一种模块化建筑及其施工方法与流程

本发明涉及一种模块化建筑及其施工方法，属于建筑技术领域。

背景技术：

模块化的建筑一般由多个类似于集装箱的模块建筑单元组合堆垛而成，每一个模块建筑单元的材料、结构和厚壁均相同，当多个模块建筑单元在竖直方向上进行堆垛时，位于最下层的模块建筑单元将承担其以上的全部模块建筑单元的重量，这势必会影响建筑整体的结构稳定性。因此，此种堆垛型的模块化建筑的高度(楼层数)将受到严格的限制，通常情况下，不适用于超过6层以上的建筑。如果要在建筑高度上有所突破，必须要对不同楼层的模块建筑单元进行个性化的设计，比如将位于下层的模块建筑单元的结构强度设计得比上层的模块建筑单元的结构强度更高；即便如此，高层模块化建筑的抗剪性能也受到较大的挑战。

现有的钢结构建筑在高层、超高层建筑上的运用日益成熟，逐渐成为主流的建筑工艺，是未来建筑的发展方向，钢结构建筑的主体结构具有施工效率高的特点，但是在主体结构完工后墙板、楼板的施工量极大，施工效率不如装配式建筑和模块化建筑。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种模块化建筑及其施工方法，以提高中高层建筑的施工效率，减少施工现场的施工量，具体技术方案如下。

一种模块化建筑，其特征在于，包括主体结构和建筑模块单元，所述主体结构具有若干个容纳空间；所述建筑模块单元容纳于所述主体结构的容纳空间内，并且所述建筑模块单元与所述主体结构固定连接。

进一步地，所述建筑模块单元为预制构件，其至少包括依次连接的底面、左侧面、顶面和右侧面。优选地，所述建筑模块单元为一体浇筑预制而成。

进一步地，所述容纳空间内容纳有若干个所述建筑模块单元，所述建筑模块单元沿着进深方向和/或高度方向排列在所述容纳空间内。

进一步地，所述容纳空间沿着所述主体结构的水平方向和/或高度方向分布。

优选地，所述主体结构为框架结构形式、框筒结构形式或框剪结构形式。

优选地，所述主体结构采用钢结构，其包括有立柱和横梁，所述容纳空间由若干个所述立柱和若干个所述横梁围成，所述容纳空间位于相邻两层横梁之间。

优选地，所述建筑模块单元开设有用于安装门和/或窗的洞口；所述建筑模块单元内预埋有管线，管线可以形成水、电、气路。所述建筑模块单元的边缘和/或角部预埋有用于与所述主体结构连接的连接结构，所述连接结构可以是连接盒、预埋套筒、紧固件或焊接件等。

基于同一发明构思，本发明还涉及上述模块化建筑的施工方法，主要包括以下步骤：

1)、对建筑基础进行施工，建筑基础施工完成后逐层对主体结构进行施工；

2)、当完成主体结构的一层横梁施工后，吊装建筑模块单元至该层横梁上方；

3)、将所述装建筑模块单元与所述主体结构固定连接；

4)、不断重复步骤3)和步骤4)直到建筑的顶层施工完成。

与现有技术相比，最大的特点是将建筑的承载构件(主体结构)和建筑功能分隔构件(装建筑模块单元)相互分离。现有的建筑体系中，主体结构(如框剪结构形式)即起到了承载的作用，又起到了使用功能分区的作用，楼板、墙板要么在主体结构之后进行施工，要么同主体结构同时施工，施工效率低下。而对于模块化建筑，受限于单个模块的结构强度，模块化建筑只适用于低楼层的建筑。本申请的模块化建筑的主体结构主要起承载、抗剪作用，能够用于中高层建筑；装建筑模块单元主要起到使用功能分区的作用。本发明施工方法简单，施工效率相比于现有中高层建筑极大地提高，装建筑模块单元在工厂事先完成预制生产，运输到施工现场，吊装固定即可，施工现场的工作量极大地减小。本发明的模块化建筑能够应用于10-40层的建筑，并且具有极佳的效率优势。

附图说明

图1是本发明的模块化建筑的示意图；

图2是图1中去除部分建筑模块单元后的示意图；

图3是主体结构的示意图；

图4是吊装第4-6层的建筑模块单元的示意图；

图5是完成第4-6层的建筑模块单元安装后的示意图；

图6是吊装第7-9层的建筑模块单元的示意图；

图7是具有另一种主体结构的模块化建筑施工示意图；

图8是具有另一种主体结构的模块化建筑施工示意图。

图中：主体结构1、容纳空间11、立柱12、横梁13、斜撑14、建筑模块单元2、底面21、左侧面22、顶面23、右侧面24。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

作为本发明的一个实施方式，如图1-6所示，本发明的模块化建筑包括主体结构1和建筑模块单元2，主体结构1具有若干个容纳空间11；建筑模块单元2容纳于主体结构1的容纳空间11内，建筑模块单元2与主体结构1固定连接。

如图3所示，主体结构1为框剪结构，主要包括有相互固定连接立柱12、横梁13和斜撑14，斜撑设置在两根立柱12和两根横梁13形成的长方形的对角线上，起到增强主体结构1抗剪性能的作用。主体结构1优选采用钢结构，立柱12、横梁13和斜撑14之间的连接采用铆接、焊接或者螺栓连接等方式进行，容纳空间11位于相邻两层横梁13之间。当然，主体结构1也可以采用钢筋混凝土结构。主体结构1作为建筑的承载部件，使得采用建筑模块单元2来建设中高层建筑变成现实。

如图1-4所示，每一个容纳空腔11内可以容纳有多个建筑模块单元2，建筑模块单元2在容纳空腔11内沿着水平方向和竖直方向堆垛。本领域技术人员可以理解的是，在每一个容纳空腔内可以放置多个建筑模块单元2，也可以放置一个建筑模块单元。图2、4中，水平方向(进深方向)上并列有4个建筑模块单元2，每一层的建筑模块单元2形成一层楼，一层容纳空腔11就可以包含三层楼。当然，容纳空间11的大小可以根据具体的情况进行设计。

如图4所示，建筑模块单元2为预制构件，其至少包括依次连接的底面21、左侧面22、顶面23和右侧面24。建筑模块单元2可以是在工厂一体浇筑预制而成，也可以是由各个面板组装而成。

建筑模块单元2的长度即为底面21或顶面22的长度，建筑模块单元2的宽度即为底面21或顶面22的宽度，建筑模块单元2的高度为左侧面23和右侧面24的高度。

建筑模块单元2可以不设置前、后侧面，或者说建筑结构模块的前侧面和右侧面未填充物体。因此，将可将同一层的多个建筑模块单元2在前后方向(进深方向)进行拼接以拓展使用空间的面积，位于主体结构1边缘的建筑模块单元2可以设置前侧面和或后侧面，前侧面和或后侧面可以作为建筑的外立面使用。

相邻建筑模块单元2可以通过连接盒、预埋套筒、紧固件或焊接件进行固定连接。例如在建筑模块单元2的边缘或者角部预埋连接盒或者套筒等，如专利文献1(公开号为cn107338910a)中公开的连接盒，如专利文献2(公开号为cn204059602u)中公开的预埋套筒等。也可以在建筑模块单元2的边缘或者角部设置螺杆/螺孔等紧固件，或者待焊接的金属板。建筑模块单元2与主体结构1的固定连接方式可以与相邻建筑模块单元2之间的固定方式相同。优选地，建筑模块单元2开设有用于安装门和/或窗的洞口；建筑模块单元2内预埋有管线，管线可以形成水、电、气路。

一栋建筑的使用空间可以分割成多个堆垛、拼接的建筑模块单元2，而这些建筑模块单元2均可以在工厂完成预制，并且安装水、电、门窗等所有装修，运输到现场后只需要进行吊装固定，对接管线即完成装修施工，极大地减少了施工现场作业量，提升了建筑施工效率。

本发明还提供上述模块化建筑的施工方法，参见图4-6，主要包括以下步骤：

1)、对建筑基础进行施工，建筑基础施工完成后逐层对主体结构1进行施工，图4所示状态为已经完成第二层主体结构1的施工；

2)、当完成主体结构1的一层横梁施工后，吊装建筑模块单元2至该层横梁上方(如图4所示)；优选地，当该层横梁及该层横梁上方的立柱完成施工后再吊装建筑模块单元2，便于建筑模块单元2的固定；

3)、将完成吊装的装建筑模块单元2与主体结构1固定连接，相邻的装建筑模块单元2也进行固定连接，确保建筑的整体性，提供抗震性能；

4)、不断重复步骤3)和步骤4)直到建筑的顶层施工完成。

图4中，第二层的主体结构1已经完成施工，第一层主体结构1和第二层主体结构之间的容纳空间11内具有三层建筑模块单元2，也即是建筑的第1至第3层。图5中，第三层的主体结构1已经完成施工，建筑的1-6层已经完成施工，准备吊装建筑的第7-9层的建筑模块单元2。图6中，正在吊装7-9层的建筑模块单元2。

作为本发明的另一个实施例，如图7所示，主体结构1采用框筒结构形式，此种形式更有利于建设高层建筑。

作为本发明的另一个实施例，如图8所示，主体结构1采用框架结构形式，相比于框剪结构，少了斜撑结构。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。