模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，包括與上建筑模塊底部固定連接的四個呈矩形布局的四個連接件，以及與下建筑模塊頂部固定連接且與所述的四個連接件對應設置的四個方管，所述的四個連接件包括至少一個雙向定位連接件，至少一個單向定位-單向導向連接件，至少一個雙向導向連接件。同時還公開了其施工方，本發(fā)明的自動定位系統(tǒng)安裝精度高，雙向定位連接件和單向定位-單向導向連接件共同作用，對兩個水平方向均有約束，精度為1.5mm，滿足了集成式模塊安裝精度高的要求。
【專利說明】模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)及其安裝方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑【技術領域】，特別是涉及一種模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)及其安裝方法。

【背景技術】
[0002]集成式模塊化建筑是一種新型的建筑模式。高完成度的建筑模塊在工廠環(huán)境中完成90%以上的施工，然后用大型運輸設備運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝。組裝過程主要是通過對關鍵的模塊節(jié)點進行現(xiàn)場結構連接，形成結構整體剛度，其次是對建筑模塊間的接縫處進行吻合，保證其安全、防水、隔聲和防腐等建筑需求。因為運輸、起吊和安裝的限制，集成式模塊常常以長方體模塊形式進行生產(chǎn)、運輸和安裝。模塊長邊最長約為18米，短邊最長約為4.5米；模塊高為建筑單層高度，即3.1米到4.5米。圖1所示為長方體模塊單元主框架結構示意圖。如圖1所示，一個長方體模塊單元主框架由四根天花板梁(兩根長邊梁100和兩根短邊梁200)，四根地板梁(兩根長邊梁100和兩根短邊梁200)，四根角柱焊接300而成。除設有墻承重的模塊以外，上下相鄰層模塊在角柱處連接，除此以外均不設結構連接，形成典型的“角柱承重式模塊”(柱承式)。這種模塊的優(yōu)點在于其框架布局，承重方式簡單直接；上下層間的模塊相對獨立，隔聲隔振性能好；更重要的是該結構形式有利于高效的工廠制造和簡單的現(xiàn)場連接。該模塊形式是充分考慮了現(xiàn)代化模塊建筑設計、生產(chǎn)和施工等多方面因素后，現(xiàn)在普遍使用，并符合模塊建筑未來發(fā)展方向的一個重要建筑形式。
[0003]但這種現(xiàn)行的模塊建筑模式也有缺點:
[0004]其一，模塊建筑結構的設計、生產(chǎn)要求高精度，現(xiàn)場施工的誤差寬限度小。因為建筑結構以模塊形式進行工業(yè)化生產(chǎn)，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝，所以對模塊的生產(chǎn)和安裝進度的緊湊性要求很高；一旦某個模塊不能準確的疊合、連接和固定，必然會影響到整個施工進度。
[0005]其二，結構安裝過程中，可能出現(xiàn)模塊的安裝的工作平臺很小的情況，人工校準定位的方法受到限制。進一步，單靠現(xiàn)場人員進行手工定位，也不能滿足集成式模塊現(xiàn)場可靠快速安裝的要求。
[0006]其三，柱承式集成式模塊的角柱為結構連接的關鍵部位。較大的連接寬限度有利于較好的彌補生產(chǎn)和安裝誤差，但結構連接的牢固性和結構整體性卻受削弱；過小的連接寬限度又容易出現(xiàn)模塊現(xiàn)場不能疊合的情況，形成了兩難局面。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的技術缺陷，而提供一種模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)及其安裝方法。
[0008]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術方案是:
[0009]一種模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，包括與上建筑模塊底部固定連接的四個呈矩形布局的四個連接件，以及與下建筑模塊頂部固定連接且與所述的四個連接件對應設置的四個方管，所述的四個連接件包括至少一個雙向定位連接件，至少一個單向定位-單向導向連接件，至少一個雙向導向連接件。
[0010]所述的雙向定位連接件包括與上建筑模塊底部固定連接的第一底板，固定設置在第一底板中心的方形柱體、形成在柱體端部的球面以及方形柱體和球面間的過渡坡面。
[0011]所述的單向定位-單向導向連接件包括與上建筑模塊底部固定連接的第二底板，固定設置在第二底板中心的板狀結構，所述的板狀結構包括兩對稱設置的垂直定位面和兩對稱設置且端部靠近的導向斜面，以及連接兩垂直定位面的圓弧形斷面。
[0012]雙向導向連接件包括與上建筑模塊底部固定連接的第三底板和設置在第三底板中心的且端部設置有過渡面的四棱臺結構。
[0013]所述的四個連接件為鑄鋼材質，所述的第一底板、第二底板和第三底板分別柱承式建筑模塊的角柱或者墻承式建筑模塊的角部端部焊接或者混凝土預埋連接。
[0014]所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊長度為短邊長度的2.0倍到3.0倍之間時，所述的四個連接件包括一個雙向定位連接件，兩個呈對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個單向定位-單向導向連接件的導向斜面均朝向雙向定位連接件。
[0015]所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊長度為短邊長度的3.0倍以上時，所述的四個連接件包括一個雙向定位連接件，兩個設置在同一長邊兩端且垂直定位面垂直設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，其中，與雙向定位連接件位于同一短邊的單向定位-單向導向連接件的導向斜面朝向雙向定位連接件。
[0016]所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且短邊小于3.0米時，所述的四個連接件包括兩個雙向定位連接件，一個對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個雙向定位連接件設置在其中一個短邊的兩端。
[0017]所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊大于10米時,所述的定位機構包括一個雙向定位連接件，兩個對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個單向定位-單向導向連接件的導向斜面朝向雙向定位連接件。
[0018]一種所述的建筑模塊的安裝方法，包括以下步驟:
[0019]I)控制待安裝的上建筑模塊始終保持水平并緩慢地沿豎直方向向下以與下建筑模塊疊合；
[0020]2)疊合過程中，首先對準一個雙向定位連接件然后以其作為安裝基點緩慢繞豎直方向微調模塊，從而對準單向定位-單向導向連接件；
[0021]3)進一步向下疊合，雙向導向連接件自動補償安裝誤差完成安裝。
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023]1、安裝精度高,雙向定位連接件和單向定位-單向導向連接件共同作用，對兩個水平方向均有約束，精度為1.5mm，滿足了集成式模塊安裝精度高的要求；
[0024]2、考慮了誤差補償，雙向導向連接件和單向定位-單向導向連接件共同作用，從而對兩個水平方向均有安裝導向并補償因生產(chǎn)安裝產(chǎn)生的誤差，誤差的補償值高達+/-5.0mm，滿足了集成式模塊在生產(chǎn)安裝過程中要考慮誤差補償?shù)囊螅?br> [0025]3、安裝導向作用，各連接件的頂端設有斜面，充分考慮到模塊疊合過程中要對模塊進行精確導向定位的要求；且安裝方式簡單，模塊定位在體系在疊合過程中自動完成，迎合了集成式模塊現(xiàn)場施工平面小，且要求減少手工操作的特點。
[0026]4、提供模塊間水平抗剪約束，雙向導向連接件和單向定位-單向導向連接件均有側向豎直平面，在模塊受側向力作用時，與方管內壁接觸擠壓，從而傳遞上下模塊間的剪力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1所示為長方體柱承式建筑模塊的單元主框架結構示意圖；
[0028]圖2所示為具有本發(fā)明的四個連接件的建筑模塊結構示意圖。

【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]如圖2所示，本發(fā)明的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)包括與上建筑模塊底部固定連接的四個呈矩形布局的四個連接件，以及與下建筑模塊頂部固定連接且與所述的四個連接件對應設置的四個方管，所述的四個連接件包括至少一個雙向定位連接件，至少一個單向定位-單向導向連接件，至少一個雙向導向連接件。具體來說,所述的雙向定位連接件包括第一底板，設置在第一底板中心的方形柱體、形成在柱體端部的球面以及方形柱體和球面間的過渡坡面；所述的單向定位-單向導向連接件包括第二底板，設置在第二底板中心的板狀結構，所述的板狀結構包括兩對稱設置的垂直定位面和兩對稱設置且端部靠近的導向斜面，以及連接兩垂直定位面的圓弧形斷面；雙向導向連接件包括第三底板和設置在第三底板中心的且端部設置有過渡面的四棱臺結構。
[0031]三種連接件同時設置在一個模塊中，其中雙向定位連接件對模塊進行精準定位，并提供可靠的側向柱頭抗剪約束，雙向導向連接件對模塊起導向定位作用，充分考慮了在疊合過程中因為生產(chǎn)和安裝誤差而帶來的不吻合情況，從而提供了較大的誤差補償，但不傳遞柱間剪力。單向定位-單向導向連接件則介于兩者之間，既對一個方向其精確的定位作用，又對另一個方向其導向作用。三類連接件構成了集成式模塊的可靠、快速的疊合體系，有效提高模塊建筑生產(chǎn)和現(xiàn)場施工效率，提高模塊結構整體性，以至提高模塊結構抗震、抗風性能的重要手段。
[0032]其中，所述的四個連接件均為鑄鋼材質，所述的第一底板、第二底板和第三底板分別柱承式建筑模塊的角柱或者墻承式建筑模塊的角部端部焊接或者混凝土預埋連接。
[0033]本發(fā)明的疊合自動定位系統(tǒng)可適用于柱承式或墻承式建筑模塊，對于柱承式，四個連接件設置在柱承式建筑模塊的四角，角柱即可充作下建筑模塊的方管，對于墻承式建筑模塊，同樣需要在上建筑模塊底板的角部設置四個連接件，同時在下建筑模塊的頂部也要連接短方管與四個連接件對接。下面僅以不同規(guī)格的柱承式建筑模塊進行示范性說明，需要注意的是，針對不同的場合，疊合定位系統(tǒng)的四個連接件可隨方管柱的尺寸而進行縮放；縮小時連接件插入方管內部件變小，可提供更大的安裝容錯空間，但整體安裝精度下降。反之，整體安裝精度上升，但容錯空間變小。
[0034]當所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊長度為短邊長度的2.0倍到3.0倍之間時，所述的四個連接件包括一個雙向定位連接件，兩個對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個單向定位-單向導向連接件的導向斜面朝向雙向定位連接件。從水平分布上看，在長方形模塊的一個角點上固定雙向定位連接件1，作為模塊定位的基點；與雙向定位連接件I相鄰的兩個連接件為單向定位-單向導向連接件2，該單向定位-單向導向連接件的導向斜面必須面向雙向定位連接件1，以補償生產(chǎn)安裝帶來的誤差，另一個方向則為垂直定位面，能夠精準的定位模塊；最后一個雙斜面導向連接件3，提供較大的安裝寬限度，作為最后的誤差補償節(jié)點，這樣的設計有利于模塊的快速安裝，同時保證模塊建筑的安裝精度。
[0035]當所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊長度為短邊長度的3.0倍以上時，所述的四個連接件包括一個雙向定位連接件，兩個設置在同一長邊兩端且垂直定位面垂直設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，其中，與雙向定位連接件位于同一短邊的單向定位-單向導向連接件的導向斜面朝向雙向定位連接件，這樣的設計有利于提供更大的安裝容錯誤差，保證了模塊的安裝工期，同時提供一定的安裝精度。
[0036]當所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且短邊小于3.0米時，所述的四個連接件包括兩個雙向定位連接件，一個對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個雙向定位連接件設置在其中一個短邊的兩端，這樣的設計有利于提高模塊建筑的安裝精度。
[0037]當所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊大于10.0米時，所述的定位機構包括一個雙向定位連接件，兩個對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個單向定位-單向導向連接件的導向斜面朝向雙向定位連接件，，這樣的設計有利于提供更大的安裝容錯誤差，保證了模塊的安裝工期，同時提供一定的安裝精度，其他布置方式可按實際模塊尺寸、形狀進行布置。
[0038]本發(fā)明的模塊建筑模塊疊合自動定位系統(tǒng)，設置在柱承式模塊建筑模塊角點鋼管角柱底部或者頂部，同時所述連接件頂部均設置有坡面，使得相應的鋼管柱柱端在對接過程中可以自動滑向設計位置。用于在建筑模塊安裝疊合過程中，為模塊進行自動定位和定位，使上下模塊能夠比較精準地疊合，從而提高了模塊建筑工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝的效率。
[0039]采用上述的疊合自動定位系統(tǒng)的建筑模塊的安裝方法包括以下步驟:
[0040]I)控制待安裝的上建筑模塊始終保持水平并緩慢地沿豎直方向向下以與下建筑模塊疊合；
[0041]2)疊合過程中，首先對準一個雙向定位連接件然后以其作為安裝基點緩慢繞豎直方向微調模塊，從而對準單向定位-單向導向連接件；
[0042]3)進一步向下疊合，雙向導向連接件自動補償安裝誤差完成安裝。
[0043]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，包括與上建筑模塊底部固定連接的四個呈矩形布局的四個連接件，以及與下建筑模塊頂部固定連接且與所述的四個連接件對應設置的四個方管，所述的四個連接件包括至少一個雙向定位連接件，至少一個單向定位-單向導向連接件，至少一個雙向導向連接件。
2.如權利要求1所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙向定位連接件包括與上建筑模塊底部固定連接的第一底板，固定設置在第一底板中心的方形柱體、形成在柱體端部的球面以及方形柱體和球面間的過渡坡面。
3.如權利要求2所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的單向定位-單向導向連接件包括與上建筑模塊底部固定連接的第二底板，固定設置在第二底板中心的板狀結構，所述的板狀結構包括兩對稱設置的垂直定位面和兩對稱設置且端部靠近的導向斜面，以及連接兩垂直定位面的圓弧形斷面。
4.如權利要求3所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，雙向導向連接件包括與上建筑模塊底部固定連接的第三底板和設置在第三底板中心的且端部設置有過渡面的四棱臺結構。
5.如權利要求4所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的四個連接件為鑄鋼材質，所述的第一底板、第二底板和第三底板分別柱承式建筑模塊的角柱或者墻承式建筑模塊的角部端部焊接或者混凝土預埋連接。
6.如權利要求5所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊長度為短邊長度的2.0倍到3.0倍之間時，所述的四個連接件包括一個雙向定位連接件，兩個呈對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個單向定位-單向導向連接件的導向斜面均朝向雙向定位連接件。
7.如權利要求5所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊長度為短邊長度的3.0倍以上時，所述的四個連接件包括一個雙向定位連接件，兩個設置在同一長邊兩端且垂直定位面垂直設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，其中，與雙向定位連接件位于同一短邊的單向定位-單向導向連接件的導向斜面朝向雙向定位連接件。
8.如權利要求5所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且短邊小于3.0米時，所述的四個連接件包括兩個雙向定位連接件，一個對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個雙向定位連接件設置在其中一個短邊的兩端。
9.如權利要求5所述的模塊式建筑模塊的疊合自動定位系統(tǒng)，其特征在于，所述的建筑模塊為柱承式建筑模塊且長邊大于10米時，所述的定位機構包括一個雙向定位連接件，兩個對角設置的單向定位-單向導向連接件和一個雙向導向連接件，所述的兩個單向定位-單向導向連接件的導向斜面朝向雙向定位連接件。
10.一種如權利要求1-9任一項所述的建筑模塊的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)控制待安裝的上建筑模塊始終保持水平并緩慢地沿豎直方向向下以與下建筑模塊疊合； 2)疊合過程中，首先對準一個雙向定位連接件然后以其作為安裝基點緩慢繞豎直方向微調模塊，從而對準單向定位-單向導向連接件；3)進一步向下疊合，雙向導向連接件自動補償安裝誤差完成安裝。
【文檔編號】E04B1/58GK104179254SQ201410392481
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】竺·理查德, 鄭天心 申請人:國綠空間模塊裝備（天津）有限公司