积木式建筑系统、元件和组装方法

专利名称：积木式建筑系统、元件和组装方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种建筑结构，具体地说是一种积木式的建筑结构的技术和方 法，其能应用于建筑、家具及玩具领域，同时，本发明的范围并不限于上述领域具体的应用， 对于结构领域技术人员而言显而易见的是，本发明还可用于其它领域的应用。
背景技术：
目前大部分的积木系统都是应用于玩具领域，只能进行普通的互相连接，所拼合 而成的物体结构不稳定，遇到震动时会倒塌，不具备互相扣紧和扩展性。目前少部分的积木 系统是可以互相扣紧的，但由于这些积木元件本身的结构限制，组成的形状单一，缺乏更好 的稳定性，造成很难应用到其他领域，如建筑领域，家具领域等。为了构建建筑物，现有的主流应用技术是钢筋混凝土组成的框架结构，再配以砖 块，水泥建成的墙体对建筑物空间进行分割，这种以混凝土、沙石和钢筋建造的建筑物耗费 大量的资源，且必须动用许多重型机械进行建造，而且拆毁后会产生大量建筑废料；建筑物 的形状和空间只能按设计好的图纸建造，建成后想进行更改非常困难，这类建筑物不具备 可移动性和可扩展性。除了钢筋混凝土结构的建筑，目前出现的积木式的建筑物往往所指的是类似于集 装箱堆栈形式的，通过设计某种连接部件或自身的某个卡扣部分，将一个集装箱单元压在 另一个集装箱单元上面，这种设计只是将建筑物进行简单的分割和堆砌，建筑物从外表看 起来形成一种积木堆砌的效果，在建造过程中仍然要动用大型机械设备，建筑物的积木模 块本身的外形和空间是不可改变的，这种特性令其不具备可扩展性，同时这一类建筑物，必 须依靠一定数量的同类的其他单元进行堆砌，这将会使它的可移动性大打折扣，同时这种 建筑物不具备化整为零的特性，所用的原材料仍然不能和其它建筑物通用。还有一种积木式建筑指的是通过将建筑物的框架和墙体设计成可拼装拆卸的钢 条和板块，通过各种连接部件将这些钢条和板块拼成框架、墙体和楼板组成的房屋，如在中 国的
公开日为2006.01. 18，专利申请号为CN200410028042. 2的发明中提出的积木式整板 免装修快速组装房屋，这种形式的积木式建筑解决了空间的可扩展性及原材料的回收再利 用，通过工业化的大量生产此类元件可以很快地组装出房屋，满足居住的需求，但是由于元 件本身结构上的限制，组装出来的建筑形状和空间会和蜂巢的结构一样，设计上缺乏人性 化和选择的多样性，而且在建筑元件的通用性上也有非常大的局限，它只能用于建造某样 或某几样特定形状，特定功能的建筑物。众所周知，目前在欧美等西方国家比较流行的积木式房屋住宅建筑采用的是轻钢 结构，特别是冷弯薄壁轻钢结构体系，这是澳大利亚的成熟技术，这种技术的原理和前述的 ‘积木式整板免装修快速组装房屋’是一样，也是过将建筑物的框架和墙体设计成可拼装拆 卸的钢条和板块，通过各种连接部件将这些钢条和板块拼成框架、墙体和楼板组成的房屋， 但其的主要特征是房屋住宅的所有结构构件事先在电脑中设计好，然后借助特殊的CAD技 术和轻钢结构建造设计软件的控制，通过智能加工设备自动精确加工，直接生产出组合成
5房屋所需要的结构构件，如墙架、楼面梁、屋架，其生产制作的全过程是以电脑软件控制的 专业设备完成，其余屋面楼面系统再采用防水玻纤瓦、防水卷材、保温材料棉、桁条、吊防火 石膏板，整个生产过程就如同工业化生产汽车零部件一样，其优点是构件的精密度误差在 人工难以达到的半毫米以内，生产工序成熟，其缺点是造价高，标准化、定型化的内部布局 和配套设施设计很难适应群众对住房可“任意处理”的习惯，因为钢结构已经将房屋按设计 分割好了 ；此外钢材的腐蚀性使其必须采用镀铝锌钢，才能最大程度的防腐，主体钢结构才 能达到50年；另外此种房屋对新型材料要求比较多，轻钢住宅的结构配隔热保温等材料， 且普遍采用轻质的新型建筑材料以达到施工方便的需要；特别注意的是其施工建造过程只 是按电脑事先设计好图像施工，其所谓“积木式房屋”表达的只是说象拼积木一样去装配这 些预制材料来完成房屋建造，而并非真正意义上的使用积木元件米制造房屋，其结构构件 是不具备通用性的，而且在空间和功能的扩展方面也有欠缺，因为必须完全按照原来的设 计图来建造施工，因此其不具备积木的灵活多变性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种积木式的建筑系统、系列元件的结构原理及其组装方 法，具体的说是用彼此互相通用的系列元件，按不同的卡扣接合的组装方式，完成拼砌出由 平面和立柱形状结构组成的各种不同功能的物体。本发明的目的是通过如下方式加以实现的，该积木式建筑系统的元件包含有形状 象汉字的‘口’形元件，‘一’形元件，‘门’形元件，‘鼎’形元件，‘工’形元件，‘十’形元件， 以及若干种鱼骨形的元件，鱼骨形的元件又由汉字‘工’形、‘王’形、‘十’形、‘一’形、‘土’ 形、‘干’形、‘凹’形和‘凸’形自由搭配组合而成，该系列元件的几何形状是由若干数量的 相同正立方体合并在一起，按照1个正立方体的厚度以上述汉字的形状进行排列构成，由 于元件自身形成凸起和凹陷部位都是正立方体形状，该系列元件可以通过多种卡扣接合组 装方法使元件间凹凸部位相互卡扣接合，拼砌出许多结构稳定的由平面和立柱形状结构组 成的物体，该系列元件可被看作是平面和立柱解体后通用的零件，各种元件通过自身的凹 凸结构互相卡扣接合，元件选择具有高拉伸强度的材料，这样接合处不需要其他连接部件 就可达到结构稳定的效果。本发明的实质是用一系列各种不同形状的积木式元件，互相卡扣接合用以组装由 平面和立柱形状结构组成的各种不同功能的物体。此系列元件的几何形状结构原理相同， 是由若干数量的相同正立方体合并在一起，按照1个正立方体的厚度以上述汉字的形状进 行排列构成，其中一种鱼骨形的元件由19个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘王’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成(如图1中的元件1)；一种鱼骨形的元件由15个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成(如图1中的元件2)；一种鱼骨形的元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘土’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成(如图1中的元件3)；一种鱼骨形的元件由18个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘王’形 在上，‘工’形在下的形状排列构成(如图1中的元件4)；
一种鱼骨形的元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘土’形 在上，‘干’形在下的形状排列构成(如图1中的元件5)；一种‘口，形元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘口，形 的形状排列构成(如图1中的元件6)；‘一’形元件由5个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘一’形的形状 排列构成(如图1中的元件7)；‘门’形元件由9个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘门’形的形状 排列构成(如图1中的元件8)；一种鱼骨形的元件由15个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘十’形在中，‘十’形在下的形状排列构成(如图13中的元件9)；一种鱼骨形的元件由21个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘工’形在中，‘工’形在下的形状排列构成(如图13中的元件10)；‘十’形元件由5个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形的形状 排列构成(如图13中的元件11)；‘工’形元件由7个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形的形状 排列构成(如图13中的元件12)；一种鱼骨形的元件由17个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘工’形在中，‘十’形在下的形状排列构成(如图13中的元件13)；一种鱼骨形的元件由15个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘凹’形在中侧向放置，‘十’形在下的形状排列构成(如图13中的元件14)；一种‘口，形元件由8个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘ 口，形 的形状排列构成(如图13中的元件15)；一种鱼骨形的元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘工’形在下的形状排列构成(如图13中的元件16)；一种鱼骨形的元件由12个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘凸’形 在上侧向放置，‘凸’形在中侧向放置，‘凸’形在下侧向放置的形状排列构成(如图13中的 元件18)；‘鼎’形元件由11个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘鼎’形的形 状排列构成(如图3中的元件3)；一种鱼骨形的元件由33个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘工’形在中，‘工’形在下的形状排列构成(如图23中的元件5)；一种鱼骨形的元件由23个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成(如图23中的元件6)；一种元件由17个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘口’形，其中一 边凸出1个正立方体的形状排列构成(如图23中的元件7)；一种元件由12个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘门’形，其中横 向的一边侧向凸出1个正立方体的形状排列构成(如图23中的元件8)；一种鱼骨形的元件由10个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘十’形在下的形状排列构成(如图23中的元件8)。
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本发明的工作原理是，依靠元件自身形成凸起和凹陷部位都是正立方体的形状， 通过多种卡扣接合组装方法使元件间凹凸部位相互卡扣接合，其中一种主要的立柱卡扣接 合组装方法为先用前述的两对鱼骨形元件，前后相同的一对元件与左右相同的一对元件 互相卡扣接合组成横截面是3X3个正立方体的立柱体，再用‘口’形元件套住该立柱体以达 到锁紧作用，然后利用‘一’形元件插入立柱体元件卡扣后空出的洞以支撑‘口’形元件防 止其向下滑落，从而完成立柱体的组件制作，再依照同样的组装方法组合出立柱体的延长 部分，使用这种原理，配合不同的鱼骨形元件可组装出多种形状不同的立柱体；使用同样的原理，其中一种主要的平面卡扣接合组装方法为先用前述的两对鱼 骨形元件，前后相同的一对元件与左右相同的一对元件互相卡扣接合组成横截面是3X3个 正立方体的立柱体，再用‘口’形元件套住该立柱体以达到锁紧作用，然后横向放置立柱 体，把其看作是横梁的组件，再依照同样的组装方法组合出横梁的延长部分，在其上方扣上 ‘门，形元件，从而完成单条横梁的制作，再依照同样的组装方法组合出多条横梁，把多条横 梁平行并排放置就可组合成悬空的平面结构，使用这种原理，建造建筑物时，用此方法既可 组装楼面又可组装楼梯；使用同样的原理，其中一种主要的墙体卡扣接合组装方法为先用前后相同的一对 元件与上下相同的一对元件互相卡扣接合组成横截面是3X3个正立方体的立柱体，该立柱 体横向放置用相同的方法进行延长，每三对元件卡扣后要留有位置在上下或前后，形状为 汉字‘十’形或‘工’形的凹陷空间，以同样的方法制作三条的上述立拄体并且按上、中、下 横向平行放置，再用前后相同的一对鱼骨形元件，卡扣住之前所述的上中两条平行放置的 立柱体空出的凹陷部分，再用前后相同的另一对鱼骨形元件，卡扣住之前所述的中下两条 平行放置的立柱体邻近空出的凹陷部分，以达到锁紧上中下三条立柱体的作用，然后继续 按照相同的原理和组装方法组合出墙体的扩展部分。本发明的具体工作过程是通过积木式元件组装出各种功能各异但结构都有相同 之处，且都是由平面和立柱结构形状组成的物体，可应用于房屋住宅，市政建筑设施，各类 家具以及玩具等领域，由于本发明的元件主要依靠自身结构上的卡扣接合，因此该系列元 件需采用具有高拉伸强度的材料制作，这些材料选自包含金属型材，木材或合成木材，塑料 等材料。本发明的优点从安装应用的简便性与现有技术相比，在建造房屋等建筑物时，由 于本发明的一系列建筑元件不需要使用任何钢筋，水泥，或是其他连接物，而是利用自身结 构上的特点进行组合连接，由于组成原料的单一化，对比现有技术可以大大节省了许多建 造工序，如省去焊接钢筋，灌注水泥，水泥干却等等工序，同样，本发明应用到家具领域中 时，也不需要任何的铁质的连接部件，如螺丝螺帽等或者胶水等其他材料。本发明的优点从环境保护和资源再利用的角度与现有技术相比，本发明应用在建 筑物时，一方面，由于是依靠自身的结构进行互相的卡扣扣紧从而达到稳定的结构，建成的 墙体、立柱、梁及框架是不需要任何钢筋、水泥和砂石等中介材料的，这种应用使得建筑物 对钢筋水泥和砂石等资源性原材料的依赖降到了最低；另一方面，由于本发明的系列元件 可以通过不同的组合方式形成多种形状，这种灵活多变的结构赋予了元件以生命，就如同 许多不同的基因组合构成许多不同功能的器官和组织一样，相同的几种元件通过不同的排 列组合方式形成建筑物，既可以建造房屋(如图6所示)，又可以建造人行天桥(如图5所示)，既可以建造路灯柱子，又可以建造电线杆，既可以建造围墙，又可以建造路障(如图3 所示)，既可以建造公共汽车站(如图4所示)，又可以建造游艇码头，这种先天的结构特点 使得这些建筑元件在建筑物完成使命被拆除后仍然能继续被重新利用。一般情况下，家具 在完成使命或用旧损毁后往往会被废弃成为垃圾，当本发明应用在家具领域时，其元件可 根据需要变换组合变成另一种家具，如图1的椅子和图2的桌子，用旧的东西一下子就能重 新利用起来，大大减少了这种家具废弃对环境的破坏，同样起到环保和可再利用的积极效果。本发明的优点从通用性与现有技术相比，应用到建筑领域中，本发明的元件就如 同普通砖块一样，只是砖块要配合钢筋水泥才能建造出建筑物，而本发明的元件不需要任 何中介连接物质就可装配成各种形状的建筑物，就如同这些元件是这些建筑物的通用零件 一样，把零件按不同的组合安装，可做成许许多多由平面和立柱组成的物体形状，如房屋、 人行天桥、路灯、围墙、公共汽车站等等。应用到家具领域中，本发明的元件更能发挥其强 大的通用性，人们可以根据自己的需要制作出适合自己的家具，如桌子，椅子，书柜，鞋柜等等。本发明的优点从空间的扩展性与现有技术相比，应用到建筑领域中时，本发明的 元件组合成的建筑物具有非常好的扩展性，如房屋，人们可以很容易地改造房屋的空间；如 人行天桥，人们可以很容易地加长加宽，或增加挡雨棚。应用到家具领域时，本发明的元件 组合成的家具同样具有非常好的扩展性，比如椅子，人们可以根据需要随意改变其大小、高 度和结构，而不需要去使用以往按工业化标准尺寸做出来产品。本发明的优点从制造和维护成本上与现有技术相比，应用到建筑领域，本发明将 大大节省生产成本和时间成本，它将改变以往的建筑物建造模式，没有了钢筋水泥砂石，原 材料上大大降低了成本；施工时减少了许多不必要的工序，在建造时突破时间和空间的限 制，省去了重型机械的帮忙，在建筑物施工现场可以24小时开工拚装作业而不产生大的噪 音，这样突破了施工时间上的限制；同时，大的部件组装可以在工厂车间制作完成再运输到 施工现场进行拼接，这样又突破了空间上的限制。维护维修也相当容易，只要更换坏的元件 就可以了。原材料的减少，工序的减少，施工设备的减少，维修维护简便，时间和空间的开 放，通过工业化大量生产本发明的元件，人们可以根据自己的需要很容易地就组装出合适 的房子。本发明的优点从抗震性能与现有技术相比，应用到建筑领域中，在建造房屋住宅 时，由于各元件间的组合是相互扣紧的，首尾相连，整个建筑物就如同是一个编织出来的整 体，不会因为某个位置的元件损毁而开裂并影响其它元件的稳定性，所建造的建筑物的墙 体和立柱等结构的应力均勻分布，可以轻易的把剧烈的震动分散瓦解掉，用本发明所建造 的房屋，可以很好地在地震中保护人民的生命和财产安全。


本发明具有如下附图图1为用积木式建筑系统、元件系统制作的家具，椅子结构示意图。图2为用积木式建筑系统、元件系统制作的家具，桌子结构示意图。图3为用积木式建筑系统、元件系统制作公路路障结构示意图。
图4为用积木式建筑系统、元件搭建的公交车站结构示意图。图5为用积木式建筑系统、元件系统搭建的人行天桥示意图。图6为图5中的A部分，人行天桥的楼梯支撑柱的结构示意图。图7为图5中的B部分，人行天桥的主体支撑柱的结构示意图。图8为图5中的C部分，人行天桥的中部支撑柱的结构示意图。图9为图5中的D部分，人行天桥的楼梯的结构示意图。图10为图5中的E部分，人行天桥的楼梯接驳平台的结构示意图。图11为图5中的F部分，人行天桥的桥面的结构示意图。图12为用积木式建筑系统、元件系统搭建的房屋住宅单层示意图。图13为图12中的A部分，房屋的阳台结构示意图。图14为图12中的B部分，房屋的一种大窗口墙体结构示意图。图15为图12中的C部分，房屋的一种小窗口墙体结构示意图。图16为图12中的D部分，房屋的密封墙体结构示意图。图17为图12中的E部分，房屋的另一种大窗口墙体结构示意图。图18为图12中的F部分，房屋的一种开门墙体结构示意图。图19为图12中的G部分，房屋的另一种开门墙体结构示意图。图20为图12中的H部分，房屋的楼梯接驳平台结构示意图。图21为图12中的I部分，房屋的楼梯结构示意图。图22为图12中的J部分，房屋的楼梯过道结构示意图。图23为用积木式建筑系统、元件系统搭建的另一种墙体、楼面模型结构示意图。
具体实施例方式在本发明的具体应用中，元件的生产材料可选用具有高拉伸强度的材料，包含金 属型材，木材或合成木材，塑料等材料，其中由于塑料具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性、电 绝缘性、绝热性、优良的吸震和消音隔声作用，并具有很好的弹性，能很好地与金属、玻璃、 木材等其他材料粘接，易加工成型等优点，本发明的实施例中元件的材料选择使用塑料，并 且将元件塑制成底面留空、主体为空心附带加强筋的结构，保证元件质轻利于安装，以下每 个实施例的具体组装方法可参见说明书附图中沿线标注的数字，该数字是该对应图中所应 用的元件代号。参照图1，其示出了根据本发明应用于家具领域的一个实施例，用积木式建筑系统 及元件制作的一张椅子，组成椅子的积木式元件包括元件1、2、3、4、5、6、7、8，此8种元件按 照一定的顺序互相以卡扣方式接合组成椅子的立柱和平面，组装椅脚柱体和靠背柱体的方 法是，先用两对鱼骨形元件，前后相同的一对元件与左右相同的一对元件互相卡扣接合组 成横截面是3X3个正立方体的立柱体，再用‘口’形元件套住该立柱体以达到锁紧作用，然 后利用‘一’形元件插入立柱体元件卡扣后空出的洞以支撑‘口’形元件防止其向下滑落， 从而完成立柱体的组件制作，再依照同样的组装方法组合出立柱体的延长部分，拆卸的时 候先取出‘一’形元件，然后滑动‘口’形元件以使其他鱼骨形元件能被松出，此实施例主要 说明立柱体的一种结构稳定的卡扣接合方式和效果，将该系列元件的厚度设计为1cm，则椅 子的总高度为100cm，座位处高度为44cm。
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参照图2，其示出了根据本发明应用于家具领域的实施例，用积木式建筑系统及元 件制作的一张桌子，组成桌子的积木式元件包括元件1、2、3、4、5、6、7、8，此8种元件按照一 定的顺序互相以卡扣方式接合组成桌子的立柱和平面，组装桌脚的方法是延用并改进前述 图1实施例的立柱结构，将成对的鱼骨形元件4卡扣住两条立柱体以形成结构更稳定和承 重能力更强的立柱体；组装桌面的方法是，先用两对鱼骨形元件，前后相同的一对元件与左 右相同的一对元件互相卡扣接合组成横截面是3X3个正立方体的立柱体，再用‘口’形元件 套住该立柱体以达到锁紧作用，然后横向放置立柱体，把其看作是桌面横梁的组件，再依照 同样的组装方法组合出横梁的延长部分，在其上方扣上‘门’形元件，从而完成单条横梁的 制作，再依照同样的组装方法组合出多条横梁，把多条横梁平行并排放置就可组合成悬空 的平面结构，其中桌面中部的下方，利用桌面横梁预留的卡扣位置，使用元件4，5加设了一 道与桌面两端相同结构的，垂直并扣紧相邻近的桌面横梁的卡扣部分。此实施例的演示，主 要通过桌脚可根据使用要求进行加强、加固，桌面可根据使用要求加长、加宽，以此来表达 本发明应用时所具有的扩展性。将该系列元件的厚度设计为1cm，则桌子的高度为39cm，宽 度为70cm，长度为109cm。参照图3，其示出了根据本发明应用于市政设施的实施例，用积木式建筑系统及元 件制作的路障，组成路障的积木式元件包括元件1、2、3此3种元件按照一定的顺序互相以 卡扣方式接合组成路障，通过此实施例，我们可以看到图中元件1，2，3三种元件只需简单 组合，就可完成路障的制作，充分说明该系列元件的实用性和安装简便性，将该系列元件的 厚度设计为5cm，则图3中路障的高度为90cm，总长度为925cm。参照图4，其示出了根据本发明应用于市政设施的实施例，用积木式建筑系统及元 件制作的公交车站，组成公交车站的积木式元件包括元件1、2、3、4、5、6、7、8，此8种元件按 照一定的顺序互相以卡扣方式接合组成公交车站的立柱和横梁，同样，此实施例的组装原 理与图1及图2的立柱和横梁组装原理是相同的，此实施例需要使用混凝土来固封住公交 车站的基部元件，以防止向两侧摇摆，通过此实施例，我们可以看到与图1椅子，图2桌子相 同的8种结构相同的元件，使用小型的元件可应用于家具领域，使用大型元件可应用于市 政设施或建筑领域。将该系列元件的厚度设计为5cm，则图4中公交车站的高度为360cm， 宽度为235cm，长度为1125cm。参照图5，其示出了根据本发明应用于市政建筑的实施例，用积木式建筑系统及元 件制作的人行天桥，此实施例将人行天桥的主要结构部分分为A、B、C、D、E、F，此6个主要部 分所使用的元件与图1，图2，图4中的元件1、2、3、4、5、6、7、8是一样的，各部分详细结构示 意图见图6的楼梯支撑柱，图7的主体支撑柱，图8的中部支撑柱，图9的楼梯，图10的楼梯 接驳平台，图11的桥面。通过此实施例更加说明了本发明系列元件的通用性和实用性。将 该系列元件的厚度设计为5cm，则图5中人行天桥的桥面高度为535cm，楼梯宽度为255cm， 护栏高度为105cm，桥体跨度为2350cm。参照图9，其示出了图5中人行天桥D部分楼梯的结构示意图，此部分与人行天桥 的其它部分所用元件相比，多出三个斜面元件，此三种元件9，10，11是为自行车通过人行 天桥而特别设计的斜面几何体，元件11的凹口位安装时会将‘一’形元件7压在下面，元件 9，10再扣在‘一’形元件7上方，以防止其滑动。通过人行天桥实施例的楼梯结构示意图， 我们可以看到带有斜面性质的楼梯被元件1，2，3，4，5，6，7，8解构成平面和立柱形状结构，表达了本发明的实质是用一系列各种不同形状的积木式元件，互相卡扣接合用以组装由平 面和立柱形状结构组成的各种不同功能的物体。参照图12，其示出了根据本发明应用于建筑物的实施例，用积木式建筑系统及元 件制作的房屋住宅单层结构示意图，此实施例将房屋住宅的主要结构为A、B、C、D、E、F、G、 H、I、J 10个部分，应用此实施例，可以把建好房屋住宅的第一层看做是一个单元，由于房 屋单元四面的墙体、阳台和楼梯的立柱都留有与上一层对应部位卡扣接合的元件，如果需 要建造第二、三、四或更高的楼层，只需要要重复制作与第一层相同结构的房屋单元就可以 了。各部分详细结构示意图见图13的阳台、图14的一种大窗口墙体、图15的一种小窗口 墙体、图16的密封墙体、图17的另一种大窗口墙体、图18的一种开门墙体、图19的另一种 开门墙体、图20为图12的楼梯接驳平台、图21的楼梯、图22的楼梯过道结构示意图。将 本发明的元件厚度设计为5cm，则图12中房屋住宅的单层高度为300cm。墙体厚度为15cm。参照图13，图14，图15，图16，图17，图18，图19，图20，图21，图22，其中所应用 的系列元件比人行天桥所用的元件多采用了 10种元件，如图13中的元件9、10、11、12、13、 14、15、16、17、18，其中鱼骨形元件9、10是用来稳固房屋墙体的，这种墙体的卡扣接合组装 方法为先用前后相同的一对元件与上下相同的一对元件互相卡扣接合组成横截面是3X3 个正立方体的立柱体，该立柱体横向放置用相同的方法进行延长，每三对元件卡扣后要留 有位置在上下或前后，形状为汉字‘十’形或‘工’形的凹陷空间，以同样的方法制作三条的 上述立拄体并且按上、中、下横向平行放置，再用前后相同的一对鱼骨形元件，卡扣住之前 所述的上中两条平行放置的立柱体空出的凹陷部分，再用前后相同的另一对鱼骨形元件， 卡扣住之前所述的中下两条平行放置的立柱体邻近空出的凹陷部分，以达到锁紧上中下三 条立柱体的作用，然后继续按照相同的原理和组装方法组合出墙体的扩展部分。并且，元 件11、12、13、14、15、16、17、18是安装在上下楼层的墙体衔接的部位，又或者是门窗在墙体 的开口位置，其中元件9、10、13、14用于衔接扣紧，其余元件11、12、15、16、17、18用于填补 墙体或门口，窗口与墙体中间的空缺位置，在此实施例中要应用到的元件11、12、13、14、15、 16、17、18的使用数量非常少，并且其中元件11、12、14、16、17、18可以由其他元件1、2、3、4、 9，10、13裁割后制成，整个实施例的房屋住宅所应用的建筑元件主要仍然是1、2、3、4、5、6、 7、8、9、10，其中大部分元件是与人行天桥的元件一致的，参照图23示出的墙体及楼面模型，此实施例所展示的是用另一系列形状相似的 元件，见图中的元件1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，该系列元件与制作出与前述实施例的元件形 状结构大体一致，可以从图中看到所制作的的墙体、楼面梁和楼板与实施例图12所示的房 屋住宅的墙体、楼面梁及楼板形状不一样，但其结构的卡扣方式及原理与前述实施例图12 房屋住宅是一样的，该系列元件适合需要加厚墙体的建筑物，将元件厚度设计为5cm，图23 中墙体厚度为25cm。通过此实施例说明，本发明对于本领域技术人员来说，在本专利构思及 具体实施例启示下，能够从本专利公开内容，原理及常识直接导出或联想到的一些变形，例 如改变本发明元件的部分形状，以及元件间的相互不同卡扣接合的方式，等等的非实质性 改动，如图23实施例所展示的结构和元件，同样能实现或类似上述实施例的功能和效果的 均属于本专利保护范围。
权利要求
积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑系统的元件包含有形状象汉字的‘口’形元件，‘一’形元件，‘门’形元件，‘鼎’形元件，以及若干种鱼骨形的元件，鱼骨形的元件又由汉字‘工’形、‘王’形、‘十’形、‘一’形、‘土’形、‘干’形、‘凹’形和‘凸’形自由搭配组合而成，该系列元件的几何形状是由若干数量的相同正立方体合并，按照1个正立方体的厚度以上述汉字的形状进行排列构成，由于元件自身形成凸起和凹陷部位都是正立方体形状，该系列元件可以通过多种卡扣接合组装方法使元件间凹凸部位相互卡扣接合，拼砌出许多结构稳定的由平面和立柱形状结构组成的物体，该系列元件可被看作是平面和立柱解体后通用的零件，各种元件通过自身的凹凸结构互相卡扣接合，元件选择具有高拉伸强度的材料，这样接合处不需要其他连接部件就可达到结构稳定的效果。
2.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的一种鱼骨形的元件由19个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘王’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成。
3.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的一种鱼骨形的元件由15个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成。
4.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的一种鱼骨形的元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘土’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成。
5.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的一种鱼骨形的元件由18个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘王’形 在上，‘工’形在下的形状排列构成。
6.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的一种鱼骨形的元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘土’形 在上，‘干’形在下的形状排列构成。
7.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的一种‘口’形元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘口’形的 形状排列构成。
8.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的‘’形元件由5个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘一’形的形状排 列构成。
9.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建筑 系统的‘门’形元件由9个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘门’形的形状 排列构成。
10.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由15个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘十’形在中，‘十’形在下的形状排列构成。
11.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由21个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘工’形在中，‘工’形在下的形状排列构成。
12.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的‘十’形元件由5个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形的形 状排列构成。
13.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的‘工’形元件由7个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形的形 状排列构成。
14.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由17个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘工’形在中，‘十’形在下的形状排列构成。
15.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由15个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘凹’形在中侧向放置，‘十’形在下的形状排列构成。
16.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种‘口’形元件由8个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘口’形 的形状排列构成。
17.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由16个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘工’形在下的形状排列构成。
18.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由12个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘凸’形 在上侧向放置，‘凸’形在中侧向放置，‘凸’形在下侧向放置的形状排列构成。
19.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的‘鼎’形元件由11个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘鼎’形的形 状排列构成。
20.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由33个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘工’形在中，‘工’形在下的形状排列构成。
21.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由23个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘工’形 在上，‘土’形在下的形状排列构成。
22.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种元件由17个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘口’形，其中一 边凸出1个正立方体的形状排列构成。
23.根据权利要求1所述的积水式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种元件由12个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘门’形，其中横 向的一边侧向凸出1个正立方体的形状排列构成。
24.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的一种鱼骨形的元件由10个相同正立方体按照厚度为1个正立方体，以汉字‘十’形 在上，‘十’形在下的形状排列构成。
25.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该系列元件 的形状是由若干数量的相同正立方体合并，按照1个正立方体的厚度以前述汉字的形状进 行排列构成，由于元件自身形成凸起和凹陷部位都是正立方体形状，该系列元件可以通过 多种卡扣接合组装方法使元件间凹凸部位相互卡扣接合，其中一种主要的立柱卡扣接合组 装方法为先用前述的两对鱼骨形元件，前后相同的一对元件与左右相同的一对元件互相卡 扣接合组成横截面是3X3个正立方体的立柱体，再用‘口’形元件套住该立柱体以达到锁紧 作用，然后利用‘一’形元件插入立柱体元件卡扣后空出的洞以支撑‘口’形元件防止其向 下滑落，从而完成立柱体的组件卡扣接合，再依照同样的组装方法组合出立柱的延长部分， 使用这种原理，配合不同的鱼骨形元件可组装出多种形状不同的立柱体。
26.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该系列元件 的形状是由若干数量的相同正立方体合并，按照1个正立方体的厚度以前述汉字的形状进 行排列构成，由于元件自身形成凸起和凹陷部位都是正立方体形状，该系列元件可以通过 多种卡扣接合组装方法使元件间凹凸部位相互卡扣接合，其中一种主要的平面卡扣接合组 装方法为先用前述的两对鱼骨形元件，前后相同的一对元件与左右相同的一对元件互相卡 扣接合组成横截面是3X3个正立方体的立柱体，再用‘口’形元件套住该立柱体以达到锁紧 作用，然后横向放置立柱体，把其看作是横梁的组件，再依照同样的组装方法组合出横梁的 延长部分，在其上方扣上‘门’形元件，从而完成单条横梁的制作，再依照同样的组装方法组 合出多条横梁，把多条横梁平行并排放置就可组合成悬空的平面结构，使用这种原理，建造 建筑物时，用此方法既可组装楼面又可组装楼梯。
27.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该系列元件 的形状是由若干数量的相同正立方体合并，按照1个正立方体的厚度以前述汉字的形状进 行排列构成，由于元件自身形成凸起和凹陷部位都是正立方体形状，该系列元件可以通过 多种卡扣接合组装方法使元件间凹凸部位相互卡扣接合，其中一种主要的墙体卡扣接合组 装方法为先用前后相同的一对元件与上下相同的一对元件互相卡扣接合组成横截面是3X3 个正立方体的立柱体，该立柱体横向放置用相同的方法进行延长，每三对元件卡扣后要留 有位置在上下或前后，形状为汉字‘十’形或‘工’形的凹陷空间，以同样的方法制作三条的 上述立拄体并且按上、中、下横向平行放置，再用前后相同的一对鱼骨形元件，卡扣住之前 所述的上中两条平行放置的立柱体空出的凹陷部分，再用前后相同的另一对鱼骨形元件， 卡扣住之前所述的中下两条平行放置的立柱体邻近空出的凹陷部分，以达到锁紧上中下三 条立柱体的作用，然后继续按照相同的原理和组装方法组合出墙体的扩展部分。
28.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，用该积木式 建筑系统的元件和组装方法可制作的各种由平面和立柱结构形状的物体，如可应用于房屋 住宅，市政建筑设施，各类家具以及玩具等领域。
29.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的元件由于不需要其他中介连接材料就能连接组合，互相卡扣接合组成各种形状， 安装简便如同积木一般，因此命名为积木式建筑系统和积木式建筑元件。
30.根据权利要求1所述的积木式建筑系统、元件和组装方法，其特征是，该积木式建 筑系统的元件由具有高拉伸强度的材料构成，这些材料选自包含金属型材，木材或合成木 材，塑料等材料。
全文摘要
积木式建筑系统、元件和组装方法，该系列元件包含有形状象汉字的‘口’形元件，‘一’形元件，‘门’形元件，‘鼎’形元件，以及若干种鱼骨形状的元件，鱼骨形的元件又由汉字‘工’形、‘王’形、‘十’形、‘一’形、‘土’形、‘干’形、‘凹’形和‘凸’形自由搭配组合而成，该系列元件的几何形状是由若干数量的相同正立方体合并，按照1个正立方体的厚度以上述汉字的形状进行排列构成，由于元件自身形成凸起和凹陷部位都是正立方体形状，该系列元件可以通过多种卡扣接合组装方法使元件间凹凸部位相互卡扣接合，拼砌出许多结构稳定的由平面和立柱形状结构组成的物体，该系列元件可被看作是平面和立柱解体后通用的零件。
文档编号A63H33/08GK101956425SQ20101028130
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者李贤 申请人:路明;李严;万志平