專利名稱：預(yù)制建筑的結(jié)構(gòu)及方法
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)涉及于2003年5月2日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/467,410的優(yōu)先權(quán)，并要求該申請(qǐng)日的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種包括可疊放互鎖預(yù)制塊的建筑體系，其中互鎖并疊放的結(jié)構(gòu)塊可以組合用于建造單獨(dú)的結(jié)構(gòu)框架模塊單元；框架模塊可以用必要的互鎖裝置嵌套并疊放以建造更大的結(jié)構(gòu)。
背景預(yù)制塊的多種用途在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。例如，在斜墻的建造中，預(yù)制墻板豎立在地基上以建造外殼。預(yù)制梁和預(yù)制板用于建造建筑和其它土木工程，例如橋梁。通常，這種結(jié)構(gòu)用于建造矩形、類似盒子的框架塊，這種框架塊還需要進(jìn)一步的支撐，例如橫撐。
其它類型包括預(yù)制測(cè)地(geodesic)構(gòu)件結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中公開。
需要一種模塊式預(yù)制建筑體系，其不需要額外的撐條或支撐并能夠以這樣的方式建造，即在豎起的過程中，使對(duì)固定件的需要降到最小或消除。這些特征可以使建造的速度最快、安全性最大。需要能分解并重新組裝或能移動(dòng)，并在另一個(gè)地點(diǎn)重新組裝的預(yù)制模塊化結(jié)構(gòu)。這些特征使結(jié)構(gòu)由于損壞，因而從有用的東西變成需要處理的廢物的可能性降到最低。
2.相關(guān)技術(shù)概述現(xiàn)有技術(shù)中公開的多種建筑類型包括木制框架建筑、鋼制框架建筑、預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，和現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)。
實(shí)踐中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定通常都是由成本所決定，大多數(shù)建筑工程的結(jié)構(gòu)工程師在確保他們的首要責(zé)任，即確保結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)，為了使成本降到最低會(huì)有很大的壓力。這種壓力使得在很多建筑中結(jié)構(gòu)往往會(huì)減到最小。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受少見但很大的載荷(這種載荷無(wú)法合理地編入建筑規(guī)范提供的靜態(tài)載荷手冊(cè))時(shí)，這種趨勢(shì)是不利的。
因此，工程結(jié)構(gòu)通常設(shè)計(jì)成能安全地承受規(guī)范規(guī)定的載荷，而無(wú)需提供更大的超過由所需安全系數(shù)實(shí)現(xiàn)的承受能力。通過建造成提供能承受顯著超過所需建筑規(guī)范要求的最小載荷的結(jié)構(gòu)能力，可以在建筑結(jié)構(gòu)的功能性和多用性產(chǎn)生新的有利因素。
傳統(tǒng)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常試圖將力量集中用于節(jié)省實(shí)用面積，并依賴次級(jí)橫向系統(tǒng)，例如對(duì)角拉條或剪力墻，以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。可以通過使柱結(jié)構(gòu)的上部向外張開而獲得益處以減小由柱支撐的結(jié)構(gòu)的有效跨距。
傳統(tǒng)建筑通常不是包括具有礙事及昂貴的模板材料的現(xiàn)場(chǎng)澆筑結(jié)構(gòu)，就是包括依靠用于橫向穩(wěn)定的對(duì)角拉條或剪力墻的互連柱或板框架。由于大多數(shù)傳統(tǒng)建筑直到結(jié)構(gòu)隔膜和橫向系統(tǒng)的建造完成前固有地都是不穩(wěn)定的，因此在相對(duì)早期建造期間的結(jié)構(gòu)失效比建筑完成使用多年后的結(jié)構(gòu)失效更加常見。
傳統(tǒng)建筑通常需要的橫向拉條和支撐在建筑工地形成導(dǎo)致很多建筑事故的障礙物。由于傳統(tǒng)建筑通常包括可以由一或兩名工人舉起或操作的現(xiàn)場(chǎng)裝配部件，外墻和屋頂?shù)慕ㄔ焱ǔ０ù罅窟h(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面的勞動(dòng)，因此這形成潛在的會(huì)發(fā)生致命工地傷害的墜落危險(xiǎn)。在利用大部件的傳統(tǒng)建筑中，例如具有斜墻的建筑中，在安裝橫向拉條和支撐部件時(shí)，將這些部件吊裝到位通常需要耗費(fèi)昂貴的起重工時(shí)，需要在釋放起重繩前穩(wěn)定這些部件。期望采用能將對(duì)臨時(shí)拉條和支撐的需求減到最小或消除，從而有效地利用起重工時(shí)的獨(dú)立穩(wěn)定模塊系統(tǒng)。
在混凝土建筑或混凝土框架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中，結(jié)構(gòu)元件通常不是諸如具有平板或梁及板類型應(yīng)用場(chǎng)合的工地現(xiàn)場(chǎng)澆筑元件，諸如具有斜墻結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制元件，就是具有預(yù)制混凝土板、T型構(gòu)件和墻板的非現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制元件。大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)都是在作為專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)工作結(jié)果的獨(dú)特設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上建造的，特定建筑的設(shè)計(jì)對(duì)于工程通常是獨(dú)特的。在日益增長(zhǎng)的時(shí)間、預(yù)算，和責(zé)任壓力下，獨(dú)特工程設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)人員構(gòu)成了真正的挑戰(zhàn)；從一套不可避免地證明具有缺點(diǎn)的圖紙和說(shuō)明書理解和建造獨(dú)特和復(fù)雜的工程對(duì)建筑商也形成了巨大的負(fù)擔(dān)。強(qiáng)烈期望提出一套在使設(shè)計(jì)和建造都能大大簡(jiǎn)化的同時(shí)，還具有設(shè)計(jì)靈活性的建筑體系，這可以通過一套擴(kuò)展兼容部件實(shí)現(xiàn)。
采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑用于混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑結(jié)構(gòu)，必然有澆筑混凝土的現(xiàn)場(chǎng)建造成本和時(shí)間。期望提供一種混凝土結(jié)構(gòu)部件，其可以通過不是現(xiàn)場(chǎng)就是在工廠可控條件下的其它方式，成組或大規(guī)模地建造。
斜墻結(jié)構(gòu)在預(yù)制墻元件時(shí)具有一些優(yōu)點(diǎn)，但其具有需要預(yù)先建造大面積坡度板以作為墻體澆筑表面的缺點(diǎn)。直到附加結(jié)構(gòu)部件安裝到墻體上以前，斜墻結(jié)構(gòu)還需要在安裝過程中使用臨時(shí)拉條，以將墻體固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｆ谕峁┮环N預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)部件，其可以組裝成多種結(jié)構(gòu)部件且完成建造不需要使用臨時(shí)拉條。
諸如空心磚的混凝土結(jié)構(gòu)單元通常具有相對(duì)小的單元，用這種單元形成墻和結(jié)構(gòu)需要?jiǎng)趧?dòng)密集的砂漿組裝。期望提供更大的可以預(yù)制的結(jié)構(gòu)單元，運(yùn)到工地，然后組裝成多種結(jié)構(gòu)形式，而不需要大量使用砂漿或粘和劑。
一旦傳動(dòng)建筑建造完成，已完工建筑的改建或拆除通常包括毀滅性的破壞。傳統(tǒng)建筑實(shí)踐中通常設(shè)計(jì)成具有相對(duì)較短的建筑壽命，且通常簡(jiǎn)單地摧毀由于年代、位置，或建筑不良，而到達(dá)其使用壽命的建筑物。這種實(shí)踐導(dǎo)致每年有數(shù)百萬(wàn)噸的建筑垃圾運(yùn)向垃圾填埋場(chǎng)。期望采用一種耐用但建造成本較低的建筑體系來(lái)建造，且這種建筑體系易于改建或拆除以及重新利用，而沒有傳統(tǒng)建筑拆除實(shí)踐中的材料和人工浪費(fèi)。期望提供一種通過使用耐用的大型建筑結(jié)構(gòu)塊，整幢建筑能夠完全回收和重復(fù)利用的建筑體系。
發(fā)明概述本發(fā)明提出的這種方法和設(shè)備，通過設(shè)計(jì)成為了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可以互鎖的模塊化、可移動(dòng)的塊，提供一種結(jié)構(gòu)外形和建筑成型空間。
這種建筑體系設(shè)計(jì)成使成型結(jié)構(gòu)能夠以非凡的速度建造。這種體系還設(shè)計(jì)成有效地使用建筑材料，并使得成型結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的拆除、重建、改建和改變位置的機(jī)會(huì)。這種建筑體系還設(shè)計(jì)成使機(jī)械(mechanical)、電路(electrical)和管路(piping)(MEP)系統(tǒng)能夠快速整合及改變，提供使內(nèi)部和外部建筑表現(xiàn)具有很大靈活性的地基。建筑成型預(yù)制面還可以消除與很多常用但耐用性較差的內(nèi)部建筑成型產(chǎn)品有關(guān)的成本、安裝時(shí)間，和室內(nèi)環(huán)境問題。
這種建筑體系試圖向建筑業(yè)引入一種大型結(jié)構(gòu)塊的獨(dú)特路線，并提供一套擴(kuò)展部件形式，通過這些部件可以快速經(jīng)濟(jì)地建造大量結(jié)構(gòu)。與采用結(jié)構(gòu)鋼、現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土、石塊，和木框架建筑體系的傳統(tǒng)建筑相比，這種建筑體系在設(shè)計(jì)、建造，和成型結(jié)構(gòu)的性能上提供獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它還具有用于發(fā)展很多人感興趣的“綠色”建筑的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，并具有很寬廣的潛在應(yīng)用范圍。
設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)這種建筑體系試圖向?qū)I(yè)團(tuán)隊(duì)提供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用合理的靈活性。該體系設(shè)計(jì)成向結(jié)構(gòu)工程師、MEP工程師、建筑師、建造商、開發(fā)商，和業(yè)主提供一套新的大型結(jié)構(gòu)塊，它可以根據(jù)每個(gè)人的需求改建。
由于該建筑體系是模塊化、預(yù)制的，因此極大地減少了設(shè)計(jì)用于特定應(yīng)用場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)的工作量和時(shí)間。增加預(yù)定尺寸模塊而產(chǎn)生的設(shè)計(jì)不僅節(jié)省了設(shè)計(jì)建造的時(shí)間和成本，還通過設(shè)置易于標(biāo)識(shí)和預(yù)知的尺寸變化規(guī)律簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程本身。這使得設(shè)計(jì)師能把注意力集中在特定工程獨(dú)特的細(xì)節(jié)上，并可以超出結(jié)構(gòu)化的解決方案。假設(shè)工程分析已經(jīng)確認(rèn)了每一結(jié)構(gòu)塊計(jì)劃用途的可接收性，則結(jié)構(gòu)塊可以成為結(jié)構(gòu)化“即插即用”元件，從而可以用于多種用途。
責(zé)任控制在任何特定工程的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)專業(yè)人員和業(yè)主都需要進(jìn)行數(shù)百項(xiàng)決定。這些決定越來(lái)越多地在嚴(yán)格的建造進(jìn)度和預(yù)算壓力下進(jìn)行。一旦制定，決定通常是不可取消的，而不會(huì)導(dǎo)致重大成本責(zé)任。一旦傳統(tǒng)建筑完工，為了實(shí)現(xiàn)后期的設(shè)計(jì)改變，投入工程中的勞動(dòng)力和材料需要承受高成本破壞和替代的風(fēng)險(xiǎn)。使用這種建筑體系可以明顯及獨(dú)特地解決該問題，因?yàn)槌尚徒Y(jié)構(gòu)相對(duì)易于在任何時(shí)間修改。
結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)不同的結(jié)構(gòu)需求可以通過單獨(dú)改變每個(gè)部件的外形、橫截面，和加強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)也可以是大規(guī)模的，基本的尺寸模塊可以改變，且在實(shí)際限制范圍內(nèi)，部件可以在三個(gè)軸線方向上改變，以減小或增大整個(gè)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)和澆筑中還可以沿著一個(gè)或兩個(gè)軸線拉伸模塊，以增大或減小跨距長(zhǎng)度或樓層高度。
結(jié)構(gòu)通常設(shè)計(jì)成利用拱形作用的特性以有效經(jīng)濟(jì)地利用材料，并可以實(shí)現(xiàn)多種跨距、平面幾何形狀，和垂直幾何形狀。壓縮載荷通道可以通過外殼(如實(shí)施例)或支柱；該系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例采用支撐標(biāo)準(zhǔn)地板擱柵或板的預(yù)制互鎖3D框架形式。
該建筑體系的內(nèi)在強(qiáng)度使其注定用在如下所述的多種結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)合。能安全地承受過載的結(jié)構(gòu)可以極大地有助于工程師和業(yè)主?？捎糜诮ㄔ旖ㄖ?、移動(dòng)結(jié)構(gòu)，或掩土結(jié)構(gòu)的互鎖結(jié)構(gòu)塊系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)工程師手中將是一種很有用的工具。
對(duì)于每一原形塊將首先通過全尺寸載荷試驗(yàn)確定結(jié)構(gòu)作用和失效機(jī)構(gòu)。負(fù)荷試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)采集能夠改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，用于確定所需的結(jié)構(gòu)外形、加強(qiáng)和每個(gè)塊的承載能力。
MEP優(yōu)點(diǎn)各種MEP需求可以依靠在結(jié)構(gòu)殼體和支座樓面系統(tǒng)之間形成的入口面積相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)。要達(dá)到用于特定用途的MEP需求，可以通過修改支座設(shè)計(jì)高度，從而修改入口地板有效截面；通過提供一種簡(jiǎn)單的MEP進(jìn)入和封閉方法；以及通過位于柱元件以及結(jié)構(gòu)模塊之間的槽中的整體管套提供各層之間模塊化的入口。地板下的空間可以用于建造或改建管路、電路、采暖、通風(fēng)、空調(diào)(HVAC)，以及數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
盡管可以采用標(biāo)準(zhǔn)HVAC系統(tǒng)，但這種建筑體系能夠提供利用帶有可變風(fēng)量地面出風(fēng)口的壓力送風(fēng)道調(diào)節(jié)空氣的無(wú)管路系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)。通過利用地板空間作為調(diào)節(jié)空氣的壓力送風(fēng)道，可以節(jié)省管路設(shè)計(jì)和建造成本。通過省略管路設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了HVAC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且通過省略對(duì)管路的需求，降低了工作成本和建造時(shí)間?？梢栽O(shè)計(jì)成允許空氣反向流動(dòng)以形成可以安裝空氣過濾系統(tǒng)的自清潔地板。該建筑體系還可以包括與入口地板管道中的強(qiáng)制空氣流動(dòng)相結(jié)合的輻射供暖和/或制冷系統(tǒng)，和通過加熱或冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度控制的薄壁部分。外部結(jié)構(gòu)可以按照需要采用噴射、毛氈、內(nèi)部隔熱，或任何其它合適的隔熱材料以進(jìn)一步限制空氣調(diào)節(jié)或供暖建筑的能量消耗。該體系向MEP工程師提供了新的機(jī)會(huì)，并可以引發(fā)這里沒有表示的創(chuàng)造性解決方案。特定應(yīng)用場(chǎng)合的系統(tǒng)要求將由MEP工程分析決定。
使用合適的編織襯料可以使結(jié)構(gòu)具有隔音效果，或者結(jié)構(gòu)可以澆入在澆筑前放入模具中或者粘到澆筑面上的隔音材料。
建筑優(yōu)點(diǎn)盡管上述每種優(yōu)點(diǎn)給業(yè)主帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)利益，但是普通業(yè)主還會(huì)對(duì)這種建筑體系向建筑師提供的靈活性感興趣。這種建筑體系可以在結(jié)構(gòu)模塊尺寸、支座高度、樓層高度、天花板外形、跨距和平面幾何形狀上提供靈活性?？梢栽谕獠亢蛢?nèi)部建筑結(jié)構(gòu)的變化中采用這種靈活性。平面形狀的靈活性可以通過非矩形的平面模塊，以及通過用間隙分隔獨(dú)立結(jié)構(gòu)模塊的能力而進(jìn)一步加強(qiáng)，其中的間隙可以保持開放或用易于改變的地板填充塊彌合。在一個(gè)特定的需要較小模塊的結(jié)構(gòu)中，實(shí)施例的跨距可以包括三個(gè)模塊(兩個(gè)配對(duì)柱模塊和一個(gè)全寬度栓塊)，或其可以包括一個(gè)單獨(dú)的四-柱模塊，該模塊的尺寸和重量足夠小，使其可以作為一個(gè)單獨(dú)部件澆筑和操作，從而不需要分成多個(gè)更小的模塊。
為了能在建筑外部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中自由支配，該建筑體系設(shè)計(jì)成即包括標(biāo)準(zhǔn)，又包括定制的外墻和屋頂體系。外墻體塊設(shè)置成具有多種低墻高度和形狀，并且可以在外墻面設(shè)計(jì)中具有變化。外墻還可以包括頂蓋和屋頂部分以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化的范圍。通過在使用標(biāo)準(zhǔn)部件的模塊增量中調(diào)節(jié)跨距，并通過利用在外墻形狀和結(jié)構(gòu)上的非限制性的靈活性，建筑的底部和上部可以按照建筑師的意愿限定。它們也可以以較低的成本在未來(lái)任何時(shí)刻重新限定且沒有與重建傳統(tǒng)建筑有關(guān)的廢物。
盡管其引導(dǎo)并且提供內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，但該體系對(duì)內(nèi)部空間的規(guī)劃和使用沒有重要的約束。天花板、柱子和地板的成型表面可以包括從樣件到模具組的標(biāo)準(zhǔn)鋼形式的表面，或者它們可以結(jié)合無(wú)限變化的襯墊以形成磚或石圖案、瓷磚圖案、波紋形狀、釉面，或幾何形狀設(shè)計(jì)，它們還可以按照由手工雕刻樣片制成的模具澆筑。模塊可以包括整體混合物或用于色彩變化的表面處理，并提供能向露出的表面中嵌入裝飾或隔音材料的靈活性。
由于結(jié)構(gòu)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是如此卓越，并且由于壓縮結(jié)構(gòu)有力地產(chǎn)生耐用、安全的結(jié)構(gòu)，因此由該體系建造的建筑的業(yè)主和居住者將有希望同時(shí)獲得建筑舒適性和美感。
建造優(yōu)點(diǎn)建造商和承包商將發(fā)現(xiàn)該建筑體系與標(biāo)準(zhǔn)建筑類型相比具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。建造商將發(fā)現(xiàn)該體系非常有吸引力，因?yàn)椴考?jiǎn)化了的以及可重復(fù)的安裝提供了快速建造及使工程晾干的能力，并且大大減少了傳統(tǒng)建筑常見的廢物、損失，及多重經(jīng)驗(yàn)曲線。
建造由于模塊設(shè)計(jì)成快速互鎖，而無(wú)需支撐及固定，并且由于模塊尺寸通常設(shè)置成可以在平板拖車上運(yùn)輸，而無(wú)需特殊的執(zhí)照，因此模塊可以運(yùn)送到預(yù)制工地并能以傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)建造的建筑工藝無(wú)法達(dá)到的速度建造。
內(nèi)部干燥這種建筑體系使得大部分建造結(jié)構(gòu)殼體必需的工作可以在一種可控的工廠環(huán)境中操作，而不受天氣條件的影響。通過在車間中建造結(jié)構(gòu)殼體和外墻體塊，大部分通常需要工地腳手架和起重機(jī)的工作替代在車間地板地面高度上完成。這降低了工人的危險(xiǎn)，從而提高了工作安全性。工廠生產(chǎn)提高了質(zhì)量控制能力，同時(shí)大大地減小了天氣誤工成本、工地廢料，和從建筑工地上被盜的工具和材料。該建筑體系以一種有效的方式使用混凝土，且有效地減小了在成型建筑墻體建造過程中常見的工地切割和安裝材料廢物。
完工為了進(jìn)一步有利于承包商的時(shí)間進(jìn)度，內(nèi)部施工人員可以在與天氣無(wú)關(guān)且安全的環(huán)境中進(jìn)行工作，從而在建造進(jìn)度能比用傳統(tǒng)建筑工藝快很多。通過將體系安排在地板上而不是在天花板上，大部分通常需要工地腳手架和起重機(jī)的工作替代在車間地板地面高度上完成。總裝修工作量也顯著減少。因?yàn)榻ㄔ斓慕Y(jié)構(gòu)殼體在全部結(jié)構(gòu)框架和天花板元件中都具有成型表面，可以無(wú)需石膏灰膠紙夾板和空間吸聲傾斜天花板。如前所述，裝修工作的減少包括管道系統(tǒng)的省略和MEP系統(tǒng)安裝的簡(jiǎn)化。如果該建筑體系用在雨水收集系統(tǒng)和/或停車樓中，則傳統(tǒng)工程中防止泄漏的水質(zhì)隔離池的成本可以降低或節(jié)省。
靈活性部分澆筑建造方法使得大、長(zhǎng)跨距模塊可以使用該建筑體系建造，使得可以用該體系建造多種形狀和跨距的結(jié)構(gòu)。部件可以是搭建的，可以在建造完工很久以后更換，且不會(huì)損壞。這種靈活性使業(yè)主不猶豫是否建造，從而應(yīng)該有利于建造商。
經(jīng)濟(jì)建造決定大部分必然使成本驅(qū)使的。該建筑體系提供的優(yōu)點(diǎn)給業(yè)主帶來(lái)真正的價(jià)值，并增強(qiáng)了系統(tǒng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力。更簡(jiǎn)單的模塊設(shè)置自然比更復(fù)雜、跨距更長(zhǎng)，或手工造型的設(shè)置更加經(jīng)濟(jì)。傳統(tǒng)的增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)之所以昂貴，大部分是由于混凝土成型的成本。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成通過建造可以反復(fù)利用的耐用模具，使模具成本降到最低。建造樣件可能會(huì)很昂貴，但其可以用于生產(chǎn)多種模具設(shè)置。因?yàn)槊恳荒＞咴O(shè)置只需有限的改動(dòng)就可以生產(chǎn)多種模塊，而且由于鋼筋和混凝土的材料成本相對(duì)較低，因此可以經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
環(huán)境優(yōu)點(diǎn)該體系能在多方面使得建筑環(huán)境影響降到最低。其可以減小由于建筑對(duì)工地的破壞，減少材料廢物和建筑產(chǎn)品污染，且與傳統(tǒng)建筑相比，可以提供獨(dú)特的循環(huán)和雨水收集能力。
建筑工地破壞由于該體系試圖提供成本低的懸掛結(jié)構(gòu)，因此其與傳統(tǒng)建筑相比可以顯著減少工地坡度和破壞。無(wú)論是由有孔墩和墩蓋，底腳塊，還是其它地基系統(tǒng)支撐，高度可變的底腳塊或地基模塊都能夠以一種可以顯著減小大多數(shù)建筑工程中常用的挖掘量、切割和填充的方式安置在不連續(xù)的地基上。通過提高地面上的第一層地板結(jié)構(gòu)，逐級(jí)板結(jié)構(gòu)通常所需的切割和填充大大減少，同時(shí)大大減少了常常伴隨昂貴土方工程的流失和腐蝕問題。
減少?gòu)U物模塊生產(chǎn)中的建筑材料和人工使用非常高效。模具裝置建造成可以重復(fù)利用，避免了傳統(tǒng)混凝土模子通常帶有的材料和人工浪費(fèi)，傳統(tǒng)混凝土模子通常在很有限的使用次數(shù)后就報(bào)廢了。通常浪費(fèi)了的材料，以及隨之產(chǎn)生的廢料處理問題，可以通過縮短混凝土混合的次數(shù)以及清理澆筑設(shè)備，以及通過使用很小的模塊，例如柱頭墊木，使得可澆筑材料在生產(chǎn)過程的最后不會(huì)過量產(chǎn)生，而降到最小。將廢料控制混凝土泵送操作與模塊尺寸布置結(jié)合，確保產(chǎn)生的混凝土基本上100％地運(yùn)用到建造中。這與傳統(tǒng)建筑工程中將裝滿了廢料的垃圾罐運(yùn)送到垃圾填埋場(chǎng)形成了強(qiáng)烈的對(duì)比。
只要結(jié)構(gòu)容量不減小，澆筑具有較小缺點(diǎn)和瑕疵的模塊仍然能夠使用，并且可以彌補(bǔ)并且作為“次等品”出售，以在更經(jīng)濟(jì)或工業(yè)上較低等級(jí)的結(jié)構(gòu)中使用。如上所述，通過通常利用壓縮作用的成比例結(jié)構(gòu)，建筑材料可以有效地使用在結(jié)構(gòu)中。
廢料利用模塊可以用采用粉煤灰的混凝土混合物制造，粉煤灰是一種有黏性的工業(yè)副產(chǎn)品并可以向混合物提供一些益處。也可以尋求其它將其它有用或惰性廢料用于這些建筑模塊中的方法。
建筑生產(chǎn)污染該體系不贊成使用涂料，并且通過提供內(nèi)在具有顏色的耐用、可替換表面，防止由于涂料氣味和涂料清理產(chǎn)生的污染。該建筑體系還減少對(duì)于其它建筑產(chǎn)品，例如石膏灰膠紙夾板、隔音瓦板，和管道系統(tǒng)的需求。通過減少對(duì)最后通常在垃圾填埋場(chǎng)中填埋的永久制造產(chǎn)品的需求，可以減少由于制造、使用和處理這些產(chǎn)品而產(chǎn)生的污染。通過減少使用已經(jīng)證明會(huì)產(chǎn)生污染的建筑產(chǎn)品，可以提高室內(nèi)空氣質(zhì)量。
回收似乎使用建筑拆除的資源是不可靠的，特別是那些結(jié)構(gòu)完好但只是不符合業(yè)主要求的建筑，或者那些位于過于昂貴的地點(diǎn)上的建筑。當(dāng)結(jié)構(gòu)放大或修改時(shí)，則一部分原有的工作有阻礙且必須拆除。在這些情況下，傳統(tǒng)建筑通常是拆毀。最近，回收大部分拆除材料的努力已經(jīng)取得了成功，但是仍然有相當(dāng)一部分送往垃圾填埋場(chǎng)，且全部工作必須重新建造。相反，該建筑體系允許整幢建筑一塊塊地回收，運(yùn)到另一個(gè)地點(diǎn)，并重新建造或運(yùn)用到一個(gè)新結(jié)構(gòu)中。如果業(yè)主僅希望改變建筑的風(fēng)格和尺寸，外墻和結(jié)構(gòu)建筑塊可以被拆除，并在別處重新利用、抵價(jià)出售，或捐獻(xiàn)給人道主義用途。該體系使得能夠翻新、添加或拆除結(jié)構(gòu)墻體，而不會(huì)運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)。這是大規(guī)模的重復(fù)利用。
雨水收集由于該建筑體系設(shè)計(jì)成為雨水收集和儲(chǔ)存提供收集面和結(jié)構(gòu)，因此用該體系建造的建筑不需要在現(xiàn)場(chǎng)增加防滲層，以及不正常的流失。如果這種能力與在結(jié)構(gòu)下或結(jié)構(gòu)上的車輛交通和停放相結(jié)合，則整個(gè)工程的防滲層，以及伴隨的腐蝕和滲漏污染，可以減小到忽略不計(jì)。可以通過建造足夠大的收集平臺(tái)，收集和過濾足夠多的雨水，與輸送這些雨水的下部結(jié)構(gòu)相結(jié)合，以減少或消除居住者對(duì)公共供水的需要。
建筑性能優(yōu)點(diǎn)該建筑體系和建造方法的很多潛在優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在上文中進(jìn)行了說(shuō)明。希望下文給出的優(yōu)點(diǎn)列表能繼續(xù)作為建造方法和原型結(jié)構(gòu)投入使用并改進(jìn)。
耐用該結(jié)構(gòu)不僅表現(xiàn)出耐用和穩(wěn)定，事實(shí)上它可以比大多數(shù)傳統(tǒng)建筑更加耐用，結(jié)構(gòu)合理。建成的結(jié)構(gòu)殼體比大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)建筑類型對(duì)由于結(jié)構(gòu)過載、風(fēng)、火、冰雹、洪水、昆蟲和腐蝕而引起的危害具有更強(qiáng)的抵御能力。
靈活入口地板的形成可以使MEP系統(tǒng)在后續(xù)空間重新布置中的整合非常容易，并且具有很大的靈活性。提供入口地板可以將該體系用于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室和無(wú)塵室的應(yīng)用場(chǎng)合。這些特征的好處對(duì)于信息系統(tǒng)技術(shù)的快速發(fā)展和重新定義將變得更加明顯。
連續(xù)規(guī)劃建筑的業(yè)主特別感興趣的是，該體系能夠以空前的速度建造成型建筑和結(jié)構(gòu)殼體，并且同時(shí)在未來(lái)重新布置和使用空間時(shí)具有非凡的靈活性。利用該系統(tǒng)的這些特點(diǎn)，建筑業(yè)主可以將建筑出租，并用承租人的資金建造該建筑；該建筑可以在出租到期后收回并在別處重新建造?？s短的建造時(shí)間在降低建造財(cái)政成本和更早地利用收益上具有直接的優(yōu)點(diǎn)?？焖俳?jīng)濟(jì)地重新布置的能力有助于確保該體系的建筑具有所需的避稅手段并以比傳統(tǒng)建筑所提供的更連續(xù)的方式產(chǎn)生期望的收入。
屋頂平臺(tái)該體系建筑的居住者會(huì)發(fā)現(xiàn)建造一個(gè)有用的能收集水的屋頂平臺(tái)代替使水流下的昂貴屋頂，具有很大的價(jià)值。隨著城市空間變得更加有限，而更加關(guān)心個(gè)人安全，這些私人空間將找到其在世界各地歷史上人們已經(jīng)享受了的用途。
投資潛力該建筑體系的長(zhǎng)期性能將向建筑業(yè)主和居住者提供直接和獨(dú)特的好處。由這些模塊建造的建筑可以拆除，可以方便地改建、重新定位，或抵價(jià)出售。建筑的耐久力將使其具有較低的保險(xiǎn)利率，且劃分為臨時(shí)建筑相對(duì)于傳統(tǒng)建筑，由于減少了建筑的管理控制和稅費(fèi)，因此業(yè)主可以獲得一些利益。該體系將建筑模塊作為商品。這樣，購(gòu)買一套這樣的建筑模塊表示一項(xiàng)固定投資，還向業(yè)主提供有用的避稅手段或一項(xiàng)收入來(lái)源。這些模塊不會(huì)像很多其它投資一樣在一夜之間消失。
附圖簡(jiǎn)述下面將參考


本發(fā)明的這些和其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1A是表示完整結(jié)構(gòu)模塊的透視圖。
圖1B是表示代表性結(jié)構(gòu)模塊的塊構(gòu)成的分解透視圖。
圖2A是表示可重疊板結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖2B是表示桶形拱頂結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖2C是表示3D框架的透視圖。
圖2D是表示六邊形模塊結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖2E是表示壓縮/彎曲混合結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖2F是表示間隙結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖2G是表示帶有半圓形拱頂結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)跨距結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖3A是底腳塊的俯視圖。
圖3B是底腳塊的側(cè)視圖。
圖3C是表示底腳塊高度變化的透視圖。
圖3D是表示錐形栓和垂直套的底腳塊透視圖。
圖3E是透視圖，表示兩個(gè)背靠背的底腳塊形成“T”型底腳，以及入口和剪力銷套。
圖3F是透視圖，表示4個(gè)底腳塊形成“X”型底腳。
圖4A是視圖，表示現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土墩，兩部分臨時(shí)環(huán)形，和在墩蓋安裝前的墩蓋。
圖4B是透視圖，表示墩和裝好的墩蓋總成，其中兩部分臨時(shí)環(huán)形拆除。
圖5A是透視圖，表示具有角塊、栓塊，和中央塊的結(jié)構(gòu)模塊。
圖5B是透視圖，表示圖5A中的實(shí)施例裝有入口地板/平臺(tái)。
圖6A是角塊的俯視圖。
圖6B是角塊的側(cè)視圖。
圖6C是角塊的側(cè)透視圖。
圖6D是角塊的俯視透視圖。
圖7A是基座塊的俯視圖。
圖7B是基座塊的側(cè)視圖。
圖7C是基座塊的側(cè)透視圖。
圖7D是基座塊的俯視透視圖。
圖8A是栓塊的俯視圖。
圖8B是栓塊的側(cè)視圖。
圖8C是栓塊的第一俯視透視圖。
圖8D是栓塊的第二俯視透視圖。
圖9A是中央塊的俯視圖。
圖9B是中央塊的側(cè)視圖。
圖9C是中央塊的第一俯視透視圖。
圖9D是中央塊的第二俯視透視圖。
圖10A是結(jié)構(gòu)模塊上方的入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)的分解側(cè)視圖。
圖10B是結(jié)構(gòu)模塊的透視圖，在該模塊上裝有入口地板系統(tǒng)。
圖11A是盤形塊的俯視圖。
圖11B是盤形塊的側(cè)視圖。
圖11C是盤形塊的俯視透視圖。
圖11D是盤形塊的仰視透視圖。
圖11E是俯視透視圖，表示包括兩個(gè)空間模塊的合并盤形塊。
圖12A是楔形蓋塊的俯視圖。
圖12B是楔形蓋塊的側(cè)視圖。
圖12C是有邊的周圍蓋塊的透視圖。
圖12D是沒邊的周圍蓋塊的透視圖。
圖12E是十字形蓋塊的俯視圖。
圖12F是十字形蓋塊的側(cè)視圖。
圖12G是十字形蓋塊的仰視透視圖。
圖12H是柱形蓋塊的仰視透視圖。
圖12I是楔形蓋塊的俯視透視圖。
圖12J是十字形蓋塊的俯視透視圖。
圖13A是地板填充塊的俯視圖。
圖13B是地板填充塊的側(cè)視圖。
圖13C是俯視透視圖，表示帶有開口的地板填充塊。
圖13D是仰視透視圖，表示帶有MEP出口的地板填充塊。
圖13E是地板填充塊的俯視透視圖。
圖14A是地板板塊的俯視圖。
圖14B是地板板塊的側(cè)視圖。
圖14C是俯視透視圖，表示帶有開口的地板板塊。
圖14D是地板板塊的仰視透視圖。
圖14E是地板角板塊的俯視透視圖。
圖15A是拱肩塊的俯視圖。
圖15B是拱肩塊的側(cè)視圖。
圖15C是具有延伸矮墻的拱肩塊的透視圖。
圖15D是具有外部凸緣的拱肩塊的透視圖。
圖15E-G是詳細(xì)的順序透視圖，表示具有角塊的拱肩塊互鎖的過程。
圖15H是彎板拖架支撐的透視圖。
圖16A是框架拱肩塊的俯視圖。
圖16B是框架拱肩塊的側(cè)視圖。
圖16C是框架拱肩塊的內(nèi)部透視圖。
圖16D是框架拱肩塊的前部透視圖。
圖17A是具有延伸矮墻的邊緣框架塊的內(nèi)部透視圖。
圖17B是邊緣框架塊的外部透視圖。
圖17C是邊緣框架塊部件的分解和組裝視圖。
圖18多個(gè)模塊和間隙塊的透視圖。
圖19A是外部墻體塊的外部透視圖。
圖19B是外部墻體塊的內(nèi)部透視圖。
圖19C是堆砌外部墻體塊的外部透視圖。
圖19D是堆砌外部墻體塊和部分內(nèi)部殼體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部透視圖。
圖20是表示角塊幾何形狀分析的分解透視圖。
圖21A是多個(gè)底腳塊的透視圖。
圖21B是圖21A中實(shí)施例帶有基座塊的透視圖。
圖22A-D是詳細(xì)的順序透視圖，表示基座塊在底腳塊中的布置。
圖22E是圖22D的詳細(xì)透視圖，表示基座塊與底腳塊之間的配合連接。
圖23A是圖21B中實(shí)施例帶有栓塊組的透視圖。
圖23B是圖23A中實(shí)施例帶有中央塊組的透視圖。
圖24A-D是詳細(xì)的順序透視圖，表示栓塊在一對(duì)底腳塊上的布置。
圖24E是圖24D的詳細(xì)透視圖，表示栓塊與底腳塊之間的配合連接。
圖25A是圖23B中實(shí)施例具有盤形塊組的透視圖。
圖25B是圖25A中實(shí)施例具有蓋塊組的透視圖。
圖26A是圖25B中實(shí)施例具有填充塊組的透視圖。
圖26B是圖26A中實(shí)施例具有第2層角塊組的透視圖。
圖27A-D是詳細(xì)的順序透視圖，表示第2層角塊在底腳塊和盤形塊中的布置。
圖27E是圖27D的詳細(xì)透視圖，表示第2層角塊與底腳塊和盤形塊之間的配合連接。
圖28A是圖26B中實(shí)施例第2層結(jié)構(gòu)殼體完成的透視圖。
圖28B是圖28A中實(shí)施例第2層入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)安裝完畢的透視圖。
圖29A是圖28B中實(shí)施例第3層結(jié)構(gòu)殼體完成的透視圖。
圖29B是圖29A中實(shí)施例第3層入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)安裝完畢的透視圖。
圖30是圖29B中實(shí)施例裝有部分外部墻體的透視圖。
圖31A-B是組裝實(shí)施例的透視圖。
圖32A是高架道路實(shí)施例的俯視透視圖。
圖32B是高架道路實(shí)施例的側(cè)視透視圖。
圖33A是具有輪廓線的跨距模塊示意圖。
圖33B是短方向頂部輪廓的示意圖。
圖33C是長(zhǎng)方向頂部輪廓的示意圖。
圖33D是穹棱拱頂部輪廓的示意圖。
圖33E是示意性結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。
圖33F是帶有示意性地板塊的示意性結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。
圖33G是一套示意圖，表示圖33F中結(jié)構(gòu)模塊一部分的三種可選項(xiàng)的分解視圖。
圖34A-34C表示角塊的高度變化。
圖34D表示角塊下部柱和管隆起的尺寸變化。
圖34E-34H表示栓塊孔和方形底腳之間互鎖連接的變化。
圖34I表示具有標(biāo)準(zhǔn)栓塊的結(jié)構(gòu)模塊。
圖34J表示具有縮短栓塊和中央塊的結(jié)構(gòu)模塊。
圖34K表示具有伸長(zhǎng)栓塊和省略了中央塊的結(jié)構(gòu)模塊。
圖35A-35B是實(shí)施例的透視圖。
圖35C是向圖35A實(shí)施例中看去的視圖。
圖36A-36B是在斜坡上建造的實(shí)施例的透視圖。
圖36C是圖36A實(shí)施例帶有外墻體塊的透視圖。
圖37A是圍繞中央廣場(chǎng)階梯修建的實(shí)施例的透視圖。
圖37B是實(shí)施例的透視圖，證明結(jié)構(gòu)模塊的嵌套、堆砌，和間隙。
圖38A是布置成放射狀的堆砌結(jié)構(gòu)模塊的實(shí)施例透視圖。
圖38B是向圖38A實(shí)施例中看去的視圖。
圖39A是圖39B中高架道路實(shí)施例的透視圖。
圖39B是俯視圖，表示形成連接停車和居住結(jié)構(gòu)的高架道路的堆砌和嵌套結(jié)構(gòu)模塊。
實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明-系統(tǒng)全面說(shuō)明圖1A表示一個(gè)由互鎖預(yù)制薄壁塊組成的組裝結(jié)構(gòu)模塊600，根據(jù)結(jié)構(gòu)和詳細(xì)要求，這些薄壁塊在選定位置加厚并增強(qiáng)。圖1B是不同元件的分解視圖，這些元件包括底腳塊100，基座塊250，角塊200，栓塊300，中央塊350，盤形塊370，蓋塊400，和地板填充塊470。組裝結(jié)構(gòu)模塊600在圖1中所示支撐在一個(gè)基座結(jié)構(gòu)殼體601上，其中角塊200被基座塊250所代替，基座塊250反過來(lái)由底腳塊100支撐。
該建筑體系及其變形通常設(shè)計(jì)成承受壓力，由于壓力結(jié)構(gòu)利用建筑材料的效率，從而易于這樣做。
加強(qiáng)薄壁混凝土通常用于建造這些塊，但是，互鎖建筑塊可以采用任何可澆筑的結(jié)構(gòu)等級(jí)材料，結(jié)合必須的加強(qiáng)件而設(shè)計(jì)和建造?？蓾仓牧峡梢园ǖ幌抻诠杷猁}水泥混凝土、粉煤灰混凝土、結(jié)構(gòu)塑料、合成材料，和土壤-水泥混合物。內(nèi)部加強(qiáng)件可以包括標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)鋼筋或其替代物、嵌到可澆筑材料中的纖維加強(qiáng)件，或任何其它載荷測(cè)試證明結(jié)構(gòu)上可靠的加強(qiáng)方法。次級(jí)成分例如外墻、地板填充板，和組合屋頂系統(tǒng)，可以由其它材料建造活包括其它材料，這些材料包括但不限于混凝土、塑料、金屬片、鋼板，和木材。
盡管這里詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例表示由兩個(gè)拋物線桶形拱頂交接形成的穹棱拱頂，但本發(fā)明可以從基于期望建筑和結(jié)構(gòu)幾何形狀的三維結(jié)構(gòu)跨距，從而根據(jù)結(jié)構(gòu)、幾何和施工考慮細(xì)分所述跨距的基本概念衍生。產(chǎn)生的模塊連接在結(jié)構(gòu)上做成用必需的互鎖重新組裝跨距，以形成一個(gè)合格的結(jié)構(gòu)。模塊還可以進(jìn)一步做成能夠嵌套和堆砌，使得任何尺寸或用途的結(jié)構(gòu)可以通過重復(fù)使用通用建筑模塊建造，互鎖性也通常設(shè)計(jì)成在建造過程中消除對(duì)臨時(shí)拉條或支撐的需要。
一個(gè)可以采用這些方法建造的結(jié)構(gòu)幾何形狀示例包括，但不限于，圖2A-2G中表示的構(gòu)造。該建筑體系可以通過利用非矩形的嵌套平面模塊及通過使模塊彼此平行而改變；從而在模塊之間用次級(jí)模塊橫跨所產(chǎn)生的間隙。變化包括，但不限于，可重疊板結(jié)構(gòu)612(圖2A)、桶形拱頂結(jié)構(gòu)614(圖2B)、3D框架616(圖2C)、六邊形殼體結(jié)構(gòu)618(圖2D)、壓縮/彎曲混合結(jié)構(gòu)620(圖2E)、間隙結(jié)構(gòu)622(圖2F)，和長(zhǎng)跨距結(jié)構(gòu)624(圖2G)。
模塊組通常構(gòu)造成通過將壓力傳遞到實(shí)踐中所做的地方，而限制彎曲應(yīng)力，這使得內(nèi)應(yīng)力和所需承受這些應(yīng)力的建筑材料都可以最小化。殼體外形和加強(qiáng)肋的厚度在結(jié)構(gòu)作用、建造能力，和可維修能力的基礎(chǔ)上確定。通過采用實(shí)踐中的拱形作用，具有特定跨距的殼體或肋可以比原來(lái)薄得多，并更輕松地加強(qiáng)。其中建造能力考慮使壓縮墻體比結(jié)構(gòu)上所需要的更厚，加厚部分可以提供儲(chǔ)備結(jié)構(gòu)能力，以承受更大的負(fù)載和不期望的過載。
該建筑體系是可升級(jí)的，并且實(shí)施例在尺寸上的范圍從大型建筑和橋梁結(jié)構(gòu)到建筑比例模型或玩具建筑模塊。模塊材料厚度和加強(qiáng)件可以根據(jù)每一級(jí)別的結(jié)構(gòu)作用調(diào)整。大型模塊通常設(shè)計(jì)成使得能夠在可控條件下制造并能通過鐵路或平板拖車運(yùn)輸?shù)浇ㄖさ兀恍枰厥獾脑S可證。該建筑體系還具有以下特征，即期望使用組合模具現(xiàn)場(chǎng)澆筑的需要許可證的更大的可運(yùn)輸模塊可以用船運(yùn)到工地。
該建筑體系提供快速建造、互鎖的建筑模塊組，這些建筑模塊設(shè)計(jì)成滿足建筑師、工程師、建造商和業(yè)主的需求。隨著可用成套部件的增多，該建筑體系將在綜合幾何外形和建筑外觀上提供日益增大的多樣性。
這些模塊的設(shè)計(jì)允許采用多種表面花紋和顏色。顏色可以融入混合物中，或者模塊可以使用表面應(yīng)用的耐久染色劑染色。雖然預(yù)制表面無(wú)需粉刷并且節(jié)省了重新粉刷的維護(hù)成本，但是如果業(yè)主希望粉刷，這些模塊也是可以粉刷的。
為了滿足結(jié)構(gòu)要求，暴露在視野中的表面可以通過依據(jù)造型設(shè)置澆筑而定制?？梢酝ㄟ^構(gòu)造展現(xiàn)的圖案，或多種可用或用戶定制形式的襯墊，在外露的混凝土面上制出花紋?；y還可以手工雕刻到樣件中，從而將該樣件用于制造用于生產(chǎn)雕刻模塊的模具組。模具還可以構(gòu)造成包括隔音、瓷磚、石塊、磚瓦，或其他任何與模塊澆筑表面形成合適結(jié)合的表面材料板。盡管這些板可以現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)，但一個(gè)實(shí)施例中常用表面材料板在澆筑前放入模具中，從而它們可以融合到工廠制造的建筑模塊中。形成頂部的殼體面也可以結(jié)合澆筑模塊或設(shè)計(jì)師規(guī)定的模制品、管套、接線盒，以及穿透。這些特征結(jié)合頂部安裝的電器設(shè)備、燈光、噴水頭，和HVAC系統(tǒng)可能需要的結(jié)構(gòu)穿透。
通過交換模具組，模塊可以按照規(guī)范規(guī)定的特定用途所需承受的局部負(fù)載而加厚和增強(qiáng)，以承受任何結(jié)構(gòu)需求。部分增強(qiáng)可以從預(yù)制和預(yù)緊鋼筋框架中選擇，或可以由設(shè)計(jì)師自行規(guī)定。
由于該體系設(shè)計(jì)成通過互鎖預(yù)制模塊承受規(guī)范規(guī)定的力，因此該結(jié)構(gòu)模塊的建造可以完全不需要通常所需的用于穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)焊接、螺栓或臨時(shí)拉條。通過該體系具有的無(wú)連接建造，傳統(tǒng)建筑中連接安裝所使用人工和起重工時(shí)可以被省略，該體系結(jié)構(gòu)能夠以任何傳統(tǒng)建筑體系所無(wú)法達(dá)到的速度建造。在需要連接用于負(fù)載條件或建立模塊間結(jié)構(gòu)連續(xù)性之處，模塊組通常設(shè)計(jì)成可以獨(dú)立于給定模塊建造并在其之后完成。
實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明-模塊說(shuō)明每一用于建造實(shí)施例代表性結(jié)構(gòu)的模塊功能特征和構(gòu)造，其以可堆砌的具有方形或矩形平面幾何形狀的組合拋物線穹棱拱頂四柱模塊為特征。穹棱拱頂是由兩個(gè)垂直桶形拱頂交叉產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形式。建造上述該體系變化所需的模塊組與那些下述用于建造一個(gè)實(shí)施例所用的模塊相同。
地基模塊實(shí)施例的支撐地基不是由底腳塊100，就是由墩和墩蓋塊94組成。地基可以選擇性地是另一個(gè)對(duì)指定地點(diǎn)常用的體系，任何建筑的地基都必須能承受全部設(shè)計(jì)垂直力、傾復(fù)力矩，和水平推力，而沒有明顯的地基移動(dòng)，并且必須提供所需的柱和支撐表面。
底腳現(xiàn)在參考圖3A-3F，底腳塊用于在穩(wěn)固的淺層土壤中使用。這些模塊用作“L”形(圖3A)展開的底腳塊100，底腳塊疊放在一起，在內(nèi)部和四周柱組上形成底腳組。即使“L”形展開的底腳塊在獨(dú)立處于建筑的角上，它也與同樣的元件疊放在一起以形成“X”形的內(nèi)部底腳組130(圖3F)或“T”形的邊緣底腳組125(圖3E)。
在疊放底腳存在的不同組合方式中，剪力銷109(圖中未顯示)可以沿著背靠背的底腳壁103(圖3E-3F)穿過剪力銷套108，以使疊放的形狀協(xié)同工作。在由這種建筑體系建造的現(xiàn)有建筑下的支撐土壤支撐的情況下，底腳塊幾何形狀和基座塊互鎖將包括對(duì)基座250的有限頂托及墊起，以重新排列支撐結(jié)構(gòu)。在土壤運(yùn)動(dòng)過大時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)可以重新部署到更穩(wěn)固的地面上，這是傳統(tǒng)建筑不具備的功能。
展開的底腳塊102(圖3A)的長(zhǎng)和寬可以根據(jù)設(shè)計(jì)負(fù)載和現(xiàn)場(chǎng)特定的勘察分析修改(圖3B)。底腳塊101的高度可以按照需要調(diào)節(jié)(圖3C)以達(dá)到更深的支撐地層或橫跨平或臺(tái)階地板下的地面標(biāo)高變化。該特征有助于使建筑建造通常所需的地基挖掘成本和過度挖掘工作導(dǎo)致的環(huán)境影響降到最低。由有用的底腳分段高度生成的模塊臺(tái)階使得底腳設(shè)置能夠橫跨地面標(biāo)高的變化，而保持底腳頂端高度一致，該特征可以消除在某些具有陡坡的地點(diǎn)常見的很高很昂貴的地基壁。如下所述，基座塊和角塊的垂直調(diào)節(jié)與底腳塊100的垂直調(diào)節(jié)結(jié)合，進(jìn)一步擴(kuò)展了該體系容納地面高度和地板高度變化的能力。
底腳塊100可以包括一個(gè)錐形栓104(圖3D)以與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)柱形底部栓206(圖6C)配合，并可以包括一個(gè)垂直收容套106(圖3D)以容納從上面的基座塊250或角塊200伸出的底部管延伸部分211。底腳澆筑有入口110(圖3E)以在結(jié)構(gòu)建成并晾干(dried-in)后，從槽隙中連接公用管道。未使用的部分可以堵塞，容納電線、數(shù)據(jù)、管道，或其它公用管道的部分可以用水泥漿、膨脹泡沫密封劑，或其它合適的方法密封。
墩和墩蓋鉆孔墩地基用在需要將地基力傳遞到地表下地層深處的高負(fù)載或不穩(wěn)固表層土壤場(chǎng)合?，F(xiàn)在參考圖4A-4B，這種地基類型由傳統(tǒng)建筑的混凝土墩90、臨時(shí)的兩部分環(huán)形92a和92b，以及墩蓋塊94組成?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土墩可以用常用方式建造。裝有鉆頭的卡車在墩上鉆出特定直徑的孔，例如24英寸，并鉆至由土壤情況和設(shè)計(jì)負(fù)載工程分析決定的深度。將加強(qiáng)鋼筋框架放入孔中，然后澆筑混凝土到一定的高度。在分級(jí)高度和墩蓋支撐高度之間，從土壤形成的墩下方高度到成型(硬管或分離形)墩之間提供平滑的過渡。墩可以澆筑成標(biāo)準(zhǔn)誤差，由于用車載鉆頭向地下鉆孔，如果要求很精確則成本很高，因此如有可能，該誤差相對(duì)較寬。墩蓋塊組裝工藝設(shè)計(jì)成允許對(duì)由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)放置的墩支撐的墩蓋塊精確調(diào)節(jié)垂直和水平。在墩混凝土凝固后，臨時(shí)的兩部分環(huán)形92a和92b在期望的高度固定到墩外圍，具有很容易達(dá)到的精度，以支撐預(yù)制墩蓋塊94。圖示的兩部分環(huán)形92a和92b是具有螺紋拉桿的鋼筋混凝土，但這些元件也可以用多種其它建筑級(jí)材料建造。墩蓋塊94包括一個(gè)加大底腔96，以容納墩90的頂部，并包容標(biāo)準(zhǔn)墩水平放置誤差。墩蓋塊94降到墩90上，靠在兩部分環(huán)形92a和92b上。墩蓋塊94在橫向位于加大底腔96提供的限定范圍內(nèi)，且墩和墩蓋塊之間的環(huán)形腔可以用無(wú)收縮的水泥漿填充，將墩蓋塊固定在其最終位置上。一旦水泥漿達(dá)到所需強(qiáng)度，兩部分環(huán)形92a和92b可以拆除并重復(fù)利用，其也可以留在其所在位置上。墩蓋塊94包括柱形底栓98和MEP入口99，作為標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部柱組。在結(jié)構(gòu)四周使用墩蓋塊94以及尺寸合適的墩可以添加新結(jié)構(gòu)而不需要改變?cè)械牡鼗?br> 由于高膨脹土壤有將墩蓋塊94擠出墩90的危險(xiǎn)，因此常用土壤固定板(圖中未表示)用于回填后在墩蓋塊94下方保持一定的保護(hù)空間，從而將墩蓋塊94與膨脹性土壤隔開。
階梯地板或替代件系統(tǒng)支撐使用該體系建造的地基和第一層地板能夠包括地板下的空調(diào)、電線、數(shù)據(jù)線和管路，但這些系統(tǒng)也可以以常用的方式結(jié)合，以允許使用階梯地板或其它地板系統(tǒng)，滿足地基提供所需柱座和支撐面的要求。地基建造應(yīng)該允許在柱部分中提供垂直管槽，但這不是強(qiáng)制性的。替代垂直槽可以在間隔結(jié)構(gòu)模塊之間的間隙框架中形成，通過外墻體塊，或通過在低應(yīng)力區(qū)域穿過結(jié)構(gòu)殼體。階梯地板系統(tǒng)可以具有支撐面、底栓，或連接管道，采用標(biāo)準(zhǔn)模具使柱基座位于或靠近地板高度?？商娲?，柱可以位于鋼筋混凝土柱基上，而鋼筋混凝土柱基位于支撐加強(qiáng)板中，并構(gòu)造成在柱基頂部容納柱。
結(jié)構(gòu)殼體現(xiàn)在參考圖5A，所示的實(shí)施例表示地板框架每一上層的基本結(jié)構(gòu)都是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)殼體600，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)殼體600僅通過反復(fù)使用三種模塊而構(gòu)成。該實(shí)施例方形或矩形結(jié)構(gòu)的一個(gè)模塊包括四個(gè)角塊200，四個(gè)栓塊300，和一個(gè)中央塊350。圖示實(shí)施例中的這些模塊結(jié)合形成一個(gè)穹棱拱頂，且其在各方向上的跨距為25英尺，而層高為14英尺。該實(shí)施例中角塊、栓塊，和中央塊之間的分隔線設(shè)計(jì)導(dǎo)致這些模塊中的每一個(gè)都可以運(yùn)輸，而不需要特別的道路許可證。
結(jié)構(gòu)殼體表示具有相同頂部高度的支撐角塊連接座230、栓塊連接座310，和中央塊連接座354的排列。這些連接座可以支撐包括木托梁、框架板，或平板金屬的地板結(jié)構(gòu)或第二層地板結(jié)構(gòu)。由于連接座之間的短跨距，第二層地板框架可以相當(dāng)淺，其中也可以需要更大的結(jié)構(gòu)深度。在支撐連接座上的淺地板結(jié)構(gòu)支撐產(chǎn)生升高的地板系統(tǒng)，這在特殊用途的場(chǎng)合例如計(jì)算機(jī)室中通?？梢怨?jié)省大量成本。這種地板下的入口空間間隙可以通過澆筑較高或較短的連接座來(lái)調(diào)節(jié)。
現(xiàn)在參考圖5B，優(yōu)選實(shí)施例的殼體支撐可以設(shè)計(jì)成該建筑體系一部分的入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)360。如下所述，殼體支撐的地板系統(tǒng)由盤形塊370、蓋塊400，和地板填充塊470構(gòu)成。角塊200的頂部與角部盤形380一起提供用于上方角塊200的互鎖連接，從而使得結(jié)構(gòu)模塊可以堆砌(圖27A-27E)。很多相似的模塊重復(fù)，但具有非矩形的盤形幾何形狀。例如，由6個(gè)一樣的“角”模塊、6個(gè)一樣的栓塊，和一個(gè)可選的中央塊構(gòu)成的六邊形模塊。角、栓，和中央塊的配合設(shè)置構(gòu)造成彼此配合，并提供多種建筑跨距和輪廓。按照特定輪廓和負(fù)載，通過改變橫界面的設(shè)計(jì)和澆筑幾何形狀、硬化和加強(qiáng)件來(lái)滿足結(jié)構(gòu)要求。
再參考圖5A，結(jié)構(gòu)殼體模塊的頂部表面設(shè)計(jì)成可以嵌套及重疊，每一模塊頂部表面的坡度使得成型殼體可以很好地防水(在建造過程中或作為獨(dú)立殼體)。除非收集或另外輸送雨水，其將通過每一角塊中的管排出。盡管可以通過模塊間的密封連接進(jìn)一步增強(qiáng)單純由殼體提供的雨水防護(hù)，但是通過在殼體上方安裝第二層屋頂結(jié)構(gòu)將更好地確保防護(hù)作用。在優(yōu)選實(shí)施例中，該第二層屋頂結(jié)構(gòu)由如下文所述的入口地板/平臺(tái)模塊和雨水收集系統(tǒng)組成。
角塊現(xiàn)在參考圖6A-6D，該實(shí)施例的角塊200具有底部為14”平方的擴(kuò)口柱，且具有用于互鎖和與下部支撐結(jié)構(gòu)連接的底部栓206和底部管延伸211。下部柱形部分201在地板上方大約6’-8”處擴(kuò)大到18”的方形，并且在該高度過渡成加強(qiáng)薄壁結(jié)構(gòu)。底部管延伸211制成錐形以便于管插入下方結(jié)構(gòu)中的垂直收容套106(圖22A-22E)。底部管延伸的薄前緣的相對(duì)彈性也可以在模塊的交接面間提供一些韌性；如果支撐模塊受載到失效，則失效將從底部管延伸211的薄前緣開始，并最后擴(kuò)展到中心管210的整個(gè)橫截面。與配合面連接的通用底部栓206澆筑到支撐模塊的頂部。這種連接在建造過程中能自定位和穩(wěn)定性，從而無(wú)需拉條。在該實(shí)施例中，一個(gè)直徑為6”的標(biāo)準(zhǔn)中心鋼管210嵌在鋼筋混凝土柱中，以承受剪切和傾覆力矩，且其作為各層結(jié)構(gòu)之間的垂直系統(tǒng)管。在使用結(jié)構(gòu)鋼的場(chǎng)合，其可以具有適于結(jié)構(gòu)用途和地點(diǎn)的防腐能力。如圖34D中所示，結(jié)構(gòu)中心管210和底部柱201使用的尺寸，可以在設(shè)計(jì)和建造上按照特定模塊的結(jié)構(gòu)要求變化。支撐模塊的相應(yīng)幾何形狀也可以修改以保持與擴(kuò)大的柱底部相適應(yīng)。中心管210不僅可以作為整體加強(qiáng)和MEP系統(tǒng)管路，其還可以在高結(jié)構(gòu)或承受大水平載荷的結(jié)構(gòu)中用作堆砌角塊的垂直后張。再參考圖6D，管頂部上方的柱部分在平面上成一個(gè)傾斜“L”形柱部分215，并具有一個(gè)中心橫向支撐面218，以容納堆砌在上方的角塊的底部管延伸211，并承受其橫向傾覆力矩。成對(duì)且相反的橫向力，以及來(lái)自上部柱座的垂直作用力，由角盤形380的加厚角381(圖11C)與角塊200一起承受。在圖6C所示的實(shí)施例中，在中心管210頂部上方的角塊200薄壁部分形成橢圓穹棱拱頂?shù)囊唤牵⒉捎么蠹s為3英寸的最小結(jié)構(gòu)殼體厚度。
在角塊200的基本作用中，其在兩個(gè)方向上用作栓塊300(圖24A-24D)的壓縮支撐。現(xiàn)在參考圖6D，加強(qiáng)殼體邊緣226的角塊坡度支撐面224和柱座230都制成垂直于混凝土殼體局部平面的斜面；這些面將壓力從栓塊向角塊傳遞，類似于磚石建筑中的楔石。角塊200和栓塊300互鎖，使得四個(gè)角塊和四個(gè)栓塊連接形成一個(gè)結(jié)構(gòu)上穩(wěn)固的矩形模塊。該建筑體系設(shè)計(jì)成能夠用一個(gè)輕型起重機(jī)快速建造這種結(jié)構(gòu)上穩(wěn)固的模塊，并且無(wú)需臨時(shí)拉條或支撐。
如上所述，角塊200、栓塊300，和中央塊350都具有標(biāo)準(zhǔn)柱座支撐以支撐上方的地板。此外，角塊(圖6D)邊緣柱座的外部還具有一個(gè)墻體塊支撐面231，用于支撐外墻和縫隙填充框架(圖15A-15D)，并具有錐形表面232，以承受來(lái)自拱肩塊510、邊緣框架塊520，和外墻體塊550的橫向負(fù)載，且與這些模塊相連。再參考圖6D，角塊內(nèi)部的垂直表面235在模塊建造過程中為了內(nèi)部模具的脫模，根據(jù)需要制成錐形。
角塊200在平面上設(shè)計(jì)成在內(nèi)部和邊緣條件下彼此嵌套。模塊的布置可以在模塊之間具有連接，以包容布置誤差和熱應(yīng)力?？梢圆捎贸Ｓ玫拈g隔裝置在建造過程中強(qiáng)行在連接之間取間隔，并可以用可拆除的連續(xù)連接楔和/或彈性連接填料密封。根據(jù)在不同位置所需的結(jié)構(gòu)作用，處于指定位置的間隔裝置可以是可壓縮或剛性材料。盡管在結(jié)構(gòu)特定高度的建造過程中不需要，但是可以在建造上方的結(jié)構(gòu)層前，在認(rèn)為需要的地方穿過角塊剪切銷套237(圖6C)安裝剪切銷109(圖中未表示)。剪切銷109可以在預(yù)期有微小的地基移動(dòng)處，強(qiáng)迫具有垂直偏移兼容性，并使嵌套結(jié)構(gòu)模塊與鄰近的模塊相連及水平支撐。
為了滿足不同的建筑和工程要求，角塊200設(shè)計(jì)成在垂直高度(圖6B)和結(jié)構(gòu)橫截面上可調(diào)，且在建筑和結(jié)構(gòu)形式上也可調(diào)節(jié)。該實(shí)施例的層高為14英尺，但該高度可以增加或減小以提供更高或更低的樓層，并橫跨地面標(biāo)高的變化。只要具有標(biāo)準(zhǔn)底部連接模具，則角塊設(shè)計(jì)高度可以修改；修改底部柱201的設(shè)計(jì)高度時(shí)候，可以改變中心管210的長(zhǎng)度以及墻厚，以用于高或重載角塊。由于更長(zhǎng)的跨距或更高的層高，或多層堆砌模塊的底層而引起的結(jié)構(gòu)要求，可以通過改變模具布置和加強(qiáng)框架來(lái)滿足，以在所需之處提供更大和更厚的加強(qiáng)橫截面。
角塊200的形狀，以及與同組栓塊300和中央塊350一起構(gòu)成的頂部輪廓，可以在設(shè)計(jì)和澆筑上變化，以通過建筑跨距和輪廓的變化滿足建筑要求。
基座塊現(xiàn)在參考圖7A-7D，在澆筑時(shí)對(duì)角塊200作很小的改動(dòng)，即將角塊200縮短到最大程度，即可獲得基座塊250?；鶋K250通常用于結(jié)構(gòu)的第一層，期望其具有不明顯高于現(xiàn)有地面的地板結(jié)構(gòu)。用加厚和加強(qiáng)的平板252替代基座塊薄壁區(qū)域的底部，且底部柱區(qū)域201和中心管210都縮短成在加厚和加強(qiáng)的平板252和支撐結(jié)構(gòu)頂部之間提供較小的槽隙間隙(圖22A-22E)。在該空間中，基座塊250可以被頂起及墊起以使經(jīng)歷了不希望的地面運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)重新定位。通過將基座塊250和底部?jī)A斜配合面256都?jí)|起，兩部分墊塊可以在基座塊和其支撐之間維持必要的定位作用。在底部構(gòu)造、上方盤形塊370的柱座支撐、與栓塊300的連接，以及與拱肩塊510、邊緣框架塊520，和外墻體塊550的連接上，基座塊250和角塊200都是一樣的。
栓塊現(xiàn)在參考圖8A-8D，栓塊300完成兩個(gè)角塊200或基座塊250之間的跨距。栓塊300具有栓塊傾斜支撐面302和栓塊柱座310與兩個(gè)支撐角塊200或基座塊250的角塊傾斜支撐面224相配合。栓塊300還具有一對(duì)鋼筋混凝土“孔”320以容納和連接每一支撐角塊200或基座塊250的兩個(gè)錐形角塊柱座230(圖2A-2E)。這在建造過程中提供了自定位和栓塊300與支撐角塊200或基座塊250之間的連接，而無(wú)需連接。栓塊與角塊或基座塊之間的連接用于承受接合處的傾覆應(yīng)力或力矩，如在結(jié)構(gòu)的水平加載過程中，或在支撐土壤運(yùn)動(dòng)時(shí)，平拱形輪廓中將會(huì)產(chǎn)生的應(yīng)力或力矩。
再參考圖8D，栓塊300包括外部柱座304，與拱肩塊510、邊緣框架塊520，和外墻體塊550上的托架支撐501相連，類似于柱模塊200提供的連接。栓塊300還具有中央塊支撐面306和栓塊柱座310以支撐中央塊350，和標(biāo)準(zhǔn)柱座支撐以支撐上方的地板盤形370(圖中未表示)。栓塊300按照建造過程中無(wú)阻礙脫模所需，具有必須的錐形垂直表面。
為了提供如前所述的基本防水殼體，栓塊300可以按照需要澆筑成具有栓塊排水翼308(圖8C和8D)，以覆蓋并防止水流到角塊200上。
栓塊300是一個(gè)方便的手段，用于從圖5A實(shí)施例中25’的方形平面模塊出發(fā)，調(diào)整特定結(jié)構(gòu)模塊的平面幾何形狀和跨距。通過改變模具設(shè)置，栓塊可以按照需要變窄或變寬(圖34I-34K)，以形成矩形模塊和多種跨距。中央塊350、盤形塊370，和地板填充塊470可以按照需要在設(shè)計(jì)和澆筑上改變，以適合變窄或變寬的栓塊。對(duì)于長(zhǎng)凈跨距模塊，可以利用簡(jiǎn)單的后拉以垂直承受設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)負(fù)載，這種跨距通?？梢栽O(shè)計(jì)成允許連接系統(tǒng)，沒有后拉地，承受自重和建筑負(fù)載以保持建造速度。至于角塊，其產(chǎn)生的栓塊和頂部輪廓可以設(shè)計(jì)并澆筑成符合建筑需要。
中央塊現(xiàn)在參考圖9A-9D，中央塊350在四個(gè)栓塊300之間形成殼體，且具有垂直于混凝土殼體局部表面的中央塊傾斜支撐面352，以與四個(gè)支撐栓塊300的支撐面配合。中央塊柱座354與角塊200和栓塊300的柱座一起支撐第二層地板結(jié)構(gòu)。
由于角塊和栓塊連接成形成一個(gè)穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，因此中央塊的安裝是可選的(圖23A)。這種選擇便于在任何結(jié)構(gòu)模塊的中央為電梯、門廊、螺旋梯，或天窗提供開口。更大的地板開口，或那些在模塊之間所需的開口，如上所述，由間隔模塊之間的間隙框架塊形成。
再參考圖9C和9D，中央塊可以包括排水頂部表面356，使得模塊排水到其邊緣。為了提供如前所述的可靠防水殼體，中央塊350可以按照需要與中央塊排水翼359(圖9C和9D)一起澆筑，以覆蓋并防止水進(jìn)入角塊200。
入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)現(xiàn)在參考圖10A-10B，該實(shí)施例包括一個(gè)獨(dú)特的入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)，其在結(jié)構(gòu)地板下具有一個(gè)可進(jìn)入的管道。這種同樣的系統(tǒng)可以構(gòu)造成提供一個(gè)堆砌混凝土板屋頂系統(tǒng)，雨水收集系統(tǒng)，和高性能的屋頂平臺(tái)，而不需要傳統(tǒng)的屋頂膜。該實(shí)施例中的入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)360設(shè)計(jì)成與該建筑體系剩余部分一致，但其也可以與多種其它結(jié)構(gòu)支撐結(jié)合使用。入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)360模塊的設(shè)計(jì)和澆筑可以修改，以增加或減小管道高度并由任何通過工程分析或?qū)嶒?yàn)顯示能夠承受所有規(guī)范規(guī)定的負(fù)載，而沒有過大偏移的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)支撐。該建筑體系可以在該實(shí)施例結(jié)構(gòu)的任何高度，在地板下的管道中提供快速簡(jiǎn)單的機(jī)械、電路、數(shù)據(jù)，和管路連接。
該實(shí)施例中地板和屋頂平臺(tái)系統(tǒng)都由布置在結(jié)構(gòu)殼體600柱座上的盤形塊370和角盤形塊380構(gòu)成，以在盤形邊緣之間留數(shù)英寸的間隙。該間隙由蓋塊400覆蓋，并為在蓋塊下側(cè)規(guī)律間隔的MEP出口402提供管道入口，以為電路、數(shù)據(jù)，和管路提供穿過地板并進(jìn)入上房空間的模塊接入點(diǎn)。蓋塊400連接盤形塊370之間的間隙，并嵌套成自排水混凝土水池379?？梢杂玫匕逄畛鋲K470覆蓋孔，并組成堅(jiān)固的上部。
該體系中主要的防水材料是特別設(shè)計(jì)成低滲透性的互連預(yù)制混凝土模塊。屋頂平臺(tái)和蓋可以包括特殊的混凝土混合物、混合物，和表面處理以使?jié)B透性降到最低并增強(qiáng)混凝土的防水性能。蓋塊400密封盤形塊370之間的結(jié)合處，蓋塊之間的結(jié)合處可以用金屬片或彈性蓋連接防水板(wet panel)密封。由平臺(tái)蓋和地板填充塊470遮擋的水可以排到盤形塊的中央孔371中，并在那里收集到一個(gè)沖壓、焊接，或彈性排水盤中，接下來(lái)將水導(dǎo)入雨水收集管。在期望有附加保護(hù)裝置的場(chǎng)合或在特別潮濕的環(huán)境中，可以在蓋塊400和地板填充塊470下安裝常用的防水膜板，并直接導(dǎo)入雨水收集系統(tǒng)。
盤形塊現(xiàn)在參考圖11A-11E，盤形塊370和角盤形塊380設(shè)計(jì)成支撐在一排角塊柱座230、栓塊柱座310，中央塊柱座354(圖10B)上，并栓在其中。盤形塊370還直接支撐在間隙框架塊530(圖中未表示)上。再參考圖11C，盤形塊栓腳372既作為可以將地板負(fù)載傳遞到結(jié)構(gòu)殼體的支撐點(diǎn)，又作為可以制成錐形用于連接的自定位栓。盤形塊加強(qiáng)梁374(圖11D)橫跨在栓角之間，且在該實(shí)施例中利用拱形作用以使它們?cè)诒P形塊中間的深度降到最小，并且從而使地板下管道在關(guān)鍵區(qū)域的垂直間隙最大。盤形塊加強(qiáng)梁374和栓腳372可以澆筑成具有垂直延伸，以在需要的地方增加支撐高度和管道入口空間。在該實(shí)施例中，盤形邊緣375的頂部表面大約在成型地板表面下方2”處，且覆蓋有大約2”的厚蓋塊(圖12)。圖10A-10B表示了盤形邊緣375如何間隔布置、如何覆蓋這些間隔，以及相鄰的盤如何通過蓋塊400相連。圖11C表示盤模塊370如何從與朝著中央孔371或每一盤形塊中地板排水管的盤模塊400垂直面向下傾斜。圖11D表示盤形塊370下側(cè)如何可以具有增強(qiáng)孔邊緣的盤形塊凸緣376，并具有一個(gè)密封水收集盤的相對(duì)表面(圖中未表示)。再參考圖11C，位于每一盤形塊中央的自排水混凝土水池379最終可以用地板填充塊470(圖10B)覆蓋，從而產(chǎn)生一致的地板面。
在屋頂平臺(tái)或內(nèi)部潮濕地區(qū)的使用場(chǎng)合中，自排水混凝土水池379可以裝有一個(gè)沖壓或焊接金屬片水收集盤(圖中未表示)，且排水裝置與雨水或霧水收集管相連?？梢栽诿恳坏匕逄畛鋲K470和周圍蓋塊400之間形成一個(gè)連續(xù)蓋。該蓋可以作為將雨水收集并導(dǎo)入收集系統(tǒng)的模塊槽排水系統(tǒng)。在干旱地區(qū)，每一盤形塊的中央孔可以提供一個(gè)地板下管道可以進(jìn)入模塊的點(diǎn)。
角盤形塊380(圖11C)與盤形塊370(圖11D)一樣，除了在角盤形塊380的角上具有一個(gè)柱，加厚角381澆筑成具有一個(gè)圓形垂直面384，以容納從上方角塊200伸出的底部管延伸211。加厚角381可以按照需要加強(qiáng)，以將上方角塊200的底部作用力向下方的支撐角塊200或基座塊250傳遞。在結(jié)構(gòu)的最上層，這里沒有上層柱要安裝，角盤形塊380可以用盤形塊370代替以建造一個(gè)連續(xù)的屋頂平臺(tái)。
如上所述，盤形塊的跨距和橫截面可以在設(shè)計(jì)和澆筑上修改，以使支撐模塊適合修改的尺寸。在該實(shí)施例中。單個(gè)盤形塊370可以構(gòu)成一個(gè)單個(gè)8’-4”(8英尺4英寸)方形尺寸的模塊，例如9個(gè)盤形塊370構(gòu)成一個(gè)25’×25’的結(jié)構(gòu)模塊。作為替代，盤形塊370可以在設(shè)計(jì)和澆筑上拉伸，或者多個(gè)盤形塊可以在設(shè)計(jì)和澆筑上融為一體，以形成具有多個(gè)排水口的融合盤形塊378，以滿足建筑規(guī)范中具有的緊急溢水。
蓋塊現(xiàn)在參考圖12A-12J，在該實(shí)施例中，蓋塊400的主要功能是覆蓋和密封盤形塊370和角盤形塊380之間的邊緣縫隙，并建立成型地板高度。蓋塊400在屋頂平臺(tái)或其它潮濕地區(qū)的使用場(chǎng)合中可以具有傾斜頂部表面401，以將雨水排向蓋塊邊緣并進(jìn)入盤形塊。盡管在內(nèi)部底盤使用場(chǎng)合中盤形塊可以具有這種緩頂，并仍然比saltillo磚地具有更平的地板表面，但內(nèi)部蓋也可以澆筑成沒有頂以提供一個(gè)平地板面。每一個(gè)蓋下側(cè)的每一端(圖中未表示)都可以具有小凹槽，以容納蓋連接防水條，還可以在每一蓋塊的下側(cè)，在模塊間隔處具有一些薄壁MEP出口402(圖12G)。每一MEP出口402都可以提供穿過地板進(jìn)入系統(tǒng)的入口，MEP出口402可以按照需要穿孔或打穿，以使機(jī)械、電路、管路，和數(shù)據(jù)系統(tǒng)從地板下的空間穿入居住空間，或穿入上方的內(nèi)部部分。蓋塊400具有足夠的重量(最小重量大約為220磅)，以在與相鄰盤形塊370連接的結(jié)合處允許一定誤差，而蓋不會(huì)有輕微松動(dòng)。蓋塊400可以放在一個(gè)諸如30#氈的緩沖層上(圖中未表示)，但這不是強(qiáng)制性的。
在該實(shí)施例中，蓋塊部分接合形成一個(gè)連續(xù)的蓋。這些由一個(gè)常用的十字蓋塊410(圖12G)、一個(gè)較短的功能上稱為楔形蓋塊420(圖12I)，和一個(gè)柱形蓋塊425(圖12H)組成，其中楔形蓋塊420必須延伸到一個(gè)柱形面。蓋塊系統(tǒng)的外部邊緣可以使用有邊的周圍蓋塊430(圖12C)或無(wú)邊的周圍蓋塊440(圖12D)構(gòu)成。有邊的周圍蓋塊430可以包括向上卷的邊431，用于容納水，在屋頂防水板或矮墻情況下，可以將卷邊431覆蓋在這些模塊上。無(wú)邊的周圍蓋塊440可以用在防水不是重點(diǎn)的內(nèi)部情況中。
地板填充塊現(xiàn)在參考圖13A-13E，地板填充塊470的主要功能是覆蓋盤形塊370的中央孔371，并完成成型地板。在屋頂平臺(tái)或其它潮濕地板應(yīng)用場(chǎng)合中，地板填充塊470可以具有一個(gè)頂部表面482(圖13E)以將水排到地板填充塊470邊緣并排入盤形塊370。當(dāng)與蓋塊一起時(shí)，在內(nèi)部應(yīng)用場(chǎng)合中的地板填充塊可以澆筑成不帶頂部一形成一個(gè)平的地板面。地板填充塊470具有足夠的重量(大約800磅)以在地板填充塊470和蓋塊400之間具有連續(xù)的周圍連接，而填充塊不會(huì)有輕微松動(dòng)。該槽能提供必要的安裝誤差，地板下HVAC系統(tǒng)的空氣擴(kuò)散，或在潮濕應(yīng)用場(chǎng)合中的周圍排水槽?，F(xiàn)在參考圖13D，地板填充塊在下側(cè)還具有規(guī)律間隔的MEP出口(knock-outs)402，為管路、電路，及數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供額外的模塊入口，或固定上方的內(nèi)部間隔。Sawcuts連接多用MEP出口402可以用于為諸如地板下HVAC系統(tǒng)連向上方空間的排氣管等設(shè)備提供更大的入口。
地板填充塊不需要比承受結(jié)構(gòu)負(fù)載所需加厚，并且可以包括短座支撐480，以將地板填充塊的負(fù)載向下方的盤形塊傳遞。保持的間隙(圖10B)在潮濕地板的應(yīng)用場(chǎng)合允許不受阻礙地排水，并允許空氣流動(dòng)用于風(fēng)干。在希望控制從地板下HVAC系統(tǒng)流出的氣流的場(chǎng)合，蓋可以用可壓縮的填料密封?，F(xiàn)在參考圖13C，地板填充塊470可以為可拆除的板(圖中未表示)開有一個(gè)開口486，以提供管道空間的入口。在需要進(jìn)入無(wú)開口地板填充塊470下方管道空間的場(chǎng)合(圖13E)，可以用一個(gè)小的便攜式起重機(jī)(圖中未表示)臨時(shí)拆除更換地板填充塊470。
當(dāng)模塊所有的面都暴露在視線中時(shí)，地板填充塊可以澆筑成具有一個(gè)包括表面圖案、裝飾，和整體顏色的成型混凝土表面。也可以制成平整或粗糙的，以按照需要在地毯、乙烯基地磚、瓷磚，或木地板下鋪設(shè)襯墊材料。鋪設(shè)表面可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，但鋪設(shè)也可以在運(yùn)到工地前進(jìn)行。地板填充塊470可以提供額外的機(jī)會(huì)，以在比標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)建造更加可控的環(huán)境中完成建造。它們還可以預(yù)先鋪設(shè)電路和管路，或者將家具預(yù)先安裝到模塊中。它們還可以澆筑成帶有用于室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)的整體式水流通管道。
盡管該實(shí)施例中的地板填充塊470由預(yù)制混凝土建成，但是它們也可以用木材或其它任何不會(huì)對(duì)總系統(tǒng)造成負(fù)面影響的合適材料制成。
板塊地板系統(tǒng)現(xiàn)在參考圖14A-14E，對(duì)于諸如停車庫(kù)的重載或公用地板應(yīng)用場(chǎng)合，或入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)不希望采用多層混凝土模塊的場(chǎng)合，它們可以用簡(jiǎn)化的地板板塊460代替。這些模塊與盤形塊370相似，并可以提供進(jìn)入地板下方管路的孔。在該實(shí)施例中，單塊地板板塊460可以完成一個(gè)8’-4”尺寸的模塊，這樣的9塊地板板塊460可以構(gòu)成一個(gè)25’×25’的結(jié)構(gòu)模塊。如上文對(duì)盤形塊370所作的說(shuō)明，多塊地板板塊460也可以在設(shè)計(jì)和澆筑上形成一體以形成一個(gè)條形模塊。地板系統(tǒng)的完成只需要兩種類型的厚地板地板板塊460(圖14D)，和角地板塊461(圖14E)，角地板塊461結(jié)合了角盤形塊380的標(biāo)準(zhǔn)柱支撐部件。兩種類型的模塊都具有栓腳372，支撐在支撐角塊柱座230、栓塊柱座310，和中央塊柱座354上并與之互鎖，還可以包括加強(qiáng)梁374。角地板塊461與角盤形塊380具有很多相同特征，包括加厚角381和圓形垂直面384。
與該體系中所有暴露表面一樣，地板板塊460的成型地板面464可以包括整體或表面顏色和花紋，或者它們可以構(gòu)造成容納任何常用裝飾材料。打開地板板塊(圖14C)還可以構(gòu)造成具有開口486以包括地板開口、入口，或其它需要的地板穿孔。
特制框架塊上述建筑模塊和方法可以用于建造一個(gè)單獨(dú)的具有入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)360的結(jié)構(gòu)模塊600，或由多個(gè)嵌套和/或堆砌結(jié)構(gòu)模塊組成的更大的模塊。在建成的結(jié)構(gòu)殼體和地板系統(tǒng)周圍，可以包括任意數(shù)量的結(jié)構(gòu)模塊，且在間隙結(jié)構(gòu)模塊之間形成結(jié)構(gòu)開口的場(chǎng)合，可以具有特制框架塊以承受周圍負(fù)載并為結(jié)構(gòu)殼體和地板之間的管路提供封閉物。特制框架塊可以由拱肩塊510、邊緣框架塊520、間隙框架塊530或墻體塊550(不是必需的)組成。
特制框架塊的左右端延伸部分可以為任何平面幾何形狀提供完整的外部封閉物。與其它部件一樣，這些模塊可以建造成具有多種形狀、跨距、橫截面，并提供所需的結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)計(jì)靈活性。
盡管特制框架塊起到多種有用的功能，但它們對(duì)于基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性不是必須的，而是可選擇地，它們可以在諸如臨時(shí)遮篷或建筑掩體的臨時(shí)或?qū)嵱脩?yīng)用場(chǎng)合中省略。
拱肩塊現(xiàn)在參考圖15A-15D，拱肩塊510可以起多種作用。這些模塊設(shè)計(jì)成采用托架支撐501與角塊200互鎖并將外墻負(fù)載向角塊200傳遞。在該實(shí)施例中，托架支撐501采用預(yù)制混凝土建造，但是這些元件也可以用諸如鋼板托架總成507(圖15H)的其它建筑級(jí)材料總成建造，以提供與由角塊200和栓塊300代表的(圖15E-15G)墻體塊支撐面231及錐形面232配合的支撐和橫向互鎖面。拱肩塊510還可以用作臨時(shí)間隔以在安裝栓塊300前迫使角塊200處于其所需位置。用作臨時(shí)間隔時(shí)，需要如圖15C中所示，省略可選托架支撐506(圖16C)以避免在安裝過程中與栓塊300干涉。拱肩塊510設(shè)計(jì)成其可以在封閉結(jié)構(gòu)的任何樓層高度支撐幕墻，它們也可以在諸如遮篷的開放結(jié)構(gòu)中用作外部結(jié)構(gòu)件。通過使拱肩塊510具有矮墻延伸503，可以在屋頂或屋頂平臺(tái)周圍提供外部封閉和矮防護(hù)墻(圖30)。
在諸如樓梯間、門廊，或天窗的內(nèi)部地板開口中(圖18)，拱肩塊510和邊緣框架塊520可以密封入口地板管道，支撐結(jié)構(gòu)模塊間隔之間的間隙填充框架。拱肩塊510的頂部可以布置在地板下方以支撐填充框架、在極限情況和全高填充墻情況下布置在地板高度，以及在欄桿、矮墻或影壁情況下布置在欄桿高度或欄桿上方(圖15C)。拱肩塊510的頂部可以是平的、用于排水的斜坡狀，或用于建筑目的的階梯狀。它們還可以在邊緣框架塊520或墻體塊550支撐在拱肩塊510頂部的位置中具有頂部凸緣504和栓互鎖505(圖15D)。拱肩塊510的底部表面可以包括構(gòu)造成與結(jié)構(gòu)殼體或其它按照建筑期望的輪廓相配合的底部輪廓502。
由結(jié)構(gòu)和建筑需要決定，拱肩塊510的建造可以預(yù)制成加強(qiáng)殼體模塊的形式，以通向內(nèi)部入口地板或在每一側(cè)都具有完整殼體面的中空區(qū)域。作為代替，框架拱肩塊515(圖16A-16D)可以由鋼或木框架，或其它任何滿足與結(jié)構(gòu)殼體互鎖詳細(xì)需要的合適結(jié)構(gòu)構(gòu)成?？蚣芄凹鐗K515可以在多種用途中使用。與拱肩塊510一樣，框架拱肩塊515包括可以是預(yù)制或其它結(jié)構(gòu)的托架支撐501(圖16C)。如果省略可選托架支撐506，則框架拱肩塊515可以在栓塊300安裝前在角塊200之間作為臨時(shí)間隔?？蚣芄凹鐗K515可以用于支撐直接支撐在框架拱肩塊上或向框架拱肩塊外部支撐的第二層傳統(tǒng)墻體框架或窗戶墻體結(jié)構(gòu)。框架拱肩塊515還可以按照需要構(gòu)造成具有延伸部分以提供多種頂部和底部輪廓502。
邊緣框架塊現(xiàn)在參考圖17A-17C，邊緣框架塊520具有拱肩塊510的特征，除了邊緣框架塊分成角部523和栓部524。邊緣框架塊520還設(shè)計(jì)成具有柱形延伸部分521和柱形底部栓互鎖522，使得它們的負(fù)載可以直接傳到底腳塊100、墩蓋塊94上。邊緣框架塊520還可以直接支撐在拱肩塊510、墻體塊550，或其它下方的邊緣框架塊上。邊緣框架塊520可以設(shè)計(jì)成用于邊緣框架必須承受大于拱肩塊510能安全傳遞的負(fù)載的場(chǎng)合，或建筑考慮規(guī)定邊緣框架必須是全高的場(chǎng)合。邊緣框架由角部523和栓部524組成，它們以與結(jié)構(gòu)殼體的角塊200和栓塊300相似的方式互鎖。圖17C表示了一個(gè)邊緣框架部分523和栓部524接合與分離的例子，且邊緣框架拉絲525表示了這些模塊之間互鎖連接內(nèi)部幾何形狀的一種可能性。與拱肩塊510相似，邊緣框架塊520可以是加強(qiáng)殼體結(jié)構(gòu)或每一側(cè)都具有完整殼體面的中空區(qū)域。邊緣框架塊520還可以構(gòu)造成具有多種形狀、跨距，和橫截面，以提供需要的結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)計(jì)靈活性。在圖17B中，角部523和下方栓部524之間的間隙可以用玻璃、有窗墻體系、常用墻體結(jié)構(gòu)，或模塊化填充墻體塊填充。與拱肩塊510相似，邊緣框架塊520可以具有矮墻延伸部分503(圖17A)。邊緣框架塊520還可以構(gòu)造成用作能從該建筑體系的一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊中分離并由此結(jié)構(gòu)模塊支撐的獨(dú)立框架，或它們可以具有底部管延伸211(圖中未表示)并作為支撐在地基底腳塊100、墩蓋塊94、基座塊250，或角塊200上的獨(dú)立結(jié)構(gòu)部件使用。
間隙框架塊該體系用間隙分離結(jié)構(gòu)模塊(圖18)，并用框架填充該間隙或使其保持開放的能力，在用該體系建造進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)計(jì)時(shí)，提供了非常大的靈活性。結(jié)構(gòu)模塊可以用矩形間隙或間隙填充框架正交間隔。模塊也可以是交錯(cuò)的，或者它們也可以圍繞一個(gè)楔狀或餅狀間隙或間隙填充框架呈放射狀地間隔。間隙框架塊530通常具有栓互鎖505或底部管延伸211用于與支撐拱肩塊510或邊緣框架塊520連接。間隙框架塊530可以包括加強(qiáng)厚板填充塊531、模塊化殼體填充塊532(圖中未表示)，或剛性框架填充塊533。由于加強(qiáng)厚板填充塊531是能夠設(shè)計(jì)并澆筑成不同構(gòu)造的簡(jiǎn)單元件，因此它們特別適于非正交布置的底部結(jié)構(gòu)殼體601所需的楔形或曲線平面幾何形狀。
特制間隙框架塊可以在結(jié)構(gòu)模塊之間的框架間隙上方提供垂直入口和封閉結(jié)構(gòu)。這種特制模塊的例子包括平臺(tái)樓梯、電梯或門廊上方的預(yù)制樓梯模塊和開放框架或殼體。相似元件可以在省略的中央塊上方提供垂直入口和封閉結(jié)構(gòu)。
墻體塊該建筑體系設(shè)計(jì)成提供能夠包括具有多種建筑類型的外墻和內(nèi)部部分的完整結(jié)構(gòu)殼體。該建筑體系還可以提供可拆除的外部墻體塊551和內(nèi)部部分系統(tǒng)，它們可以設(shè)計(jì)成補(bǔ)足并形成一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)。
外部墻體塊盡管該建筑體系能夠包容任何標(biāo)準(zhǔn)外墻結(jié)構(gòu)，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，封閉結(jié)構(gòu)的外部使用預(yù)制模塊化外部墻體塊551制成。圖19A表示一對(duì)示例性單層墻體塊555的外部視圖。圖19B表示與圖19A中所示相同單層墻體塊555的內(nèi)部視圖。圖19C表示一個(gè)外部墻體塊551三層結(jié)構(gòu)的外部視圖，其中外部墻體塊551具有不同的設(shè)計(jì)并支撐在一個(gè)拱肩塊510上。托架支撐501可以在每層傳遞墻體負(fù)載，這樣只有第一層外部墻體塊551真正支撐在拱肩塊510上。這里描述的該體系的外部墻體塊551使結(jié)構(gòu)完全可拆卸。外部墻體也可以是標(biāo)準(zhǔn)門房、磚板，或其它傳統(tǒng)墻體框架和板系統(tǒng)，但是如果要移動(dòng)或改建結(jié)構(gòu)時(shí)，這些系統(tǒng)通常會(huì)被破壞。
圖19D是一個(gè)帶有外部墻體塊551的四層(加上屋頂平臺(tái))結(jié)構(gòu)的選擇部分內(nèi)部視圖。為了表示可堆砌墻體塊556和結(jié)構(gòu)殼體600之間的通用連接，除了一個(gè)由基座塊250、角塊200，和角盤形塊380組成的角部組以外，所有的殼體元件都已經(jīng)從圖19D所示的示圖中拆除。墻體塊550設(shè)計(jì)成互鎖并通過托架支撐501傳遞風(fēng)和重力負(fù)載，托架支撐501將外部墻體塊連接到底部結(jié)構(gòu)的角塊和栓塊上。單層外部墻體塊555(圖19B)在地板下方以及屋頂平臺(tái)上方具有兩層懸在墻體塊上的托架支撐501?？啥哑龅膲w塊556利用托架支撐501與上部殼體相連，并與下方的拱肩、邊緣框架，或墻體塊具有栓互鎖505。重力負(fù)載通常通過托架支撐501傳遞。取決于用于預(yù)期用途的工程分析，栓互鎖505可以構(gòu)造成傳遞重力負(fù)載，或它們可以包括隔離墻體不同層的可壓縮連接并只讓橫向負(fù)載存在。外部墻體塊551頂部上的橫向負(fù)載可以通過托架支撐501在角塊柱座230和栓外圍柱座304錐形面232上的支撐傳入結(jié)構(gòu)殼體600。
只要包括必需的托架支撐501，預(yù)制外部墻體塊可以是任何結(jié)構(gòu)上能夠運(yùn)輸和舉起的結(jié)構(gòu)。墻體塊可以是木材或鋼材框架，或者它們可以是預(yù)制混凝土或其它結(jié)構(gòu)。外部墻體塊包括門開口552和窗戶開口553，并具有用于無(wú)數(shù)種建筑設(shè)計(jì)輪廓和裝飾的調(diào)色。模塊可以至少延伸到屋頂平臺(tái)上方欄桿的高度，但能夠延伸到更高以同時(shí)形成影壁以及建筑外形的多種調(diào)色。通過外部墻體結(jié)構(gòu)551具有充足的結(jié)構(gòu)能力，它們也可以設(shè)計(jì)并建造成支撐懸空遮篷和屋頂部分。通過結(jié)合多種外部墻體結(jié)構(gòu)和底部結(jié)構(gòu)模塊幾何形狀的變化，具有該結(jié)構(gòu)的建筑可以仿效任何傳統(tǒng)建筑的外部結(jié)構(gòu)。
在希望采用傳統(tǒng)外墻的場(chǎng)合，它們可以由拱肩塊510或邊緣框架塊520支撐，或者通過必要的托架支撐501圍繞傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)以與結(jié)構(gòu)殼體互鎖。
內(nèi)部部分盡管能夠包括任何標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部部分，但該實(shí)施例提出了開發(fā)預(yù)制模塊化內(nèi)部部分模塊，以使結(jié)構(gòu)保持完全可拆除并重新建造而不會(huì)損壞。模塊化系統(tǒng)可以在更大的凈跨間距中定義平頂空間，且可代替地能夠橫跨地板與部分殼體頂部。它們還可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)成互鎖并提供與蓋塊400和地板填充塊470的模塊化底部連接。內(nèi)部部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)成包括機(jī)械、電路和管路槽，并提供可選預(yù)先鋪設(shè)電路和管路，將最好地利用設(shè)計(jì)到該建筑體系中的可拆除能力。
實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明-模塊制造下文中說(shuō)明了用于制造全尺寸系統(tǒng)原形的理想方法，但希望在生產(chǎn)實(shí)踐中改進(jìn)生產(chǎn)工藝。下面說(shuō)明的方法提供了一種相對(duì)快速、便宜，精確的，產(chǎn)生從簡(jiǎn)單到復(fù)雜三維(3D)結(jié)構(gòu)體的方法，該方法可以用于較廣的應(yīng)用場(chǎng)合。
建造上述實(shí)施例中每一模塊的方法由以下基本步驟組成使用3D建模軟件設(shè)計(jì)3D物體，使用3D計(jì)算機(jī)整體建模將結(jié)構(gòu)分解成隨后逐個(gè)互鎖或用其它方法重新連接的模塊，建造每個(gè)模塊的全尺寸結(jié)構(gòu)樣件，在每一模塊樣件周圍澆筑互鎖的組合模具，然后從每套模具澆筑建筑模塊。原始物體僅需要分解到期望或建造性或運(yùn)輸性所需的程度。一旦該方法到達(dá)能建造3D樣件并從該樣件大規(guī)模制造部件的程度，則所述方法顯然可以用于制造大多數(shù)任何尺寸任何3D部件。
在需要提供特定特點(diǎn)的場(chǎng)合，需要修改該方法以制造模具組成部分的加強(qiáng)板樣件，從這些部分制造多用模具組，然后從每套模具加強(qiáng)并澆筑模塊。也可以使用很多其它方法從結(jié)構(gòu)樣件制造可分離的模具組?？梢园ǖ幌抻诓ＡЮw維結(jié)構(gòu)或其它合成材料模具，由外層結(jié)構(gòu)所帶的多種模具襯料澆筑，以及用金屬片、木材，或任何其它材料建造模具組。所述方法是選擇的起點(diǎn)，因?yàn)閺膯渭蛹圃於嘤脻仓＞呓M的成本很低，還因?yàn)橥ㄟ^鋼筋混凝土能夠或的耐用性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
設(shè)計(jì)樣件該體系結(jié)構(gòu)殼體模塊的3D外形和形式必須首先符合結(jié)構(gòu)和建筑需要(圖33A)。該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)殼體頂部采取穹棱拱頂?shù)男问?，其可以很方便地表現(xiàn)為拱形分段支撐，并不用殼體連接形成一個(gè)互鎖穹棱拱頂框架，或者可以表現(xiàn)為桶形拱頂或折疊板殼體或框架。折疊板、殼體，或3D框架在指定跨距上的幾何外形可以使用計(jì)算機(jī)整體建模進(jìn)行三維建模(圖33B-33F)，并可以在初步考慮結(jié)構(gòu)工程性和可建造性的基礎(chǔ)上建造?？缇?00計(jì)算機(jī)整體模型的基本建造步驟包括建造一個(gè)具有輪廓線701的跨距模塊模型(圖33A)，在短方向702(圖33B)和長(zhǎng)方向703(圖33C)上成型頂部輪廓，以形成一個(gè)穹棱拱頂頂部輪廓704(圖33D)，或期望的任何其它頂部輪廓。然后得到的示意性結(jié)構(gòu)模型塊705(圖33E)可以分解成為示意性地板塊706(圖33F)指定深度。結(jié)構(gòu)跨距可以由結(jié)構(gòu)工程師在結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸要求(圖33G)基礎(chǔ)上進(jìn)行分解，以生成示意性分段模塊選項(xiàng)。在分解代表性跨距時(shí)采用的策略應(yīng)該集中在將模型分解成實(shí)際中數(shù)量最小的同樣的重復(fù)性模塊，其中每一模塊都滿足結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸要求。連接位置和角度的選擇可以在結(jié)構(gòu)和建筑因素基礎(chǔ)上進(jìn)行。
在將計(jì)算機(jī)3D模型分解成示意性建筑模塊前，結(jié)構(gòu)工程師必須首先評(píng)估對(duì)于特定結(jié)構(gòu)通過模塊間的封閉、開放，或襯墊連接是否能達(dá)到最合適的結(jié)構(gòu)作用。盡管模塊與結(jié)構(gòu)模塊之間的封閉混凝土對(duì)混凝土連接可能適于直接建在穩(wěn)固地面上的建筑，但大型建筑模塊之間或?qū)⑵涔潭ǖ綁|圈上時(shí)可能期望使用灰漿接縫。由合適彈性材料制成的大型墊圈可以緩沖模塊之間的連接，以避免應(yīng)力集中并提供建造誤差和柔韌性。該特征在諸如地震或地基移動(dòng)的極端負(fù)載下能夠具有抗振能力和較高的性能。如果要安裝連接材料，則必須在每一界面從兩個(gè)模塊的支撐面上切取期望連接材料厚度的1/2。
如果決定模型需要分解，則結(jié)構(gòu)連接(圖33G中未表示)必須設(shè)計(jì)成將部分，或模塊重新連接組成結(jié)構(gòu)。為了在建造過程中使現(xiàn)場(chǎng)連接的要求降到最小，并有助于在建造過程中使起重機(jī)必須在工地中的時(shí)間減到最短，因此模塊設(shè)計(jì)成互鎖?；ユi連接的設(shè)計(jì)有些復(fù)雜。柱座、孔，或其它互鎖部件的幾何形狀必須與預(yù)期結(jié)構(gòu)作用成比例(圖34E-34H)。模型連接還必須形成可拆除的表面，這取決于將要使用的模具系統(tǒng)、模具分離線，和模具脫模方法。對(duì)于澆筑模具，平行于抽模線的表面上應(yīng)當(dāng)具有孔，使得當(dāng)模具抽出時(shí)，部件從模具中逐漸變細(xì)，并在其底部增大。
如果結(jié)構(gòu)上的預(yù)期負(fù)載使結(jié)構(gòu)工程師必須在結(jié)構(gòu)模塊之間沿著連接分布拉力，則通過按照需要增大柱座和孔，以容納成列的套(圖34H)，可以將螺栓連接結(jié)合到設(shè)計(jì)中。這些套可以容納穿過柱座并將柱座擰在一起的鋼制螺桿或其它連接。
在確定建筑模塊的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該確認(rèn)提供了全部必須的錐形面，以確保模具組可以從新制造的模塊上脫模。3D計(jì)算機(jī)建?？梢宰鳛槟芊治鏊薪ㄖ庑蔚钠脚_(tái)。一套指定模塊的幾何外形和加強(qiáng)部分能在精制結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上結(jié)合全尺寸負(fù)載試驗(yàn)而確定。
形狀分析對(duì)于特定模塊的計(jì)算機(jī)整體建模720，無(wú)論是物體的3D幾何形狀還是2D幾何形狀都可以直接轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)控制切割。很多方法都可以用于制造3D樣件，包括計(jì)算機(jī)控制3D泡沫切割，但這里描述的方法試圖產(chǎn)生內(nèi)部加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)樣件?，F(xiàn)在參考圖20，使用實(shí)際厚度的板(3/4″夾板，1/8″鋼板等)制造樣件，模塊的計(jì)算機(jī)整體模型720可以是“表層的”或從原始模具上每次切下或分離一層表面，產(chǎn)生一套表層722。為了在板制造完成后組裝具有正確尺寸的樣件，很重要的是考慮每塊板在每個(gè)角上與其它板如何界定，以及在每個(gè)角上標(biāo)記板的相對(duì)位置。由于每一表面都是表層的，因此可以寫入一個(gè)計(jì)算機(jī)CAD文件以精確定義板的幾何形狀，使用分割板的2D幾何形狀，這些板將在樣件上形成相同表面。一旦模型完全表層化，則留下的整體形狀代表包括在表面板樣件的剩余內(nèi)部空間726。則計(jì)算機(jī)建模的剩余內(nèi)部空間726能夠在每一需要內(nèi)部加強(qiáng)724以加強(qiáng)內(nèi)部幾何形狀并為樣件每一表面提供必要加強(qiáng)的位置上分割成薄片。每一薄片用于寫入一個(gè)2D幾何形狀計(jì)算機(jī)CAD文件。可以通過來(lái)自計(jì)算機(jī)整體建模的表層722和內(nèi)部加強(qiáng)724完成提取必要的幾何形狀以建造一個(gè)3D物體。
建造樣件一旦一套樣件模塊的原形形狀已經(jīng)確定，則可以制造每一模塊的樣件。這里說(shuō)明的方法提供了制造從簡(jiǎn)單到復(fù)雜3D物體的能力，同時(shí)真正消除了在制造過程中對(duì)手工測(cè)量和布置的需要。同時(shí)消除了所花費(fèi)的時(shí)間和3D外形布置可能包括的誤差。通過將任意3D物體分割成合適的部分，通過標(biāo)準(zhǔn)CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))整體建模軟件工具，能夠精確分析物體內(nèi)部加強(qiáng)或平面的二維幾何外形。分析得到的2D幾何外形直接提供給計(jì)算機(jī)控制切割裝置以制造形狀正確的片，并最終按照制造全尺寸樣件所需，完成一整套片。
板組制造通過上述幾何形狀分析方法導(dǎo)出的計(jì)算機(jī)板切割文件直接向計(jì)算機(jī)控制切割裝置提供。與所選擇的建筑材料相適應(yīng)，該裝置可以采用激光、等離子、水柱、機(jī)械式，或其它切割方法并能夠提供所需的精確性。對(duì)于所選的建筑材料，可以使用傳統(tǒng)工藝將板精確連接起來(lái)以建造每一模塊的樣件。
可變性在實(shí)際運(yùn)用的場(chǎng)合中，樣件本身可以用可互換的部分建造使得樣件的幾何形狀能多樣化。例如，底腳塊101的長(zhǎng)度和高度、角塊200和墻體塊550的長(zhǎng)度和高度、栓塊300和中央塊350的寬度，以及入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)360(盤形塊370、蓋塊400和地板填充塊470)的寬度和支座都可以產(chǎn)生變化?？梢詾槊恳蛔兓哪K制造單獨(dú)的樣件，否則可以用帶有可互換部件的可分離樣件更經(jīng)濟(jì)地用最少的結(jié)構(gòu)樣件制造一些具有較多幾何外形的模具組。如果用于指定運(yùn)用場(chǎng)合的模塊需要加厚殼體表面或更深的加強(qiáng)，則可以向鋼制樣件上增加機(jī)械或磁性附著迭片結(jié)構(gòu)。迭片容積可以是結(jié)構(gòu)上要求的，也可以是建筑紋理或特征。由具有這種組合部分(通過附著迭片結(jié)構(gòu))的樣件制造的模具組將反過來(lái)，制造具有相同加厚部分的模塊。通過利用這種能力，單獨(dú)的鋼制樣件可以用作一些結(jié)構(gòu)和建筑輪廓的起點(diǎn)。
定向作為樣件建造中的一個(gè)必須步驟，應(yīng)該在模具每部分的澆筑過程中，仔細(xì)考慮樣件在模具組中的定向。在實(shí)踐中，澆筑通常定向成使得最接近視野的面(臨界表面)向下澆筑(其中氣泡最不易于殘存)，并且這樣不會(huì)導(dǎo)致空氣殘存在模具組中的情況。應(yīng)當(dāng)避免水平模具面，因?yàn)樵谶@樣的面中排氣困難。當(dāng)水平面無(wú)法避免時(shí)，樣件通?？梢栽谕饽Ｖ行D(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)安裝通氣口，以確保殘留的空氣始終在臨界表面中消除。
在從樣件建造模具組時(shí)，通常期望將樣件的澆筑方向該變成使得臨界成型面向下澆筑以獲得最佳表面質(zhì)量。在模塊制造前，模具組最終應(yīng)當(dāng)再次轉(zhuǎn)變，使得模塊的向下澆筑面(最佳質(zhì)量)能對(duì)著模具組向下澆筑面再次澆筑。對(duì)于某些模塊，該轉(zhuǎn)變工藝可能不實(shí)用，樣件和生產(chǎn)模具組的定向取決于要制造的模塊的幾何外形。
支撐在所選樣件澆筑方向和模具組期望分段的基礎(chǔ)上，可以選擇纜繩、光纜，或其它約束連接到樣件上的位置，作為操作的支撐點(diǎn)，這些點(diǎn)還可以用于在外模中懸掛或水平支撐樣件。樣件可以通過這些懸掛纜繩懸掛在可拆除樣件支撐框架下方或框架部件之間。支撐框架可以成比例地提供一組纜繩拉緊點(diǎn)并提供所需組合生產(chǎn)模具組的結(jié)構(gòu)入口。樣件還可以按照需要通過纜繩、光纜，或其它約束拴在樣件支撐框架的底部，以抵抗在澆筑過程中使樣件上浮的浮力。
建造組合模具組該實(shí)施例的模塊可以在生產(chǎn)模具組中澆筑，而生產(chǎn)模具組本身圍繞著一個(gè)結(jié)構(gòu)樣件澆筑。生產(chǎn)模具可以是組合的并設(shè)計(jì)成互鎖，但為了做到這一點(diǎn)，必須選擇模具拆分和互鎖的路線。盡管模具可以用任何可澆筑的結(jié)構(gòu)級(jí)材料(或類似于樣件的加強(qiáng)板結(jié)構(gòu))生產(chǎn)，但是各組成部分在理想情況下應(yīng)該足夠重，使得組合模具組在注射模制過程中無(wú)需連接。如果模具組在注射前不需要用螺栓連接在一起或者在獲得模塊前不需要打開，則生產(chǎn)將更加快速和經(jīng)濟(jì)。實(shí)施例中的模具組生產(chǎn)采用鋼筋混凝土。
脫模在懸掛樣件周圍設(shè)置加強(qiáng)、鎖合分隔器(keyed dividers)、冒口，和模板前，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)樣件的合適表面施加脫模劑或模板襯墊。向結(jié)構(gòu)樣件的表面上粘貼模板襯墊的方法可以包括但不限于使用磁性模板襯墊片，使用可以在樣件中制成的整體夾板并加緊模板襯墊邊緣，以及建造使用預(yù)制板和內(nèi)部真空壓力將模板襯墊固定到位的樣件。將該真空逆轉(zhuǎn)以形成內(nèi)部正壓力可以通過使它們從模具表面脫落，便于澆筑模具部分脫離。一旦模塊樣件已經(jīng)定位且確保已經(jīng)脫模，則加強(qiáng)、鎖合分割器、冒口、套，以及建造組合模具所需的外部模板可以安裝在樣件周圍。
模具組成部分的外模在確定分模線以及產(chǎn)生模板部分后，可以設(shè)置每一模具部分的外模，以確保模具組的硬度，以及平衡垂直分模點(diǎn)兩邊每部分的質(zhì)量。模具組構(gòu)造和互鎖必須適合組裝和脫模，利用可能包括高架起重機(jī)和吊車的操作設(shè)備進(jìn)行組裝和脫模。生產(chǎn)模具組的外形沒有要制造的模塊外形重要，因此外模板結(jié)構(gòu)可以允許更大的建造誤差，只要模具組之間的配合表面能夠一致地互鎖。
外模板構(gòu)造的主要目標(biāo)是圍繞樣件的大致形狀，以控制模具組成部分的重量，并產(chǎn)生強(qiáng)化和耐用的模具組。模具組同時(shí)還應(yīng)該構(gòu)造成自身穩(wěn)固。在實(shí)踐中，模具組可以采用可堆砌或可嵌套的外形以便于存儲(chǔ)和運(yùn)輸。它們還可以按照需要分解成可以運(yùn)輸?shù)某叽绾椭亓俊Ｐ∧＞呓M可以構(gòu)造成組合實(shí)心塊，通過外部空間可以使部分區(qū)域變薄用于冒口或?qū)嵺`中減重的區(qū)域。大模具組可以采用大塊的形式，通過向著樣件成型表面向內(nèi)深度可變的空間形式，但在需要的地方為模具硬度留有加強(qiáng)肋，可以減輕這些大塊的重量。它們還可以還可以采用更接近樣件輪廓的形式，但按照需要增加了加強(qiáng)和支持物，以使組裝模具組保持穩(wěn)定。既然期望用一套外模建造多種生產(chǎn)模具，因此從箱形外模開向樣件的空間外形可以具有拔模斜面且在理想情況下具有耐用的結(jié)構(gòu)以重復(fù)使用。
外模還可以提供一種連接方法，以確保在模具組成部分之間形成互鎖連接的連接形狀邊緣。每套模具最上方(模具蓋組成部分)的模具組成部分通?？梢詷?gòu)造成具有支撐延伸和附加起重吊環(huán)，以使該組成部分可以翻轉(zhuǎn)。這可以在地面高度進(jìn)行，或者進(jìn)行表面準(zhǔn)備和使鋼筋框架與模具相連的高空工作。翻過來(lái)的模具蓋組成部分可以用作加強(qiáng)框架最終定位和連接的底部支撐和模板。角塊200和基座塊250可以具有特殊的外部模具結(jié)構(gòu)框架，因?yàn)檫@些模具構(gòu)造成容納底部管延伸211，底部管延伸211結(jié)合到用于每一模塊的鋼筋框架中。
加強(qiáng)和連接間隔一旦為模具組成部分建立了外模和結(jié)合線，則按照需要分配必須的鋼或其它內(nèi)部加強(qiáng)件，使模具組成部分能夠操作和提升。每一模具組成部分還包括能澆筑到模具組成部分中的纜繩吊環(huán)或其它起重設(shè)施。嵌入物可以拴到整體鋼筋上，用于平衡垂直起吊和模具組組裝。分離組成部分的互鎖可以通過建造澆筑配合栓連接來(lái)完成?？梢栽u(píng)估幾種概念。一種使用彈性穿孔膜間隔，這種間隔由整體夾板固定在樣件上和連接外緣上波紋金屬的配合邊緣之間。另一種使用穿孔、金屬片栓連接間隔，這種間隔固定(磁性或用螺絲)在樣件和外模上。當(dāng)澆筑的混凝土在間隔的一側(cè)完全填滿外模時(shí)，連接間隔上的穿孔允許空氣排出。當(dāng)連接間隔一側(cè)的模具組成部分澆筑完后。間隔形狀可以拆除以從新澆筑表面上脫模或配合澆筑。這種配合澆筑工藝應(yīng)該在模具組的組成部分之間提供精確的配合。
排氣口和冒口在澆筑模具組成部分前，可以在樣件和外模之間安裝排氣管。在澆筑到模具組成部分中后，這些管道形成排氣口，其作用是當(dāng)混凝土被放入模具中時(shí)，使得空氣從模具組中完全排出。于是按照需要設(shè)置排氣管，使得在混凝土混合物的澆筑過程中，能夠排出模具組成部分每一頂部表面最上部角落中的空氣。排氣管可以連到凸塊上，凸塊可以建造到樣件和外模的表面上，這些凸塊即可以加強(qiáng)排氣管所在的位置，又可以在模具澆筑時(shí)，密封排氣管末端的混凝土漿滲透。模具組成部分還可以構(gòu)造成在模塊頂部上方具有槽，以容納纜繩吊環(huán)、起重插入物，或其它可以澆筑到每一模塊中用于起重和操作的起重設(shè)施。最后，在模具底部或靠近澆筑模塊底部，還可以具有一個(gè)或多個(gè)澆口，或者澆口可以由模具組頂部的開口組成，該模具包括泵送、導(dǎo)管，或重力填充混凝土的布置。除非利用振動(dòng)模具，則可以包括附加冒口以在模塊澆筑過程中容納插入的振動(dòng)器。澆口可以設(shè)計(jì)成便于澆筑混凝土的切除，且所有排氣口和冒口都可以構(gòu)造成在澆筑后立即清理冒口。一種清除排氣口、澆口和振動(dòng)口的預(yù)想方法是將它們制成具有一致的長(zhǎng)度和直徑，其符合手鉆(或其它合適方法)螺絲鉆頭的長(zhǎng)度和直徑，以從每個(gè)口上鉆除溢出的混凝土。
全部懸掛和橫向拉條可以在澆筑混凝土前保護(hù)在開口彈性管中，這防止混凝土與拉條粘結(jié)并在模具組中產(chǎn)生未來(lái)使用的孔，這些孔可以在以后使用，以在模塊制造過程中將鋼筋框架固定到模具蓋部分上。
模具制造一旦模具組中的全部整體部件安裝完畢，則可以向外部模具形狀施加脫模劑并使其處于合適位置。外部模具形狀需要容納在支撐框架中懸掛樣件的纜繩，并通常沿著這些線開模。外模的底部在混凝土澆筑過程中承受較大的液壓，因此必須有足夠的強(qiáng)度和密封性。
當(dāng)外部模具形狀處于合適位置后，則混凝土可以從底部澆入模具，或從頂部放入模具。諸如從底部泵送混凝土的方法能使較少量的空氣殘留在混合物中，因此比從模具組頂部?jī)A倒混凝土能產(chǎn)生質(zhì)量更高的表面。如果模具組的底部是從間隔底部澆筑模制的，那么間隔中的穿孔可以允許殘留的空氣排出間隔的上端。在第一部分初步凝固后，可以拆除穿孔間隔，清理澆筑表面，然后向配合澆筑的配合面施加防粘結(jié)材料。然后可以對(duì)著底部部分或精確配合的部分配合澆筑模具組剩余部分。在組合模具組的另一個(gè)實(shí)施例中，連接間隔可以結(jié)合到模具組中，從而連接的兩面在單次循環(huán)中澆筑完畢，而不需要浪費(fèi)配合澆筑裝置。
固化除了準(zhǔn)備模具組成部分之外，對(duì)著樣件澆筑表面的混凝土或其它材料質(zhì)量也很關(guān)鍵，這些面最后形成所制造的模塊的澆筑表面。剛澆筑混凝土的固化有助于消除混凝土表面上的氣泡和小孔，并且是獲得高質(zhì)量混凝土表面的關(guān)鍵部分。在澆筑過程中振動(dòng)混凝土以消除殘留空氣是標(biāo)準(zhǔn)的建筑實(shí)踐，盡管一些自固化混凝土設(shè)計(jì)試圖消除振動(dòng)需求。對(duì)于這些模塊，自固化混凝土是一種很好的建筑材料，振動(dòng)的需要取決于澆筑材料的特性。如果樣件懸掛在混凝土混合物中，一種振動(dòng)樣件表面上混凝土的非常有效的方法是振動(dòng)樣件本身。因此樣件模塊可以具有一個(gè)自帶的振動(dòng)器，該振動(dòng)器可以裝在樣件內(nèi)部并可以從澆筑地板上控制。
模具組取出在模具組成部分澆筑和初始凝固完成后，可以從樣件表面上脫除組成部分，準(zhǔn)備新產(chǎn)生模具組的重新組裝。可以拆除樣件支撐框架以便于分解并拆除生成的模具組。在分解后，如果需要，可以修補(bǔ)模具組組成部分，且可以按照期望打磨、刮平，雕刻。然后可以密封模具組組成部分，并施加脫模劑，以準(zhǔn)備模塊生產(chǎn)。同時(shí)可以清理樣件和外模，準(zhǔn)備接下來(lái)的附加模具組生產(chǎn)。
模塊制造模具組制造完畢后，模塊制造將是一個(gè)簡(jiǎn)單的過程。內(nèi)部加強(qiáng)件可以拴到一個(gè)包括起重吊環(huán)和插入物的框架中，模具組可以組裝成包括蓋框架，然后可以用混凝土或其它可澆筑的結(jié)構(gòu)級(jí)材料填充模具。制造出的部分可以凝固、脫模、表面處理，并運(yùn)到工地上。在大或者遙遠(yuǎn)的工程中，模塊制造可以移動(dòng)到工地上。理想地，在這種移動(dòng)以后，用該建筑體系建造足夠的工棚，以進(jìn)行生產(chǎn)。
模塊加強(qiáng)該體系可以很方便地使用鋼筋，在不太重要的模塊中，螺紋鋼筋可以省略或用整合到混合物中的纖維加強(qiáng)件代替，或者僅使用混凝土，而加強(qiáng)件只用在高應(yīng)力位置。制造出的模具組可以構(gòu)造成容納螺紋鋼筋并使之處于適當(dāng)位置，這些螺紋鋼筋用于加強(qiáng)要制造的模塊。鋼筋，又需要的直條和彎條組成，可以在每種模塊中拴到預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)框架上。使用從計(jì)算機(jī)整體建模取得的外形，可以建造加強(qiáng)定位夾以快速和一致地連接加強(qiáng)框架。在確保全部模具表面已經(jīng)施加脫模劑后，3D框架可以通過套用纜繩拴到一個(gè)翻過來(lái)的模具該部分上，它可以將模具蓋部分固定到正確的位置上并避免任何托架延伸到所制造模塊可見到的面(向下澆筑)上。將框架拴到模具蓋塊下側(cè)上的纜繩可以在螺紋鋼筋托架勾住模具蓋塊下側(cè)后拆除，使得模具蓋和鋼筋框架可以作為單個(gè)單元操作。纜繩起重和操作吊環(huán)的末端可以拴到框架上，且吊環(huán)可以用填料塞入模具蓋塊下側(cè)的槽中，從而防止混凝土進(jìn)入槽中。
模具組裝配單獨(dú)地，可以準(zhǔn)備模具座以容納互鎖模具組的剩余部分。在諸如盤形塊的簡(jiǎn)單部件中，模具可以僅由模具座和蓋部分組成。在諸如角塊的更復(fù)雜的形狀中，模具座可以與一個(gè)或多個(gè)互鎖側(cè)部結(jié)合以容納模具蓋和鋼筋框架。當(dāng)每一模具部分處于恰當(dāng)位置后，可以安裝任何模塊化或用戶定制的管道、接線盒、套，或其它澆入部件。最后，蓋和框架可以向上翻轉(zhuǎn)并裝到互鎖模具組的剩余部分。
模塊制造一旦模具組的準(zhǔn)備和裝配工作完成，則混凝土可以利用泵送通過模具組底部具有的孔澆入模具，或從上方通過導(dǎo)管、管線泵送，或重力填充?？梢员盟突炷林钡交炷翝{充滿全部排氣孔。一旦空氣排入比模塊最高部分低的排氣孔高度，則如果需要可以臨時(shí)堵塞排氣，以防止混凝土漿泵出排氣孔。使用通過模具組關(guān)鍵位置上的孔插入的振動(dòng)器，混凝土可以在澆筑過程中固化，通過在澆筑過程中振動(dòng)模具組本身，或者采用不需要振動(dòng)的自壓實(shí)混凝土混合物。在模塊澆筑后，很重要的是立即清理所有進(jìn)入排氣孔的水泥漿，以防止它們與硬化的混凝土一起堵塞。這可以使用固定深度的鉆頭或其它方法實(shí)現(xiàn)。
模塊取出一旦混凝土充分凝固，則框架懸掛纜繩可以解開或切斷，而模具蓋和非支撐性的側(cè)部可以從制成的模塊上脫離。當(dāng)模具蓋從模塊上提起時(shí)，纜繩吊環(huán)和填料(如果使用)從模具蓋部分上脫離，剩下起重吊環(huán)或其它用于操作剛制造的模塊的裝置。一旦其具有了足夠的強(qiáng)度，則模塊可以從模具底腳上吊離，角上的銳邊和模具連接可以用金剛砂石或其它裝置清除，而模塊可以使用標(biāo)準(zhǔn)工具處理，這些標(biāo)準(zhǔn)工具可以包括噴水、蒸汽、浸沒，弄濕的毯子或商業(yè)上可用的處理化合物。這時(shí)，可以施加任何可選的磨石或染劑，或其它可施加的表面處理手段。
處理和運(yùn)輸一旦制造完成，模塊可以運(yùn)輸、庫(kù)存，或組裝成有用臨時(shí)遮棚的庫(kù)存模塊和/或銷售示范模塊。角塊和基座塊可以臨時(shí)支撐在互鎖底腳塊上，或者它們可以側(cè)放用于庫(kù)存或運(yùn)輸。從制造地點(diǎn)運(yùn)輸?shù)哪K可以布置在平板拖車或機(jī)動(dòng)軌道車上用于運(yùn)輸，且架子或堆砌系統(tǒng)可以在期望的場(chǎng)合使用，以用于小模塊的運(yùn)輸。
雕刻模塊獲得手工雕刻模塊需要一些附加步驟，通常使用兩種制造方法。一種方法是按照需要，通過增加用于雕刻的非結(jié)構(gòu)性深度，建造外露表面厚度加大的樣件。通過該加大樣件，可以制造中間模具組，并且通過該模具組，可以用可雕刻材料制造新樣件，例如低強(qiáng)度、重量輕的水泥沙土混凝土。然后加大的可雕刻樣件可以按照期望手工雕刻或機(jī)器切割，密封，并用防粘接材料處理。然后可以與上述模具組制造相同的步驟圍繞雕刻樣件澆筑生產(chǎn)模具組。
一種完成相同目的的替代方法包括使用粘合可雕刻材料建造樣件的外露表面(要產(chǎn)生花紋的表面)。按照上述制造的樣件外露表面可以用纏繞在金屬網(wǎng)或其它覆蓋物中的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)建造，石膏、蠟，或其它可雕刻材料可以在該表面上堆砌到期望厚度。在這些組合面已經(jīng)雕刻、硬化和剝落后，樣件可以用于形成生產(chǎn)模具。該方法可以制造手動(dòng)雕刻樣件，而無(wú)需第一種方法需要的中間步驟。然而，這種結(jié)構(gòu)的雕刻樣件沒有用第一種方法制造的樣件耐用，因此從這些樣件只能制造出“有限版本”的模具組。
在能做什么方面，雕刻家具有很大的自由度。必須按照需要限制切口以在結(jié)構(gòu)性能上避免有害效果，并避免形成與特定表面的拖模方向垂直或成負(fù)角的平面。幾何形狀和手繪圖案可以很容易地實(shí)現(xiàn)?？梢灶A(yù)期刻到外露表面上的簡(jiǎn)單切削痕跡圖案將使制造模塊表現(xiàn)成從一塊單獨(dú)的石頭上切出，專業(yè)雕刻家可以為任何建筑模塊的澆筑表面產(chǎn)生無(wú)限多種形式。
實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明-組裝由于該體系設(shè)計(jì)成便于組裝，因此本部分非常短。思想是可以用很簡(jiǎn)單的方法用一套子建筑模塊建造大尺寸結(jié)構(gòu)。根據(jù)模塊具有指定墻體厚度以及結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)件適合預(yù)期應(yīng)用場(chǎng)合的結(jié)構(gòu)確認(rèn)，模塊事實(shí)上可以用于建造任何結(jié)構(gòu)。它們可以堆砌，也可以重新布置。
盡管該體系設(shè)計(jì)成能夠不用砂漿堆砌，但是模塊也可以具有可壓縮墊圈以緩沖并在模塊之間的支撐面分配力。如果期望永久安裝，則模塊可以構(gòu)造成容納砂漿層以用于粘合安裝，它們可以用泥漿或用環(huán)氧樹脂粘合在一起，以增大承受極限負(fù)載的能力。如前所述，模塊還可以在結(jié)構(gòu)上需要的地方，帶有排列成能在模塊之間系緊和螺栓連接的剪切銷108。
地基在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)工程分析的基礎(chǔ)上，選擇合適的地基系統(tǒng)。墩90可以鉆到所需深度，澆筑，并裝有墩蓋塊94，或如圖21A中所示，使用底腳塊100。在底部支撐結(jié)構(gòu)中，可以挖出兩路溝槽，壓實(shí)，在設(shè)置底部模塊和回填前，用可流動(dòng)灰漿提升到所需支撐高度。底部鋪設(shè)的水平和垂直精確性很重要，且在背靠背底腳塊100之間安裝具有規(guī)定設(shè)計(jì)厚度的結(jié)構(gòu)間隔也很重要。在地質(zhì)工程分析表明可能會(huì)有差動(dòng)的場(chǎng)合，可以設(shè)計(jì)并安裝剪切銷109以連接相鄰底腳塊100的運(yùn)動(dòng)。
基座結(jié)構(gòu)現(xiàn)在參考圖21B，在接收底腳處于適當(dāng)位置后，可以設(shè)置基座塊250?；鶋K底部管延伸211的錐形點(diǎn)可以導(dǎo)入地基部件的容納套中(圖22A-22E)，且當(dāng)基座塊250降低到支撐在其地基上時(shí)，可以排列互鎖混凝土底部栓206。如前所述，通過底腳塊100和基座塊250之間的支起和墊起，可以實(shí)現(xiàn)有限的垂直調(diào)節(jié)，對(duì)第一模設(shè)置特別關(guān)鍵的是，可以通過臨時(shí)安裝一個(gè)拱肩塊510而強(qiáng)制獲得。
一旦已經(jīng)設(shè)置了兩個(gè)支撐基座塊250，則可以設(shè)置一個(gè)栓塊300以互鎖(圖23A)。現(xiàn)在參考圖24A-24E，栓塊300的孔320可以降低到蓋在基座塊250的配合柱座上，以進(jìn)行自定位和互鎖。在結(jié)構(gòu)模塊的四個(gè)基座塊250和四個(gè)栓塊300處于適當(dāng)位置后，可以將中央塊350設(shè)置在其嵌套位置(圖23B)。附加模塊，無(wú)論是緊鄰的還是間隔的，可以用同樣的方式建造。鄰近的模塊應(yīng)該采用安裝在背靠背基座塊250之間具有規(guī)定設(shè)計(jì)厚度的結(jié)構(gòu)間隔來(lái)設(shè)置。在結(jié)構(gòu)分析顯示需要的場(chǎng)合，可以安裝剪切銷109(圖中未表示)以連接相鄰基座塊250的運(yùn)動(dòng)。
第一層地板現(xiàn)在參考圖25A，在基座結(jié)構(gòu)殼體完成后，地板盤形塊370可以設(shè)置到位，然后是地板蓋塊400。圖25B和下面的圖表示僅位于每一結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)部的蓋塊400，位于結(jié)構(gòu)模塊之間連接處的周圍蓋塊和內(nèi)部蓋塊從這些圖中省略，以更清楚地表現(xiàn)地板盤形塊370的邊緣和分界。圖26A表示在安裝地板填充塊470以后同一層的結(jié)構(gòu)。上面描述的每一模塊的安裝包括吊裝(圖中未表示)和提升模塊，將其置于合適位置，然后放松吊繩。代替盤形塊370，可以安裝蓋塊400、地板填充塊470，和地板板塊460(圖中未表示)以完成第一層結(jié)構(gòu)殼體。如有需要，可以在建造上方的結(jié)構(gòu)層前，在需要的場(chǎng)合安裝諸如地毯、公用設(shè)施、結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu)填料，和剪切銷的部件。這些部件可以在地板塊安裝前或安裝后進(jìn)行安裝。
上層結(jié)構(gòu)現(xiàn)在參考圖26B，以類似的方式繼續(xù)建造穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的上層，除了用角塊200代替基座塊250?，F(xiàn)在參考圖27A-27E，角塊200位于由基座塊250和角盤形塊380一前一后形成的接收位置中，或在多層結(jié)構(gòu)中由上層角塊200和角盤形塊380形成的接收位置中。圖28A表示圖26B中的結(jié)構(gòu)安裝了第二層地板栓塊300和中央塊350。圖28B表示相同的結(jié)構(gòu)安裝了第二層入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)360。圖29A和29B表示圖28B中的結(jié)構(gòu)安裝了第三層入口入口地板/平臺(tái)系統(tǒng)360。
如上所述，每一結(jié)構(gòu)部分的最頂層可以裝一個(gè)雨水收集系統(tǒng)(圖中未表示)，除非其位于另一個(gè)建筑的屋頂下?，F(xiàn)在參考圖30，完成該體系的封閉結(jié)構(gòu)殼體，安裝特殊的框架塊和互鎖墻體塊550，且在需要的地方安裝墻體連接密封。
現(xiàn)在參考圖31A-31B，圖32A-32B，和圖35-39說(shuō)明表示本建筑體系某些可選項(xiàng)的實(shí)施例。建筑模塊在使用實(shí)際可以用于建造任何結(jié)構(gòu)的特殊工程材料基礎(chǔ)上構(gòu)造。
實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明-應(yīng)用場(chǎng)合上面所述的建筑系統(tǒng)，和制造系統(tǒng)部件的方法，都具有很寬的應(yīng)用范圍。建筑體系的實(shí)施例可以從大型建筑和橋梁結(jié)構(gòu)涵蓋到桌面模型。所述的制造方法提供了一種產(chǎn)生任何用途、任何實(shí)際3D形狀的方法。能夠使用的應(yīng)用場(chǎng)合如下所述，盡管很寬，但還能擴(kuò)展。
制造方法上述制造方法與系統(tǒng)無(wú)關(guān)，并可以用于形成準(zhǔn)確的實(shí)際3D形狀。產(chǎn)生的形狀可以是實(shí)施例的建筑模塊、雕塑，或其它任何外形、尺寸和用途由其設(shè)計(jì)者決定的形狀。
建筑體系如前所述，該互鎖建筑模塊的體系可以用于建造尺寸范圍廣泛的結(jié)構(gòu)形式。每一實(shí)施例都需要工程評(píng)估以在結(jié)構(gòu)尺寸和預(yù)期用途的基礎(chǔ)上確定每一模塊的外形和加強(qiáng)。
減小的尺寸如上所述，該建筑體系的尺寸使可以變化的。其可以桌面玩具尺寸上建造，兒童和成人可以玩耍用該建筑體系建造的玩具，潛在建筑業(yè)主和設(shè)計(jì)人員可以使用該體系，用于建模并銷售其建筑，并決定他們需要定購(gòu)那些建筑模塊。該體系也可以按照建造底部地板系統(tǒng)、家具，和其它公用設(shè)施結(jié)構(gòu)的需要，在中間尺寸級(jí)，以及用多種材料建造。
建筑全尺寸體系可以用于建造建筑、長(zhǎng)跨距結(jié)構(gòu)，和交通結(jié)構(gòu)。建筑應(yīng)用場(chǎng)合包括但不限于居住、商業(yè)、和工業(yè)空間的建造，也可以用于開放式遮蓬和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)。由于其地板下管道和易于重建，因此該體系特別適于用在辦公和零售用途。由于其結(jié)構(gòu)耐用性，因此其適于用在住宅、學(xué)校和醫(yī)院工程中。快速建造、拆除，和移動(dòng)這些結(jié)構(gòu)的能力使其特別適于用作臨時(shí)建筑、緊急避難所，和軍用結(jié)構(gòu)。該體系可以使用加厚強(qiáng)化殼體、分段混凝土墻體重疊，和填埋構(gòu)造成在惡劣氣候下成為地下避難所，以增強(qiáng)抗災(zāi)能力。
交通結(jié)構(gòu)現(xiàn)在參考圖32A-32B，該建筑體系的結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)合可以包括橋梁、高架道路、停車庫(kù)，和其它交通結(jié)構(gòu)。這些圖用于示意性地表示該概念，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中，外墻體塊可以具有多種建筑和特征遮蓬并在正面變化。它們可以構(gòu)造成單塊大建筑模塊或具有混合建筑托架以形成街角(streetcape)。模塊可以建造成傳遞支撐道路和軌道交通的負(fù)載，并可以用砂石和/或路基材料填充。由于壓縮結(jié)構(gòu)在負(fù)載下往往會(huì)經(jīng)歷很小的偏移，可以預(yù)期采用該體系的高架路能夠提供在道路下方提供占用空間，對(duì)上方道路交通形成較小的阻礙或者沒有阻礙。因此投資該體系的高架路結(jié)構(gòu)，能夠在地面上提供有吸引力的公共或私人擁有的辦公室、商店、住宅，或工業(yè)空間，同時(shí)將高速公路或收費(fèi)公路交通置于頂部。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)，包括至少具有三個(gè)側(cè)面的第一模塊，該第一模塊包括多個(gè)角塊，使得角塊位于第一模塊每對(duì)相鄰側(cè)面的交線附近，每一角塊包括上部，和下部，使得上部的橫截面積遠(yuǎn)大于下部的橫截面積，從而負(fù)載可以從上部向下部傳遞；多個(gè)角塊支撐，使得每一角塊支撐容納至少一個(gè)角塊的下部，從而負(fù)載可以從角塊向角塊支撐傳遞；及多個(gè)栓塊，使得每一栓塊部分覆蓋第一角塊的部分上部表面和第二角塊的部分上部表面，且栓塊與這些表面互鎖，從而每一栓塊可以將負(fù)載向角塊傳遞，從而形成剛性結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊具有n個(gè)側(cè)面，第一模塊包括n個(gè)角塊；n個(gè)角塊支撐，使得每一角塊支撐容納一個(gè)角塊的下部；及n個(gè)栓塊，使得栓塊位于每對(duì)相鄰第一和第二角塊之間。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊具有四個(gè)表面，包括第一側(cè)面，其包括與第二角塊形成一體的第一模塊；第三側(cè)面，其包括與第四角塊形成一體的第二模塊；第二側(cè)面，其包括第一栓塊，第一栓塊部分覆蓋第一角塊的部分上部表面和第三角塊的部分上部表面，且第一栓塊與這些表面互鎖，從而第二側(cè)面比第一側(cè)面長(zhǎng)；及第四側(cè)面，其包括第二栓塊，第二栓塊部分覆蓋第三角塊的部分上部表面和第四角塊的部分上部表面，且第二栓塊與這些表面互鎖，從而第四側(cè)面比第一側(cè)面長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一角塊支撐將第一角塊保持在基本垂直的位置，直到附加互鎖塊置于第一角塊上。
5.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊堆砌在第二模塊的上方；及第一模塊的角塊作為第二模塊的角塊支撐。
6.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊的栓塊還包括第一傾斜配合面；及第二傾斜配合面；及第一模塊的角塊還包括第一傾斜配合面；及第二傾斜配合面，使得栓塊的第一傾斜配合面與第一角塊的第一傾斜配合面配合，且該栓塊的第二傾斜配合面與第二角塊的第二傾斜配合面配合。
7.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中栓塊還包括一對(duì)位于第一傾斜配合面附近的孔，和一對(duì)位于第二傾斜配合面附近的孔；及角塊還包括一對(duì)位于第一傾斜配合面附近的柱座，和一對(duì)位于第二傾斜配合面附近的柱座，使得位于栓塊第一傾斜配合面附近的那對(duì)孔覆蓋位于第一角塊第一傾斜配合面附近的那對(duì)柱座，而栓塊第二傾斜配合面附近的那對(duì)孔覆蓋位于第二角塊第二傾斜配合面附近的那對(duì)柱座。
8.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊還包括中央塊，使得該中央塊具有很多側(cè)面平行于第一模塊的很多側(cè)面，從而每一栓塊支撐中央塊的側(cè)面，從而負(fù)載從中央塊向栓塊傳遞，然后傳向第二角塊。
9.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊角塊支撐還包括基座塊，使得該基座塊具有與角塊大致相同的上表面輪廓，從而基座塊比角塊短。
10.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊角塊支撐還包括底腳塊。
11.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊角塊支撐包括具有頂部表面的墩；及墩蓋支撐在墩頂部表面附近，該墩蓋包括頂部開口，用于容納角塊下部，從而將負(fù)載從角塊向墩傳遞。
12.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊還包括；多個(gè)盤形塊，使得盤形塊以互鎖的方式與角塊和栓塊支撐。
13.如權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)，還包括由中央塊支撐的盤形塊。
14.如權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)，還包括每一盤形塊中的槽；及多個(gè)地板填充塊，使得每一地板填充塊可拆除地插入盤形塊的槽中。
15.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊具有四個(gè)側(cè)面，四個(gè)角塊，和四個(gè)邊緣模塊。
16.如權(quán)利要求15所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊具有正方形橫截面。
17.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊具有n個(gè)側(cè)面，n個(gè)角塊，和n個(gè)邊緣模塊，其中n是大于四的整數(shù)。
18.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊通過放置角塊和栓塊而建造，無(wú)需緊固件。
19.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)包括高架道路。
20.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)包括建筑。
21.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)上冗余的建筑。
22.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)包括停車庫(kù)。
23.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊支撐地板，使得該地板包括多個(gè)由角塊和栓塊支撐的盤形塊；多個(gè)由盤形塊支撐的蓋塊；及多個(gè)由盤形塊支撐的地板填充塊。
24.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊支撐屋頂，使得該屋頂包括多個(gè)由角塊和栓塊支撐的盤形塊；多個(gè)由盤形塊支撐的蓋塊；及多個(gè)由盤形塊支撐的地板填充塊。
25.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊包括角塊，該角塊包括底腳；基本上整體下部；及多邊形橫截面薄殼結(jié)構(gòu)上部。
26.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其中角塊還包括基本垂直的管，穿過下部并穿過底腳，使得機(jī)械、電路，或管路服務(wù)可以通過該管提供。
27.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其中角塊還包括第一傾斜配合面；及第二傾斜配合面。
28.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，還包括多個(gè)柱座。
29.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，還包括栓塊，該栓塊包括第一傾斜配合面，使得該栓塊的第一傾斜配合面可以與第一角塊的配合面配合；第二傾斜配合面，使得該栓塊的第二傾斜配合面可以與第二角塊的配合面配合；及在第一配合面和第二配合面之間的拱形跨，使得負(fù)載可以在拱形跨與第一和第二傾斜配合面之間的壓力中傳遞。
30.如權(quán)利要求29所述的結(jié)構(gòu)，其中栓塊還至少包括一個(gè)孔。
31.如權(quán)利要求29所述的結(jié)構(gòu)，其中栓塊還至少包括一個(gè)柱座。
32.如權(quán)利要求29所述的結(jié)構(gòu)，還包括中央塊，該中央塊包括多個(gè)傾斜配合面，使得中央塊的每一傾斜配合面可以與栓塊的配合面配合。
33.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)是可拆除的。
34.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊的角塊和栓塊是預(yù)制的。
35.如權(quán)利要求33所述的結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)是自支撐的。
36.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊角塊的上部是拱形的。
37.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中栓塊是拱形的。
38.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中第一模塊還包括至少一個(gè)可拆除墻體塊。
39.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于第一模塊附近的第二模塊，該第二模塊包括多個(gè)角塊，使得角塊位于該模塊每對(duì)相鄰側(cè)面的交線附近，每一角塊包括上部，和下部，使得上部的橫截面積遠(yuǎn)大于下部的橫截面積，從而負(fù)載可以從上部向下部傳遞；多個(gè)角塊支撐，使得每一角塊支撐容納至少一個(gè)角塊的下部，從而負(fù)載可以從角塊向角塊支撐傳遞；及多個(gè)栓塊，使得每一栓塊部分覆蓋第一角塊的部分上部表面和第二角塊的部分上部表面，且栓塊與這些表面互鎖，從而每一栓塊可以將負(fù)載向角塊傳遞，從而形成剛性結(jié)構(gòu)。
40.如權(quán)利要求39所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于第二模塊附近的第三模塊，該第三模塊包括多個(gè)角塊，使得角塊位于該模塊每對(duì)相鄰側(cè)面的交線附近，每一角塊包括上部，和下部，使得上部的橫截面積遠(yuǎn)大于下部的橫截面積，從而負(fù)載可以從上部向下部傳遞；多個(gè)角塊支撐，使得每一角塊支撐容納至少一個(gè)角塊的下部，從而負(fù)載可以從角塊向角塊支撐傳遞；及多個(gè)栓塊，使得每一栓塊部分覆蓋第一角塊的部分上部表面和第二角塊的部分上部表面，且栓塊與這些表面互鎖，從而每一栓塊可以將負(fù)載向角塊傳遞，從而形成剛性結(jié)構(gòu)，使得第二模塊被第一模塊支撐，并使得第三模塊被第一模塊支撐。
41.如權(quán)利要求40所述的結(jié)構(gòu)，其中第三模塊支撐屋頂。
42.如權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，其中該屋頂包括多個(gè)防水板。
43.如權(quán)利要求39所述的結(jié)構(gòu)，其中屋頂還包括包括木制裝飾塊的地板填充板。
44.如權(quán)利要求39所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于第一模塊第一結(jié)構(gòu)塊和第二模塊第二結(jié)構(gòu)塊之間的的互鎖結(jié)構(gòu)連接，該連接包括至少一個(gè)位于第一塊上的鎖合配合面；從第一塊延伸出來(lái)的管延伸部分，使得管穿過第一塊；至少一個(gè)位于第二塊上的鎖合配合面，使得第二塊的鎖合配合面與第一塊的鎖合配合面配合；及位于第二塊中的套，用于容納從第一塊延伸出來(lái)的管延伸部分，使得第一塊和第二塊互相連接，從而套和管延伸部分向互相連接的第一塊和第二塊提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。
45.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中角塊支撐還包括鉆孔并預(yù)制的混凝土墩，該墩具有頂部和外露的上部；位于該墩外露上部上的環(huán)，使得該環(huán)可以位于期望的垂直位置；墩蓋位于環(huán)的上方，墩蓋包括包容墩頂部的腔，使得墩蓋可以調(diào)整到期望的水平位置；及向腔中施加灰漿以固定墩蓋。
46.如權(quán)利要求39所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于第一模塊第一結(jié)構(gòu)塊，和第二模塊第二結(jié)構(gòu)塊，和第二模塊第三結(jié)構(gòu)塊之間的互鎖結(jié)構(gòu)連接，該連接包括位于第一塊上的第一和第二鎖合配合面；從第一塊延伸出來(lái)的管延伸部分，使得管穿過第一塊；位于第二塊上的鎖合配合面，使得第二塊的鎖合配合面與第一塊的第一鎖合配合面配合；位于第三塊上的鎖合配合面，使得第三塊的鎖合配合面與第一塊的第二鎖合配合面配合；及由第二塊的一部分和第三塊的一部分形成的套，使得該套容納從第一塊延伸出來(lái)的管延伸部分，使得第一塊、第二塊和第三塊互相連接，從而套和管延伸部分向互相連接的第一塊、第二塊和第三塊提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。
47.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于兩個(gè)或更多結(jié)構(gòu)部件之間的互鎖結(jié)構(gòu)連接，該連接包括具有預(yù)制第一部件，包括第一柱座，使得該第一柱座朝向上并向上逐漸縮?。痪哂蓄A(yù)制第二部件，包括第一孔，使得該第一孔容納第一柱座的一部分到配合穿過的程度，使得孔和柱座互鎖。
48.如權(quán)利要求47所述的互鎖連接，其中第二部件還包括位于第一柱座附近的第二柱座，使得第二柱座通過在連接中支撐在第一柱座上，增大并增寬第一部件和第二部件之間的支撐面。
49.如權(quán)利要求48所述的互鎖連接，還包括位于第一柱座中的第一套；位于第二柱座中的第二套；及插入穿過第一套和第二套的接頭。
50.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括與至少一個(gè)角塊形成一體的結(jié)構(gòu)中心管系統(tǒng)，該中心管系統(tǒng)包括中心管，具有第一開口端，穿過角塊的導(dǎo)管，及第二開口端，使得機(jī)械、管路、電路和數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)可以通過該中心管提供。
51.如權(quán)利要求50所述的結(jié)構(gòu)，還包括地板下的空間，使得機(jī)械、管路、電路和數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)可以通過中心管通向該地板下的空間。
52.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括墻體支撐裝置，該墻體支撐裝置至少包括兩個(gè)整體墻體支撐；至少一個(gè)墻板，該墻板至少包括兩個(gè)墻體支撐部件，使得為了形成不用緊固件將墻板固定到墻體支撐裝置上的互鎖連接，可以用墻體支撐部件代替整體墻體支撐，從而墻板可以從墻體支撐裝置上抬起和拆除。
53.一種設(shè)計(jì)、制造和組裝結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括用多個(gè)結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)組裝結(jié)構(gòu)，每一模塊包括一套能夠一同制成的可運(yùn)輸?shù)墓こ探Y(jié)構(gòu)塊，使得每一結(jié)構(gòu)塊設(shè)計(jì)成與至少另一個(gè)結(jié)構(gòu)塊互鎖；將這套結(jié)構(gòu)塊運(yùn)到工地上；及根據(jù)設(shè)計(jì)組裝結(jié)構(gòu)塊，以形成結(jié)構(gòu)模塊和結(jié)構(gòu)。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其中結(jié)構(gòu)塊包括角塊；及栓塊。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中結(jié)構(gòu)塊還包括中央塊。
56.如權(quán)利要求54所述的方法，其中結(jié)構(gòu)塊還包括多個(gè)由角塊和栓塊支撐的盤形塊；多個(gè)由盤形塊支撐的蓋塊；及多個(gè)由盤形塊支撐的地板填充塊。
57.如權(quán)利要求54所述的方法，其中結(jié)構(gòu)塊還包括多個(gè)由角塊和栓塊支撐的盤形塊；多個(gè)由盤形塊支撐的蓋塊；及多個(gè)由盤形塊支撐的屋頂填充塊。
58.如權(quán)利要求54所述的方法，其中結(jié)構(gòu)塊還包括墻板。
59.如權(quán)利要求53所述的方法，其中將這套結(jié)構(gòu)塊運(yùn)到工地上還包括提供與結(jié)構(gòu)有關(guān)的幾何信息；從該幾何信息決定一套結(jié)構(gòu)塊的類型，使得每種塊類型的一個(gè)或多個(gè)塊可以組裝成結(jié)構(gòu)；為每個(gè)塊制造樣件，通過確定一套樣件部件，使得樣件部件可以組裝成為該類型的塊形成的樣件，塊制造樣件部件，及從樣件部件生成樣件；從每一樣件制造至少一個(gè)可分離的模具組；從模具組澆筑多個(gè)結(jié)構(gòu)塊；及將這些多個(gè)結(jié)構(gòu)塊運(yùn)到工地。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，其中結(jié)構(gòu)塊類型包括互相連接和互鎖的部件。
61.如權(quán)利要求59所述的方法，其中模具組可以設(shè)計(jì)成在封閉建筑塊的澆筑過程中堆砌、互鎖，或互相連接。
62.如權(quán)利要求59所述的方法，其中提供與結(jié)構(gòu)有關(guān)的幾何信息還包括為結(jié)構(gòu)提供計(jì)算機(jī)模型。
63.如權(quán)利要求53所述的方法，其中根據(jù)設(shè)計(jì)組裝結(jié)構(gòu)塊，以形成結(jié)構(gòu)模塊和結(jié)構(gòu)還包括提供第一塊，包括至少一個(gè)鎖合配合面；穿過第一塊的管；及從第一塊延伸出來(lái)的管延伸部分；提供第二塊，包括至少一個(gè)鎖合配合面，使得第二塊的鎖合配合面與第一塊的鎖合配合面配合，及第一管容納部件，用于容納從第一塊延伸出來(lái)的管延伸部分，使得第一塊和第二塊互相連接，從而第一管容納部件和管延伸部分向互相連接的第一塊和第二塊提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，還包括提供第三塊，包括第二管容納部件，使得第二塊的第一管容納部件和第三塊的第二管容納部件一起容納從第一塊延伸出來(lái)的管延伸部分，使得第一塊、第二塊和第三塊互相連接，從而第一管容納部件，第二管容納部件和管延伸部分向互相連接的第一塊、第二塊和第三塊提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。
65.如權(quán)利要求53所述的方法，其中根據(jù)設(shè)計(jì)組裝結(jié)構(gòu)塊，以形成結(jié)構(gòu)模塊和結(jié)構(gòu)還包括對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)公差，具有鉆孔并預(yù)制的混凝土墩，該墩具有外露的上部和頂部；提供墩蓋，包括下表面和上表面，及位于下表面中的可灌漿的腔，使得該腔大于墩的頂部；將環(huán)置于墩的外露上部上，使得該環(huán)可以置于期望的垂直位置，使得當(dāng)墩蓋的下表面位于環(huán)上時(shí)，墩蓋的上表面位于期望的垂直位置；將墩蓋置于墩頂部上方，使得可灌漿的腔包圍墩頂部；將墩蓋調(diào)整到期望的水平位置；及向腔中灌漿將墩蓋固定到期望的水平位置和垂直位置上。
66.如權(quán)利要求53所述的方法，其中根據(jù)設(shè)計(jì)組裝結(jié)構(gòu)塊，以形成結(jié)構(gòu)模塊和結(jié)構(gòu)還包括提供預(yù)制第一塊，包括第一柱座；及提供預(yù)制第二塊，包括第一孔，使得該第一孔容納第一柱座，從而在第一塊和第二塊之間提供互鎖。
67.如權(quán)利要求53所述的方法，還包括提供多個(gè)地板支撐部件，每一地板支撐部件都包括多個(gè)向上的柱座；提供多個(gè)地板塊；及將地板塊置于地板支撐部件上，使得地板塊由向上的柱座支撐，從而形成升高的地板入口系統(tǒng)。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，還包括提供多個(gè)地板塊，每一地板塊都包括多個(gè)栓腳；及將地板塊置于地板支撐部件上，使得地板塊栓腳由向上的柱座支撐。
全文摘要
一種用可堆砌模塊(600)組裝的結(jié)構(gòu)，每一模塊由多個(gè)預(yù)制、可運(yùn)輸?shù)膲K(100，250，200，300，350，370，400，970)組裝而成。這些塊通常是在可重復(fù)利用的模具中用鋼筋混凝土澆筑而成。模塊框架塊可以包括拱形角塊(200)、與一對(duì)角塊互鎖的栓塊(300)，和可選的中央塊(350)。其它結(jié)構(gòu)部件包括屋頂、地板，和與框架模塊互鎖的墻體部件。模塊可以堆砌或嵌套以形成包括建筑、高架道路，和停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)。使用設(shè)施可以通過在角部件中形成的可選導(dǎo)管(211)提供。框架支撐提高地板模塊便于機(jī)械系統(tǒng)安裝和改造。屋頂部件支撐有用的平臺(tái)和雨水收集裝置。這些塊式可拆除和可重復(fù)利用的。模塊在建造過程中自支持，且組裝可以不用緊固件。
文檔編號(hào)E04C2/52GK1816667SQ200480018884
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2004年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月2日
發(fā)明者D·W·鮑威爾 申請(qǐng)人:D·W·鮑威爾