本发明属于建筑工程施工技术领域，特别涉及一种预应力模块体系及其施工方法。
背景技术：
由于集装箱框架结实，很多人就利用旧的集装箱改成临时办公室或者住房，后演变形成模块化建筑。集装箱的连接通常通过角件连接集装箱角件或以此演变的角件使用于模块化建筑有以下不足：1、无法实现四个节点(柱)相连；2、受力性能较差，只适用于单、多层建筑；3、常在梁端部开孔连接，在建筑物场景中应用，不美观，需特殊处理；4、在柱上连接不足，传力不明确。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种预应力模块体系及其施工方法，要解决传统的角件结构及体系无法实现四个节点相连，受力性能较差，只适用于单、多层建筑和不美观的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种预应力模块体系，包括有模块、顶部连接件、底部连接件、第一螺杆和第二螺杆；所述模块至少有一层，包括由立柱和钢梁构成的框架结构、顶部角件和底部角件；所述顶部角件呈矩形立体结构，包括有第一顶板、第一底板和第一竖向面板；所述顶部角件设置立柱顶部与钢梁之间；在第一顶板上开设有第一连接孔，在第一底板上开设有第一穿筋孔；所述底部角件呈矩形立体结构，包括有第二顶板、第二底板和第二竖向面板；所述底部角件设置立柱底部与钢梁之间；在第二底板上开设有第二连接孔，在第二顶板上开设有第二穿筋孔；
所述顶部连接件包括有顶部连接板和顶部定位块；所述顶部连接板盖设在顶部角件的第一连接孔上；所述顶部定位块设置在顶部连接板的板面上、对应第一连接孔的位置处，且顶部定位块的水平切面形状与第一连接孔的形状相适应；所述顶部定位块的底部超出顶部连接板的底部，且超出部位插接在第一连接孔中；所述顶部定位块中开设有竖向的第一孔道，且第一孔道与第一穿筋孔竖向对应；
所述底部连接件包括有底部连接板和底部定位块；所述底部连接板盖设在底部角件的第二连接孔上；所述底部定位块设置在底部连接板的板面上、对应第二连接孔的位置处，且底部定位块的水平切面形状与第二连接孔的形状相适应；所述底部定位块的顶部超出底部连接板的顶部，且超出部位插接在第二连接孔中；所述底部定位块中开设有竖向的第二孔道，且第二孔道与第二穿筋孔竖向对应；在底部定位块的顶部、对应第二孔道的位置处连接有第一固定螺母；
所述第一螺杆和第二螺杆均为预应力螺杆，且第一螺杆和第二螺杆拉设在顶部连接件与底部连接件之间；所述第一螺杆的下端伸入底部角件中、且与底部定位块上的第一固定螺母连接，第一螺杆的上端连接有第一连接螺母；所述第二螺杆的上端超出顶部角件、且通过第二固定螺母固定在顶部定位块的顶部。
优选的，所述第一连接孔和第二连接孔均呈长条状或者呈椭圆状。
优选的，当模块有一层时，所述第一螺杆通长穿设在立柱中，第一连接螺母的顶部超出立柱的顶部、伸入顶部角件中；所述第二螺杆的下端与第一连接螺母连接。
优选的，当模块有两层或者两层以上时，所述预应力模块体系还包括有中间连接件、第一中间螺杆和第二中间螺杆；所述中间连接件连接在相邻两层模块的立柱之间，且中间连接件包括有中间连接板和中间定位块；所述中间连接板设置在下层的顶部角件与上层的底部角件之间；所述中间定位块设置在中间连接板的板面上；所述中间定位块的底部超出中间连接板的底部，且超出部位插接在下层的顶部角件的第一连接孔中；所述中间定位块的顶部超出中间连接板的顶部，且超出部位插接在上层的底部角件的第二连接孔中；所述中间定位块中开设有竖向的第三孔道，且第三孔道与第一穿筋孔、第二穿筋孔均竖向对应；在中间定位块的顶部、对应第三孔道的位置处设有第三固定螺母；所述第一中间螺杆和第二中间螺杆设置在第一螺杆与第二螺杆之间；所述第一中间螺杆的为预应力螺杆，且通长穿设在立柱中；所述第一中间螺杆的下端伸入底部角件中，且与中间定位块顶部的第三固定螺母连接；所述第一中间螺杆的上端连接有第二连接螺母，并且第二连接螺母的顶部超出立柱的顶部、伸入顶部角件中；所述第二中间螺杆为预应力螺杆，且第二中间螺杆的下端与第一连接螺母或者第二连接螺母连接；所述第二中间螺杆的上端超出顶部角件、通过中间定位块顶部的第三固定螺母固定。
优选的，当模块有至少两组，并且至少两组模块水平拼接时；所述中间连接件将至少两组模块水平连接；所述中间定位块在中间连接板上设置的个数与待连接的模块的组数相适应；每个中间定位块设置在对应一组模块中上下相邻的模块之间。
优选的，所述第一固定螺母和第二固定螺母的长度为15mm~25mm；所述第三固定螺母的长度为70mm~90mm。
优选的，所述中间定位块的顶部超出中间连接板顶面的高度为30mm~50mm；所述中间定位块的底部超出中间连接板底面的高度为30mm~40mm。
优选的，所述底部定位块的顶部超出底部连接板顶部的高度为30mm~50mm；所述底部定位块的底部与底部连接板的顶面平齐；所述顶部定位块的底部超出顶部连接板底部的高度为30mm~40mm；所述顶部定位块的顶部与顶部连接板的顶面平齐。
一种预应力模块体系的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，制作顶部角件、底部角件、顶部连接件、底部连接件、中间连接件、第一螺杆、第二螺杆、第一中间螺杆和第二中间螺杆。
步骤二，拼装最底层的模块：将顶部角件焊接连接在立柱的顶部，将底部角件焊接连接在立柱的底部，将钢梁设置在相邻立柱的顶部之间和底部之间；位于立柱顶部的钢梁与顶部角件连接，位于立柱底部的钢梁与底部角件连接。
步骤三，在底部定位块的第一固定螺母上连接第一螺杆。
步骤四，将连接有第一螺杆的底部连接件安装在底部角件的底部，并使第一螺杆穿设在立柱中。
步骤五，将第二中间螺杆与第一螺杆顶部的第一连接螺母连接，并使第二中间螺杆的上端超出顶部角件。
步骤六，安装中间连接件。
步骤七，对第二中间螺杆和第一螺杆施加预应力，并用第三固定螺母固定。
步骤八，施工第一中间螺杆：使第一中间螺杆与第三固定螺母连接，在第一中间螺杆的上端连接第二连接螺母。
步骤九，拼装第二层的模块，并使第一中间螺杆穿设在立柱中。
步骤十，将第二中间螺杆与第一中间螺杆顶部的第二连接螺母连接，并使第二中间螺杆的上端超出顶部角件。
步骤十一，安装中间连接件。
步骤十二，对第二中间螺杆和第一中间螺杆施加预应力，并用第三固定螺母固定。
步骤十三，施工第一中间螺杆：使第一中间螺杆与第三固定螺母连接，在第一中间螺杆的上端连接第二连接螺母。
步骤十四，重复步骤九至步骤十三的过程，直至拼装顶层的模块，并使第一中间螺杆穿设在立柱中。
步骤十五，将第二螺杆与第一中间螺杆顶部的第二连接螺母连接，并第二螺杆的上端超出顶部角件。
步骤十六，安装顶部连接件。
步骤十七，对第二螺杆和第一中间螺杆施加预应力，并用第二固定螺母固定，至此施工完毕。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明中的预应力模块体系可实现模块立柱的竖向连接，具有传力明确、受力合理和操作简单的优点，并且本发明通过对螺栓施加预应力，增强模块间的受力性能，可应用于多高层建筑。
2、本发明中的顶部连接件、底部连接件和中间连接件上均设置有定位块，定位块的设置既可以方便模块定位安装，美观性好又可起到抗剪切作用。
3、本发明的预应力模块体系通过长短不一的第一螺杆、第二螺杆、第一中间螺杆、第二中间螺杆、固定螺母和连接螺母巧妙的实现转化层连接，方便安装。
4、本发明中的角件呈矩形立体结构，整体刚度大，具有较好的力学性能。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明中模块的结构示意图。
图2是本发明中底部角件的结构示意图。
图3是本发明中顶部角件的结构示意图。
图4是本发明中第一螺杆的结构示意图。
图5是本发明中第二螺杆的结构示意图。
图6是本发明中中间连接件的结构示意图。
图7是本发明中底部连接件的结构示意图。
图8是本发明中顶部连接件的结构示意图。
图9是本发明中底部连接件与底部角件连接的结构示意图。
图10是本发明中顶部连接件与顶部角件连接的结构示意图。
图11是本发明的中相邻两层模块的连接节点的结构示意图。
附图标记：1－模块、1.1－立柱、1.2－钢梁、1.3－顶部角件、1.3.1－第一顶板、1.3.2－第一底板、1.3.3－第一竖向面板、1.4－底部角件、1.4.1－第二顶板、1.4.2－第二底板、1.4.3－第二竖向面板、2－顶部连接件、2.1－顶部连接板、2.2－顶部定位块、3－底部连接件、3.1－底部连接板、3.2－底部定位块、4－第一螺杆、5－第二螺杆、6－第一连接孔、7－第一穿筋孔、8－第二连接孔、9－第二穿筋孔、10－第一孔道、11－第二孔道、12－第一固定螺母、13－第一连接螺母、14－第二固定螺母、15－中间连接件、15.1－中间连接板、15.2－中间定位块、16－第一中间螺杆、17－第二中间螺杆、18－第三孔道、19－第三固定螺母、20－第二连接螺母、21－下梁连接孔、22－上梁连接孔。
具体实施方式
如图1-11所示，这种预应力模块体系，包括有模块1、顶部连接件2、底部连接件3、第一螺杆4和第二螺杆5；所述模块1至少有一层，包括由立柱1.1和钢梁1.2构成的框架结构、顶部角件1.3和底部角件1.4；所述顶部角件1.3呈矩形立体结构，包括有第一顶板1.3.1、第一底板1.3.2和第一竖向面板1.3.3；所述顶部角件1.3设置立柱1.1顶部与钢梁1.2之间；在第一顶板1.3.1上开设有第一连接孔6，在第一底板1.3.2上开设有第一穿筋孔7；所述底部角件1.4呈矩形立体结构，包括有第二顶板1.4.1、第二底板1.4.2和第二竖向面板1.4.3；所述底部角件1.4设置立柱1.1底部与钢梁1.2之间；在第二底板1.4.2上开设有第二连接孔8，在第二顶板1.4.1上开设有第二穿筋孔9；
所述顶部连接件2包括有顶部连接板2.1和顶部定位块2.2；所述顶部连接板2.1盖设在顶部角件1.3的第一连接孔6上；所述顶部定位块2.2设置在顶部连接板2.1的板面上、对应第一连接孔6的位置处，且顶部定位块2.2的水平切面形状与第一连接孔6的形状相适应；所述顶部定位块2.2的底部超出顶部连接板2.1的底部，且超出部位插接在第一连接孔6中；所述顶部定位块2.2中开设有竖向的第一孔道10，且第一孔道10与第一穿筋孔7竖向对应；
所述底部连接件3包括有底部连接板3.1和底部定位块3.2；所述底部连接板3.1盖设在底部角件1.4的第二连接孔8上；所述底部定位块3.2设置在底部连接板3.1的板面上、对应第二连接孔8的位置处，且底部定位块3.2的水平切面形状与第二连接孔8的形状相适应；所述底部定位块3.2的顶部超出底部连接板3.1的顶部，且超出部位插接在第二连接孔8中；所述底部定位块3.2中开设有竖向的第二孔道11，且第二孔道11与第二穿筋孔9竖向对应；在底部定位块3.2的顶部、对应第二孔道11的位置处连接有第一固定螺母12；
所述第一螺杆4和第二螺杆5均为预应力螺杆，且第一螺杆4和第二螺杆5拉设在顶部连接件2与底部连接件3之间；所述第一螺杆4的下端伸入底部角件1.4中、且与底部定位块3.2上的第一固定螺母12连接，第一螺杆4的上端连接有第一连接螺母13；所述第二螺杆5的上端超出顶部角件1.3、且通过第二固定螺母14固定在顶部定位块2.2的顶部。
本实施例中，所述第一连接孔6和第二连接孔8均呈长条状或者呈椭圆状。
本实施例中，当模块1有一层时，所述第一螺杆4通长穿设在立柱1.1中，第一连接螺母13的顶部超出立柱1.1的顶部、伸入顶部角件1.3中；所述第二螺杆5的下端与第一连接螺母13连接。
本实施例中，当模块1有两层或者两层以上时，所述预应力模块体系还包括有中间连接件15、第一中间螺杆16和第二中间螺杆17；所述中间连接件15连接在相邻两层模块1的立柱1.1之间，且中间连接件15包括有中间连接板15.1和中间定位块15.2；所述中间连接板15.1设置在下层的顶部角件1.3与上层的底部角件1.4之间；所述中间定位块15.2设置在中间连接板15.1的板面上；所述中间定位块15.2的底部超出中间连接板15.1的底部，且超出部位插接在下层的顶部角件1.3的第一连接孔6中；所述中间定位块15.2的顶部超出中间连接板15.1的顶部，且超出部位插接在上层的底部角件1.4的第二连接孔8中；所述中间定位块15.2中开设有竖向的第三孔道18，且第三孔道18与第一穿筋孔7、第二穿筋孔9均竖向对应；在中间定位块15.2的顶部、对应第三孔道18的位置处设有第三固定螺母19；所述第一中间螺杆16和第二中间螺杆17设置在第一螺杆4与第二螺杆5之间；所述第一中间螺杆16的为预应力螺杆，且通长穿设在立柱1.1中；所述第一中间螺杆16的下端伸入底部角件1.4中，且与中间定位块15.2顶部的第三固定螺母19连接；所述第一中间螺杆16的上端连接有第二连接螺母20，并且第二连接螺母20的顶部超出立柱1.1的顶部、伸入顶部角件1.3中；所述第二中间螺杆17为预应力螺杆，且第二中间螺杆17的下端与第一连接螺母13或者第二连接螺母20连接；所述第二中间螺杆17的上端超出顶部角件1.3、通过中间定位块15.2顶部的第三固定螺母19固定。
本实施例中，当模块1有至少两组，并且至少两组模块1水平拼接时；所述中间连接件15将至少两组模块1水平连接；所述中间定位块15.2在中间连接板15.1上设置的个数与待连接的模块1的组数相适应；每个中间定位块15.2设置在对应一组模块1中上下相邻的模块1之间。
本实施例中，所述第一固定螺母12和第二固定螺母14的长度为15mm~25mm；所述第三固定螺母19的长度为70mm~90mm。
本实施例中，所述中间定位块15.2的顶部超出中间连接板15.1顶面的高度为30mm~50mm；所述中间定位块15.2的底部超出中间连接板15.1底面的高度为30mm~40mm。
本实施例中，所述底部定位块3.2的顶部超出底部连接板3.1顶部的高度为30mm~50mm；所述底部定位块3.2的底部与底部连接板3.1的顶面平齐；所述顶部定位块2.2的底部超出顶部连接板2.1底部的高度为30mm~40mm；所述顶部定位块2.2的顶部与顶部连接板2.1的顶面平齐。
本实施例中，所述顶部角件1.3在与钢梁1.2连接的第一竖向面板1.3.3上设有上梁连接孔22；所述底部角件1.4在与钢梁1.2连接的第二竖向面板1.4.3上设有下梁连接孔21
本实施例中，所述底部角件1.4和顶部角件1.3的水平切面尺寸不小于立柱1.1的水平切面尺寸；所述底部角件1.4和顶部角件1.3的竖向切面尺寸不小于钢梁1.2的截面尺寸。
这种预应力模块体系的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，制作顶部角件1.3、底部角件1.4、顶部连接件2、底部连接件3、中间连接件15、第一螺杆4、第二螺杆5、第一中间螺杆16和第二中间螺杆17。
步骤二，拼装最底层的模块1：将顶部角件1.3焊接连接在立柱1.1的顶部，将底部角件1.4焊接连接在立柱1.1的底部，将钢梁1.2设置在相邻立柱1.1的顶部之间和底部之间；位于立柱1.1顶部的钢梁1.2与顶部角件1.3连接，位于立柱1.1底部的钢梁1.2与底部角件1.4连接。
步骤三，在底部定位块3.2的第一固定螺母12上连接第一螺杆4。
步骤四，将连接有第一螺杆4的底部连接件3安装在底部角件1.4的底部，并使第一螺杆4穿设在立柱1.1中。
步骤五，将第二中间螺杆17与第一螺杆4顶部的第一连接螺母13连接，并使第二中间螺杆17的上端超出顶部角件1.3。
步骤六，安装中间连接件15。
步骤七，对第二中间螺杆17和第一螺杆4施加预应力，并用第三固定螺母19固定。
步骤八，施工第一中间螺杆16：使第一中间螺杆16与第三固定螺母19连接，在第一中间螺杆16的上端连接第二连接螺母20。
步骤九，拼装第二层的模块1，并使第一中间螺杆16穿设在立柱1.1中。
步骤十，将第二中间螺杆17与第一中间螺杆16顶部的第二连接螺母20连接，并使第二中间螺杆17的上端超出顶部角件1.3。
步骤十一，安装中间连接件15。
步骤十二，对第二中间螺杆17和第一中间螺杆16施加预应力，并用第三固定螺母19固定。
步骤十三，施工第一中间螺杆16：使第一中间螺杆16与第三固定螺母19连接，在第一中间螺杆16的上端连接第二连接螺母20。
步骤十四，重复步骤九至步骤十三的过程，直至拼装顶层的模块1，并使第一中间螺杆16穿设在立柱1.1中。
步骤十五，将第二螺杆5与第一中间螺杆16顶部的第二连接螺母20连接，并第二螺杆5的上端超出顶部角件1.3。
步骤十六，安装顶部连接件2。
步骤十七，对第二螺杆5和第一中间螺杆16施加预应力，并用第二固定螺母14固定，至此施工完毕。