高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)及連接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，包括主模塊單元和次模塊單元，將二者在平面和空間進行科學(xué)組合，形成整體組合結(jié)構(gòu)體系。其中主模塊單元為主要承重結(jié)構(gòu)，承受自身和次模塊單元重量，并在主模塊單元內(nèi)設(shè)置抗側(cè)力支撐結(jié)構(gòu)，能有效抵抗風(fēng)和地震作用。次模塊單元僅承受自身重量，并通過相關(guān)連接將豎向力和水平作用傳遞至主模塊單元。次模塊單元一般設(shè)置在主模塊單元之間，主模塊單元框架柱預(yù)留連接節(jié)點板，采用連系鋼梁將兩主模塊相連，后利用連系鋼梁等作為操作平臺，將兩側(cè)主模塊單元的框架柱焊接成整體，再在連系鋼梁上放置次模塊，次模塊單元可以隔層或逐層設(shè)置與主模塊單元組合成整體結(jié)構(gòu)。
【專利說明】高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)及連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)體系，尤其涉及一種模塊建筑中主次模塊空間組合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]模塊建筑是一種新型的建筑結(jié)構(gòu)體系，它可廣泛應(yīng)用于住宅、辦公樓、教學(xué)樓等建筑。模塊單元一般采用鋼結(jié)構(gòu)制造，鋼材可再生循環(huán)使用，達到綠色環(huán)保，模塊制作及設(shè)備安裝占總建造工程量的90 %，均在工廠流水線上完成，機械化和工業(yè)化程度高，大大提高生產(chǎn)效率，人工成本大大降低，并極大改善了工人的生產(chǎn)環(huán)境。傳統(tǒng)的房屋建筑大多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)，主要靠人工建造，勞動強度大，效率低，施工現(xiàn)場環(huán)境差?’另一方面，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大量使用水泥和砂石料，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，焙燒水泥消耗大量能源，既不環(huán)保同時工業(yè)化水平極低。改革開放以來發(fā)展建筑行業(yè)的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化是我國基本建設(shè)事業(yè)的重大決策，因此研發(fā)模塊建筑體系是建筑工業(yè)化的重要途徑。
[0003]在建筑結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計中，根據(jù)其房屋開間大小、房屋進深尺寸以及建筑功能劃分成若干空間模塊單元，類似于集裝箱盒狀單元，每個盒狀模塊單元其梁、柱等構(gòu)件均采用鋼材制作，形成空間鋼結(jié)構(gòu)框架，并設(shè)置頂板和底板，根據(jù)建筑功能要求周邊可以是有側(cè)墻或無側(cè)墻或帶窗戶的側(cè)墻，且門窗安裝、墻面裝修、廚房設(shè)施和衛(wèi)生間潔具等已安裝完成。
[0004]目前，模塊建筑結(jié)構(gòu)由于各模塊單元已全封閉，上、下模塊單元和左、右模塊單元角部的框架柱連接非常困難，因此在歐美國家一般建造的層數(shù)為5~6層以下，部分高層住宅或公寓大多僅在非地震區(qū)或抗震設(shè)防標準較低地區(qū)建造，建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向力一般由風(fēng)作用控制，模塊建筑的節(jié)點受力較小，因此其連接構(gòu)造較為簡單，如:
[0005]1.上下模塊單元的框架柱連接一般采用在框架柱內(nèi)部設(shè)置一通長鋼棒(鋼筋)，以抵抗側(cè)向作用(風(fēng)和地震)的傾覆力矩，但該上、下框架柱連接節(jié)點為鉸接，無法形成剛性節(jié)點，不符合我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010有關(guān)剛性節(jié)點的規(guī)定。
[0006]2.左、右模塊單元的框架柱連接一般采用一塊水平鋼板連接，僅可以傳遞水平拉力和一定剪力，無法傳遞彎矩。
[0007]3.其他還有采用在模塊單元露明的一個側(cè)面采用搭接板螺栓連接， 其余側(cè)面不連接，無法達到鋼框架柱應(yīng)連續(xù)等強的要求。
[0008]4.此外還有采用框架柱之間和框架梁之間設(shè)置對拉鋼桿固定及輔助斜角撐方法，節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜。
[0009]我國城鄉(xiāng)多位于地震區(qū)，且大多數(shù)為高層(含中高層)住宅和公寓，對抗震性能要求高，因此目前模塊建筑結(jié)構(gòu)采用的連接節(jié)點均不符合我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010對連接節(jié)點的設(shè)計要求，且技術(shù)可靠性差，在地震區(qū)應(yīng)用是不安全的。因此必須深入研發(fā)符合我國國情的模塊建筑結(jié)構(gòu)體系，提高我國建筑業(yè)的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化水平。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種模塊建筑中采用主次模塊空間組合結(jié)構(gòu)，可使模塊單元連接和節(jié)點作法簡單，安全可靠，其實用經(jīng)濟價值較高。
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，包括多個主模塊單元，在每一樓層或相隔的樓層上，相鄰主模塊單元之間設(shè)有次模塊單元；所述主模塊單元包括主模塊單元豎向框架柱和主模塊單元框架梁，所述主模塊單元內(nèi)設(shè)有抗側(cè)力支撐結(jié)構(gòu)；所述次模塊單元包括次模塊單元底板和次模塊單元頂板，所述次模塊單元底板的兩條相對的周邊上設(shè)有用于連接相鄰兩個主模塊單元的連系框架梁；在所述主模塊單元框架梁、連系框架梁和上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱的交匯處形成剛性節(jié)點；所述主模塊單元框架梁與連系框架梁之間、所述上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱之間均為焊接；所述連系框架梁與下主模塊單元豎向框架柱之間設(shè)有節(jié)點板。
[0012]本發(fā)明一種高層模塊建筑空間中主次模塊單元的組合連接方法，其步驟如下:
[0013]在所述主模塊單元框架柱的兩端均預(yù)留有用于連接的節(jié)點板，用連系框架梁將同一樓層上相鄰兩個主模塊單元上的節(jié)點板連接起來，由此形成剛性節(jié)點；
[0014]在所述主模塊單元豎向框架柱上預(yù)留有焊接孔，利用上述連系框架梁作為操作平臺，通過焊接孔將上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱焊接成整體；
[0015]再在連系框架梁上放置次模塊單元，所述次模塊單元設(shè)置在兩個主模塊單元之間，所述次模塊單元隔層設(shè)置或逐層設(shè)置，所述次模塊單元與上述連系框架梁采用螺栓或焊接連接，從而形成整體組合結(jié)構(gòu)體系。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]1.本發(fā)明中的主模塊單元框架柱可采用焊接剛性節(jié)點，連續(xù)貫通，可靠性高，節(jié)點抗震構(gòu)造符合國家現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010的有關(guān)規(guī)定。
[0018]2.本發(fā)明中的主模塊單元設(shè)置有抗側(cè)力支撐(含防屈曲消能減震支撐)，因此可在地震區(qū)大量高層住宅建筑中采用，其抗震性能高且施工方便，克服了現(xiàn)有高層模塊建筑中必須設(shè)置單片豎向鋼桁架、施工復(fù)雜、連接困難等缺點。
[0019]3.本發(fā)明中的模塊結(jié)構(gòu)可以以電梯(樓梯)間的鋼筋混凝土核心筒形成鋼框架-混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，用于辦公樓等建筑，施工安裝速度快、效率高。
[0020]4.本發(fā)明中的模塊結(jié)構(gòu)由主模塊單元作為主要受力單元，次模塊單元可隔層設(shè)置，比現(xiàn)有模塊建筑節(jié)約成本20%左右，經(jīng)濟合理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明高層模塊建筑空間主次單元組合結(jié)構(gòu)平面布置示意圖；
[0022]圖2是圖1所示主次單元組合結(jié)構(gòu)立面布置示意圖；
[0023]圖3是圖2中所示剛性節(jié)點J的示意圖；
[0024]圖4是次模塊單元隔層設(shè)置示意圖。
[0025]圖中:
[0026]A-主模塊單元B-次模塊單元
[0027]C-空檔J-剛性節(jié)點
[0028]KL-連系框架梁L-連系次梁
[0029]1-下主模塊單元豎向框架柱 2-上主模塊單元豎向框架柱[0030]3-主模塊單元框架梁5-預(yù)留節(jié)點板
[0031]6-預(yù)留焊接孔11-次模塊單元底板
[0032]12-次模塊單元頂板13-主模塊單元墻板
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細地描述。
[0034]本發(fā)明中，將模塊建筑模塊單兀分為兩大部分，一部分為主模塊單兀A,另一部分為次模塊單元B，將二者在平面和空間進行科學(xué)組合，形成整體組合結(jié)構(gòu)體系。其中主模塊單元A為主要承重結(jié)構(gòu)，承受自身和次模塊單元B的重量，并在主模塊單元A內(nèi)設(shè)置抗側(cè)力支撐結(jié)構(gòu)，能有效抵抗風(fēng)和地震作用。次模塊單元B僅承受自身重量，并通過相關(guān)連接將豎向力和水平作用傳遞至主模塊單元。
[0035]本發(fā)明一種高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，包括多個主模塊單元A，在每一樓層如圖2所示或在相隔的樓層如圖4所示上，相鄰主模塊單元A之間設(shè)有次模塊單元B ;所述主模塊單元A包括主模塊單元豎向框架柱和主模塊單元框架梁3，所述主模塊單元A內(nèi)設(shè)有抗側(cè)力支撐結(jié)構(gòu)。如圖4所示，所述次模塊單元B包括次模塊單元底板11和次模塊單元頂板12，所述次模塊單元底板11的兩條相對的周邊上設(shè)有用于連接相鄰兩個主模塊單元A的連系框架梁KL。如圖2和圖3所示，在所述主模塊單元框架梁3、連系框架梁KL和上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱的交匯處形成剛性節(jié)點J ;所述主模塊單元框架梁3與連系框架梁KL之間、所述上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱之間均為焊接；所述連系框架梁KL與下主模塊單元豎向框架柱之間設(shè)有節(jié)點板5。所述連系框架梁KL與所述主模塊單元框架梁3的位置在長度方向上呈對正布置。如圖1所示，所述次模塊單元底板11內(nèi)可以設(shè)有 2~3根用于連接相鄰兩個主模塊單元A的連系次梁L。如圖4所示，所述次模塊單元B隔層設(shè)置后形成有隔層的空檔C。
[0036]本發(fā)明一種高層模塊建筑空間中主次模塊單元的組合連接方法，可以實現(xiàn)將所述高層模塊建筑空間的主次模塊單元形成整體組合結(jié)構(gòu)體系，其步驟如下:
[0037]1.首先將建筑平面劃分成主模塊單元A和次模塊單元B，主模塊單元A為主要承重結(jié)構(gòu)，次模塊單元B僅承受自身重量。
[0038]2.在所述主模塊單元框架柱的兩端均預(yù)留有用于連接的節(jié)點板5，用連系框架梁KL將同一樓層上相鄰兩個主模塊單元上的節(jié)點板5連接起來，由此形成剛性節(jié)點J，必要時可布置若干連系次梁L，即根據(jù)需要可以在同一樓層上相鄰兩個主模塊單元之間通過節(jié)點板5連接有2~3根連系次梁L，此時可適當布置木板以便技術(shù)工人操作。如圖2和圖3所示。在所述主模塊單元豎向框架柱上預(yù)留有焊接孔6，利用上述連系框架梁KL作為操作平臺，通過焊接孔6將上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱焊接成整體，如圖3所示。
[0039]3.再在連系框架梁KL (和連系次梁L)上放置次模塊單元B，所述次模塊單元B設(shè)置在兩個主模塊單元A之間，所述次模塊單元B隔層設(shè)置或逐層設(shè)置，所述次模塊單元B與上述連系框架梁采用螺栓或焊接連接后形成整體。
[0040]4.次模塊單元B也可豎向隔層放置，如圖4所示，從而形成了隔層的空檔C，由于次模塊單元B的上下已有次模塊單元底板11和次模塊單元頂板12，次模塊單元B的左右共用主模塊單元墻板13，因此，只需在次模塊單元B的前后安裝前、后墻板，適當裝修即形成整體結(jié)構(gòu)，以節(jié)約成本。
[0041]盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，包括多個主模塊單元(A)，其特征在于， 在每一樓層或相隔的樓層上， 相鄰主模塊單元(A)之間設(shè)有次模塊單元(B)； 所述主模塊單元(A)包括主模塊單元豎向框架柱和主模塊單元框架梁(3)，所述主模塊單元(A)內(nèi)設(shè)有抗側(cè)力支撐結(jié)構(gòu)； 所述次模塊單元(B)包括次模塊單元底板(11)和次模塊單元頂板(12)，所述次模塊單元底板(11)的兩條相對的周邊上設(shè)有用于連接相鄰兩個主模塊單元(A)的連系框架梁(KL)； 在所述主模塊單元框架梁(3)、連系框架梁(KL)和上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱的交匯處形成剛性節(jié)點(J);所述主模塊單元框架梁(3)與連系框架梁(KL)之間、所述上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱之間均為焊接；所述連系框架梁(KL)與下主模塊單元豎向框架柱之間設(shè)有節(jié)點板(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述次模塊單元底板(11)內(nèi)設(shè)有2?3根用于連接相鄰兩個主模塊單元(A)的連系次梁(L)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連系框架梁(KL)與所述主模塊單元框架梁(3)的位置在長度方向上呈對正布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，其中，所述次模塊單元(B)隔層設(shè)置后形成有隔層的空檔(C)。
5.一種高層模塊建筑空間中主次模塊單元的組合連接方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求I中所述高層模塊建筑空間的主次模塊單元組合結(jié)構(gòu)，按照下述步驟連接: 在所述主模塊單元框架柱的兩端均預(yù)留有用于連接的節(jié)點板(5)，用連系框架梁(KL)將同一樓層上相鄰兩個主模塊單元上的節(jié)點板(5)連接起來，由此形成剛性節(jié)點(J)； 在所述主模塊單元豎向框架柱上預(yù)留有焊接孔(6)，利用上述連系框架梁(KL)作為操作平臺，通過焊接孔(6 )將上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱焊接成整體； 再在連系框架梁(KL)上放置次模塊單元(B)，所述次模塊單元(B)設(shè)置在兩個主模塊單元(A)之間，所述次模塊單元(B)隔層設(shè)置或逐層設(shè)置，所述次模塊單元(B)與上述連系框架梁(KL)采用螺栓或焊接連接，從而形成整體組合結(jié)構(gòu)體系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述高層模塊建筑空間中主次模塊單元的組合連接方法，其中，在同一樓層上相鄰兩個主模塊單元之間通過節(jié)點板(5)連接有2?3根連系次梁(L)。
【文檔編號】E04B1/98GK103469892SQ201310404544
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】劉軍, 陳敖宜, 陳志華, 張津奕, 張肇毅, 竺理查德, 曹爽秋, 趙元祥, 王小盾, 張嘉騏 申請人:天津市建筑設(shè)計院