本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，特別涉及一種平面自鎖模塊體系及制作方法和裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的磚砌結(jié)構(gòu)中砌塊通常采用砂漿等材料進(jìn)行拼接，一方面這些拼接材料的強(qiáng)度較低，另一方面這些砌塊彼此之間缺少相應(yīng)的聯(lián)系。在日常生活中，常見的磚砌路面及墻面等平面結(jié)構(gòu)的受力性能相對較弱，可以抵抗動荷載的能力較弱，不能充分發(fā)揮材料本身的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種受力后整體變形較小，且受力更加合理的平面體系及制作方法和裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種平面自鎖模塊體系的制作方法，包括以下步驟：

三維幾何設(shè)計：首先設(shè)計基礎(chǔ)框架，基礎(chǔ)框架為任意可用于組合成一般平面的形式；然后在基礎(chǔ)框架各個側(cè)面的上下邊緣框架線繪制不同的連續(xù)曲線或折線，即放樣線，通過放樣得到封閉的幾何形狀；設(shè)計的幾何形狀包括一個或多個，幾何形狀能夠在X、Y方向?qū)崿F(xiàn)自鎖；

制作：使用制作模塊結(jié)構(gòu)的模具，根據(jù)設(shè)計的幾何形狀制作模塊結(jié)構(gòu)，先于模具表面涂上一層脫模劑，隨后將混凝土等材料倒入，直至固化，拆除螺栓，并脫模；

裝配：相鄰模塊結(jié)構(gòu)之間通過將X、Y方向形狀互補(bǔ)后，彼此間利用摩擦力作為其連接的條件，從而形成一個完整的平面自鎖模塊體系。若存在模塊結(jié)構(gòu)之間上下堆疊，接觸面可采用砂漿進(jìn)行粘結(jié)。

上述方法進(jìn)一步特征在于：所述基礎(chǔ)框架為圓柱、圓臺、棱柱或棱臺。放樣線可均相同、部分相同或均不相同。

上述方法進(jìn)一步特征在于：模塊結(jié)構(gòu)放樣線與對應(yīng)基本框架線的距離h1與基本框架邊長L的比值為1/7～1/5；模塊結(jié)構(gòu)基本框架的高度和寬度的比值h/L在1/3～1/2。

上述方法進(jìn)一步特征在于：在X方向和Y方向每隔5塊模塊結(jié)構(gòu)的距離設(shè)置一塊分隔模塊，分隔模塊將模塊結(jié)構(gòu)分為三塊的組合。

一種如上方法制作的平面自鎖模塊體系，包括若干個模塊結(jié)構(gòu)，模塊結(jié)構(gòu)可用于組合成一般平面，包括為平面的上下表面，非平面的若干側(cè)面；模塊結(jié)構(gòu)上下表面圖形在XOY投影面呈軸對稱，相鄰模塊結(jié)構(gòu)在X、Y方向形狀互補(bǔ)，形成聯(lián)合鎖閉結(jié)構(gòu)，聯(lián)合鎖閉結(jié)構(gòu)之間上下接觸面采用砂漿進(jìn)行粘結(jié)，從而形成一個完整的平面自鎖模塊體系。

上述自鎖模塊體系的進(jìn)一步特征在于：側(cè)面采用曲面進(jìn)行設(shè)計，模塊結(jié)構(gòu)關(guān)于Z軸中心面呈反S型曲面，且X、Y方向的形狀為互補(bǔ)，上下表面圖形在XOY投影面關(guān)于對應(yīng)框架線呈軸對稱。在X方向和Y方向每隔5塊所述模塊結(jié)構(gòu)的距離設(shè)置一塊分隔模塊。

一種平面自鎖模塊體系的制作裝置，根據(jù)模塊結(jié)構(gòu)表面，設(shè)計對應(yīng)的模具，模具的各個組成部分在邊緣處均有一塊與X、Y軸均成45度夾角的連接件，連接件上設(shè)有螺孔，并通過螺栓將各模具連接到一起。

一種平面自鎖模塊體系的補(bǔ)缺方法，在X方向和Y方向每隔5塊模塊結(jié)構(gòu)的距離設(shè)置一塊分隔模塊，分隔模塊將模塊結(jié)構(gòu)分為三塊的組合，若部分模塊結(jié)構(gòu)損壞，則取出損壞區(qū)域的分隔模塊，然后按照裝配步驟將新的模塊放入，在拼接縫處灌滿砂漿，最后在相應(yīng)位置放入分隔模塊。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的平面自鎖模塊平面整體承受沖擊力能力大于普通磚砌體系，且安裝更為方便，預(yù)制化程度更高等特點。

該種新型自鎖模塊體系的用途可用于鋪設(shè)常見的路面、墻體、需要更換損壞構(gòu)件的平面結(jié)構(gòu)、需要形成復(fù)雜表面拼縫的平面結(jié)構(gòu)、制作一些小型積木玩具等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的平面自鎖模塊體系的正方體基本框線模型。

圖2為本發(fā)明實施例的矩形基本框線模型上繪制的放樣線。

圖3為本發(fā)明實施例的八面體幾何結(jié)構(gòu)形式及形成的平面自鎖模塊體系的俯視圖。

圖3(a)為八面體幾何結(jié)構(gòu)；圖3(b)為圖3(a)形成的平面自鎖模塊體系。

圖4為本發(fā)明實施例的二十六面體幾何結(jié)構(gòu)形式及形成的平面自鎖模塊體系的俯視圖。

圖4(a)為二十六面體幾何結(jié)構(gòu)；圖4(b)為圖4(a)形成的平面自鎖模塊體系。

圖5為本發(fā)明實施例的外切圓的六面體幾何結(jié)構(gòu)形式及形成的平面自鎖模塊體系的俯視圖。

圖5(a)為外切圓的六面體幾何結(jié)構(gòu)；圖5(b)為圖5(a)形成的平面自鎖模塊體系。

圖6為本發(fā)明實施例的五面體的幾何結(jié)構(gòu)形式及形成的平面自鎖模塊體系的俯視圖。

圖6(a)為五面體幾何結(jié)構(gòu)；圖6(b)為圖6(a)形成的平面自鎖模塊體系。

圖7為本發(fā)明實施例的放樣曲線不同的六面體幾何結(jié)構(gòu)形式及形成的平面自鎖模塊體系五的俯視圖。

圖7(a)為一種放樣曲線不同的六面體幾何結(jié)構(gòu)；圖7(b)為圖7(a)形成的平面自鎖模塊體系。

圖8為本發(fā)明實施例的放樣曲線均相同的幾何形狀。

圖9為本發(fā)明實施例的放樣曲線不同的幾何形狀。

圖10為本發(fā)明實施例的單片制作模塊結(jié)構(gòu)的模具示意圖。

圖11為本發(fā)明實施例的分隔模塊示意圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實施例與附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本實施例的平面自鎖模塊體系的制作方法包括以下步驟：首先設(shè)計如圖1所示的正方體基礎(chǔ)框架，該基礎(chǔ)框架的邊長為L，高度為h，然后在基礎(chǔ)框架各個側(cè)面的上下邊緣框架線繪制連續(xù)曲線或折線，即放樣線，如圖2所示，放樣線與對應(yīng)基本框架線的距離h1。通過放樣得到封閉的幾何形狀；設(shè)計的幾何形狀包括一個或多個，幾何形狀能夠在X、Y方向?qū)崿F(xiàn)自鎖；使用如圖10所示的制作上述幾何圖形的模具，根據(jù)設(shè)計的幾何形狀制作模塊結(jié)構(gòu)，先于模具表面涂上一層脫模劑，隨后將混凝土等材料倒入，直至固化，拆除螺栓，并脫模；裝配時，相鄰模塊結(jié)構(gòu)之間通過將X、Y方向形狀互補(bǔ)后，彼此間利用摩擦力作為其連接的條件，在X方向和Y方向每隔5塊模塊結(jié)構(gòu)的距離設(shè)置一塊分隔模塊。連接模塊結(jié)構(gòu)后形成完整的平面自鎖模塊體系。

在進(jìn)行幾何設(shè)計時，需要注意的兩個問題為：(1)放樣曲線與對應(yīng)基本框架線的距離h1與基本框架邊長L的比值應(yīng)為1/7～1/5；(2)單個模塊的高度和寬度的比值h/L應(yīng)在1/3～1/2。于此同時，本發(fā)明的幾何設(shè)計不局限于放樣曲線相同的幾何造型，只需滿足上下表面圖形在XOY投影面關(guān)于對應(yīng)框架線呈軸對稱的關(guān)系，即可得到不同的幾何造型，在不同拼接面形成豐富的圖形。放樣線具有多種形式，僅需滿足曲線連續(xù)，且關(guān)于XOY投影面的邊框線對稱，即可獲得功能性良好的平面自鎖模塊。

圖3(a)至圖6(a)為如上方法設(shè)計的幾何形狀，圖3(b)至圖6(b)為根據(jù)幾何形狀制作的平面自鎖模塊體系，平面自鎖模塊體系包括若干個模塊結(jié)構(gòu)，模塊結(jié)構(gòu)包括為平面的上下表面、若干曲面；模塊結(jié)構(gòu)關(guān)于Z軸中心面呈反S型曲面，模塊結(jié)構(gòu)上下表面圖形在XOY投影面關(guān)于對應(yīng)框架線呈軸對稱，相鄰模塊結(jié)構(gòu)在X、Y方向形狀互補(bǔ)，從而形成一個完整的平面自鎖模塊體系。本發(fā)明的裝配以放樣曲線相同為例，裝配完成后，相鄰模塊之間連接互為補(bǔ)充，從而形成一個完整的平面。

如圖3，為八面體幾何結(jié)構(gòu)及形成的平面自鎖模塊體系；圖4為二十六面體幾何結(jié)構(gòu)及形成的平面自鎖模塊體系；圖5為外切圓的六面體幾何結(jié)構(gòu)及形成的平面自鎖模塊體系；圖6為五面體的幾何結(jié)構(gòu)及形成的平面自鎖模塊體系。

圖7為放樣曲線不同的六面體幾何結(jié)構(gòu)形式及形成的平面自鎖模塊體系。圖8為各條放樣線均相同的幾何形狀示例，通過圖中的結(jié)構(gòu)線可清楚的理解該幾何形狀，及其放樣線。圖9為各條放樣線不完全相同的幾何形狀示例，其3條放樣線為曲線，一條放樣線為V字折線，幾何形狀的上下表面圖形在XOY投影面關(guān)于對應(yīng)框架線呈軸對稱。

圖10為平面自鎖模塊體系的制作裝置，本發(fā)明的制作模具為幾何設(shè)計的平面表皮拆分為不同的模具，在邊緣處有一塊與X、Y軸均成45度夾角的連接件，并通過螺栓將各模具連接到一起。模具為金屬模具。制作模塊結(jié)構(gòu)時，先于模具表面涂上一層脫模劑，隨后將混凝土等液態(tài)材料倒入，直至固化，拆除螺栓，并脫模。

上述的平面自鎖模塊體系的補(bǔ)缺方法，每隔5×5塊磚設(shè)置一個如圖11所示的分隔模塊，將普通模塊分為三塊的組合。當(dāng)平面結(jié)構(gòu)中的某些部分損壞時，僅需取出損壞區(qū)域的分隔模塊后，按照裝配步驟將新的模塊放入，在拼接縫處灌滿砂漿，最后在相應(yīng)位置放入分隔模塊，即可達(dá)到維修目的。

該種新型自鎖模塊體系的用途可用于鋪設(shè)常見的路面、墻體、需要更換損壞構(gòu)件的平面結(jié)構(gòu)、需要形成復(fù)雜表面拼縫的平面結(jié)構(gòu)、制作一些小型積木玩具等。

以上的實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有的技術(shù)加以實現(xiàn)。