一种整体后浇式工业化建筑体系及其施工方法与流程

本发明属于轻钢建筑结构领域，尤其涉及一种整体后浇式工业化建筑体系及其施工方法。

背景技术：

建筑工业化是我国建筑业的发展方向。近年来，随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大，建筑业发展较快，物质技术基础显著增强，但从整体看，劳动生产率提高幅度不大，质量问题较多，整体技术进步缓慢。现国内工业化建筑通常采用钢结构框架预制板拼装的技术以及PC预制混凝土构件现场吊装技术。钢结构建筑的各种构件均为工厂加工，先天具有工业化、批量化生产的潜质，只是构件的规格无法通用化，加工及安装工艺比较原始，仍需要大量的切割焊接工作，无法批量化生产，劳动强度大，品质控制比较难保障；墙体围护结构通常采用预制混凝土板，与钢结构存在较大的弹性模量差异，抗震性能低；板材间极易开裂，后期维护成本非常高。而PC预制件技术则存在构件体积大、重量大，运输及吊装难度及成本非常高，而且受生产场地、运输距离的影响极大，大范围推广比较难。轻质轻骨料混凝土在近几年得到长足发展，发泡水泥的材料及施工工艺也日趋成熟，但由于发泡水泥本身存在吸水率高、干缩率大、大面积易开裂的缺点，即使出现了一些发泡水泥运用于预制隔墙板的产品，甚至还出现了轻质混凝土现浇墙体的工艺，与前文所提的一样，这些工艺都无法从根源上解决板材易开裂、墙体与结构梁柱楼板间的产生裂缝的问题。

于2009年10月7日公开的公开号为CN 101550736A的发明专利申请公开文本公开了一种免拆模板现浇复合轻质墙体的方法，该方法主要如下：在施工现场需安装轻质墙体的位置，以压力纤维水泥板为墙体外层和免拆模板，压力纤维水泥板间的夹层内浇筑物理发泡混泥土，浇筑后物理发泡混泥土与压力纤维水泥板成为一体构成轻质墙体，该轻质墙体四周也与建筑结构浇筑成一体。

于2014年2月5日公开的申请公布号为CN 103556758A的发明专利申请公开文本公开了一种轻钢结构轻质混泥土现浇墙体，该墙体采用钢龙骨结构支撑，钢龙骨的两侧面分别固定纤维硅酸钙或纤维水泥板，墙体中部浇筑泡沫混泥土，钢龙骨结构采用树根纵向支撑骨架与树根横向支撑骨架连接制成，纵向支撑骨架由两条凹槽式型钢的两个底板相贴合连接成为一体，纵向支撑骨架的两侧面分别为凹槽状，横向支撑骨架采用至少一条凹槽式型钢支撑，凹槽式型钢一端插入纵向支撑骨架一侧的凹槽内并与其固定，凹槽式型钢的另一端插入另一根纵向支撑骨架一侧的凹槽内并与其固定，凹槽式型钢上开设通孔。

上述两个专利申请公开文本虽然公开了现浇技术方案，但该方案现浇部位仅限于墙体，并非完全意义上的整体建筑现浇，且其墙板的分布与固定方式、浇筑材料浇筑时的流动性及浇筑后浇筑材料的分布、建筑物整体物料的加工运输装配、浇筑的墙体的物理性能及力学特性等也欠缺考虑，不能很好地解决上述存在的问题。

于2014年11月26日公开的申请公布号为CN 104164974A的发明专利申请公开文本公开了一种建筑物浇筑方法，该建筑物预设N层，该方法包括以下步骤：步骤a：浇筑第1层至第N层的竖梁及主横梁，从第1层依次递增往上浇筑至第N层；步骤b：浇筑第N层的次横梁及楼层面；及步骤c：采用浇筑模具系统从第N层依次递减往下浇筑第N-1层至第2层的次横梁及楼层面，以完成建筑物的浇筑，该浇筑模具系统包括用作楼面层即次横梁的模板的主体，该主体上开设有次横梁模具槽，浇筑时使该主体从第N-1层依次递减往下将至第2层。

上述专利申请公开文本虽然公开了一种建筑物浇筑方法，但其浇筑过程是分段浇筑而不是一次性整体浇筑，由此会带来一系列的问题，比如，不同接触层连接过渡的问题以及可能产生的干裂缝隙，建筑物的物理性能及力学特性不佳，且浇筑过程复杂，且并未考虑到浇筑材料浇筑时的流动性及浇筑后浇筑材料的分布，也并未考虑到建筑物的整体构造及其各物料的生产加工运输等，该方法依旧不能很好地解决上述存在的问题。

综上，如何实现建筑的轻便化、简易化、批量化加工及安装，减少运输体积及重量，开发便于远距离远洋运输及安装、墙柱楼板能形成整体不会产生裂缝的工业化建筑产品乃至整个建筑体系，是本发明的目的。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种整体后浇式工业化建筑体系，其能实现建筑的轻便化、简易化、批量化加工及安装，减少运输体积及重量，开发便于远距离远洋运输及安装、墙柱楼板能形成整体不会产生裂缝的工业化建筑产品乃至整个建筑体系

为了解决上述技术问题，本发明提供一种整体后浇式工业化建筑体系，包括：

结构骨架，其采用模数化装配方式；

板材系统，其包裹于结构骨架的内外两侧以形成墙体、楼板、屋顶结构；

腔体，由板材系统相互密闭形成，并贯通墙体、楼板、屋顶结构；

填充材料，其均匀浇注在腔体内；

填充材料浇注于腔体内并固化后，墙体、楼板、屋顶结构形成一体式壳体构造。

优选的，板材系统与结构骨架间预留一定的缝隙，以便于填充材料在腔体中流通。

优选的，板材系统包括板材、密封胶条及金属固定件，板材间通过密封胶条密闭，且板材通过金属固定件固定在结构骨架上，板材完全密闭包裹结构骨架并形成整体贯通的腔体。

优选的，板材与结构骨架间预留一定的缝隙，以便于填充材料在腔体中流通。

优选的，缝隙大小为10-50mm。

优选的，板材为纤维水泥板或者玻镁板或者陶瓷板或者石材或者木塑板或者金属板。

优选的，板材通过开槽卡挂或开孔背栓或胶粘或螺栓与金属固定件固定，金属固定件通过螺栓或抽芯铆钉快速固定于结构骨架上。

优选的，结构骨架为钢结构骨架或钢木结构骨架，结构骨架采用装配方式搭建。

优选的，结构骨架包括若干搭接在一起的结构梁，结构梁的连接部位按一定的模数化间距冷弯及冲压成型，且结构梁上设置有便于快速定位的卡槽和螺丝孔，结构梁采用榫接或者螺栓固定。

优选的，结构梁包括钢地梁、竖直设于钢地梁上的钢梁柱、与钢梁柱固定连接且横向设置的圈梁、放置于圈梁上并与之固定连接或者与钢梁柱固定连接的钢楼层梁、设于屋顶并与圈梁或钢梁柱固定连接的屋顶梁。

优选的，钢地梁、钢梁柱、圈梁、钢楼层梁上设置有便于填充材料流通的开孔。

优选的，填充材料为轻质防水防火保温隔声材料。优选的，填充材料为聚苯乙烯复合发泡混泥土，其特征在于，其配比(按重量份数记)如下：5-8聚苯乙烯颗粒、200-300硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥、100-200水、10-30发泡剂及稳泡剂、15-20憎水剂。

优选的，填充材料为玻化微珠发泡聚氨酯，其特征在于，其配比(按体积份数记)如下：60-80粒径1-3mm的纳米微孔玻化微珠、20-40发泡聚氨酯。

优选的，填充材料的浇注方法如下：所述微孔玻化微珠在风送进入所述腔体的过程中与气雾状的所述发泡聚氨酯原料相混合，聚氨酯发泡后均匀充满所述腔体，将所述玻化微珠与所述结构骨架完全包裹，并与所述板材系统粘合为一体。

优选的，填充材料通过现场发泡浇注设备生产。

一种整体后浇式工业化建筑体系的施工方法，包含如下步骤：

S001，搭建建筑物的结构骨架；

S002，使用板材系统将结构骨架完全密闭包裹，并形成一个整体贯通的腔体；

S003，在腔体上设置若干浇注口；

S004，通过浇注口往腔体中均匀浇注填充材料。

优选的，板材系统与结构骨架间预留有10-50mm的缝隙。

优选的，填充材料为聚苯乙烯复合发泡混泥土，其特征在于，其配比(按重量份数记)如下：5-8聚苯乙烯颗粒、200-300硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥、100-200水、10-30发泡剂及稳泡剂、15-20憎水剂。

优选的，填充材料为玻化微珠发泡聚氨酯，其特征在于，其配比(按体积份数记)如下：60-80粒径1-3mm的纳米微孔玻化微珠、20-40发泡聚氨酯。

一种填充材料，其为聚苯乙烯复合发泡混泥土，其配比(按重量份数记)如下：5-8聚苯乙烯颗粒、200-300硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥、100-200水、10-30发泡剂及稳泡剂、15-20憎水剂。

优选的，聚苯乙烯复合发泡混泥土填充材料通过现场发泡浇注设备生产。

一种填充材料，其为玻化微珠发泡聚氨酯，其特征在于，其配比(按体积份数记)如下：60-80粒径1-3mm的纳米微孔玻化微珠、20-40发泡聚氨酯。

一种用于整体后浇式工业化建筑体系的填充材料的浇注方法，建筑体系包括一结构骨架、一包裹于结构骨架内外两侧的板材系统、板材系统相互密闭形成的整体相互贯通的腔体、浇注于腔体内的填充材料，填充材料包括纳米微孔玻化微珠及发泡聚氨酯，其浇注方法如下：

微孔玻化微珠在风送进入腔体的过程中与气雾状的发泡聚氨酯原料相混合，聚氨酯发泡后均匀充满腔体，将玻化微珠与结构骨架完全包裹，并与板材系统粘合为一体。

实施本发明，具体如下有益效果：能实现建筑的轻便化、简易化、批量化加工及安装，减少运输体积及重量，开发便于远距离远洋运输及安装、墙柱楼板能形成整体不会产生裂缝的工业化建筑产品乃至整个建筑体系。

附图说明

为了更清楚说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明建筑体系的结构示意图；

图2是结构骨架的结构示意图；

图3是钢地梁的结构示意图；

图4是钢梁柱的结构示意图；

图5是圈梁的结构示意图；

图6是钢楼层梁的结构示意图。

图7是钢梁柱的横截面的结构示意图；

图8是钢地梁与钢梁柱组合的结构示意图；

图9是钢梁柱与圈梁组合的结构示意图；

图10是钢梁柱、圈梁与钢楼层梁组合的结构示意图；

图11是钢梁柱、圈梁与屋顶梁组合一个视图的结构示意图；

图12是钢梁柱、圈梁与屋顶梁组合另一个视图的结构示意图；

图13是金属固定件的结构示意图；

图14是金属固定件固定在钢梁柱上的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

参照图1，一种整体后浇式工业化建筑体系，包括：

结构骨架1，其采用模数化装配方式；

板材系统2，其包裹于结构骨架1的内外两侧以形成墙体、楼板、屋顶结构；

腔体3，由板材系统2相互密闭形成，并贯通墙体、楼板、屋顶结构；

填充材料4，其均匀浇注在腔体3内；

填充材料4浇注于腔体3内并固化后，墙体、楼板、屋顶结构形成一体式壳体构造。

参照图2，作为优选方案,结构骨架1为钢结构骨架，结构骨架1包括钢地梁11、竖直设于钢地梁11上的钢梁柱12、与钢梁柱12固定连接且横向设置的圈梁13、放置于圈梁13上并与之固定连接或者与钢梁柱12固定连接的钢楼层梁14、设于屋顶并与圈梁13或钢梁柱12固定连接的屋顶梁15，钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14的各自的连接部位按一定的模数化间距冷弯及冲压成型，钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14上设置有便于填充材料4流通的开孔以进一步保证建筑物各个地方填充材料4的均匀分布，且钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14上设置有便于快速定位的卡槽和螺丝孔，钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14采用榫接或者螺栓固定，无需现场焊接，可实现安装的简易化及加工与安装的批量化。

作为推广应用，结构骨架1还可以运用在其他场合，根据实际需要，结构骨架包括若干搭接在一起的结构梁，结构梁的连接部位按一定的模数化间距冷弯及冲压成型，且结构梁上设置有便于快速定位的卡槽和螺丝孔，结构梁采用榫接或者螺栓固定，这种模数化装配的结构骨架，使用时，无需现场焊接，可实现安装的简易化及加工与安装的批量化。对应的，本发明中，结构梁包括钢地梁11、竖直设于钢地梁11上的钢梁柱12、与钢梁柱12固定连接且横向设置的圈梁13、放置于圈梁13上并与之固定连接或者与钢梁柱12固定连接的钢楼层梁14、设于屋顶并与圈梁13或钢梁柱12固定连接的屋顶梁15。

具体的，钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14及屋顶梁15可采用于2016年02月03日公开的公布号为CN 105297886A的发明专利中的钢地梁、钢梁柱、圈梁、钢楼层梁、屋顶梁构件，如图3至图6所示。

更优的，钢地梁11的特征还可以拓展为：截面为U型、宽度在100～300mm、高度在50～100mm、由厚度1～4mm的镀锌钢板冷弯加工而成、并且按一定的模数化间距冲压形成快速定位的卡槽和螺丝孔及便于填充材料4流通的开孔，钢地梁11通过螺栓固定于基础梁上，两侧翼板预留的螺栓孔用于固定钢梁柱12；

钢梁柱12的特征还可以拓展为：截面可根据受力情况选择图7所示的a，b，c，d，e，5种型式、由厚度1～6mm的镀锌钢板冷弯加工而成、并且按一定的模数化间距冲压形成快速定位的卡槽和螺丝孔及便于填充材料4流通的开孔，预留的螺栓孔与钢地梁11及墙板金属连接件上的螺栓孔一一对应；

圈梁13的特征还可以拓展为：截面为U型或方型、宽度在50～300mm、高度在50～300mm、由厚度1～4mm的镀锌钢板冷弯加工而成、并且按一定的模数化间距冲压形成快速定位的卡槽和螺丝孔及便于填充材料4流通的开孔，预留的螺栓孔与钢梁柱12及钢楼层梁14的螺栓孔一一对应；

钢楼层梁14的特征还可以拓展为：截面为U型或C型、宽度在50～100mm、高度在150～300mm、由厚度1～4mm的镀锌钢板冷弯加工而成、并且按一定的模数化间距冲压形成快速定位的卡槽和螺丝孔及便于填充材料4流通的开孔；预留的螺栓孔与钢梁柱12及圈梁13的螺栓孔一一对应。

钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14及屋顶梁15可以根据于2016年02月03日公开的公布号为CN 105297886A的发明专利中的组合方式固定安装，如图8至图12所示。

在承重墙位置的钢梁柱12以及楼板钢楼层梁14均采用密集式布置，使钢梁柱12及钢楼层梁14可以采用较小的截面尺寸和钢材厚度，实现构件的轻型化设计，降低安装劳动强度；由于钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14及屋顶梁15均按照一定的模数间距一次冲压成型，加工简单快捷，同时由于整个结构骨架1体系实现规格化、标准化，可以迅速地安装拼接于一体，形成整体框架，显著提高了结构骨架1的整体施工效率。并且，在钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13和钢楼层梁14的腹壁或者侧壁各自设置了指示模数间距的分割基准线，工人可以在安装时非常方便的定位测距，施工效率成倍提高。

为方便填充材料4在腔体3中流通，以保证建筑物各个地方填充材料4的均匀分布，板材系统2与结构骨架1间预留一定的缝隙。

作为优选方案，板材系统2包括板材、密封胶条及金属固定件16，板材为纤维水泥板或者玻镁板或者陶瓷板或者石材或者木塑板或者金属板，板材间通过密封胶条密闭，且板材通过开槽卡挂或开孔背栓或胶粘或螺栓与金属固定件16固定，金属固定件16通过螺栓或抽芯铆钉快速固定于结构骨架1上，板材与结构骨架1间预留一定的缝隙，缝隙大小为10-50mm，板材完全密闭包裹结构骨架1并形成整体贯通的腔体3，，以便于填充材料在腔体中流通。

板材通过金属固定件16固定在结构骨架1上的方式可以参考于2016年02月03日公开的公布号为CN 105297886A的发明专利中的表述的结构与方法，如图13至图14所示，板材通过金属固定件16以挂接与螺栓锁紧组合的方式，能使金属固定件16快速定位及固定在钢梁柱12上，大大提高了安装工效，在现浇式墙体施工时，挂接相比螺栓连接和焊接能为金属固定件16及板材提供更强大的力学性能，施工成本更低，且金属固定件16构造简单，采用机械冲压加工，成本低廉。

板材系统2将钢地梁11、钢梁柱12、圈梁13、钢楼层梁14及屋顶梁15完全包裹、密闭形成整体贯通的腔体3，板材与结构骨架1间预留10-50mm的缝隙，为后面实现整体现浇提供条件，板材间通过密封胶条密闭，既防止浇筑时漏浆，又避免材料干缩及建筑颤动产生裂缝。

由于结构骨架1是模数化设计，板材的规格与之匹配也相应形成一定的模数规律，实现规格化，既方便加工生产，又可以提高现场安装工效。

板材既是施工模板，又是装饰面板。根据使用部位以及艺术效果的不同，板材可以选择纤维水泥板、玻镁板、陶瓷板、石材、木塑板或者金属板，对应的安装方式也有所不同。其中纤维水泥板、玻镁板、塑板或者金属板都可以加橡胶垫片后直接自攻螺丝固定于结构骨架1上，也可以和陶瓷板、石材一样，采用金属固定件16固定。

结构骨架1与板材系统2装配完成后，在腔体3上开口形成浇注口并注入填充材料4，一般而言，为方便填充材料4的流动，浇注口开设在建筑体系的上端，且根据建筑体系的具体结构、大小等因素，建筑体系可以开设有多个浇注口以保证填充材料4能均匀分布在腔体3内，当从上而下注入填充材料4后，填充材料4通过结构骨架1上预留的开孔以及板材系统2与结构骨架1间的缝隙贯穿流通，直至充满整个腔体3，将结构骨架1及板材系统2完全包裹，固化后与板材系统2粘合形成一个完整的壳体结构。

优选的，填充材料4为轻质防水防火保温隔声材料，具有优异的综合物理性能，仅一层构造即可满足建筑的防水防火保温隔热隔音的需求；同时由于墙体、楼板及屋顶相互贯连、构造统一、无明显构造分界线，不会因材料干缩产生缝隙，因而整体防水效果极佳；填充材料4与结构骨架1及板材系统2的弹性模量接近，建筑颤动时不易产生裂缝，抗震性能非常好，从根源上克服了装配式钢结构建筑的种种弊端。

具体的，填充材料4的特征为现场发泡的有机与无机复合型轻质凝固材料。其构成为无机材料与有机材料；其中无机材料占大部分，充分发挥无机材料的廉价环保并且防火的优点，占小部分的有机材料则一方面增强填充材料4的抗形变能力，消除纯无机材料的易干缩开裂的缺点，另一方面通过高效憎水特质的有机高分子与无机分子自行组合，使填充材料4具有极佳的防水性能；有机材料被无机材料包裹隔断而无法燃烧，具有极好的防火性能；有机物与无机物都是微发泡闭孔材料，重量轻，同时还有优异的保温隔热性能；填充材料4采用现场发泡的工艺可以降低减少原材料使用量、减少运输体积、降低材料成本、节省建筑综合造价。填充材料4通过水或者空气或者化学反应固化，固化后与结构骨架1及板材系统2融为一体，形成高强度的建筑墙体和楼板，墙体防水防潮、防火隔声、保温隔热性能俱佳，而且结构骨架1被完全包裹，完全阻隔了空气与水的腐蚀，建筑耐久年限大大提高。

作为实施例一，填充材料4可以采用聚苯乙烯复合发泡混凝土，其特征是：干密度为300kg/m仩，其配比按重量份数记，5-8聚苯乙烯发泡颗粒、200-300硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥、100-200水、10-30发泡剂及稳泡剂、15-20憎水剂；聚苯乙烯复合发泡混凝土原材料成本低廉、采购便利，非常适合全球供应；通过在发泡混凝土中加入高分子憎水剂(例如海聚生产的双组份高分子憎水剂)，攻克了传统发泡混凝土吸水率高的弊病，大大提高防水性能，使之可运用于墙体楼板及屋顶；复合加入聚苯乙烯发泡颗粒，使发泡混凝土具有较强的抗形变能力，水泥固化干缩及建筑颤动过程中，墙体不容易产生裂缝；而且聚苯乙烯颗粒可以采用废旧料生产，环保高效；聚苯乙烯颗粒被高热阻的发泡混凝土包裹，无法接触空气，无法降解，而且也无法燃烧，聚苯乙烯复合发泡混凝土浇筑填充的墙体能达到A1级(不可燃烧)材料防火标准；聚苯乙烯复合发泡混凝土采用聚苯乙烯复合发泡混凝土通过专用的现场发泡浇筑设备生产及泵送浇筑施工。

作为实施例二，填充材料4还可以采用玻化微珠发泡聚氨酯，其特征是：按体积份数记，60-80粒径1-3mm的纳米微孔玻化微珠、20-40发泡聚氨酯；通过纳米技术生产的玻化微珠具有大量纳米级孔径并且密闭的微孔，热导率非常低，而且不可燃烧。而发泡聚氨酯具有优异的防水特性和粘合性，均匀附着于玻化微珠的表面，相互粘连封闭形成一系列不贯穿的空腔，同时将建筑的结构骨架1及板材系统2融合为一体，固化形成高强度的墙体、楼板及屋顶结构，防水、防潮、保温、隔热、隔声性能俱佳。由于板材的阻隔，聚氨酯无法和空气接触，受热不会产生明火，而且由于玻化微珠的高效隔热，热量无法往内部传递，火焰影响范围仅为表层10-20mm，不会往四周及内部扩散，整体构造不受影响，具有良好的防火性能。这种玻化微珠发泡聚氨酯材料填充工艺为干作业施工，数分钟即可固化成型，施工效率极高。玻化微珠发泡聚氨酯的加工工艺为：微孔玻化微珠在风送进入板材腔体3过程中与气雾状发泡聚氨酯原料相混合，聚氨酯均匀附着于玻化微珠表面，发泡后均匀充满腔体3，将玻化微珠与结构骨架1完全包裹，并与板材系统2粘合为一体。

与上述一种整体后浇式工业化建筑体系相应的，一种整体后浇式工业化建筑体系的施工方法，包含如下步骤：

S001，搭建建筑物的结构骨架；

S002，使用板材系统将结构骨架完全密闭包裹，并形成一个整体贯通的腔体；

S003，在腔体上设置若干浇注口；

S004，通过浇注口往腔体中均匀浇注填充材料。

优选的，板材系统与结构骨架间预留有10-50mm的缝隙。

综上所述，本发明能实现建筑的轻便化、简易化、批量化加工及安装，减少运输体积及重量，开发便于远距离远洋运输及安装、墙柱楼板能形成整体不会产生裂缝的工业化建筑产品乃至整个建筑体系。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。