高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構及連接方法
2023-07-11 05:28:06 1
高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構及連接方法
【專利摘要】本發明公開了一種高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，包括主模塊單元和次模塊單元，將二者在平面和空間進行科學組合，形成整體組合結構體系。其中主模塊單元為主要承重結構，承受自身和次模塊單元重量，並在主模塊單元內設置抗側力支撐結構，能有效抵抗風和地震作用。次模塊單元僅承受自身重量，並通過相關連接將豎向力和水平作用傳遞至主模塊單元。次模塊單元一般設置在主模塊單元之間，主模塊單元框架柱預留連接節點板，採用連繫鋼梁將兩主模塊相連，後利用連繫鋼梁等作為操作平臺，將兩側主模塊單元的框架柱焊接成整體，再在連繫鋼梁上放置次模塊，次模塊單元可以隔層或逐層設置與主模塊單元組合成整體結構。
【專利說明】高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構及連接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種建築結構體系，尤其涉及一種模塊建築中主次模塊空間組合結構。
【背景技術】
[0002]模塊建築是一種新型的建築結構體系，它可廣泛應用於住宅、辦公樓、教學樓等建築。模塊單元一般採用鋼結構製造，鋼材可再生循環使用，達到綠色環保，模塊製作及設備安裝佔總建造工程量的90 %，均在工廠流水線上完成，機械化和工業化程度高，大大提高生產效率，人工成本大大降低，並極大改善了工人的生產環境。傳統的房屋建築大多採用現澆鋼筋混凝土結構和砌體結構，主要靠人工建造，勞動強度大，效率低，施工現場環境差?』另一方面，鋼筋混凝土結構大量使用水泥和砂石料，嚴重破壞生態環境，焙燒水泥消耗大量能源，既不環保同時工業化水平極低。改革開放以來發展建築行業的工業化和產業化是我國基本建設事業的重大決策，因此研發模塊建築體系是建築工業化的重要途徑。
[0003]在建築結構模塊設計中，根據其房屋開間大小、房屋進深尺寸以及建築功能劃分成若干空間模塊單元，類似於貨櫃盒狀單元，每個盒狀模塊單元其梁、柱等構件均採用鋼材製作，形成空間鋼結構框架，並設置頂板和底板，根據建築功能要求周邊可以是有側牆或無側牆或帶窗戶的側牆，且門窗安裝、牆面裝修、廚房設施和衛生間潔具等已安裝完成。
[0004]目前，模塊建築結構由於各模塊單元已全封閉，上、下模塊單元和左、右模塊單元角部的框架柱連接非常困難，因此在歐美國家一般建造的層數為5~6層以下，部分高層住宅或公寓大多僅在非地震區或抗震設防標準較低地區建造，建築結構側向力一般由風作用控制，模塊建築的節點受力較小，因此其連接構造較為簡單，如:
[0005]1.上下模塊單元的框架柱連接一般採用在框架柱內部設置一通長鋼棒(鋼筋)，以抵抗側向作用(風和地震)的傾覆力矩，但該上、下框架柱連接節點為鉸接，無法形成剛性節點，不符合我國《建築抗震設計規範》GB50011-2010有關剛性節點的規定。
[0006]2.左、右模塊單元的框架柱連接一般採用一塊水平鋼板連接，僅可以傳遞水平拉力和一定剪力，無法傳遞彎矩。
[0007]3.其他還有採用在模塊單元露明的一個側面採用搭接板螺栓連接， 其餘側面不連接，無法達到鋼框架柱應連續等強的要求。
[0008]4.此外還有採用框架柱之間和框架梁之間設置對拉鋼杆固定及輔助斜角撐方法，節點構造複雜。
[0009]我國城鄉多位於地震區，且大多數為高層(含中高層)住宅和公寓，對抗震性能要求高，因此目前模塊建築結構採用的連接節點均不符合我國《建築抗震設計規範》GB50011-2010對連接節點的設計要求，且技術可靠性差，在地震區應用是不安全的。因此必須深入研發符合我國國情的模塊建築結構體系，提高我國建築業的工業化和產業化水平。
【發明內容】
[0010]針對上述現有技術的缺點，本發明提供一種模塊建築中採用主次模塊空間組合結構，可使模塊單元連接和節點作法簡單，安全可靠，其實用經濟價值較高。
[0011]為了解決上述技術問題，本發明一種高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，包括多個主模塊單元，在每一樓層或相隔的樓層上，相鄰主模塊單元之間設有次模塊單元；所述主模塊單元包括主模塊單元豎向框架柱和主模塊單元框架梁，所述主模塊單元內設有抗側力支撐結構；所述次模塊單元包括次模塊單元底板和次模塊單元頂板，所述次模塊單元底板的兩條相對的周邊上設有用於連接相鄰兩個主模塊單元的連繫框架梁；在所述主模塊單元框架梁、連繫框架梁和上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱的交匯處形成剛性節點；所述主模塊單元框架梁與連繫框架梁之間、所述上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱之間均為焊接；所述連繫框架梁與下主模塊單元豎向框架柱之間設有節點板。
[0012]本發明一種高層模塊建築空間中主次模塊單元的組合連接方法，其步驟如下:
[0013]在所述主模塊單元框架柱的兩端均預留有用於連接的節點板，用連繫框架梁將同一樓層上相鄰兩個主模塊單元上的節點板連接起來，由此形成剛性節點；
[0014]在所述主模塊單元豎向框架柱上預留有焊接孔，利用上述連繫框架梁作為操作平臺，通過焊接孔將上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱焊接成整體；
[0015]再在連繫框架梁上放置次模塊單元，所述次模塊單元設置在兩個主模塊單元之間，所述次模塊單元隔層設置或逐層設置，所述次模塊單元與上述連繫框架梁採用螺栓或焊接連接，從而形成整體組合結構體系。
[0016] 與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0017]1.本發明中的主模塊單元框架柱可採用焊接剛性節點，連續貫通，可靠性高，節點抗震構造符合國家現行《建築抗震設計規範》GB50011-2010的有關規定。
[0018]2.本發明中的主模塊單元設置有抗側力支撐(含防屈曲消能減震支撐)，因此可在地震區大量高層住宅建築中採用，其抗震性能高且施工方便，克服了現有高層模塊建築中必須設置單片豎向鋼桁架、施工複雜、連接困難等缺點。
[0019]3.本發明中的模塊結構可以以電梯(樓梯)間的鋼筋混凝土核心筒形成鋼框架-混凝土核心筒混合結構體系，用於辦公樓等建築，施工安裝速度快、效率高。
[0020]4.本發明中的模塊結構由主模塊單元作為主要受力單元，次模塊單元可隔層設置，比現有模塊建築節約成本20%左右，經濟合理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明高層模塊建築空間主次單元組合結構平面布置示意圖；
[0022]圖2是圖1所示主次單元組合結構立面布置示意圖；
[0023]圖3是圖2中所示剛性節點J的示意圖；
[0024]圖4是次模塊單元隔層設置示意圖。
[0025]圖中:
[0026]A-主模塊單元B-次模塊單元
[0027]C-空檔J-剛性節點
[0028]KL-連繫框架梁L-連繫次梁
[0029]1-下主模塊單元豎向框架柱 2-上主模塊單元豎向框架柱[0030]3-主模塊單元框架梁5-預留節點板
[0031]6-預留焊接孔11-次模塊單元底板
[0032]12-次模塊單元頂板13-主模塊單元牆板
【具體實施方式】
[0033]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細地描述。
[0034]本發明中，將模塊建築模塊單兀分為兩大部分，一部分為主模塊單兀A,另一部分為次模塊單元B，將二者在平面和空間進行科學組合，形成整體組合結構體系。其中主模塊單元A為主要承重結構，承受自身和次模塊單元B的重量，並在主模塊單元A內設置抗側力支撐結構，能有效抵抗風和地震作用。次模塊單元B僅承受自身重量，並通過相關連接將豎向力和水平作用傳遞至主模塊單元。
[0035]本發明一種高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，包括多個主模塊單元A，在每一樓層如圖2所示或在相隔的樓層如圖4所示上，相鄰主模塊單元A之間設有次模塊單元B ;所述主模塊單元A包括主模塊單元豎向框架柱和主模塊單元框架梁3，所述主模塊單元A內設有抗側力支撐結構。如圖4所示，所述次模塊單元B包括次模塊單元底板11和次模塊單元頂板12，所述次模塊單元底板11的兩條相對的周邊上設有用於連接相鄰兩個主模塊單元A的連繫框架梁KL。如圖2和圖3所示，在所述主模塊單元框架梁3、連繫框架梁KL和上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱的交匯處形成剛性節點J ;所述主模塊單元框架梁3與連繫框架梁KL之間、所述上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱之間均為焊接；所述連繫框架梁KL與下主模塊單元豎向框架柱之間設有節點板5。所述連繫框架梁KL與所述主模塊單元框架梁3的位置在長度方向上呈對正布置。如圖1所示，所述次模塊單元底板11內可以設有 2~3根用於連接相鄰兩個主模塊單元A的連繫次梁L。如圖4所示，所述次模塊單元B隔層設置後形成有隔層的空檔C。
[0036]本發明一種高層模塊建築空間中主次模塊單元的組合連接方法，可以實現將所述高層模塊建築空間的主次模塊單元形成整體組合結構體系，其步驟如下:
[0037]1.首先將建築平面劃分成主模塊單元A和次模塊單元B，主模塊單元A為主要承重結構，次模塊單元B僅承受自身重量。
[0038]2.在所述主模塊單元框架柱的兩端均預留有用於連接的節點板5，用連繫框架梁KL將同一樓層上相鄰兩個主模塊單元上的節點板5連接起來，由此形成剛性節點J，必要時可布置若干連繫次梁L，即根據需要可以在同一樓層上相鄰兩個主模塊單元之間通過節點板5連接有2~3根連繫次梁L，此時可適當布置木板以便技術工人操作。如圖2和圖3所示。在所述主模塊單元豎向框架柱上預留有焊接孔6，利用上述連繫框架梁KL作為操作平臺，通過焊接孔6將上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱焊接成整體，如圖3所示。
[0039]3.再在連繫框架梁KL (和連繫次梁L)上放置次模塊單元B，所述次模塊單元B設置在兩個主模塊單元A之間，所述次模塊單元B隔層設置或逐層設置，所述次模塊單元B與上述連繫框架梁採用螺栓或焊接連接後形成整體。
[0040]4.次模塊單元B也可豎向隔層放置，如圖4所示，從而形成了隔層的空檔C，由於次模塊單元B的上下已有次模塊單元底板11和次模塊單元頂板12，次模塊單元B的左右共用主模塊單元牆板13，因此，只需在次模塊單元B的前後安裝前、後牆板，適當裝修即形成整體結構，以節約成本。
[0041]儘管上面結合圖對本發明進行了描述，但是本發明並不局限於上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬於本發明的保護之內。
【權利要求】
1.一種高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，包括多個主模塊單元(A)，其特徵在於， 在每一樓層或相隔的樓層上， 相鄰主模塊單元(A)之間設有次模塊單元(B)； 所述主模塊單元(A)包括主模塊單元豎向框架柱和主模塊單元框架梁(3)，所述主模塊單元(A)內設有抗側力支撐結構； 所述次模塊單元(B)包括次模塊單元底板(11)和次模塊單元頂板(12)，所述次模塊單元底板(11)的兩條相對的周邊上設有用於連接相鄰兩個主模塊單元(A)的連繫框架梁(KL)； 在所述主模塊單元框架梁(3)、連繫框架梁(KL)和上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱的交匯處形成剛性節點(J);所述主模塊單元框架梁(3)與連繫框架梁(KL)之間、所述上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱之間均為焊接；所述連繫框架梁(KL)與下主模塊單元豎向框架柱之間設有節點板(5)。
2.根據權利要求1所述高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，其特徵在於，所述次模塊單元底板(11)內設有2?3根用於連接相鄰兩個主模塊單元(A)的連繫次梁(L)。
3.根據權利要求1所述高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，其特徵在於，所述連繫框架梁(KL)與所述主模塊單元框架梁(3)的位置在長度方向上呈對正布置。
4.根據權利要求1所述高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，其中，所述次模塊單元(B)隔層設置後形成有隔層的空檔(C)。
5.一種高層模塊建築空間中主次模塊單元的組合連接方法，其特徵在於，根據權利要求I中所述高層模塊建築空間的主次模塊單元組合結構，按照下述步驟連接: 在所述主模塊單元框架柱的兩端均預留有用於連接的節點板(5)，用連繫框架梁(KL)將同一樓層上相鄰兩個主模塊單元上的節點板(5)連接起來，由此形成剛性節點(J)； 在所述主模塊單元豎向框架柱上預留有焊接孔(6)，利用上述連繫框架梁(KL)作為操作平臺，通過焊接孔(6 )將上下相鄰的兩個主模塊單元豎向框架柱焊接成整體； 再在連繫框架梁(KL)上放置次模塊單元(B)，所述次模塊單元(B)設置在兩個主模塊單元(A)之間，所述次模塊單元(B)隔層設置或逐層設置，所述次模塊單元(B)與上述連繫框架梁(KL)採用螺栓或焊接連接，從而形成整體組合結構體系。
6.根據權利要求5所述高層模塊建築空間中主次模塊單元的組合連接方法，其中，在同一樓層上相鄰兩個主模塊單元之間通過節點板(5)連接有2?3根連繫次梁(L)。
【文檔編號】E04B1/98GK103469892SQ201310404544
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】劉軍, 陳敖宜, 陳志華, 張津奕, 張肇毅, 竺理察, 曹爽秋, 趙元祥, 王小盾, 張嘉騏 申請人:天津市建築設計院