模块化结构系统的制作方法
【专利说明】模块化结构系统
[0001] 本发明涉及在其预组装（2D)和组装后（3D)两种条件下的结构元件，且特别地但 非排他地，涉及提供一种包含固定在一起以形成墙壁、地板和天花板的多个结构元件的模 块化结构组件。本发明可以单独地或与目前形成钢架建筑的核心部件的钢架施工方法结合 使用。
[0002] 发明背景
[0003] 当建筑大型构造时，降低人工成本且使建筑时间最小化是有益的。这与核电厂的 建造是特别相关的，其中这样的效率对允许核电成为对于化石燃料或其他低容量的替代来 源而言的更加可行的且现实的替代燃料来源是必要的。
[0004] 核电厂和包括核废料处理和/或存储设备的其他敏感构造被要求抵御诸如地震 和飓风级风力的自然事件并容纳大量的超压。这需要建筑构造的实质加强。已知的加强装 置采用由刚性构件和/或系杆和/或抗剪螺栓（shear stud)的单独的内部格架分离支撑 的分层平面钢板的复杂且昂贵的组件，其实例在图Ia和Ib中显示。需要高度专业化且熟 练的劳动力（其本身是昂贵的且来源困难的）来组装那些目前可行的解决方案。
[0005] 因此，存在为核工业和其他工业提供构造加强件的更简单的、更有效率的且更经 济有效的装置的需求。
[0006] 发明概述
[0007] 根据本发明的第一方面，提供一种在预组装条件下的结构元件，包括通过一条或 多条折线被细分成面板以界定多面板的板材的金属板材，其中各个面板处于同一平面中； 面板中的至少一个是沿所述一条或多条折线可变形地离开所述同一平面的，以形成用于邻 接到另一个三维结构元件的组装的三维结构元件；且其中至少一个面板设置有被定尺寸以 允许加强或稳固材料穿过组装的三维结构元件通过的开口。
[0008] 在非限制性实例中，金属板材是矩形形状的且由具有6mm和25mm之间的厚度的钢 板形成。然而，壁厚可根据个别需求而调节。
[0009] 可选择地，折线各自是直的且互相平行。
[0010] 在非限制性实例中，折线各自平行于板材的相对边缘放置以使所有的面板是矩形 形状的。
[0011] 可选择地，开口在两条折线之间延伸横穿至少一个面板的整个宽度。
[0012] 可选择地，开口是圆形形状的。
[0013] 可替代地，开口是卵形、椭圆形或六边形形状的。
[0014] 可选择地，卵形或椭圆形的开口的主轴相对于每条折线垂直地延伸。
[0015] 通过提供横穿面板的整个宽度延伸至所述或每条折线的圆形、卵形或椭圆形的开 口，应力集中的区域（也被称为应力集中处（stress raisers))被减少或消除。发现卵形 的开口在开口遇到侧壁面板的点处减少应力集中是最好的。
[0016] 可选择地，金属板材被细分成仅三个面板。
[0017] 可选择地，各个面板具有相同的表面积。
[0018] 这样的布置凭借两个侧壁面板具有与基部面板相同的形状和大小而允许板材变 形成对称U形通道形状。
[0019] 可替代地，至少一个面板具有与其他面板不同的表面积。
[0020] 在非限制性实例中，侧壁面板被制成小于另一个侧壁面板，以便提供非对称的U 形通道的形状。
[0021] 可选择地，每条折线通过由划刻、冲压或部分地切割平面板材形成的弱线来界定。
[0022] 产生弱线协助将结构元件折叠成其三维组装的条件，同时当它们在其预组装条件 下时降低与结构元件的存储和运输相关联的成本。该折线根据结构元件预期的最终形状， 被置于预先确定的位置处。
[0023] 根据本发明的第二方面，提供了 一种由第一方面的多面板的板材组装的三维结构 元件。
[0024] 可选择地，邻近的面板的平面是互相垂直的。
[0025] 可选择地，分隔邻近的面板的折线界定弯曲的邻接的边缘。
[0026] 该弯曲的邻接的边缘是通常由机械压力机实施的折叠过程的结果。通常，弯曲的 边缘的曲率半径相对于每个面板的宽度尺寸是小的。
[0027] 可选择地，元件包括共同界定U形通道的仅一个基部面板和两个侧壁面板。
[0028] 在非限制性实例中，地板模块由固定在一起的一系列U形通道构成，每个U形通道 具有测量为约200mm宽的基部面板和测量为约200mm高的侧壁面板。抗剪螺栓可以被焊接 到U形通道的内表面中的一个或多个。该螺栓可以具有约6_的柄直径。具有放大的头部 的Nelson?螺栓是优选的。在可替代的非限制性实例中，设计用于航空器抗冲击性的墙壁 模块由固定在一起的一系列U形通道构成，每个U形通道具有测量为约900_宽的基部面 板、测量为约900mm高的侧壁面板以及具有19mm的柄直径的Nelson?螺栓。重要地，因为 所有U形通道的基部面板作为整体的系杆，所以再不需要系杆。由一系列固定的U形通道 构件构成的地板、墙壁或天花板模块的总长度能够根据个别需求而改变。12m的模块长度是 容易实现的。
[0029] 可选择地，两个侧壁面板的远端边缘包括用来减小其远端之间的间隔的向内延伸 的凸缘部分。
[0030] 可选择地，凸缘部分以相对于每个侧壁面板的平面的锐角向内延伸。
[0031] 可选择地，该锐角落在30-60度范围内。
[0032] 可选择地，两个侧壁面板中的至少一个和基部面板设置有被定尺寸以允许加强或 稳固材料通过的开口。
[0033] 这样的布置凭借每个侧壁面板中的开口允许用于例如混凝土的垂直通过和每个 基部面板的开口允许用于混凝土沿整个地板层组件水平通过而特别适合于在地板层组件 中使用。
[0034] 根据本发明的第三方面，提供了一种模块化结构组件，包括连接在一起以形成墙 壁、天花板或地板的根据第二方面的多个三维结构元件。
[0035] 可选择地，邻近的三维结构元件通过焊接和/或粘合和/或机械紧固件被固定在 一起。
[0036] 用这种方法，复杂形状的模块化结构组件可由所选择的三维结构元件建造。此外， 多个模块化结构组件可固定在一起以制造更大的构造。组装的结构元件和模块化结构组件 其本身可通过焊接和/或粘合和/或机械紧固件被固定于例如地板或支撑物的预先存在的 构造。
[0037] 可选择地，每个三维结构元件包括共同界定U形通道的仅一个基部面板和两个侧 壁面板；其中一个U形通道的基部面板沿其邻近的U形通道的两个侧壁面板的远端边缘被 固定，以便形成关闭邻近的U形通道的开口式顶部的板盖。
[0038] 在非限制性实例中，结构元件以任一表现为连续平坦的侧壁表面（如果两个侧壁 面板具有相同的表面积）或多面的表面（如果一个侧壁面板具有比另一个侧壁面板更大的 表面积）的方式被固定在一起。当本发明的结构组件与钢架结构系统结合使用时，接口 U 形截面可通过将侧壁板焊接到通用梁、通用柱或格形梁的凸缘上而形成（参见WESTOK产品 EP 0 324206 Al)。
[0039] 可选择地，一个U形通道的基部面板沿邻近的U形通道的两个侧壁面板上的凸缘 的远端边缘固定，以便形成关闭邻近U形通道的开口式顶部的板盖，且因此界定位于邻近 的U形通道的各自的侧壁面板之间的面朝外的凹槽。
[0040] 可选择地，每个凹槽被在一个U形通道的侧壁/凸缘的接合部和邻近的U形通道 的基部/侧壁折线之间固定的金属板所遮蔽。
[0041] 可选择地，每个被遮蔽的凹槽界定了排水通道。
[0042] 在非限制性实例中，将邻近的U形通道固定在一起通过在凹槽被金属板遮蔽之前 凹槽内的第一外部焊接部来完成。固定金属板的第二外部焊接部产生了双重的屏障。
[0043] 可选择地，组件通过将加强或稳固材料引入到由邻近的三维结构元件的基部、侧 壁和板盖界定的容积中来加强和/或稳固。
[0044] 穿过第二外部焊接部的例如放射性材料的进入可容纳和消散在垂直的排水通道 内，因此避免放射性材料渗漏到每个U形通道内包含的稳固和/或加强材料中。
[0045] 可选择地，加强或稳固材料选自混凝土、树脂、浙青和颗粒填充剂。
[0046] 在非限制性实例中，该颗粒填充剂可以包括沙子、砾石，粗石或土壤。
[0047] 附图简要说明
[0048] 现将参考附图仅通过实例的方式来描述本发明，在附图中：
[0049] 图Ia显示由复杂的刚化网状物隔开支撑的钢板的现有技术组件；以及
[0050] 图Ib显示由单独的系杆隔开支撑的钢板的可替代的现有技术组件。
[0051] 图2a显示根据本发明的实施方案的具有折线和孔的平面板材；
[0052] 图2b显示代表图2a的结构元件的一半的二维平面板材部分。
[0053] 图2c显示具有单一折线和包括一系列可替代的半圆形凹槽和突出部的边缘的可 替代的二维平面板材部分；
[0054] 图3a_c显示两个不同的三维结构元件和包括固定在一起的一系列四个单独的结 构元件的结构组件；
[0055] 图4a_c显示两个可替代的三维结构元件和包括固定在一起的一系列八个单独的 结构元件的结构组件；
[0056] 图5a和5b显示另一可替代的三维结构元件和包括固定在一起的两个单独的结构 元件的结构组件；
[0057] 图6a和6b显示又一可替代的三维结