模块式建筑模块的叠合自动定位系统及其安装方法
【专利摘要】本发明公开了一种模块式建筑模块的叠合自动定位系统，包括与上建筑模块底部固定连接的四个呈矩形布局的四个连接件，以及与下建筑模块顶部固定连接且与所述的四个连接件对应设置的四个方管，所述的四个连接件包括至少一个双向定位连接件，至少一个单向定位-单向导向连接件，至少一个双向导向连接件。同时还公开了其施工方，本发明的自动定位系统安装精度高，双向定位连接件和单向定位-单向导向连接件共同作用，对两个水平方向均有约束，精度为1.5mm，满足了集成式模块安装精度高的要求。
【专利说明】模块式建筑模块的叠合自动定位系统及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑【技术领域】，特别是涉及一种模块式建筑模块的叠合自动定位系统及其安装方法。
【背景技术】
[0002]集成式模块化建筑是一种新型的建筑模式。高完成度的建筑模块在工厂环境中完成90%以上的施工，然后用大型运输设备运输到施工现场进行组装。组装过程主要是通过对关键的模块节点进行现场结构连接，形成结构整体刚度，其次是对建筑模块间的接缝处进行吻合，保证其安全、防水、隔声和防腐等建筑需求。因为运输、起吊和安装的限制，集成式模块常常以长方体模块形式进行生产、运输和安装。模块长边最长约为18米，短边最长约为4.5米；模块高为建筑单层高度，即3.1米到4.5米。图1所示为长方体模块单元主框架结构示意图。如图1所示，一个长方体模块单元主框架由四根天花板梁(两根长边梁100和两根短边梁200)，四根地板梁(两根长边梁100和两根短边梁200)，四根角柱焊接300而成。除设有墙承重的模块以外，上下相邻层模块在角柱处连接，除此以外均不设结构连接，形成典型的“角柱承重式模块”(柱承式)。这种模块的优点在于其框架布局，承重方式简单直接；上下层间的模块相对独立，隔声隔振性能好；更重要的是该结构形式有利于高效的工厂制造和简单的现场连接。该模块形式是充分考虑了现代化模块建筑设计、生产和施工等多方面因素后，现在普遍使用，并符合模块建筑未来发展方向的一个重要建筑形式。
[0003]但这种现行的模块建筑模式也有缺点:
[0004]其一，模块建筑结构的设计、生产要求高精度，现场施工的误差宽限度小。因为建筑结构以模块形式进行工业化生产，然后运输到施工现场进行组装，所以对模块的生产和安装进度的紧凑性要求很高；一旦某个模块不能准确的叠合、连接和固定，必然会影响到整个施工进度。
[0005]其二，结构安装过程中，可能出现模块的安装的工作平台很小的情况，人工校准定位的方法受到限制。进一步，单靠现场人员进行手工定位，也不能满足集成式模块现场可靠快速安装的要求。
[0006]其三，柱承式集成式模块的角柱为结构连接的关键部位。较大的连接宽限度有利于较好的弥补生产和安装误差，但结构连接的牢固性和结构整体性却受削弱；过小的连接宽限度又容易出现模块现场不能叠合的情况，形成了两难局面。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种模块式建筑模块的叠合自动定位系统及其安装方法。
[0008]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0009]一种模块式建筑模块的叠合自动定位系统，包括与上建筑模块底部固定连接的四个呈矩形布局的四个连接件，以及与下建筑模块顶部固定连接且与所述的四个连接件对应设置的四个方管，所述的四个连接件包括至少一个双向定位连接件，至少一个单向定位-单向导向连接件，至少一个双向导向连接件。
[0010]所述的双向定位连接件包括与上建筑模块底部固定连接的第一底板，固定设置在第一底板中心的方形柱体、形成在柱体端部的球面以及方形柱体和球面间的过渡坡面。
[0011]所述的单向定位-单向导向连接件包括与上建筑模块底部固定连接的第二底板，固定设置在第二底板中心的板状结构，所述的板状结构包括两对称设置的垂直定位面和两对称设置且端部靠近的导向斜面，以及连接两垂直定位面的圆弧形断面。
[0012]双向导向连接件包括与上建筑模块底部固定连接的第三底板和设置在第三底板中心的且端部设置有过渡面的四棱台结构。
[0013]所述的四个连接件为铸钢材质，所述的第一底板、第二底板和第三底板分别柱承式建筑模块的角柱或者墙承式建筑模块的角部端部焊接或者混凝土预埋连接。
[0014]所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边长度为短边长度的2.0倍到3.0倍之间时，所述的四个连接件包括一个双向定位连接件，两个呈对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个单向定位-单向导向连接件的导向斜面均朝向双向定位连接件。
[0015]所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边长度为短边长度的3.0倍以上时，所述的四个连接件包括一个双向定位连接件，两个设置在同一长边两端且垂直定位面垂直设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，其中，与双向定位连接件位于同一短边的单向定位-单向导向连接件的导向斜面朝向双向定位连接件。
[0016]所述的建筑模块为柱承式建筑模块且短边小于3.0米时，所述的四个连接件包括两个双向定位连接件，一个对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个双向定位连接件设置在其中一个短边的两端。
[0017]所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边大于10米时,所述的定位机构包括一个双向定位连接件，两个对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个单向定位-单向导向连接件的导向斜面朝向双向定位连接件。
[0018]一种所述的建筑模块的安装方法，包括以下步骤:
[0019]I)控制待安装的上建筑模块始终保持水平并缓慢地沿竖直方向向下以与下建筑模块叠合；
[0020]2)叠合过程中，首先对准一个双向定位连接件然后以其作为安装基点缓慢绕竖直方向微调模块，从而对准单向定位-单向导向连接件；
[0021]3)进一步向下叠合，双向导向连接件自动补偿安装误差完成安装。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0023]1、安装精度高,双向定位连接件和单向定位-单向导向连接件共同作用，对两个水平方向均有约束，精度为1.5mm，满足了集成式模块安装精度高的要求；
[0024]2、考虑了误差补偿，双向导向连接件和单向定位-单向导向连接件共同作用，从而对两个水平方向均有安装导向并补偿因生产安装产生的误差，误差的补偿值高达+/-5.0mm，满足了集成式模块在生产安装过程中要考虑误差补偿的要求；
[0025]3、安装导向作用，各连接件的顶端设有斜面，充分考虑到模块叠合过程中要对模块进行精确导向定位的要求；且安装方式简单，模块定位在体系在叠合过程中自动完成，迎合了集成式模块现场施工平面小，且要求减少手工操作的特点。
[0026]4、提供模块间水平抗剪约束，双向导向连接件和单向定位-单向导向连接件均有侧向竖直平面，在模块受侧向力作用时，与方管内壁接触挤压，从而传递上下模块间的剪力。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1所示为长方体柱承式建筑模块的单元主框架结构示意图；
[0028]图2所示为具有本发明的四个连接件的建筑模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]如图2所示，本发明的模块式建筑模块的叠合自动定位系统包括与上建筑模块底部固定连接的四个呈矩形布局的四个连接件，以及与下建筑模块顶部固定连接且与所述的四个连接件对应设置的四个方管，所述的四个连接件包括至少一个双向定位连接件，至少一个单向定位-单向导向连接件，至少一个双向导向连接件。具体来说,所述的双向定位连接件包括第一底板，设置在第一底板中心的方形柱体、形成在柱体端部的球面以及方形柱体和球面间的过渡坡面；所述的单向定位-单向导向连接件包括第二底板，设置在第二底板中心的板状结构，所述的板状结构包括两对称设置的垂直定位面和两对称设置且端部靠近的导向斜面，以及连接两垂直定位面的圆弧形断面；双向导向连接件包括第三底板和设置在第三底板中心的且端部设置有过渡面的四棱台结构。
[0031]三种连接件同时设置在一个模块中，其中双向定位连接件对模块进行精准定位，并提供可靠的侧向柱头抗剪约束，双向导向连接件对模块起导向定位作用，充分考虑了在叠合过程中因为生产和安装误差而带来的不吻合情况，从而提供了较大的误差补偿，但不传递柱间剪力。单向定位-单向导向连接件则介于两者之间，既对一个方向其精确的定位作用，又对另一个方向其导向作用。三类连接件构成了集成式模块的可靠、快速的叠合体系，有效提高模块建筑生产和现场施工效率，提高模块结构整体性，以至提高模块结构抗震、抗风性能的重要手段。
[0032]其中，所述的四个连接件均为铸钢材质，所述的第一底板、第二底板和第三底板分别柱承式建筑模块的角柱或者墙承式建筑模块的角部端部焊接或者混凝土预埋连接。
[0033]本发明的叠合自动定位系统可适用于柱承式或墙承式建筑模块，对于柱承式，四个连接件设置在柱承式建筑模块的四角，角柱即可充作下建筑模块的方管，对于墙承式建筑模块，同样需要在上建筑模块底板的角部设置四个连接件，同时在下建筑模块的顶部也要连接短方管与四个连接件对接。下面仅以不同规格的柱承式建筑模块进行示范性说明，需要注意的是，针对不同的场合，叠合定位系统的四个连接件可随方管柱的尺寸而进行缩放；缩小时连接件插入方管内部件变小，可提供更大的安装容错空间，但整体安装精度下降。反之，整体安装精度上升，但容错空间变小。
[0034]当所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边长度为短边长度的2.0倍到3.0倍之间时，所述的四个连接件包括一个双向定位连接件，两个对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个单向定位-单向导向连接件的导向斜面朝向双向定位连接件。从水平分布上看，在长方形模块的一个角点上固定双向定位连接件1，作为模块定位的基点；与双向定位连接件I相邻的两个连接件为单向定位-单向导向连接件2，该单向定位-单向导向连接件的导向斜面必须面向双向定位连接件1，以补偿生产安装带来的误差，另一个方向则为垂直定位面，能够精准的定位模块；最后一个双斜面导向连接件3，提供较大的安装宽限度，作为最后的误差补偿节点，这样的设计有利于模块的快速安装，同时保证模块建筑的安装精度。
[0035]当所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边长度为短边长度的3.0倍以上时，所述的四个连接件包括一个双向定位连接件，两个设置在同一长边两端且垂直定位面垂直设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，其中，与双向定位连接件位于同一短边的单向定位-单向导向连接件的导向斜面朝向双向定位连接件，这样的设计有利于提供更大的安装容错误差，保证了模块的安装工期，同时提供一定的安装精度。
[0036]当所述的建筑模块为柱承式建筑模块且短边小于3.0米时，所述的四个连接件包括两个双向定位连接件，一个对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个双向定位连接件设置在其中一个短边的两端，这样的设计有利于提高模块建筑的安装精度。
[0037]当所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边大于10.0米时，所述的定位机构包括一个双向定位连接件，两个对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个单向定位-单向导向连接件的导向斜面朝向双向定位连接件，，这样的设计有利于提供更大的安装容错误差，保证了模块的安装工期，同时提供一定的安装精度，其他布置方式可按实际模块尺寸、形状进行布置。
[0038]本发明的模块建筑模块叠合自动定位系统，设置在柱承式模块建筑模块角点钢管角柱底部或者顶部，同时所述连接件顶部均设置有坡面，使得相应的钢管柱柱端在对接过程中可以自动滑向设计位置。用于在建筑模块安装叠合过程中，为模块进行自动定位和定位，使上下模块能够比较精准地叠合，从而提高了模块建筑工厂生产和现场安装的效率。
[0039]采用上述的叠合自动定位系统的建筑模块的安装方法包括以下步骤:
[0040]I)控制待安装的上建筑模块始终保持水平并缓慢地沿竖直方向向下以与下建筑模块叠合；
[0041]2)叠合过程中，首先对准一个双向定位连接件然后以其作为安装基点缓慢绕竖直方向微调模块，从而对准单向定位-单向导向连接件；
[0042]3)进一步向下叠合，双向导向连接件自动补偿安装误差完成安装。
[0043]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，包括与上建筑模块底部固定连接的四个呈矩形布局的四个连接件，以及与下建筑模块顶部固定连接且与所述的四个连接件对应设置的四个方管，所述的四个连接件包括至少一个双向定位连接件，至少一个单向定位-单向导向连接件，至少一个双向导向连接件。
2.如权利要求1所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，所述的双向定位连接件包括与上建筑模块底部固定连接的第一底板，固定设置在第一底板中心的方形柱体、形成在柱体端部的球面以及方形柱体和球面间的过渡坡面。
3.如权利要求2所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，所述的单向定位-单向导向连接件包括与上建筑模块底部固定连接的第二底板，固定设置在第二底板中心的板状结构，所述的板状结构包括两对称设置的垂直定位面和两对称设置且端部靠近的导向斜面，以及连接两垂直定位面的圆弧形断面。
4.如权利要求3所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，双向导向连接件包括与上建筑模块底部固定连接的第三底板和设置在第三底板中心的且端部设置有过渡面的四棱台结构。
5.如权利要求4所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，所述的四个连接件为铸钢材质，所述的第一底板、第二底板和第三底板分别柱承式建筑模块的角柱或者墙承式建筑模块的角部端部焊接或者混凝土预埋连接。
6.如权利要求5所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边长度为短边长度的2.0倍到3.0倍之间时，所述的四个连接件包括一个双向定位连接件，两个呈对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个单向定位-单向导向连接件的导向斜面均朝向双向定位连接件。
7.如权利要求5所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边长度为短边长度的3.0倍以上时，所述的四个连接件包括一个双向定位连接件，两个设置在同一长边两端且垂直定位面垂直设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，其中，与双向定位连接件位于同一短边的单向定位-单向导向连接件的导向斜面朝向双向定位连接件。
8.如权利要求5所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，所述的建筑模块为柱承式建筑模块且短边小于3.0米时，所述的四个连接件包括两个双向定位连接件，一个对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个双向定位连接件设置在其中一个短边的两端。
9.如权利要求5所述的模块式建筑模块的叠合自动定位系统，其特征在于，所述的建筑模块为柱承式建筑模块且长边大于10米时，所述的定位机构包括一个双向定位连接件，两个对角设置的单向定位-单向导向连接件和一个双向导向连接件，所述的两个单向定位-单向导向连接件的导向斜面朝向双向定位连接件。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的建筑模块的安装方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)控制待安装的上建筑模块始终保持水平并缓慢地沿竖直方向向下以与下建筑模块叠合； 2)叠合过程中，首先对准一个双向定位连接件然后以其作为安装基点缓慢绕竖直方向微调模块，从而对准单向定位-单向导向连接件；3)进一步向下叠合，双向导向连接件自动补偿安装误差完成安装。
【文档编号】E04B1/58GK104179254SQ201410392481
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】竺·理查德, 郑天心 申请人:国绿空间模块装备（天津）有限公司