组合式建筑单元以及建造和运输组合式建筑单元的方法
【专利说明】组合式建筑单元以及建造和运输组合式建筑单元的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求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 的题为“MODULAR BUILDING UNITS, ANDMETHODS OF CONSTRUCTING AND TRANSPORTING SAME (组合式建筑单元以及建造和运输组合式建筑单元的方法)”的美国临时申请的权益及优先权。以上专利申请的内容以参见的方式特此明确地纳入本文的详细描述中。
技术领域
[0003]本发明涉及一种连接件组件、使用该连接件组件的可吊装连接件组件，升吊框架组件、组合式(或称为模块化)框架单元的联接系统、形成具有连接件组件的组合式框架单元的装配架(jig)、联接具有连接件组件的组合式框架单元的方法、组装具有连接件组件的组合式单元的方法和具有连接件组件的建筑物。
技术背景
[0004]众所周知的是，在可控工厂环境中用标准化部件建造的预制组合式建筑单元由于成本降低和质量提高而是令人满意的，与在室外施工作业现场进行类似的作业相比，成本降低和质量提高是可实现的。
[0005]因此，具有门、墙壁和上部结构的预制组合式建筑单元，以及其包含预装在其内的所有系统和家具在本领域中是优选的且众所周知的。包括将两个或两个以上组合式建筑单元连结在一起以形成更大结构的装置和方法的建筑组装系统在本领域中也是众所周知的。
[0006]接合在结构框架的上表面或侧表面上的专门预制孔以为了升吊并移动组合式建筑单元提供可松开连接的装置在本领域中是众所周知的。
[0007]使用工厂建造的模块来建造细长或高大建筑物的限制是经济建造模块不能抵抗并传递由风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压缩荷载。此外，所有这些类型的力都通过建筑物的一个轴线或两个轴线上的狭窄度扩大。这些作用在较低楼层是最大的，并且与逐渐增加的高度和细长度成比例上升，因此力在较低楼层也是最大的。相邻模块之间的连接的销接性质和超过运输整体性所需的对角支撑的缺乏限制通过传统模块类型的较大组装的力传递的有效性，是很多组合式建造系统的特性。
[0008]使用如本文所引用的在本领域教导的模块建造高大或细长建筑物的本领域现状，是要么通过加固构成建筑物的所有模块的整体性保持生产的规模经济，因此全部有助于抵抗以分布式的方式的各个力，如一堆海运集装箱这样做；或者是采用位于所有模块的墙壁内或外的大型柱，从而形成替代荷载路径；或者是建造绕过模块并通过次级结构将大荷载传递到地面的相邻或互连的支撑框架；或者是使用垂直穿过建筑物以锚定模块抵抗隆起和横向漂移的拉杆或拉索所有上述方法可能在可实现的对力的抵抗和力的传递上有限制，或者需要架设额外结构，这又可能限制可实现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，特别是大型柱在角部处组合时或出现在墙壁内的中间位置的情况下，导致模块之间的空间较大，和/或导致墙壁的厚度增大而减小所形成的建筑物的有效面积，和/或导致限制用于安装诸如柜橱和淋浴室的固定装置的空隙和墙壁的自由使用并且/或施加对住户使用空间的其它限制的突起，从而降低所得到的建筑物的价值。
[0010]此外，采用次级框架的组合式建筑建造的方法增加建筑物的组装时间，增加建造成本和工期并且减小有效房屋面积，从而降低所得到的建筑物的价值。
[0011]产生分别具有关于作用在建筑物内的模块上的力的独特细节的不同模块类型的多样性是不希望的，因为增加的变化增加了在使用以前必须测量、切割和盘存的独特部件的数量。此外，将这些部件相对于彼此精确定位组装所需的生产工具的设置是易出错的并且因此通常由熟练人员执行，因此设置数量的任何增加都同时增加生产时间和成本。
[0012]因为包括网状结构的构件必须具有几乎相同的长度，因此，创建通过焊接或其它方式精确组装模块所需的很多特征、制成模块的组件的后续定位和连接、形成提供如当前所进行的冗余和足够荷载路径的结构合理组合的所完成的模块的装配和吊装以及模块的固定这些都需要增加成本的很多精确切割和组装作业。
[0013]抗弯连接的模块框架或建筑框架降低了对对角加固元件的需求在本领域中是众所周知的，不然该对角加固元件会阻碍居住者的视线并妨碍房屋公共设施的安装和维护。然而，需要易膨胀拼接板作为连接的方式的抗弯连接需要露出到模块的一个或多个面的通路，因此增加了必须在现场完成的包封和修整作业量。
[0014]最适合现场环境、居住者的需求和建筑师或主人的审美趣味的组合式建筑的某些实施例可以包括具有包括锥形、弯曲的、多边形等的非正交的形状的模块形式。然而，适合于高大建筑构造的结构模块的建造的现有系统天生地不适合于非正交的形状。
[0015]模块的不同形状和墙壁、固定装置和其它部件的不同位置导致用于建造建筑物或装修所述建筑物的单层的模块的重心不同。为了便于放置同时将间隙降到最小，要求具有在吊装过程中定向成尽可能接近垂直的模块侧壁。已有的情况是，影响装配的调整以实现这种所需条件需要长时间延误以及反复尝试性升吊。作出所需改变需要的时间又增加了吊装作业的总工期，因此既增加了人力和诸如吊车的设备的成本又延误了建筑物的完成。
[0016]放置和互连不精确的模块的要求增加了模块之间所需的空间量，这增加了使结构防火的难度和使构件互连以实现最大可能的强度的难度以及使模块集成成结构组合更困难并且浪费空间并提供声音、烟和害虫循环的空间。
[0017]模块的尺寸和构件在其内的位置设置限定外墙面的位置和大小、机械公共设施的位置和大小、邻接和相邻模块的位置和大小以及在建筑物下面的支承结构的位置和大小，并且这样，所有组成组合式建筑的元件之间有互相依赖关系。
[0018]本发明可以有助于解决对用于模块框架的定向和组装的相互关联的部件的紧凑、精确、承载、抗弯连接、通用和完整系统的需求，该系统可以便于完成模块的快速可靠装配和吊装并且可以提供模块彼此之间的连接以及与建筑物的其它必需部件的连接而无需过多未修整区域，以便充分利用模块的结构性质的优点，并且该系统限定和减少部件的数量，提供特征而无需制造连结区域中的复杂连接、切割所需材料的过度精确度、在困难位置的进行困难焊接和精确设置的多样性。
[0019]具体地说，本发明包括部件的系统以及方法，该系统用于制造和组装建筑模块并使模块互连以形成由这些模块组成的建筑物，该方法用于限定创建适合于具体构型的模块所用的这些部件的数量、选择和接合。
[0020]本发明还可以有助于解决对部件的系统和作业方法的需求，该需求允许制造商经济和安全地建造从单一家庭住宅到包括但不限于正交、锥形、辐射和弯曲的形状的多种形式的超过20层的塔楼的各种类型的建筑物。
【附图说明】
[0021]现将通过示例的方式参照示出本申请的示例性实施例的附图，以及附图中:
[0022]图1是典型角连接块的分解立体图；
[0023]图1.1是下角块的立体图；
[0024]图1.2是示出锥形定位取心的下角块的侧视图；
[0025]图1.3是上角块的立体图；
[0026]图2是角撑板的立体图；
[0027]图2.1是连结4根柱的角撑板的立体图；
[0028]图2.2是连结2根柱的角撑板的立体图；
[0029]图3是模块角的局部分解立体图；
[0030]图3.1是两个相邻模块叠层之间的连接的局部立体图；
[0031]图3.3是通过连接的臂、角撑板和HSS的垂直剖面；
[0032]图3.4是在单叠层中的两个模块之间的连接的立体图；
[0033]图3.5是两个相邻模块叠层之间的连接的局部正视图；
[0034]图3.6是在单叠层中的两个模块之间的连接的局部侧视图；
[0035]图4示出了两个相邻模块叠层之间的角连接的抗挤压(resistance toracking)；
[0036]图5是模块的分解立体图。
[0037]图5.1是示出垂直刚性构件和对角支撑的模块角内侧的局部立体图；
[0038]图5.2是示出加固柱的进步替代实施例的一组3个俯视剖视图；
[0039]图5.3是示出加固柱的进步替代实施例的一组6个俯视剖视图；
[0040]图6是一组连结成形成具有在所有楼层上的中央走廊的建筑物的18个模块的立体图；
[0041]图7是连结成形成建筑物的一组模块的侧视图；
[0042]图7.1是连结成形成建筑物的一组模块的正视图；
[0043]图9是走廊厚板的透明立体图以及安装在建筑物中的厚板的端视图；
[0044]图10是两个模块叠层与在两个连续走廊厚板之间的连接点的走廊地板之间的连接的局部分解立体图；
[0045]图11是通过由两个相连模块组成的超高模块的侧剖视图；
[0046]图15是两个层叠楼梯塔楼模块的立体图与相邻柱中的匹配线(mateline)的正视图；
[0047]图16是楼梯在匹配线的盲接的局部立体图；
[0048]图17是地板的销布局/天花板布局和装配固定装置的俯视图；
[0049]图17.1是地板/天花板布局和装配固定装置的局部俯视图和局部侧视图；
[0050]图17.2是示出工件定位销(左边)和标高块的两个实施例的一组视图；
[0051]图17.3是典型构件之间的焊接位置的局部俯视图(中间)和具有间隙的单个销的视图(左下)；
[0052]图19是吊装配件和上块的本体的侧剖视图；
[0053]图20是吊装配件和上块的立体图；
[0054]图21是与模块接合的吊装索具的立体图；
[0055]图21.1是典型滑动吊装点的立体图；
[0056]图22是与典型模块接合的所示吊装框架的局部端视图；
[0057]图23(上面)是示出对横向移动重心、吊装框架上的吊装点(左下)、组合吊装点(右下)的作用的俯视图以及重心从中心向一侧移动的端视图；
[0058]图23.1是吊装框架的一角的局部立体图；
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