組合式建筑單元以及建造和運輸組合式建筑單元的方法
【專利說明】組合式建筑單元以及建造和運輸組合式建筑單元的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年2月22日提交的61/768,328、2013年6月20日提交的61/837, 451 以及 2014年 2 月 5 日提交的 61/935,992 的題為“MODULAR BUILDING UNITS, ANDMETHODS OF CONSTRUCTING AND TRANSPORTING SAME (組合式建筑單元以及建造和運輸組合式建筑單元的方法)”的美國臨時申請的權益及優(yōu)先權。以上專利申請的內容以參見的方式特此明確地納入本文的詳細描述中。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及一種連接件組件、使用該連接件組件的可吊裝連接件組件,升吊框架組件、組合式(或稱為模塊化)框架單元的聯(lián)接系統(tǒng)、形成具有連接件組件的組合式框架單元的裝配架(jig)、聯(lián)接具有連接件組件的組合式框架單元的方法、組裝具有連接件組件的組合式單元的方法和具有連接件組件的建筑物。
技術背景
[0004]眾所周知的是,在可控工廠環(huán)境中用標準化部件建造的預制組合式建筑單元由于成本降低和質量提高而是令人滿意的,與在室外施工作業(yè)現(xiàn)場進行類似的作業(yè)相比,成本降低和質量提高是可實現(xiàn)的。
[0005]因此,具有門、墻壁和上部結構的預制組合式建筑單元,以及其包含預裝在其內的所有系統(tǒng)和家具在本領域中是優(yōu)選的且眾所周知的。包括將兩個或兩個以上組合式建筑單元連結在一起以形成更大結構的裝置和方法的建筑組裝系統(tǒng)在本領域中也是眾所周知的。
[0006]接合在結構框架的上表面或側表面上的專門預制孔以為了升吊并移動組合式建筑單元提供可松開連接的裝置在本領域中是眾所周知的。
[0007]使用工廠建造的模塊來建造細長或高大建筑物的限制是經(jīng)濟建造模塊不能抵抗并傳遞由風力和地震力引起的大力矩以及由建筑物和居住者的重力作用引起的大壓縮荷載。此外,所有這些類型的力都通過建筑物的一個軸線或兩個軸線上的狹窄度擴大。這些作用在較低樓層是最大的,并且與逐漸增加的高度和細長度成比例上升,因此力在較低樓層也是最大的。相鄰模塊之間的連接的銷接性質和超過運輸整體性所需的對角支撐的缺乏限制通過傳統(tǒng)模塊類型的較大組裝的力傳遞的有效性,是很多組合式建造系統(tǒng)的特性。
[0008]使用如本文所引用的在本領域教導的模塊建造高大或細長建筑物的本領域現(xiàn)狀,是要么通過加固構成建筑物的所有模塊的整體性保持生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟,因此全部有助于抵抗以分布式的方式的各個力,如一堆海運集裝箱這樣做;或者是采用位于所有模塊的墻壁內或外的大型柱,從而形成替代荷載路徑;或者是建造繞過模塊并通過次級結構將大荷載傳遞到地面的相鄰或互連的支撐框架;或者是使用垂直穿過建筑物以錨定模塊抵抗隆起和橫向漂移的拉桿或拉索所有上述方法可能在可實現(xiàn)的對力的抵抗和力的傳遞上有限制,或者需要架設額外結構,這又可能限制可實現(xiàn)的高度或增加所用的材料量,因此增加了成本。
[0009]此外,采用大型柱的建造方法,特別是大型柱在角部處組合時或出現(xiàn)在墻壁內的中間位置的情況下,導致模塊之間的空間較大,和/或導致墻壁的厚度增大而減小所形成的建筑物的有效面積,和/或導致限制用于安裝諸如柜櫥和淋浴室的固定裝置的空隙和墻壁的自由使用并且/或施加對住戶使用空間的其它限制的突起,從而降低所得到的建筑物的價值。
[0010]此外,采用次級框架的組合式建筑建造的方法增加建筑物的組裝時間,增加建造成本和工期并且減小有效房屋面積,從而降低所得到的建筑物的價值。
[0011]產(chǎn)生分別具有關于作用在建筑物內的模塊上的力的獨特細節(jié)的不同模塊類型的多樣性是不希望的,因為增加的變化增加了在使用以前必須測量、切割和盤存的獨特部件的數(shù)量。此外,將這些部件相對于彼此精確定位組裝所需的生產(chǎn)工具的設置是易出錯的并且因此通常由熟練人員執(zhí)行,因此設置數(shù)量的任何增加都同時增加生產(chǎn)時間和成本。
[0012]因為包括網(wǎng)狀結構的構件必須具有幾乎相同的長度,因此,創(chuàng)建通過焊接或其它方式精確組裝模塊所需的很多特征、制成模塊的組件的后續(xù)定位和連接、形成提供如當前所進行的冗余和足夠荷載路徑的結構合理組合的所完成的模塊的裝配和吊裝以及模塊的固定這些都需要增加成本的很多精確切割和組裝作業(yè)。
[0013]抗彎連接的模塊框架或建筑框架降低了對對角加固元件的需求在本領域中是眾所周知的,不然該對角加固元件會阻礙居住者的視線并妨礙房屋公共設施的安裝和維護。然而,需要易膨脹拼接板作為連接的方式的抗彎連接需要露出到模塊的一個或多個面的通路,因此增加了必須在現(xiàn)場完成的包封和修整作業(yè)量。
[0014]最適合現(xiàn)場環(huán)境、居住者的需求和建筑師或主人的審美趣味的組合式建筑的某些實施例可以包括具有包括錐形、彎曲的、多邊形等的非正交的形狀的模塊形式。然而,適合于高大建筑構造的結構模塊的建造的現(xiàn)有系統(tǒng)天生地不適合于非正交的形狀。
[0015]模塊的不同形狀和墻壁、固定裝置和其它部件的不同位置導致用于建造建筑物或裝修所述建筑物的單層的模塊的重心不同。為了便于放置同時將間隙降到最小,要求具有在吊裝過程中定向成盡可能接近垂直的模塊側壁。已有的情況是,影響裝配的調整以實現(xiàn)這種所需條件需要長時間延誤以及反復嘗試性升吊。作出所需改變需要的時間又增加了吊裝作業(yè)的總工期,因此既增加了人力和諸如吊車的設備的成本又延誤了建筑物的完成。
[0016]放置和互連不精確的模塊的要求增加了模塊之間所需的空間量,這增加了使結構防火的難度和使構件互連以實現(xiàn)最大可能的強度的難度以及使模塊集成成結構組合更困難并且浪費空間并提供聲音、煙和害蟲循環(huán)的空間。
[0017]模塊的尺寸和構件在其內的位置設置限定外墻面的位置和大小、機械公共設施的位置和大小、鄰接和相鄰模塊的位置和大小以及在建筑物下面的支承結構的位置和大小,并且這樣,所有組成組合式建筑的元件之間有互相依賴關系。
[0018]本發(fā)明可以有助于解決對用于模塊框架的定向和組裝的相互關聯(lián)的部件的緊湊、精確、承載、抗彎連接、通用和完整系統(tǒng)的需求,該系統(tǒng)可以便于完成模塊的快速可靠裝配和吊裝并且可以提供模塊彼此之間的連接以及與建筑物的其它必需部件的連接而無需過多未修整區(qū)域,以便充分利用模塊的結構性質的優(yōu)點,并且該系統(tǒng)限定和減少部件的數(shù)量,提供特征而無需制造連結區(qū)域中的復雜連接、切割所需材料的過度精確度、在困難位置的進行困難焊接和精確設置的多樣性。
[0019]具體地說,本發(fā)明包括部件的系統(tǒng)以及方法,該系統(tǒng)用于制造和組裝建筑模塊并使模塊互連以形成由這些模塊組成的建筑物,該方法用于限定創(chuàng)建適合于具體構型的模塊所用的這些部件的數(shù)量、選擇和接合。
[0020]本發(fā)明還可以有助于解決對部件的系統(tǒng)和作業(yè)方法的需求,該需求允許制造商經(jīng)濟和安全地建造從單一家庭住宅到包括但不限于正交、錐形、輻射和彎曲的形狀的多種形式的超過20層的塔樓的各種類型的建筑物。
【附圖說明】
[0021]現(xiàn)將通過示例的方式參照示出本申請的示例性實施例的附圖,以及附圖中:
[0022]圖1是典型角連接塊的分解立體圖;
[0023]圖1.1是下角塊的立體圖;
[0024]圖1.2是示出錐形定位取心的下角塊的側視圖;
[0025]圖1.3是上角塊的立體圖;
[0026]圖2是角撐板的立體圖;
[0027]圖2.1是連結4根柱的角撐板的立體圖;
[0028]圖2.2是連結2根柱的角撐板的立體圖;
[0029]圖3是模塊角的局部分解立體圖;
[0030]圖3.1是兩個相鄰模塊疊層之間的連接的局部立體圖;
[0031]圖3.3是通過連接的臂、角撐板和HSS的垂直剖面;
[0032]圖3.4是在單疊層中的兩個模塊之間的連接的立體圖;
[0033]圖3.5是兩個相鄰模塊疊層之間的連接的局部正視圖;
[0034]圖3.6是在單疊層中的兩個模塊之間的連接的局部側視圖;
[0035]圖4示出了兩個相鄰模塊疊層之間的角連接的抗擠壓(resistance toracking);
[0036]圖5是模塊的分解立體圖。
[0037]圖5.1是示出垂直剛性構件和對角支撐的模塊角內側的局部立體圖;
[0038]圖5.2是示出加固柱的進步替代實施例的一組3個俯視剖視圖;
[0039]圖5.3是示出加固柱的進步替代實施例的一組6個俯視剖視圖;
[0040]圖6是一組連結成形成具有在所有樓層上的中央走廊的建筑物的18個模塊的立體圖;
[0041]圖7是連結成形成建筑物的一組模塊的側視圖;
[0042]圖7.1是連結成形成建筑物的一組模塊的正視圖;
[0043]圖9是走廊厚板的透明立體圖以及安裝在建筑物中的厚板的端視圖;
[0044]圖10是兩個模塊疊層與在兩個連續(xù)走廊厚板之間的連接點的走廊地板之間的連接的局部分解立體圖;
[0045]圖11是通過由兩個相連模塊組成的超高模塊的側剖視圖;
[0046]圖15是兩個層疊樓梯塔樓模塊的立體圖與相鄰柱中的匹配線(mateline)的正視圖;
[0047]圖16是樓梯在匹配線的盲接的局部立體圖;
[0048]圖17是地板的銷布局/天花板布局和裝配固定裝置的俯視圖;
[0049]圖17.1是地板/天花板布局和裝配固定裝置的局部俯視圖和局部側視圖;
[0050]圖17.2是示出工件定位銷(左邊)和標高塊的兩個實施例的一組視圖;
[0051]圖17.3是典型構件之間的焊接位置的局部俯視圖(中間)和具有間隙的單個銷的視圖(左下);
[0052]圖19是吊裝配件和上塊的本體的側剖視圖;
[0053]圖20是吊裝配件和上塊的立體圖;
[0054]圖21是與模塊接合的吊裝索具的立體圖;
[0055]圖21.1是典型滑動吊裝點的立體圖;
[0056]圖22是與典型模塊接合的所示吊裝框架的局部端視圖;
[0057]圖23(上面)是示出對橫向移動重心、吊裝框架上的吊裝點(左下)、組合吊裝點(右下)的作用的俯視圖以及重心從中心向一側移動的端視圖;
[0058]圖23.1是吊裝框架的一角的局部立體圖;
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