用于建造建筑物的结构模块的制作方法
【专利说明】用于建造建筑物的结构模块
[0001 ] 本申请是申请日为2010年07月22日、申请号为201080037279.0、发明名称为“用于建造建筑物的结构模块”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及用于建造建筑物的结构模块。
现有技术
[0003]已经公布的说明书N0.W02007080561描述了一种结构模块，其制造方法，以及通过上下放置模块建造多层建筑。
[0004]本发明意于获得这种模块的改进的技术特征，例如更高的坚固性、更好的耐火性能、改进的隔音性能以及改善的稳定性，尤其是在所使用的材料方面。另一目的是实现更高效的制造方法。另一目的是改善抵抗飓风力和地震活动的能力。
【发明内容】
[0005]根据本发明，提供了一种结构模块，包括结构底板，承载壁和结构顶板，结构模块被设置成支撑多层建筑中的多个其它的结构模块，其中，至少一个承载壁包括结构框架和位于所述结构框架的框架构件之间的轻型混凝土，所述轻型混凝土具有300kg/m3和1200kg/m3范围内的密度。
[0006]在一个实施例中，混凝土是多孔的，包括夹带空气。
[0007]在一个实施例中，所述混凝土的密度在400至600kg/m3的范围内。
[0008]在一个实施例中，所述混凝土被成型于所述框架构件之间，沿着壁的平面完全充填所述框架构件之间的空隙。
[0009]在一个实施例中，所述壁被构造成当两个模块并置时形成组合的壁，所述组合的壁包括位于模块之间的腔。
[0010]在一个实施例中，所述壁通过板材至少在一侧对齐，轻质混凝土和板材提供至少两个小时的耐火性。
[0011 ]在一个实施例中，所述壁的板材含有MgO。
[0012]在一个实施例中，所述混凝土被浇铸在钢框架和板材上。
[0013]在一个实施例中，所述顶板的至少一部分包括桁架中的结构构件之间的轻质泡沫混凝土。
[0014]在一个实施例中，所述底板包括外围结构钢框架并且包括带有钢筋的轻质混凝土。
[0015]在一个实施例中，所述模块在拐角处包括竖直定位销，所述定位销用于接合在另一个模块拐角处的插孔中。
[0016]在一个实施例中，所述模块在拐角处包括大体竖直的插孔，所述插孔用于接合相连接的上面或下面模块的定位销。
[0017]在一个实施例中，所述模块包括连接板，所述连接板被配置成在拐角处固定到多个其它的模块上。
[0018]在一个实施例中，所述板包括用于接纳相连接的模块的定位销的通孔。
[0019]在一个实施例中，所述模块包括内壁，所述内壁通过可松开的连接件连接至结构壁。
[0020]在一个实施例中，所述可松开的连接件包括在竖直方向上延伸的柔性填料的连接件。
[0021]在另一方面中，本发明提供了一种彼此上下安装在一起的多个模块的组件，所述模块为如上面任一实施例中所述的结构模块。
[0022]在一个实施例中，所述模块的至少一些连接钢筋混凝土芯块并且在竖直平面内邻接。
[0023]在一个实施例中，至少一个模块具有带头部的连接件，所述头部接合在芯块中的竖直狭槽后面。
[0024]在一个实施例中，所述竖直狭槽位于嵌入芯块内的插件中。
[0025]在一个实施例中，所述插件包括平行于面对着模块的外表面的平面的凸缘，以及侧壁，所述侧壁将所述凸缘连接至弓I入狭槽的前壁。
[0026]在一个实施例中，多个模块在相连接的拐角处通过连接板和至少一个定位销连接在一起，所述定位销延伸穿过所述连接板并且进入上面或下面的模块的插孔内。
[0027]在另一方面中，本发明提供了一种制造如上面任一实施例中所述的结构模块的方法，所述方法包括制造结构底板、结构壁和结构顶板并且将它们连接在一起，所述方法包括下述步骤:根据结构壁在使用所述模块建造的建筑物中的预期位置和作用为每个结构壁选择混凝土成分和/或密度，并且将所选择的轻型混凝土浇铸到所述壁内。
[0028]在一个实施例中，所述混凝土的密度在400kg/m3至600kg/m3的范围内。
[0029]在一个实施例中，在将混凝土浇铸到壁结构框架内之前，通过选择混凝土混合物中的材料和发泡剂的比例制备混凝土。
[0030]在另一方面中，本发明提供了一种建造建筑物的方法，包括下述步骤:根据如上面任一实施例中所述的方法制造结构模块，将模块运输到具有直立安装的芯块的现场，将至少一些模块放置在邻接芯块的位置，并且将所述模块的至少一些连接到芯块上。
[0031]在一个实施例中，通过将连接件接合在芯块中的竖直狭槽内并且通过焊接或紧固件将连接件固定在模块上而连接所述模块。
[0032]在一个实施例中，通过将模块上的大体竖直的定位销与上面或下面模块中的大体竖直的插口接合，在相连接的拐角处连接多个所述模块。
【附图说明】
[0033]从下面一些实施例的描述中将更清楚地理解本发明，本发明的实施例参考附图通过示例给出，其中:
[0034]图1是本发明的结构模块的结构元件的透视图，并且图2是示出了排列形成建筑物的许多这种模块的透视图，再次只示出了模块的结构框架；
[0035]图3是当两个模块并置时穿过连接的结构壁的剖面图；
[0036]图4和5是模块拐角处的透视图，示出了它们如何被连接在一起而增强抗震性的；
[0037]图6是示出了模块的非承载内壁到承载外壁的连接的平面图；以及
[0038]图7和8是用于将模块连接到建筑物芯块上的连接件的透视图；
[0039]图9(a)至(C)是示出了用于将模块连接到底板水平的连接件的用法的侧视图，而图10(a)至10(c)是示出了在顶板水平连接的连接件的用法的侧视图。
【具体实施方式】
[0040]参考图1，结构模块I包括底板2，底板2具有外围结构钢框架和钢筋混凝土。结构壁3被支撑在底板2上并且包括箱形截面的结构钢立筋4。顶板5包括跨越壁3的结构钢桁架6。壁3具有足够的结构强度以支撑多层建筑，例如宾馆或公寓楼，中的许多模块，如图2所示。壁立筋4是中心距为600mm的60x60x3的SHS钢，支撑在结构底板2的带凸缘的边缘框架件7上。桁架6具有支撑在壁3上的支撑板8，支撑板8直接覆盖在立筋4上。结构壁、底板和顶板的结构在它们结构框架方面在W02007080561中描述了。
[0041 ] 撑杆(brace)9从端壁10的中央位置向纵向壁3延伸。
[0042]图2示出如何在模块I中具有断口(break)的，在本示例中，在模块I高度的2.25倍处具有断口。结构壁3中的这种断口可能是由于一些偶然事件，例如车辆撞击或气体爆炸，中的任一种造成的。底板2，结构壁3和10，以及结构顶板5提供足够的强度，用于在偶然事件中去除了结构壁的最多2.25倍模块高度的一段时防止倒塌。
[0043]参考图3，结构壁3包括设计中心距不同的钢立筋4，钢立筋4是空心的方形截面或矩形截面，典型地为60x60x3的SHS钢。在两个模块彼此相邻安置时，具有两个模块壁3和16，对正的两个立筋4通过腔15分开。壁3和16的每一个具有成型在里面(moulded-1n)的轻质泡沫混凝土 20，泡沫混凝土 20用泡沫制成用于提供夹带空气，从而密度非常低。一个示例是市场上销售的Neopor?并且被称为多孔轻质混凝土。在本实施例中，密度约500kg/m3，然而，密度可以从300kg/ m3变化至1200kg/m3。
[0044]模块壁3和16的结构强度由钢立筋4提供，浇铸在里面的混凝土20起辅助作用。泡沫混凝土 20充满立筋4和内表面上的MgO外层板21之间的空隙。在立筋4和MgO板21之间具有MgO板的条状体23。
[0045]这种材料与它们的物理结构的结合提供了下述特性:
[0046]-耐火性IgO板21具有极好的耐火性能。泡沫混凝土20降低了热量到钢上的传递，并且具有比传统的混凝土低得多的导热率，这是改善其耐火性能起作用的因素。钢的温度延迟升高至约500°C的临界水平对于多层建筑的防火安全是非常有利的。在EN1365-1支承部件的防火试验中，获得了 120分钟的耐火性，尽管壁相对较薄，在本示例中为82mm。
[0047]-高强度重量比。利用低密度的泡沫混凝土，可以获得与W02007080561的模块相比类似的结构自重，这样可以比传统的建筑物轻约15%。
[0048]-极好的隔音性能。由于壁的组成，模块的隔音性能被大大改善了，因为壁被设计用于应对更宽的声音频率范围。由两个模块的壁形成的间隔壁已经在实验室中进行了测试并且获得了 62dB的Rw和57dB的Rw+Ctr。这比爱尔兰当前的建筑物规定低约9dB并且比英国当前的建筑物规定低12dB。
[0049]-坚固性。
[0050]-与传统的混凝土相比改善了绝热效果。密度约500kg/m3的轻型泡沫混凝土 (CLC)的绝热效果平均比传统的混凝土好14倍。这降低了对外壁的绝缘要求。
[0051]-稳定性。不需要合成或人造的聚合体。混合中使用的发泡剂由天然成分制成并且是可生物降解的并且不污染水源。生态水泥(Eco-cement)也可以与本产品一起使用。这降低了对额外制造绝缘层的要求。
[0052]应了解壁结构对提供结构模块在其制造方面、在建造建筑物的用途方面以及对于居住和商业目的的其它用途方面的所需性能贡献非常大。
[0053]根据模块I的预期的使用特性，壁的性能在工厂内可能不同。这是通过在模块I的非工地(工厂)制造过程中调整泡沫混凝土20的密度而实现的。在一个实施例中，泡沫混凝土的制备如下:
[0054]-在机械转鼓式混合机中，首先，将正确等级的河道流砂与水泥以所需的比例混合。可选地，可以混入聚丙烯纤维以减少收缩。然后，将水添加到所需体积并且混合均匀。一旦到达所需的体积，添加泡沫以生成具有预期的湿密度的混合物。
[0055]-在容纳水、压缩空气和生物发泡剂的机器中生成泡沫，生物发泡剂生成封装小气泡的轻型泡沫。这使得泡沫能够被混合到砂-水泥-水的灰浆中，而气泡不会塌陷，从而，将混合物保持于稳定的密度。在泡沫完全结合到混合物中之后，在浇铸到水平床上的壁板上之前转移至料斗内，并且刮成水平(screed off level)。
[0056]这对于壁的建造，在由模块建造建筑物