一种平面自锁模块体系及制作方法和装置与流程

本发明属于建筑施工领域，特别涉及一种平面自锁模块体系及制作方法和装置。

背景技术：

传统的砖砌结构中砌块通常采用砂浆等材料进行拼接，一方面这些拼接材料的强度较低，另一方面这些砌块彼此之间缺少相应的联系。在日常生活中，常见的砖砌路面及墙面等平面结构的受力性能相对较弱，可以抵抗动荷载的能力较弱，不能充分发挥材料本身的性能。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提出一种受力后整体变形较小，且受力更加合理的平面体系及制作方法和装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种平面自锁模块体系的制作方法，包括以下步骤：

三维几何设计：首先设计基础框架，基础框架为任意可用于组合成一般平面的形式；然后在基础框架各个侧面的上下边缘框架线绘制不同的连续曲线或折线，即放样线，通过放样得到封闭的几何形状；设计的几何形状包括一个或多个，几何形状能够在X、Y方向实现自锁；

制作：使用制作模块结构的模具，根据设计的几何形状制作模块结构，先于模具表面涂上一层脱模剂，随后将混凝土等材料倒入，直至固化，拆除螺栓，并脱模；

装配：相邻模块结构之间通过将X、Y方向形状互补后，彼此间利用摩擦力作为其连接的条件，从而形成一个完整的平面自锁模块体系。若存在模块结构之间上下堆叠，接触面可采用砂浆进行粘结。

上述方法进一步特征在于：所述基础框架为圆柱、圆台、棱柱或棱台。放样线可均相同、部分相同或均不相同。

上述方法进一步特征在于：模块结构放样线与对应基本框架线的距离h1与基本框架边长L的比值为1/7～1/5；模块结构基本框架的高度和宽度的比值h/L在1/3～1/2。

上述方法进一步特征在于：在X方向和Y方向每隔5块模块结构的距离设置一块分隔模块，分隔模块将模块结构分为三块的组合。

一种如上方法制作的平面自锁模块体系，包括若干个模块结构，模块结构可用于组合成一般平面，包括为平面的上下表面，非平面的若干侧面；模块结构上下表面图形在XOY投影面呈轴对称，相邻模块结构在X、Y方向形状互补，形成联合锁闭结构，联合锁闭结构之间上下接触面采用砂浆进行粘结，从而形成一个完整的平面自锁模块体系。

上述自锁模块体系的进一步特征在于：侧面采用曲面进行设计，模块结构关于Z轴中心面呈反S型曲面，且X、Y方向的形状为互补，上下表面图形在XOY投影面关于对应框架线呈轴对称。在X方向和Y方向每隔5块所述模块结构的距离设置一块分隔模块。

一种平面自锁模块体系的制作装置，根据模块结构表面，设计对应的模具，模具的各个组成部分在边缘处均有一块与X、Y轴均成45度夹角的连接件，连接件上设有螺孔，并通过螺栓将各模具连接到一起。

一种平面自锁模块体系的补缺方法，在X方向和Y方向每隔5块模块结构的距离设置一块分隔模块，分隔模块将模块结构分为三块的组合，若部分模块结构损坏，则取出损坏区域的分隔模块，然后按照装配步骤将新的模块放入，在拼接缝处灌满砂浆，最后在相应位置放入分隔模块。

本发明具有以下有益效果：本发明的平面自锁模块平面整体承受冲击力能力大于普通砖砌体系，且安装更为方便，预制化程度更高等特点。

该种新型自锁模块体系的用途可用于铺设常见的路面、墙体、需要更换损坏构件的平面结构、需要形成复杂表面拼缝的平面结构、制作一些小型积木玩具等。

附图说明

图1为本发明实施例的平面自锁模块体系的正方体基本框线模型。

图2为本发明实施例的矩形基本框线模型上绘制的放样线。

图3为本发明实施例的八面体几何结构形式及形成的平面自锁模块体系的俯视图。

图3(a)为八面体几何结构；图3(b)为图3(a)形成的平面自锁模块体系。

图4为本发明实施例的二十六面体几何结构形式及形成的平面自锁模块体系的俯视图。

图4(a)为二十六面体几何结构；图4(b)为图4(a)形成的平面自锁模块体系。

图5为本发明实施例的外切圆的六面体几何结构形式及形成的平面自锁模块体系的俯视图。

图5(a)为外切圆的六面体几何结构；图5(b)为图5(a)形成的平面自锁模块体系。

图6为本发明实施例的五面体的几何结构形式及形成的平面自锁模块体系的俯视图。

图6(a)为五面体几何结构；图6(b)为图6(a)形成的平面自锁模块体系。

图7为本发明实施例的放样曲线不同的六面体几何结构形式及形成的平面自锁模块体系五的俯视图。

图7(a)为一种放样曲线不同的六面体几何结构；图7(b)为图7(a)形成的平面自锁模块体系。

图8为本发明实施例的放样曲线均相同的几何形状。

图9为本发明实施例的放样曲线不同的几何形状。

图10为本发明实施例的单片制作模块结构的模具示意图。

图11为本发明实施例的分隔模块示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。

本实施例的平面自锁模块体系的制作方法包括以下步骤：首先设计如图1所示的正方体基础框架，该基础框架的边长为L，高度为h，然后在基础框架各个侧面的上下边缘框架线绘制连续曲线或折线，即放样线，如图2所示，放样线与对应基本框架线的距离h1。通过放样得到封闭的几何形状；设计的几何形状包括一个或多个，几何形状能够在X、Y方向实现自锁；使用如图10所示的制作上述几何图形的模具，根据设计的几何形状制作模块结构，先于模具表面涂上一层脱模剂，随后将混凝土等材料倒入，直至固化，拆除螺栓，并脱模；装配时，相邻模块结构之间通过将X、Y方向形状互补后，彼此间利用摩擦力作为其连接的条件，在X方向和Y方向每隔5块模块结构的距离设置一块分隔模块。连接模块结构后形成完整的平面自锁模块体系。

在进行几何设计时，需要注意的两个问题为：(1)放样曲线与对应基本框架线的距离h1与基本框架边长L的比值应为1/7～1/5；(2)单个模块的高度和宽度的比值h/L应在1/3～1/2。于此同时，本发明的几何设计不局限于放样曲线相同的几何造型，只需满足上下表面图形在XOY投影面关于对应框架线呈轴对称的关系，即可得到不同的几何造型，在不同拼接面形成丰富的图形。放样线具有多种形式，仅需满足曲线连续，且关于XOY投影面的边框线对称，即可获得功能性良好的平面自锁模块。

图3(a)至图6(a)为如上方法设计的几何形状，图3(b)至图6(b)为根据几何形状制作的平面自锁模块体系，平面自锁模块体系包括若干个模块结构，模块结构包括为平面的上下表面、若干曲面；模块结构关于Z轴中心面呈反S型曲面，模块结构上下表面图形在XOY投影面关于对应框架线呈轴对称，相邻模块结构在X、Y方向形状互补，从而形成一个完整的平面自锁模块体系。本发明的装配以放样曲线相同为例，装配完成后，相邻模块之间连接互为补充，从而形成一个完整的平面。

如图3，为八面体几何结构及形成的平面自锁模块体系；图4为二十六面体几何结构及形成的平面自锁模块体系；图5为外切圆的六面体几何结构及形成的平面自锁模块体系；图6为五面体的几何结构及形成的平面自锁模块体系。

图7为放样曲线不同的六面体几何结构形式及形成的平面自锁模块体系。图8为各条放样线均相同的几何形状示例，通过图中的结构线可清楚的理解该几何形状，及其放样线。图9为各条放样线不完全相同的几何形状示例，其3条放样线为曲线，一条放样线为V字折线，几何形状的上下表面图形在XOY投影面关于对应框架线呈轴对称。

图10为平面自锁模块体系的制作装置，本发明的制作模具为几何设计的平面表皮拆分为不同的模具，在边缘处有一块与X、Y轴均成45度夹角的连接件，并通过螺栓将各模具连接到一起。模具为金属模具。制作模块结构时，先于模具表面涂上一层脱模剂，随后将混凝土等液态材料倒入，直至固化，拆除螺栓，并脱模。

上述的平面自锁模块体系的补缺方法，每隔5×5块砖设置一个如图11所示的分隔模块，将普通模块分为三块的组合。当平面结构中的某些部分损坏时，仅需取出损坏区域的分隔模块后，按照装配步骤将新的模块放入，在拼接缝处灌满砂浆，最后在相应位置放入分隔模块，即可达到维修目的。

该种新型自锁模块体系的用途可用于铺设常见的路面、墙体、需要更换损坏构件的平面结构、需要形成复杂表面拼缝的平面结构、制作一些小型积木玩具等。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。