一种模块化的建筑构件和建筑构件成型机及其施工方法与流程

本发明涉及建筑材料和建筑施工方法技术领域，特别是一种钢结构建筑中房屋模块化的预制构件及其生产设备和使用预制构件建筑的施工方法。

背景技术：

现有的建筑体系包括框架结构、剪力墙结构、轻钢龙骨结构、钢结构、MB体系和杭萧钢构、钢管束等建筑形式，上述体系功能单一只建造房屋的框架，实际施工时还需要砌墙体，进行内外部装修及粘贴保温材料等后期现场湿作业，而现场操作工人的施工质量可以直接影响到整个建筑的质量，成为施工质量不稳定的重要因素。模块化建筑是将工厂批量化生产的预制构件，经现场直接吊装、拼接并安装的建筑技术。因其具有缩短建造现场施工周期、降低现场的用工数量、减少建筑垃圾等优点，得到国家政策大力支持，越来越被人们认可和接受。

现有的模块化建筑是在钢结构或混凝土框架结构中用粉煤灰砌块、空心砖、石膏砌块等复合预制板作为墙体，复合预制板多由彩钢板中间夹保温材料制成，但这种轻质墙板不能承重，只能用于蔬菜大棚、活动房等。而现有的生产设备普遍存在设备庞大、成本高的缺陷，如专利201210546752.9中介绍一种建筑用结构保温复合墙体的连续自动生产设备，上述生产设备能够自动生产复合板材，但是生产线占用的厂房面积大，众多生产设备之间需要紧密配合才能保证生产顺利进行，一旦一台设备发生故障，需要整条生产线停工进行维修。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种模块化的建筑构件和建筑构件成型机及其施工方法，将房屋模块化为L型剪力墙板、T型剪力墙板和一字型剪力墙板及楼板等标准的建筑构件，通过一台建筑构件成型机可直接完成建筑构件生产，采用上述建筑构件建造房屋具有施工速度快、建筑质量稳定可靠、绿色环保的特点。

本发明的技术问题是以下述技术方案实现的：

一种模块化的建筑构件，它包括相互拼装的墙板和楼板，墙板和楼板由复合板材制成，所述墙板包括L型剪力墙板、T型剪力墙板和一字型剪力墙板，L型剪力墙板和T型剪力墙板的弯折处设置H型钢；所述复合板材包括压力水泥板、支撑结构和槽钢，复合板材的立面为两块压力水泥板，两端由槽钢封边，两块压力水泥板和槽钢之间填充阻燃聚氨酯，复合板材的内部设置支撑结构。

上述模块化的建筑构件，所述支撑结构为竖向的支撑构件和斜向的斜拉筋；L型剪力墙板和T型剪力墙板的斜拉筋两端分别焊接在支撑构件和H型钢上，一字型剪力墙板和楼板内部均布若干支撑构件，支撑构件之间焊接斜拉筋。

上述模块化的建筑构件，上层和下层相对应的L型剪力墙板或T型剪力墙板的H型钢相对凸起，上下层拼合后H型钢凸起的高度为楼板的厚度；两个相对设置的H型钢的腹板两侧分别设置两个U型的H型钢连接板，H型钢连接板上开有螺栓孔；H型钢的腹板和翼缘上分别开有与之对应的螺栓孔，H型钢连接板和两个H型钢通过螺栓链接。

上述模块化的建筑构件，所述复合板材的长度200-7800mm、宽度100-1200mm、厚度为120-180mm。

一种生产上述建筑构件的成型机，它包括移动龙门架、上模具、下模具、上模具升降机和锁紧机构，所述下模具包括固定平台和移动平台；设置于下模具外侧的移动龙门架的架体上部安装上模具升降机，上模具和锁紧机构通过上模升降机悬挂在移动龙门架的架体内并位于下模具的上方；所述锁紧机构包括连接板和锁紧块，连接板设置在上模具两侧，连接板下部设置锁紧块，锁紧块与设置在下模具外侧的平台固定块相配合。

上述建筑构件成型机，所述锁紧机构还包括限位板和滑动板，所述上模具的两侧分别活动设置两块连接板，连接板上部固定滑动板，上模具侧壁固定与滑动板相互配合的限位板；连接板下部间隔设置若干多级梯形结构的锁紧块，所述下模具的外侧分别间隔设置与锁紧块相互配合的平台固定块。

上述建筑构件成型机，所述下模具为两套，两套下模具平行摆放；下模具的上表面设有用于插入模具条的定位槽孔。

一种利用上述建筑构件建筑房屋的施工方法，房屋的周边设置L型剪力墙板，房屋的间隔位置设置T型剪力墙板，其余需要填充的墙体安装一字型剪力墙板；房屋地基基础内加入H型钢，H型钢的位置与L型剪力墙板和T型剪力墙板的H型钢相对应；根据房屋结构将预制好的墙板吊装，并焊接墙板连接处的槽钢拼装成一层楼的墙体，将预制好的楼板吊装在墙体上组成房屋的楼板，楼板与墙板之间焊接连接，楼板上部焊接二层楼的墙体，由此建设多层的楼房。

上述建筑构件的施工方法，所述T型剪力墙板或L型剪力墙板的H型钢通过H型钢连接板连接，两个H型钢的翼缘与连接板的侧壁通过螺栓固定在楼板上。

上述建筑构件的施工方法，所述楼板和墙板、墙板或楼板之间的槽钢通过填充耐高温金属胶并附以局部点焊进行连接。

本发明采用上述技术方案，通过L型剪力墙板、T型剪力墙板和一字型剪力墙板和楼板等标准件相互拼装、焊接，可以直接装配成多种形状、多层结构的房屋，为房屋的模块化生产和组装奠定了基础。房屋所用的建筑结构中100％可以直接工厂预制，实现了建筑材料的配件标准化，并且上述模块化的建筑构件集结构、承重、围护、保温、装修为一体化，减少了现场施工过程中的操作对建筑质量的影响，最大限度提高了施工质量，确保建筑的可靠性和牢固性。

本发明的建筑构件成型机在生产过程中可以完成包括各种规格尺寸的一字剪力墙板、T型剪力墙板、左L型剪力墙板、右L型剪力墙板、楼板和屋面板等整套建筑构件，真正实现了一机多用，即仅用一台设备所生产的标准建筑构件即可直接进行楼房的拼装和建造。同时生产过程中设备操作工艺简单，生产数控机械化，工人劳动强度低，生产效率高。

本发明的施工方法在施工现场只进行相应标准构件的装配，建筑工艺简单、施工周期短。由于施工现场只进行相应标准构件的装配，避免了湿作业对现场造成脏乱差的状况。上述建筑结构建成的房屋拆除时没有建筑垃圾，所用建筑材料均可循环利用，提高了抗震防风安全级别，是真正的绿色环保建筑。

附图说明

图1是本发明建筑构件组成房屋的结构示意图；

图2是采用本发明建筑构件建造楼房的结构示意图；

图3是本发明建筑构件成型机的结构示意图；

图4是本发明建筑构件成型机的正视图；

图5是本发明锁紧机构锁紧过程的示意图；

图6是本发明T型剪力墙板与楼板连接的局部放大图；

图7是本发明一字型剪力墙板与楼板连接的局部放大图。

图中各标号清单为：1、L型剪力墙板，2、T型剪力墙板，3、一字型剪力墙板，4、楼板，5、槽钢，6、H型钢，7、支撑构件，8、斜拉筋，9、压力水泥板，10、H型钢连接板，11、移动龙门架，12、上模具，13、固定平台，14、移动平台，15、上模具升降机，16、碳纤维加热器，17、锁紧块，18、平台固定块，19、连接板，20、限位板，21、滑动板，22、轮子，23、加强板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明建筑构件为可以相互拼装的标准件，包括L型剪力墙板1、T型剪力墙板2、一字型剪力墙板3和楼板4四种形状的复合板材，复合板材的尺寸为长200-7800mm、宽100-1200mm、厚度为120-180mm。复合板材包括压力水泥板9、阻燃聚氨酯、支撑结构和槽钢5，其中板材的立面为两块A级防火的压力水泥板。作为楼板的板材四周由槽钢5封边，墙板的板材顶端和底端由槽钢封边。复合板材内部即两块压力水泥板和槽钢之间填充阻燃聚氨酯，阻燃聚氨酯层内部设置支撑结构。所述支撑结构为竖向的支撑构件7和斜向的斜拉筋8，支撑构件的两端与槽钢5焊接连接。所述支撑构件7可以为钢管或C型钢等钢构件，斜拉筋8可以为钢管或角铁等钢构件。复合板材内部的支撑结构可以加强墙板的抗剪性能和楼板的抗弯性能，进而增加房屋的牢固。因此本发明的建筑构件可以作为承重墙使用，采用上述建筑结构能够建造多层楼房，提高了模块化标准件的适用性。

如图2所示，所述L型剪力墙板1为“L”形状的复合板材，板材的折角处设置H型钢6，H型钢翼缘的长度与复合板材的宽度相同。所述T型剪力墙板2为“T”形状的复合板材，折弯处设置H型钢，H型钢的翼缘垂直于“T”形状的水平部分。在L型剪力墙板和T型剪力墙板的折弯处设置H型钢，H型钢的构造使墙板保持良好的抗剪性能。L型剪力墙板和T型剪力墙板的斜拉筋两端分别焊接在支撑构件和H型钢上，一字型剪力墙板和楼板的内部均布两根支撑构件7，两根支撑构件之间焊接若干斜向的斜拉筋8，且相邻楼层之间一字型剪力墙板的斜拉筋的倾斜方向不同，以进一步增强剪力墙的抗剪性能。H型钢和支撑构件规格的选定根据楼房的高度、坚固性能等要求决定。

如图3、图4所示，本发明建筑构件成型机包括移动龙门架11、上模具12、下模具、上模具升降机15、锁紧机构和控制系统。下模具为A、B两套平行摆放，每一套下模具包括固定平台13、移动平台14和驱动装置，两个平台位于同一基础上以保持平台水平。移动平台与固定平台上表面均设有标准尺寸刻度定位线和定位槽孔，用于插入模具条以生产不同规格的复合板材。下模具的前后两端分别安装驱动装置，所述驱动装置为螺旋拉力机或平台液压缸(以下以液压缸为例说明)，液压缸体固定在固定平台13上，缸杆与移动平台14连接，两个平台液压缸同时动作，移动平台可进行水平方向的平行运动，以利于成品脱模取出。所述移动龙门架11设置在下模具外侧，移动龙门架的底部安装轮子22可以在两台下模具间移动。移动龙门架11设有3个架体，每个架体上部设置上模具升降机15，上模具12通过上模升降机15悬挂在移动龙门架11的架体内，并位于下模具的上方。上模具升降机15采用六连杆液压机或者六连杆螺旋丝杠。上模具12为长方体，上模具的宽度为1.4m，长度为8m。上模升降机同时动作可使上模具和锁紧机构一起垂直的上下运动。下模具内部安装碳纤维加热器16，加热器的出风口开口于下模具前后两端。建筑构件成型机工作时，需要对H钢、槽钢、压力水泥板等进行加热，促进聚氨酯发泡黑白料的流动，提高发泡质量。

如图5所示，所述锁紧机构包括连接板19、锁紧块17、平台固定块18、限位板20和滑动板21，连接板活动设置在上模具12两侧，每侧各设置两块连接板。每块连接板的上部固定滑动板21，上模具侧壁的上部和下部分别固定限位板20，滑动板21嵌在两块限位板20之间。上模具侧壁的两块限位板20之间开有凹槽，凹槽内安装连接板驱动装置—双液压缸或正反扣的螺旋丝杠(以液压缸进行说明)，两块连接板的滑动板21上的对应位置分别设置连接块，双液压缸的两个缸杆通过连接轴与连接块连接。双液压缸动作可使滑动板21在两块限位板20之间左右移动，即两块连接板同时靠近或张开。所述连接板19底部间隔设置若干锁紧块17，锁紧块17为等宽等高的多级梯形结构，每一级梯形的宽度为10-30mm，长度为100mm，高度30mm。所述固定平台13和移动平台14的外侧分别间隔设置若干平台固定块18，平台固定块的形状为与锁紧块相配合的多级梯形。每级梯形的边角均为圆角，有利于平台固定块和锁紧块相互插接。相邻的平台固定块18之间的距离大于为锁紧块17的长度。通过锁紧块不同的梯形与平台固定块相互配合，可以调整并固定上、下模具之间的距离，即确定复合板材的厚度。

所述控制系统包括下模具平台离合控制电路、移动龙门架控制电路、上模具升降机控制电路、锁紧机构电路。控制过程为：下模具平台离合控制电路控制下模具驱动装置使A、B两套下模具(固定平台与移动平台)都锁定的状态，移动龙门架控制电路自动接通，移动龙门架移动到A套下模具的上方，断开移动龙门架控制电路，同时接通上模具升降机控制电路，上模具下降到指定位置后开启锁紧机构电路。连接板驱动装置带动锁紧块到位后锁紧机构电路自动停止。在A套下模具的操作完成后移动龙门架移动到B套下模具的上方，A套下模具解除锁定状态。从而完成一个生产过程。为了保障设备无操作失误，上述控制电器按程序步骤逐个自动断电或接通，一个控制电器接通，其他的控制电路处于关闭状态。

以下对建筑构件成型机的工作过程做进一步说明：

以制作T型剪力墙板为例进行说明，根据设计要求确定T型剪力墙板的尺寸，并在两个平台的上表面和相对的侧壁分别铺设压力水泥板，上模具12与固定平台13和移动平台14之间放置H型钢，上模具的下表面铺设压力水泥板。上模升降机15带动上模具12和连接板19向下移动，至上模具12与下模具之间的高度为T型剪力墙板横向板材的厚度。此时锁紧机构中的锁紧块17向下插入平台固定块18的间隙，双液压缸动作两块连接板上的锁紧块水平移动嵌入到平台固定块的下方，且与平台固定块的多级梯形相契合。根据剪力墙板的尺寸在上下模具之间插入模具条，在不同位置插入模具条可以调整板材的长度和宽度。在模具条的内侧设置用于封边的槽钢。通入碳纤维加热器产生的热风，提高上下模具之间的温度，在模具的压力板之间填充入阻燃聚氨酯材料，由于阻燃聚氨酯在发泡的过程中产生巨大张力，锁紧机构中的锁紧块和平台固定块组合及限位板20和滑动板21组合共同承担发泡过程的压力。发泡完成后，双液压缸动作使锁紧块平移离开平台固定块；上模升降机动作抬起上模具和锁紧机构，将移动龙门架11和上模具移动至与之平行的B套下模具上方进行下一块复合板材的生产。与此同时A套下模具的液压缸动作，移动平台与固定平台分开，T型剪力墙板从下模具中取出，从而完成一块板材的生产。L型剪力墙板制作与T型剪力墙板工艺流程相同，将模具条摆放在固定平台或移动平台的内部边缘即可形成左、右L型剪力墙板；楼板与一字型剪力墙板的制作同上述操作，将模具条摆放在固定平台和移动平台之间用于补平空隙即可。

采用本发明的建筑构件建造房屋的施工过程如下所示：

如图2所示，按照建筑设计要求用建筑构件成型机预制出楼板和墙板，房屋的周边使用L型剪力墙板，房屋隔间的位置设置T型剪力墙板，其余需要填充的部位安装一字型剪力墙板。施工过程中，在建筑的地基基础内加入H型钢，H型钢的位置与L型剪力墙板和T型剪力墙板的H型钢相对应。根据房屋结构将预制好的不同形状的墙板吊装后进行焊接拼装，组装成一层楼的墙体。由于复合板材的端面为槽钢，因此墙板之间通过焊接槽钢连接，也可以在槽钢之间填充金属胶附以局部点焊以增加其牢固性能。将预制好的楼板4吊装在墙体上组成房屋的楼板，楼板和L型或T型剪力墙体之间通过H型钢连接板10固定，使墙体牢固地支撑其顶部相邻的两块楼板，增强了建筑的整体稳定性。为确保墙板和楼板之间的连接牢固，L型剪力墙板1、T型剪力墙板2、一字型剪力墙板3和楼板4的连接部位在焊接或螺栓连接的同时使用耐高温1800摄氏度的高强力金属胶进行粘合加强，达到建筑牢固性的万无一失。楼板上部焊接二层楼的墙体，如此类推，可以建设多层的楼房。

如图6所示，以T型剪力墙板与楼板的连接方式为例进行说明，下层的T型剪力墙板2内的H型钢向上凸出，上层T型剪力墙板的H型钢向下凸出，上、下层的T型剪力墙板拼合后两个H型钢凸出的高度即为楼板4的厚度。两个H型钢拼合后腹板的两侧分别设置两个U型的H型钢连接板10，H型钢连接板10上开有16个螺栓孔；H型钢的腹板和翼缘上分别开有4个螺栓孔，连接板和两个H型钢的腹板通过螺栓连接，两个H型钢的翼缘与连接板的侧壁通过螺栓固定在楼板上。楼板4和L型剪力墙板1的连接方式同上所述。由于螺栓和连接板的共同作用使楼板和墙板牢固连接。楼板4和T型剪力墙板2的连接方式也可以为使用耐高温1800摄氏度的金属胶将上下层墙板的H型钢粘合，并与H型钢连接板10粘合。另一种连接方式为在H型钢的周边贴合碳纤维，碳纤维由耐高温1800度的金属胶粘合固定。这两种连接方式可以减少螺栓的使用，降低现场施工工人的劳动强度。

楼板与一字型剪力墙板的连接方式如图7所示，楼板4的连接处设置在上、下层的一字型剪力墙板3的中部位置，先在下层的一字型剪力墙板上安装相邻的两块楼板，楼板临近墙体一端的内部设置加强板23，提高楼板对于墙体的支撑。两块楼板之间、楼板与墙板之间的槽钢相互焊接，安装上一层一字型剪力墙板，并与楼板的槽钢相互焊接。一字型剪力墙板与楼板的连接方式也可以为通过金属胶将槽钢粘合。