用于建造建筑物的結(jié)構(gòu)模塊的制作方法
【專利說明】用于建造建筑物的結(jié)構(gòu)模塊
[0001 ] 本申請是申請日為2010年07月22日、申請?zhí)枮?01080037279.0、發(fā)明名稱為“用于建造建筑物的結(jié)構(gòu)模塊”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于建造建筑物的結(jié)構(gòu)模塊。
現(xiàn)有技術(shù)
[0003]已經(jīng)公布的說明書N0.W02007080561描述了一種結(jié)構(gòu)模塊，其制造方法，以及通過上下放置模塊建造多層建筑。
[0004]本發(fā)明意于獲得這種模塊的改進的技術(shù)特征，例如更高的堅固性、更好的耐火性能、改進的隔音性能以及改善的穩(wěn)定性，尤其是在所使用的材料方面。另一目的是實現(xiàn)更高效的制造方法。另一目的是改善抵抗颶風(fēng)力和地震活動的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種結(jié)構(gòu)模塊，包括結(jié)構(gòu)底板，承載壁和結(jié)構(gòu)頂板，結(jié)構(gòu)模塊被設(shè)置成支撐多層建筑中的多個其它的結(jié)構(gòu)模塊，其中，至少一個承載壁包括結(jié)構(gòu)框架和位于所述結(jié)構(gòu)框架的框架構(gòu)件之間的輕型混凝土，所述輕型混凝土具有300kg/m3和1200kg/m3范圍內(nèi)的密度。
[0006]在一個實施例中，混凝土是多孔的，包括夾帶空氣。
[0007]在一個實施例中，所述混凝土的密度在400至600kg/m3的范圍內(nèi)。
[0008]在一個實施例中，所述混凝土被成型于所述框架構(gòu)件之間，沿著壁的平面完全充填所述框架構(gòu)件之間的空隙。
[0009]在一個實施例中，所述壁被構(gòu)造成當兩個模塊并置時形成組合的壁，所述組合的壁包括位于模塊之間的腔。
[0010]在一個實施例中，所述壁通過板材至少在一側(cè)對齊，輕質(zhì)混凝土和板材提供至少兩個小時的耐火性。
[0011 ]在一個實施例中，所述壁的板材含有MgO。
[0012]在一個實施例中，所述混凝土被澆鑄在鋼框架和板材上。
[0013]在一個實施例中，所述頂板的至少一部分包括桁架中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的輕質(zhì)泡沫混凝土。
[0014]在一個實施例中，所述底板包括外圍結(jié)構(gòu)鋼框架并且包括帶有鋼筋的輕質(zhì)混凝土。
[0015]在一個實施例中，所述模塊在拐角處包括豎直定位銷，所述定位銷用于接合在另一個模塊拐角處的插孔中。
[0016]在一個實施例中，所述模塊在拐角處包括大體豎直的插孔，所述插孔用于接合相連接的上面或下面模塊的定位銷。
[0017]在一個實施例中，所述模塊包括連接板，所述連接板被配置成在拐角處固定到多個其它的模塊上。
[0018]在一個實施例中，所述板包括用于接納相連接的模塊的定位銷的通孔。
[0019]在一個實施例中，所述模塊包括內(nèi)壁，所述內(nèi)壁通過可松開的連接件連接至結(jié)構(gòu)壁。
[0020]在一個實施例中，所述可松開的連接件包括在豎直方向上延伸的柔性填料的連接件。
[0021]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種彼此上下安裝在一起的多個模塊的組件，所述模塊為如上面任一實施例中所述的結(jié)構(gòu)模塊。
[0022]在一個實施例中，所述模塊的至少一些連接鋼筋混凝土芯塊并且在豎直平面內(nèi)鄰接。
[0023]在一個實施例中，至少一個模塊具有帶頭部的連接件，所述頭部接合在芯塊中的豎直狹槽后面。
[0024]在一個實施例中，所述豎直狹槽位于嵌入芯塊內(nèi)的插件中。
[0025]在一個實施例中，所述插件包括平行于面對著模塊的外表面的平面的凸緣，以及側(cè)壁，所述側(cè)壁將所述凸緣連接至弓I入狹槽的前壁。
[0026]在一個實施例中，多個模塊在相連接的拐角處通過連接板和至少一個定位銷連接在一起，所述定位銷延伸穿過所述連接板并且進入上面或下面的模塊的插孔內(nèi)。
[0027]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種制造如上面任一實施例中所述的結(jié)構(gòu)模塊的方法，所述方法包括制造結(jié)構(gòu)底板、結(jié)構(gòu)壁和結(jié)構(gòu)頂板并且將它們連接在一起，所述方法包括下述步驟:根據(jù)結(jié)構(gòu)壁在使用所述模塊建造的建筑物中的預(yù)期位置和作用為每個結(jié)構(gòu)壁選擇混凝土成分和/或密度，并且將所選擇的輕型混凝土澆鑄到所述壁內(nèi)。
[0028]在一個實施例中，所述混凝土的密度在400kg/m3至600kg/m3的范圍內(nèi)。
[0029]在一個實施例中，在將混凝土澆鑄到壁結(jié)構(gòu)框架內(nèi)之前，通過選擇混凝土混合物中的材料和發(fā)泡劑的比例制備混凝土。
[0030]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種建造建筑物的方法，包括下述步驟:根據(jù)如上面任一實施例中所述的方法制造結(jié)構(gòu)模塊，將模塊運輸?shù)骄哂兄绷惭b的芯塊的現(xiàn)場，將至少一些模塊放置在鄰接芯塊的位置，并且將所述模塊的至少一些連接到芯塊上。
[0031]在一個實施例中，通過將連接件接合在芯塊中的豎直狹槽內(nèi)并且通過焊接或緊固件將連接件固定在模塊上而連接所述模塊。
[0032]在一個實施例中，通過將模塊上的大體豎直的定位銷與上面或下面模塊中的大體豎直的插口接合，在相連接的拐角處連接多個所述模塊。
【附圖說明】
[0033]從下面一些實施例的描述中將更清楚地理解本發(fā)明，本發(fā)明的實施例參考附圖通過示例給出，其中:
[0034]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)模塊的結(jié)構(gòu)元件的透視圖，并且圖2是示出了排列形成建筑物的許多這種模塊的透視圖，再次只示出了模塊的結(jié)構(gòu)框架；
[0035]圖3是當兩個模塊并置時穿過連接的結(jié)構(gòu)壁的剖面圖；
[0036]圖4和5是模塊拐角處的透視圖，示出了它們?nèi)绾伪贿B接在一起而增強抗震性的；
[0037]圖6是示出了模塊的非承載內(nèi)壁到承載外壁的連接的平面圖；以及
[0038]圖7和8是用于將模塊連接到建筑物芯塊上的連接件的透視圖；
[0039]圖9(a)至(C)是示出了用于將模塊連接到底板水平的連接件的用法的側(cè)視圖，而圖10(a)至10(c)是示出了在頂板水平連接的連接件的用法的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0040]參考圖1，結(jié)構(gòu)模塊I包括底板2，底板2具有外圍結(jié)構(gòu)鋼框架和鋼筋混凝土。結(jié)構(gòu)壁3被支撐在底板2上并且包括箱形截面的結(jié)構(gòu)鋼立筋4。頂板5包括跨越壁3的結(jié)構(gòu)鋼桁架6。壁3具有足夠的結(jié)構(gòu)強度以支撐多層建筑，例如賓館或公寓樓，中的許多模塊，如圖2所示。壁立筋4是中心距為600mm的60x60x3的SHS鋼，支撐在結(jié)構(gòu)底板2的帶凸緣的邊緣框架件7上。桁架6具有支撐在壁3上的支撐板8，支撐板8直接覆蓋在立筋4上。結(jié)構(gòu)壁、底板和頂板的結(jié)構(gòu)在它們結(jié)構(gòu)框架方面在W02007080561中描述了。
[0041 ] 撐桿(brace)9從端壁10的中央位置向縱向壁3延伸。
[0042]圖2示出如何在模塊I中具有斷口(break)的，在本示例中，在模塊I高度的2.25倍處具有斷口。結(jié)構(gòu)壁3中的這種斷口可能是由于一些偶然事件，例如車輛撞擊或氣體爆炸，中的任一種造成的。底板2，結(jié)構(gòu)壁3和10，以及結(jié)構(gòu)頂板5提供足夠的強度，用于在偶然事件中去除了結(jié)構(gòu)壁的最多2.25倍模塊高度的一段時防止倒塌。
[0043]參考圖3，結(jié)構(gòu)壁3包括設(shè)計中心距不同的鋼立筋4，鋼立筋4是空心的方形截面或矩形截面，典型地為60x60x3的SHS鋼。在兩個模塊彼此相鄰安置時，具有兩個模塊壁3和16，對正的兩個立筋4通過腔15分開。壁3和16的每一個具有成型在里面(moulded-1n)的輕質(zhì)泡沫混凝土 20，泡沫混凝土 20用泡沫制成用于提供夾帶空氣，從而密度非常低。一個示例是市場上銷售的Neopor?并且被稱為多孔輕質(zhì)混凝土。在本實施例中，密度約500kg/m3，然而，密度可以從300kg/ m3變化至1200kg/m3。
[0044]模塊壁3和16的結(jié)構(gòu)強度由鋼立筋4提供，澆鑄在里面的混凝土20起輔助作用。泡沫混凝土 20充滿立筋4和內(nèi)表面上的MgO外層板21之間的空隙。在立筋4和MgO板21之間具有MgO板的條狀體23。
[0045]這種材料與它們的物理結(jié)構(gòu)的結(jié)合提供了下述特性:
[0046]-耐火性IgO板21具有極好的耐火性能。泡沫混凝土20降低了熱量到鋼上的傳遞，并且具有比傳統(tǒng)的混凝土低得多的導(dǎo)熱率，這是改善其耐火性能起作用的因素。鋼的溫度延遲升高至約500°C的臨界水平對于多層建筑的防火安全是非常有利的。在EN1365-1支承部件的防火試驗中，獲得了 120分鐘的耐火性，盡管壁相對較薄，在本示例中為82mm。
[0047]-高強度重量比。利用低密度的泡沫混凝土，可以獲得與W02007080561的模塊相比類似的結(jié)構(gòu)自重，這樣可以比傳統(tǒng)的建筑物輕約15%。
[0048]-極好的隔音性能。由于壁的組成，模塊的隔音性能被大大改善了，因為壁被設(shè)計用于應(yīng)對更寬的聲音頻率范圍。由兩個模塊的壁形成的間隔壁已經(jīng)在實驗室中進行了測試并且獲得了 62dB的Rw和57dB的Rw+Ctr。這比愛爾蘭當前的建筑物規(guī)定低約9dB并且比英國當前的建筑物規(guī)定低12dB。
[0049]-堅固性。
[0050]-與傳統(tǒng)的混凝土相比改善了絕熱效果。密度約500kg/m3的輕型泡沫混凝土 (CLC)的絕熱效果平均比傳統(tǒng)的混凝土好14倍。這降低了對外壁的絕緣要求。
[0051]-穩(wěn)定性。不需要合成或人造的聚合體?；旌现惺褂玫陌l(fā)泡劑由天然成分制成并且是可生物降解的并且不污染水源。生態(tài)水泥(Eco-cement)也可以與本產(chǎn)品一起使用。這降低了對額外制造絕緣層的要求。
[0052]應(yīng)了解壁結(jié)構(gòu)對提供結(jié)構(gòu)模塊在其制造方面、在建造建筑物的用途方面以及對于居住和商業(yè)目的的其它用途方面的所需性能貢獻非常大。
[0053]根據(jù)模塊I的預(yù)期的使用特性，壁的性能在工廠內(nèi)可能不同。這是通過在模塊I的非工地(工廠)制造過程中調(diào)整泡沫混凝土20的密度而實現(xiàn)的。在一個實施例中，泡沫混凝土的制備如下:
[0054]-在機械轉(zhuǎn)鼓式混合機中，首先，將正確等級的河道流砂與水泥以所需的比例混合?？蛇x地，可以混入聚丙烯纖維以減少收縮。然后，將水添加到所需體積并且混合均勻。一旦到達所需的體積，添加泡沫以生成具有預(yù)期的濕密度的混合物。
[0055]-在容納水、壓縮空氣和生物發(fā)泡劑的機器中生成泡沫，生物發(fā)泡劑生成封裝小氣泡的輕型泡沫。這使得泡沫能夠被混合到砂-水泥-水的灰漿中，而氣泡不會塌陷，從而，將混合物保持于穩(wěn)定的密度。在泡沫完全結(jié)合到混合物中之后，在澆鑄到水平床上的壁板上之前轉(zhuǎn)移至料斗內(nèi)，并且刮成水平(screed off level)。
[0056]這對于壁的建造，在由模塊建造建筑物