäulen und -träger, L-Winkel-Träger und PFC-Träger gewählt werden.In one embodiment, the PPVC units 102 comprise steel columns and beams, L-angle beams and PFC beams which are welded or bolted together to form the self-supporting frame structure 104. In one or more cases, the sizes of the steel columns and beams, the L-angle beams and the PFC beams are chosen depending on the respective manufacturing or building construction standards. In one embodiment, the PFC 75 - 150 are used for the manufacture of the roof and ceiling structure, UB beams of various dimensions are used for the manufacture of columns which support the frame structure and are connected to L-angles of dimensions 75 X 50 X 5MM, and RHS 100 X 50 X 4.5MM is used for the manufacture of the floor frame. However, depending on the type of high-rise building and the chosen design or manufacturing standards, other dimensions for the steel columns and beams, L-angle beams and PFC beams can be selected.

Sobald die Rahmenstruktur 104 der PPVC-Einheiten 102 geprüft und genehmigt ist, werden gemäß einer Ausführungsform die Konstruktionsbeläge auf die Bodenrahmen geschweißt, wie in 1b gezeigt, wobei mehrere Starterstäbe im Abstand von 600 mm für den Verbund mit dem Beton während des Baus der Hochhausstruktur geschweißt werden.Once the frame structure 104 of the PPVC units 102 is inspected and approved, in one embodiment, the structural decks are welded to the floor frames, as shown in 1b shown, with multiple starter bars being welded at 600mm spacing for bonding to the concrete during construction of the high-rise structure.

Außerdem werden in der Rahmenstruktur 104 entsprechende Ausschnitte für Sanitär-, Elektro- und andere Einrichtungen entsprechend dem genehmigten Grundriss der Hochhausstruktur angebracht. In einem Fall wird die Rahmenstruktur 104 der Vielzahl von PPVC-Einheiten 102 außerhalb der Baustelle unter Verwendung von warmgewalztem Stahlmaterial vorgefertigt und so konfiguriert, dass sie transportiert und vor Ort gemäß dem vorab genehmigten Bauplan zusammengebaut werden kann. In einer weiteren Ausführungsform wird die Rahmenstruktur 104 der mehreren PPVC-Einheiten 102, einschließlich des Bodens und der Wände, außerhalb des Standorts oder in einer Fabrik hergestellt und zur weiteren Inspektion und Installation der einzelnen PPVC-Einheiten 102 zum Standort transportiert. In einer Ausführungsform, wie in 1c dargestellt, werden geeignete Rahmen oder H-förmige Rahmen oder Formen 106 durch Schweißen an den Warmwalzstahlrahmen angebracht. Die H-Formen 106 am Wandrahmen sind für die Aufnahme von vorgefertigten modularen Wandschalungsplatten, wie z.B. MegaWall-Wandplatten, ausgelegt. Dies beschleunigt die Herstellung, den Transport und den Bau der Hochhausstruktur, da keine weitere Herstellung und Prüfung auf der Baustelle erforderlich ist. Außerdem dient die H-Form 106 sowohl als Stahlverstärkung als auch als strukturelle Stütze für die Rahmenstruktur.In addition, appropriate cutouts for plumbing, electrical and other facilities are made in the frame structure 104 according to the approved floor plan of the high-rise structure. In one case, the frame structure 104 of the plurality of PPVC units 102 is prefabricated off-site using hot-rolled steel material and configured to be transported and assembled on-site according to the pre-approved construction plan. In another embodiment, the frame structure 104 of the multiple PPVC units 102, including the floor and walls, is manufactured off-site or in a factory and transported to the site for further inspection and installation of the individual PPVC units 102. In one embodiment, as in 1c As shown, suitable frames or H-shaped frames or molds 106 are attached to the hot rolled steel frame by welding. The H-shapes 106 on the wall frame are designed to accommodate prefabricated modular wall formwork panels, such as MegaWall wall panels. This speeds up the manufacturing, transportation and construction of the high-rise structure as no further fabrication and testing is required on site. Additionally, the H-Shape 106 serves as both steel reinforcement and structural support for the frame structure.

Sobald die H-Form bzw. Schalung 106 für die vorgefertigten Wandelemente, wie z. B. die MegaWall-Schalung, an ihrem Platz befestigt ist, werden die elektrischen Leitungen und Klempnerrofile an den Wänden, Böden und Dachstrukturen installiert. In einem Fall werden die H-Formen 106 für die vorgefertigten Wandplatten wie die Mega Wall-Schalung auf einer Seite der PPVC-Einheit 102 installiert, Stahlverstärkungsstäbe werden zur strukturellen Unterstützung bereitgestellt, bevor die Wände vollständig geschlossen werden, bereit für die Inspektion, den Transport zur Baustelle und den Bau des Hochhauses, indem die PPVC-Einheiten 102 horizontal und vertikal übereinander gestapelt werden, wie in den 1c-1d dargestellt.Once the H-form or formwork 106 for the precast wall panels such as the MegaWall formwork is secured in place, the electrical wiring and plumbing profiles are installed on the walls, floors and roof structures. In one case, the H-forms 106 for the precast wall panels such as the Mega Wall formwork are installed on one side of the PPVC unit 102, steel reinforcing bars are provided for structural support before the walls are fully closed, ready for inspection, transport to the construction site and construction of the high-rise building by stacking the PPVC units 102 horizontally and vertically on top of each other as shown in the 1c-1d shown.

In einer Ausführungsform sind die nebeneinander angeordneten PPVC-Einheiten 102, wie in 1e dargestellt, horizontal durch Stahlplatten 108 miteinander verbunden, die an jeder Stahlsäule befestigt sind, wie in 2 dargestellt. In einer Ausführungsform wird jede Säule der PPVC-Einheit 102 mit einer 9 mm dicken Baustahlplatte durch Schweißen an der Innenseite eines Flansches des U-Träger-Säulenabschnitts befestigt. Die Stahlplatten 108 helfen dabei, die Säulen der benachbarten PPVC-Einheiten 102 durch Verschraubung miteinander zu verbinden und erleichtern die Installation der einzelnen PPVC-Einheiten 102 in horizontaler Richtung gemäß dem vorab genehmigten Gebäudeplan. Außerdem werden die PPVC-Elemente 102 nach dem Betonieren der Wandkonstruktionen durch die Verbundwirkung von Decke und Scherwand gehalten, ohne dass es beim Bau des Hochhauses zu seitlichen Bewegungen oder Verschiebungen kommt.In one embodiment, the juxtaposed PPVC units 102, as shown in 1e shown, horizontally connected by steel plates 108 attached to each steel column, as shown in 2 In one embodiment, each column of the PPVC unit 102 is secured to a 9 mm thick structural steel plate by welding to the inside of a flange of the U-beam column section. The steel plates 108 help to bolt the columns of the adjacent PPVC units 102 together and facilitate the installation of the individual PPVC units 102 in the horizontal direction according to the pre-approved building plan. In addition, after the wall structures are concreted, the PPVC elements 102 are held in place by the composite action of the slab and shear wall without causing lateral movement or displacement during the construction of the high-rise building.

Wie in 3 dargestellt, sind die PPVC-Einheiten 102 der Hochhausstruktur vertikal mit einem Stahlstab 110 der Größe 16 mm verbunden, der sich in der Mitte jedes Trägers befindet, wie in 3b gezeigt. Dies trägt zur strukturellen Unterstützung der Hochhausstruktur bei und verhindert das Verrutschen der PPVC-Elemente 102 während des Betonierens.As in 3 As shown, the PPVC units 102 of the high-rise structure are vertically connected to a 16 mm steel bar 110 located at the center of each beam, as shown in 3b This contributes to the structural support of the high-rise structure and prevents the PPVC elements 102 from slipping during concreting.

In einer Ausführungsform werden, sobald alle PPVC-Einheiten 102 im zweiten Stockwerk installiert sind, temporäre LM-LR-Träger 112 des Typs L-Winkel installiert. In einem Fall wird der L-Winkel-Träger 112 zwischen jedem Paar von C-Profilträgern auf der Boden- und/oder Dachstruktur vorgesehen, um ein Verrutschen der PPVC-Einheiten 102 während des Betonierens zu verhindern, wie in 4 gezeigt. Sobald die Herstellung des gesamten Stockwerks abgeschlossen ist, werden der Betonboden und die Scherwände gegossen. In einem anderen Fall werden die PPVC-Einheiten 102 an mindestens einem Stahlbetonträger des Hochhauses mit Hilfe von Stahlstäben befestigt, um eine strukturelle Unterstützung zu bieten, wie in 5 dargestellt. Der Herstellungsprozess wird für die nächsten PPVC-Etagenelemente 102 wiederholt. In einer Ausführungsform unterscheiden sich die für die Herstellung verwendeten Stahlplatten 108 von denen, die im Erdgeschoss verwendet werden, und die Stahlplatten 108 sind entweder verschraubt oder können einfach mit der angrenzenden PPVC-Einheit 102 ineinandergreifen.In one embodiment, once all PPVC units 102 are installed on the second floor, temporary LM-LR beams 112 of the L-angle type are installed. In one case, the L-angle beam 112 is provided between each pair of C-section beams on the floor and/or roof structure to prevent slippage of the PPVC units 102 during concreting, as shown in 4 shown. Once the fabrication of the entire floor is completed, the concrete floor and shear walls are poured. In another In this case, the PPVC units 102 are attached to at least one reinforced concrete beam of the high-rise building by means of steel rods to provide structural support, as shown in 5 The manufacturing process is repeated for the next PPVC floor elements 102. In one embodiment, the steel plates 108 used for manufacturing are different from those used on the ground floor and the steel plates 108 are either bolted or may simply interlock with the adjacent PPVC unit 102.

In den folgenden Abschnitten wird ein Verfahren zum Bau eines typischen Hochhauses unter Verwendung der vorgeschlagenen PPVC-Elemente (102) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bevor mit dem Einbau der PPVC-Einheiten 102 begonnen wird, stellt der Projektleiter, der COW oder der Vertreter des Bauunternehmens sicher, dass die Baustelle so vorbereitet ist, dass der zugelassene Errichter seine Arbeiten sichern kann. Die Vorbereitung der Baustelle umfasst in der Regel das Ausrichten und Nivellieren aller Betonträger auf die richtige Höhe für die PPVC-Elemente 102 und die Durchführung aller erforderlichen Korrekturarbeiten zur Vermeidung von Behinderungen. Sobald dieser Schritt abgeschlossen ist, werden alle 16-mm-Stahlstäbe des Dachbalkens des ersten Stocks in der Mitte des Balkens angebracht und fest mit dem Betonbalken verbunden.The following sections describe a method of constructing a typical high-rise building using the proposed PPVC units (102) in accordance with an embodiment of the invention. Before commencing installation of the PPVC units 102, the Project Manager, COW or Contractor's Representative will ensure that the site is prepared to enable the Approved Erector to secure his work. Site preparation typically includes aligning and leveling all concrete beams to the correct height for the PPVC units 102 and performing any necessary corrective work to avoid obstructions. Once this step is completed, all 16mm steel bars of the first floor roof beam are installed at the center of the beam and securely bonded to the concrete beam.

Darüber hinaus werden alle einbaufertigen PPVC-Elemente 102 überprüft, um sicherzustellen, dass ihre Abmessungen mit den Toleranzen vor Ort übereinstimmen. Für die Inspektionsarbeiten werden zum Hochsteigen und bei Bedarf geeignete Gerüste/Arbeitsbühnen bereitgestellt. Darüber hinaus wird bei allen Hebevorgängen der PPVC-Einheiten 102 ein geeigneter Kran mit der entsprechenden Tragfähigkeit eingesetzt, und qualifizierte Bediener sorgen dafür, dass die Einheiten korrekt und mit minimalen oder gar keinen Schäden platziert werden.In addition, all ready-to-install PPVC units 102 are inspected to ensure that their dimensions are consistent with on-site tolerances. Suitable scaffolding/working platforms are provided for climbing and when required for inspection work. In addition, all lifting operations of PPVC units 102 are performed using a suitable crane with the appropriate lifting capacity and qualified operators ensure that the units are placed correctly and with minimal or no damage.

Der weitere Ablauf der Errichtung/Montage des Hochhauses mit den PPVC-Elementen 102 erfolgt in den nachfolgend beschriebenen Schritten:

Schritt 1. Nach Ankunft der PPVC-Einheiten 102 auf der Baustelle werden die Einheiten 102 mit geeigneten Hebezeugen auf die von anderen bereitgestellten provisorischen Lagerrahmen abgeladen. Es werden alle fertigen PPVC-Einheiten 102 möglichst nahe am Standort des Gebäudes, zusammen mit anderen Abschnitten und Zusatzkomponenten zusammengesetzt.Alle elektrischen, hydraulischen und sonstigen Leitungen sind vor dem Einbau der PPVC-Einheiten 102 zu installieren.
Schritt 2. Die PPVC-Einheiten 102 werden vor dem Einbau geprüft. Danach werden die Abdeckplanen entfernt. Es werden die Führungsplatten gemäß der Zeichnung installiert und die Höhen überprüft, um sicherzustellen, dass alle Verbindungen für die erste PPVC-Einheit 102 in Ordnung sind. Es ist ratsam, nicht alle Führungsplatten um die PPVC-Einheiten herum zu montieren, sondern die Platten, die die ersten paar PPVC-Einheiten umgeben, für eventuelle Anpassungen zu montieren. Sobald die Maße überprüft wurden und alles in Ordnung ist, werden die Stahlpacker vorbereitet und auf dem Balken nivelliert, so dass sie für die Installation der PPVC-Einheiten bereit sind. Es ist zu beachten, dass für das Konstruktionsverfahren des Erdgeschosses und des ersten Stocks kein Eco-Build Mega Wall PPVC-System oder eine andere vorgefertigte Schalung für die Wände verwendet wird; stattdessen wird ein vorgefertigtes Säulenbalken-System verwendet, das von Dritten ausgeführt wird.
Schritt 3. Sobald die oben genannten Schritte abgeschlossen sind, wird die PPVC-Einheit 102 mithilfe der mitgelieferten Hebeösen auf den Dachbalken des ersten Stocks gehoben, wobei die Markierungen gemäß der Masterplan-Zeichnung zu beachten sind. Nachdem die erste PPVC-Einheit auf die entsprechenden Platten gelegt wurde, wird die nächste PPVC-Einheit 102 angebracht, bis eine ganze Wohnung zusammengesetzt und ausgerichtet ist, wie in 5 dargestellt.
Im nächsten Schritt, Schritt 4, werden die PPVC-Einheiten, falls erforderlich, mit temporären Stützen stabilisiert.

The further construction/assembly of the high-rise building with the PPVC elements 102 takes place in the steps described below:

Step 1. After the PPVC units 102 arrive at the construction site, the units 102 are unloaded onto the temporary storage frames provided by others using suitable lifting equipment. All finished PPVC units 102 are assembled as close as possible to the location of the building, together with other sections and additional components. All electrical, hydraulic and other plumbing must be installed before installing the PPVC units 102.
Step 2. The PPVC units 102 are inspected before installation. The tarpaulins are then removed. The guide plates are installed according to the drawing and the heights are checked to ensure that all connections for the first PPVC unit 102 are correct. It is advisable not to mount all the guide plates around the PPVC units, but to mount the plates surrounding the first few PPVC units for any adjustments. Once the dimensions have been checked and everything is in order, the steel packers are prepared and leveled on the beam so that they are ready for the installation of the PPVC units. It should be noted that the construction process of the ground floor and first floor does not use Eco-Build Mega Wall PPVC system or other prefabricated formwork for the walls; instead, a prefabricated column beam system is used, carried out by a third party.
Step 3. Once the above steps are completed, the PPVC unit 102 is lifted onto the first floor roof beam using the provided lifting eyes, observing the markings as per the master plan drawing. After the first PPVC unit is placed on the appropriate panels, the next PPVC unit 102 is attached until an entire apartment is assembled and aligned, as shown in 5 shown.
The next step, Step 4, is to stabilize the PPVC units with temporary supports if necessary.

Die Schritte 2, 3 und 4 werden für die zweite PPVC-Einheit 102 wiederholt. Sobald alle Elemente des zweiten Stocks installiert sind, werden die oberen und unteren Module verschraubt, um die PPVC-Elemente 102 während des Betonierens in Position zu halten und ein Verrutschen zu verhindern. Nach Fertigstellung des gesamten Stocks werden der Betonboden und die Scherwände gegossen. In einigen Fällen muss die Modulschalung oder die Megadek BP-Schalung aufgrund der großen Spannweite vorübergehend für mindestens drei Arbeitstage mit doppelter Spannweite unterstützt werden. Die 2-4 veranschaulichen die oben genannten Schritte und das weitere Vorgehen beim Gießen der Wände.Steps 2, 3 and 4 are repeated for the second PPVC unit 102. Once all of the second floor elements are installed, the upper and lower modules are bolted together to hold the PPVC elements 102 in position during concreting and prevent slipping. Once the entire floor is completed, the concrete floor and shear walls are poured. In some cases, due to the large span, the modular formwork or Megadek BP formwork needs to be temporarily supported with double span for at least three working days. The 2-4 illustrate the steps mentioned above and how to proceed when pouring the walls.

Die oben genannten Schritte werden für die PPVC-Einheiten 102 im dritten Stock wiederholt. In einigen Fällen unterscheiden sich die für die Montage der PPVC-Einheiten 102 im dritten Stock verwendeten Platten von denen im Erdgeschoss. In einer Ausführungsform werden die Platten während des Zusammenbaus der PPVC-Einheiten 102 des dritten Stocks nicht verschraubt, sondern nur zu Verriegelungszwecken angebracht. Die Schritte 2, 3 und 4 werden wiederholt, bis alle PPVC-Einheiten 102 installiert sind. Sobald dies abgeschlossen ist, werden der Boden und die Wände gegossen, um ein Scherwandsystem zu schaffen, wie in 3 dargestellt.The above steps are repeated for the PPVC units 102 on the third floor. In some cases, the panels used to assemble the PPVC units 102 on the third floor are different from those on the ground floor. In one embodiment, the panels are of assembling the third floor PPVC units 102, but are attached for locking purposes only. Steps 2, 3 and 4 are repeated until all PPVC units 102 are installed. Once this is completed, the floor and walls are poured to create a shear wall system as shown in 3 shown.

Im nächsten Schritt werden nach dem Einbau aller Bolzen alle Maße nochmals überprüft, um sicherzustellen, dass sie innerhalb der Baustellentoleranz liegen und dass alle PPVC-Einheiten 102 ordnungsgemäß ineinander greifen. In einigen Fällen werden dann die Außenkonstruktionen, wie z. B. der Balkon, gemäß der Zeichnung montiert, wobei die Position der Vierkantstahl-Hohlprofilpfosten, die den Balkon tragen, und ggf. die Binder berücksichtigt werden.The next step is to recheck all dimensions after all bolts have been installed to ensure they are within site tolerance and that all PPVC units 102 interlock properly. In some cases, the external structures, such as B. the balcony, assembled according to the drawing, taking into account the position of the square steel hollow profile posts that support the balcony and, if necessary, the trusses.

Nach Fertigstellung aller PPVC-Elemente 102 erfolgt die Montage der Stahlträger und der Metallbedachung. In einigen Fällen, in denen die Zwischenstützen nicht aneinander stoßen, werden Unterlegplatten angebracht, um die Last zu verteilen, und Verstrebungen an Ort und Stelle belassen, um die seitliche Stabilität zu verbessern.After all PPVC elements 102 have been completed, the steel beams and metal roofing are installed. In some cases where the intermediate supports do not abut one another, shims are applied to distribute the load and braces are left in place to improve lateral stability.

In bestimmten Ausführungsformen werden nach Abschluss der Installation gemäß den oben genannten Schritten die folgenden Innenausbauarbeiten durchgeführt. Wo es erforderlich ist, werden vor dem Einbau aller anderen Einrichtungsgegenstände Brandschutzplatten angebracht, insbesondere an der Decke, wo alle Leitungen in die Wohnungen führen. Die elektrische Hauptverteilungsverkabelung und Wasserleitungen befinden sich in der Regel entlang der Flure und erreichen jedes Stockwerk über die mechanischen und elektrischen Steigleitungen. Fenster und Türen werden ebenfalls eingebaut und fertiggestellt, um sicherzustellen, dass die Wohnungen wasserdicht sind, bevor die Endarbeiten durchgeführt werden.In certain embodiments, once installation is complete according to the steps above, the following internal finishing works are carried out. Where required, fire protection panels are fitted prior to the installation of all other fittings, particularly in the ceiling where all services enter the apartments. The main electrical distribution wiring and water pipes are usually located along the corridors and reach each floor via the mechanical and electrical risers. Windows and doors are also fitted and finished to ensure that the apartments are watertight before any finishing works are carried out.

In einer typischen Einheit sind die Innenwände mit einer 5 mm dicken Grundierung und die Außenwände mit einer 12 mm dicken Putzschicht versehen. Die Bodenbeläge werden ebenfalls mit einem geeigneten wasserfesten Kleber oder einer Beschichtung und Fugenmasse verlegt. Darüber hinaus werden Installations- und Einrichtungsarbeiten durchgeführt, wenn dies für erforderlich gehalten wird. In der Regel werden die Möbel im Werk fertiggestellt (Mitnahmemöbel) und entsprechend der Inneneinrichtung in den Einheiten positioniert.In a typical unit, the internal walls are finished with a 5mm primer and the external walls are finished with a 12mm render. Flooring is also laid using a suitable waterproof adhesive or coating and joint compound. In addition, installation and fit-out work is carried out where deemed necessary. Typically, furniture is factory finished (take-away furniture) and positioned in the units according to the interior design.

Fachleute wissen, dass das vorliegende System zur Herstellung von Gebäuden auch zusätzliche Modifikationen umfassen kann, die die Gesamtkonstruktion des Hochhauses nicht beeinträchtigen.Experts know that the present system for manufacturing buildings can also include additional modifications that do not affect the overall design of the high-rise building.

Claims

A modular hybrid construction system (100) for constructing a high-rise building, the system (100) comprising: a plurality of prefabricated volumetric construction (PPVC) units (102), each having a self-supporting frame structure with a plurality of steel columns and beams, L-angle beams and PFC (Parallel Flange Channel) beams to form a wall, floor or roof structure or a portion thereof, the units (102) being arranged horizontally or vertically according to a plan of the building, characterized in that: a unit (102) is connected horizontally to an adjacent unit by fastening two beams of the units with a plurality of steel bolts; and the wall of a unit has an H-shaped contour, in the center of which is a reinforced steel bar to which the L-angle beam of an immediately upper or lower unit can be attached to prevent the units (102) from sliding onto one another.

Modular hybrid construction system (100) according to Claim 1 in which the PPVC units are attached to at least one reinforced concrete beam or slab of the high-rise building using steel bars to provide structural support.

Modular hybrid construction system (100) according to Claim 1 , wherein the steel plate is attached to the inside of a flange of the steel column by welding.

Modular hybrid construction system (100) according to Claim 1 wherein the wall structure comprises a plurality of H-shaped frames configured to receive a plurality of prefabricated H-frame wall panels.

Modular hybrid construction system (100) according to Claim 1 , in which the multiple PPVC units are prefabricated off-site using hot-rolled steel material and are arranged to be transported and assembled on-site according to the pre-approved construction plan.