CN112282066A - 一种全模块化建筑结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全模块化建筑结构体系，包括至少一个标准模块单元，标准模块单元由四个钢管柱、四个钢管横梁和四个钢管纵梁构成，钢管柱的截面呈“L”型，所有钢管柱竖向设置，所有钢管横梁和所有钢管纵梁水平设置，四个钢管柱、四个钢管纵梁和四个钢管横梁连接形成长方体框架结构，钢管纵梁的长度大于钢管横梁的长度。采用本发明的有益效果，模块间连接方式为传力直接的柱柱连接，节点构造简单且受力有效。通过改变连接件尺寸与螺栓数量，可满足不同建筑结构不同位置处节点的承载力和多高层建筑承载性能要求，两种模块单元可自由组合堆叠，空间布局灵活，模块单元的运输与吊装快速稳固，结构整体性能强、现场拼接高效、应用范围广。

Description

一种全模块化建筑结构体系
技术领域
本发明涉及建筑领域，具体涉及一种全模块化建筑结构体系。
背景技术
模块化建筑按照结构形式可分为全模块化建筑结构体系和模块组合结构体系。全模块化建筑结构体系是由模块单元堆叠而成，而模块组合结构体系是模块单元和辅助框架或核心筒组合而成的结构体系。相比于模块组合结构体系，全模块化建筑结构体系在施工速度和环境友好上更具优势，且更充分利用模块本身的力学性能和模块间的变形协调。
国内模块化建筑主要以集装箱改建的1～3层建筑为主，模块间连接节点刚度较弱，只有少量示范工程，尚没有大规模推广应用。模块化建筑追求的应是工厂预制以及现场的高效拼接，但目前还没有出现一种能够在实际工程中被广泛应用的模块化建筑结构体系，主要是因为受限制于模块间无法高效拼接和以及节点承载力与刚度的不足，同时这也限制了模块化建筑向多高层建筑发展的需求。因此，提出一种结构整体性能强、现场拼接高效、应用范围广的全模块化结构体系是模块化建筑发展进程中亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种全模块化建筑结构体系，有助于实现模块化建筑设计、工业化部品生产、装配化现场施工，充分发挥模块化钢结构建筑优势。
其技术方案如下：
一种全模块化建筑结构体系，其关键在于，包括四个钢管柱、四个钢管横梁和四个钢管纵梁，所述钢管柱的截面呈“L”型，所有所述钢管柱竖向设置，所有所述钢管横梁和所有所述钢管纵梁水平设置，四个所述钢管柱、四个所述钢管纵梁和四个所述钢管横梁连接形成标准模块单元，该标准模块单元呈长方体框架结构,所述钢管柱的一个侧边与所述钢管横梁平行，钢管柱的另一个侧边与所述钢管纵梁平行，所述钢管柱的内角朝向所述标准模块单元内部，所述钢管纵梁的长度大于所述钢管横梁的长度；
多个所述标准模块单元在同一平面内呈矩形阵列状分布形成单层体系，所述单层体系内左右相邻、或前后相邻的两个所述标准模块单元之间相互连接；
多个所述单层体系上下依次堆叠形成多层体系，所有所述标准模块单元的钢管柱均竖向设置，所有所述标准模块单元的钢管横梁均相互平行，所有所述标准模块单元的钢管纵梁均相互平行，不同层上下相邻的两个所述标准模块单元之间相互连接。
采用以上方案的效果：模块间连接方式为传力直接的柱柱连接，节点构造简单且受力有效，现场拼接高效、应用范围广。结构整体性能强、现场拼接高效、应用范围广。
还包括两个一字型钢管柱，所述一字型钢管柱竖向设置，两个所述一字型钢管柱的上端分别与位于上方的两个所述钢管纵梁的中部连接，两个所述一字型钢管柱的下端分别与位于下方的两个所述钢管纵梁的中部连接，四个所述钢管柱、四个所述钢管纵梁、四个所述钢管横梁和两个所述一字型钢管柱连接形成带中柱模块单元，该带中柱模块单元呈长方体框架结构；
所述钢管柱为等边角钢，所述一字型钢管柱的宽度为所述钢管柱的边长的两倍，所述一字型钢管柱的宽度方向与所述钢管纵梁平行，所述钢管纵梁的长度为所述钢管横梁的长度的两倍，所述钢管柱的长度等于所述钢管横梁的长度，所述一字型钢管柱将其所在的矩形框分隔为两个相同的正方形连接框；
所述标准模块单元同一端的所述钢管柱和其钢管横梁围成正方形对接框；
多个所述带中柱模块单元在同一竖向平面内依次拼接形成转向连接面，在所述转向连接面的两侧分别设有所述多层体系，所述带中柱模块单元的钢管纵梁与所述标准模块单元的钢管纵梁相垂直，所述正方形连接框分别朝向所述转向连接面的两侧的所述多层体系，所述正方形连接框与对应侧的所述多层体系的所述标准模块单元一一对应，所述正方形连接框与所述正方形对接框相连接。
有益效果：本发明提供了一种现场拼接高效的建筑模块，模块间连接方式为传力直接的柱柱连接，节点构造简单且受力有效。通过改变连接件尺寸与螺栓数量，可满足不同建筑结构不同位置处节点的承载力和多高层建筑承载性能要求，两种模块单元可自由组合堆叠，空间布局灵活，模块单元的运输与吊装快速稳固，结构整体性能强、现场拼接高效、应用范围广。
附图说明
图1为标准模块单元堆叠安装的结构示意图；
图2为标准模块单元和带中柱模块单元堆叠安装的结构示意图；
图3为标准模块单元的结构示意图；
图4为带中柱模块单元的结构示意图；
图5为两个钢管柱11的竖向连接关系示意图；
图6为上下两层相邻的四个钢管柱11的连接关系示意图；
图7为上下两层相邻的八个钢管柱11的连接关系示意图；
图8为本发明运输状态时的结构示意图；
图9为本发明吊装结构的示意图；
图10为本发明吊装时的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1到图10所示，一种全模块化建筑结构体系，其主要包括四个钢管柱11、四个钢管横梁14和四个钢管纵梁13，所述钢管柱11的截面呈“L”型，所有所述钢管柱11竖向设置，所有所述钢管横梁14和所有所述钢管纵梁13水平设置，四个所述钢管柱11、四个所述钢管纵梁13和四个所述钢管横梁14连接形成标准模块单元，该标准模块单元呈长方体框架结构,所述钢管柱11的一个侧边与所述钢管横梁14平行，钢管柱11的另一个侧边与所述钢管纵梁13平行，所述钢管柱11的内角朝向所述标准模块单元内部，所述钢管纵梁13的长度大于所述钢管横梁14的长度；
多个所述标准模块单元在同一平面内呈矩形阵列状分布形成单层体系，所述单层体系内左右相邻、或前后相邻的两个所述标准模块单元之间相互连接；
多个所述单层体系上下依次堆叠形成多层体系，所有所述标准模块单元的钢管柱11均竖向设置，所有所述标准模块单元的钢管横梁14均相互平行，所有所述标准模块单元的钢管纵梁13均相互平行，不同层上下相邻的两个所述标准模块单元之间相互连接。
其中：
还包括两个一字型钢管柱23，所述一字型钢管柱23竖向设置，两个所述一字型钢管柱23的上端分别与位于上方的两个所述钢管纵梁13的中部连接，两个所述一字型钢管柱23的下端分别与位于下方的两个所述钢管纵梁13的中部连接，四个所述钢管柱11、四个所述钢管纵梁13、四个所述钢管横梁14和两个所述一字型钢管柱23连接形成带中柱模块单元，该带中柱模块单元呈长方体框架结构；
所述钢管柱11为等边角钢，所述一字型钢管柱23的宽度为所述钢管柱11的边长的两倍，所述一字型钢管柱23的宽度方向与所述钢管纵梁13平行，所述钢管纵梁13的长度为所述钢管横梁14的长度的两倍，所述钢管柱11的长度等于所述钢管横梁14的长度，所述一字型钢管柱23将其所在的矩形框分隔为两个相同的正方形连接框；
所述标准模块单元同一端的所述钢管柱11和其钢管横梁14围成正方形对接框；
多个所述带中柱模块单元在同一竖向平面内依次拼接形成转向连接面，在所述转向连接面的两侧分别设有所述多层体系，所述带中柱模块单元的钢管纵梁13与所述标准模块单元的钢管纵梁13相垂直，所述正方形连接框分别朝向所述转向连接面的两侧的所述多层体系，所述正方形连接框与对应侧的所述多层体系的所述标准模块单元一一对应，所述正方形连接框与所述正方形对接框相连接。
所有所述钢管柱11的端部分别设有若干定位孔，所述钢管柱11设有定位孔的端部形成模块柱开孔区段。
所有所述钢管柱11的端部、以及所述一字型钢管柱23的端部分别设有若干定位孔，所述钢管柱11、以及所述一字型钢管柱23设有定位孔的端部形成模块柱开孔区段。
当两个所述标准模块单元堆叠时，一个所述标准模块单元位于另一个所述标准模块单元正上方，位于上方的所述模块柱开孔区段与位于下方的所述模块柱开孔区段抵靠，两个所述模块柱开孔区段上还设有若干连接板32和若干对穿螺栓33；
任意两个相互抵靠的所述模块柱开孔区段均设有至少一个连接板32，任意两个背对设置的所述连接板32通过对穿螺栓33连接；
位于上方所述模块柱开孔区段的所述连接板32与位于下方所述模块柱开孔区段的所述连接板32相互抵靠并一体成型。
在对所述标准模块单元或所述带中柱模块单元进行运输和固定时，对于最下方的所述钢管柱11下端的模块柱开孔区段还可以设置固定件73，所述固定件73与所述钢管柱11的下端通过所述连接板32和所述对穿螺栓33固定连接。
在对所述标准模块单元或所述带中柱模块单元进行吊装时，对于最上方的所述钢管柱11上端的模块柱开孔区段还可以设置所述连接板32和所述对穿螺栓33，所述连接板32伸出所述模块柱开孔区段，在背对设置的两个所述连接板32伸出端上的所述对穿螺栓33上还设有固定环85；
吊装时，利用吊索81先水平固定一个矩形吊架82，所述矩形吊架82的四个角上分别固定一个导链83，所述导链83与所述固定环85一一对应，所述导链83的下端分别与对应的固定环85固定连接。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种全模块化建筑结构体系，其特征在于：包括四个钢管柱(11)、四个钢管横梁(14)和四个钢管纵梁(13)，所述钢管柱(11)的截面呈“L”型，所有所述钢管柱(11)竖向设置，所有所述钢管横梁(14)和所有所述钢管纵梁(13)水平设置，四个所述钢管柱(11)、四个所述钢管纵梁(13)和四个所述钢管横梁(14)连接形成标准模块单元，该标准模块单元呈长方体框架结构,所述钢管柱(11)的一个侧边与所述钢管横梁(14)平行，钢管柱(11)的另一个侧边与所述钢管纵梁(13)平行，所述钢管柱(11)的内角朝向所述标准模块单元内部，所述钢管纵梁(13)的长度大于所述钢管横梁(14)的长度；
多个所述标准模块单元在同一平面内呈矩形阵列状分布形成单层体系，所述单层体系内左右相邻、或前后相邻的两个所述标准模块单元之间相互连接；
多个所述单层体系上下依次堆叠形成多层体系，所有所述标准模块单元的钢管柱(11)均竖向设置，所有所述标准模块单元的钢管横梁(14)均相互平行，所有所述标准模块单元的钢管纵梁(13)均相互平行，不同层上下相邻的两个所述标准模块单元之间相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种全模块化建筑结构体系，其特征在于：还包括两个一字型钢管柱(23)，所述一字型钢管柱(23)竖向设置，两个所述一字型钢管柱(23)的上端分别与位于上方的两个所述钢管纵梁(13)的中部连接，两个所述一字型钢管柱(23)的下端分别与位于下方的两个所述钢管纵梁(13)的中部连接，四个所述钢管柱(11)、四个所述钢管纵梁(13)、四个所述钢管横梁(14)和两个所述一字型钢管柱(23)连接形成带中柱模块单元，该带中柱模块单元呈长方体框架结构；
所述钢管柱(11)为等边角钢，所述一字型钢管柱(23)的宽度为所述钢管柱(11)的边长的两倍，所述一字型钢管柱(23)的宽度方向与所述钢管纵梁(13)平行，所述钢管纵梁(13)的长度为所述钢管横梁(14)的长度的两倍，所述钢管柱(11)的长度等于所述钢管横梁(14)的长度，所述一字型钢管柱(23)将其所在的矩形框分隔为两个相同的正方形连接框；
所述标准模块单元同一端的所述钢管柱(11)和其钢管横梁(14)围成正方形对接框；
多个所述带中柱模块单元在同一竖向平面内依次拼接形成转向连接面，在所述转向连接面的两侧分别设有所述多层体系，所述带中柱模块单元的钢管纵梁(13)与所述标准模块单元的钢管纵梁(13)相垂直，所述正方形连接框分别朝向所述转向连接面的两侧的所述多层体系，所述正方形连接框与对应侧的所述多层体系的所述标准模块单元一一对应，所述正方形连接框与所述正方形对接框相连接。
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