在建筑中构建多层混凝土芯的方法
【专利摘要】本发明提供一种在由模块化单元所构建的建筑中构建多层混凝土芯的方法，该方法包括：将模块化建筑单元布置并且连接成使得建筑单元的框架墙形成待构建的混凝土芯的芯围墙；将模板附接在芯围墙的内侧上；以及将湿混凝土施用在围墙中以在混凝土变干时形成固体混凝土芯。
【专利说明】
在建筑中构建多层混凝土芯的方法
技术领域
[0001]本发明涉及构建多层混凝土芯的方法，特别是在由模块化的建筑单元所构建的建筑中构建多层混凝土芯的方法。
【背景技术】
[0002]标准的用于建造高层结构一一即，具有多于两层或三层的结构一一的构建方法包括首先构建混凝土剪力芯，该混凝土剪力芯用作用于建筑的主要结构元件，并且每层楼板平面的柱和横梁靠置于该混凝土剪力芯连系或以其它方式连接以用于支承。因此，混凝土芯通常位于建筑平面的中心并且用于承载和保护包括电梯、电管道、气体管道以及水管道等的多种建筑服务设施。
[0003]传统的在建筑中构建混凝土芯的缺点在于构建混凝土芯花费比构建每层楼更长的时间。例如，通常花费一周时间以在每层楼竖立混凝土芯，而构建一层楼的其余部分一一包括形成或竖立加固混凝土表面以建造地面和墙体一一仅花费一天至两天。因此，在开始构建每层楼前，首先将混凝土芯竖立达一定高度，并且楼将很快赶上芯的高度。
[0004]通常混凝土芯的构建技术包括竖立“跳模(jump form) ”，该“跳模”提供可移动模板，该可移动模板包括使用加固构件加固并且填充有混凝土的中空空间。在爬模(climbingform)向上移动一层以再次开始对位于接下来的上方楼层的芯的建造过程之前，一层混凝土通常浇筑一段时间并将花费几天的时间设置。
[0005]新的构建方法目的在于减小与建筑芯相关联的构建时间以及成本。本发明旨在对用于在多层建筑中构建混凝土芯的已知的构建技术进行类似地改进。
【发明内容】
[0006]根据本发明提供了在由模块化单元所构建的建筑中构建多层混凝土芯的方法，包括:
[0007]将模块化的建筑单元布置并且连接成使得建筑单元的框架墙形成待构建的混凝土芯的芯围墙；
[0008]在芯围墙的内侧上竖立模板；以及
[0009]将湿混凝土施用在围墙中以当混凝土变干时形成固体混凝土芯墙。
[0010]在一个实施方式中，方法包括将湿混凝土抵靠模板气动地推进穿过芯围墙。当模块化单元仅部分地完成并且尚未竖立比如石膏板的内墙使得人能够将湿混凝土从模块化单元内侧抵靠模板推进穿过芯围墙时，能够使用该方法。
[0011]在替代的实施方式中，方法包括将湿混凝土从围墙上方的位置浇筑入围墙中。在该实施方式中，需要位于围墙的相对于第一模板的另一侧上的额外的模板，以便将所浇筑的湿混凝土限制在第一模板与额外的模板之间的围墙的空间中。该方法适用于下述情况:在运输至工地之前已完成模块化单元，并且位于模块化单元的围墙处的内墙表面能够用作额外的模板。内墙表面在这种情况中可以包括一张石膏板，该一张石膏板将面向模块化单元的内侧并且靠置于另一个更坚硬的板(木材、复合材料或金属)，该另一个更坚硬的板将用作模板以在湿混凝土变干时将其保持在围墙的腔体中。
[0012]在另一实施方式中，方法能够包括湿混凝土的气动推进和浇筑的组合。特别地，其中，在高的区域中，湿混凝土的气动推进变得困难，芯围墙的较高的部分能够通过浇筑完成。在这些高的区域中，额外的模板被竖立成与第一模板相对以仅在围墙的上端处形成围墙腔体。
[0013]在本发明的实施方式中，在工地中布置并且连接模块化建筑单元之前，可以将模板竖立并且附接至芯的内侧。换言之，可以在工地外以及工厂环境中将模板竖立在形成芯围墙的某些框架墙上，其中，模块化单元大部分在工地外和工厂环境中构建并且完成。
[0014]替代地，可以在工地中布置并且连接模块化建筑单元之后，竖立模板。竖立在芯围墙的内侧上的模板可以是牺牲模板，例如呈保留作为芯构造的一部分的胶合板或其他平面材料的形式。替代地，模板可以包括竖立在芯围墙的内侧上的预浇筑的混凝土板材。
[0015]优选地，方法包括将单元布置成使得框架墙部分地或全部地形成芯的封闭周界。以这种方法，中空混凝土柱通常是矩形横截面能够构建成沿着建筑的尚度方向延伸。如果需要沿着周界的一侧形成进入开口，可以由框架墙形成部分的周界。
[0016]优选地，方法包括提供具有加固件的模块化单元，该加固件被预先固定至框架墙。
[0017]替代地，方法可以包括将加固件——比如呈钢筋的形式——插入框架墙中以加固混凝土芯O
[0018]布置和连接模块化建筑单元可以包括在气动推进湿混凝土之前将单元布置成形成呈单层布局的芯围墙，或替代地或额外地可以包括将单元布置成形成呈多层布局的芯围
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[0019]因此，湿混凝土可以朝向模块化建筑单元的单层布局或朝向跨越不止一层的芯围墙推进。
[0020]为了确保建筑单元的模块化的竖直连接，方法可以包括使得框架墙的上连接件从混凝土芯暴露，该上连接件将允许具有框架墙的下模块化单元连接至上模块化单元，该框架墙已形成待构建的混凝土芯的芯围墙，该上模块化单元在其也可以形成芯的上部芯围墙的一部分之前将竖直地连接在下模块化单元的上方。
[0021]将湿混凝土气动推进到框架墙上模板处之后，方法还能够包括修饰芯围墙表面。墙表面可以通过如下方式进行修饰(finished):悬吊石膏板和/或将湿混凝土抹平以竖直地平整芯围墙。从芯围墙抹下的过量的混凝土可以再循环利用并且用作建筑压重物。
【附图说明】
[0022]为了可以更清楚地确定本发明，现在将参照附图通过示例的方式对实施方式进行描述，在附图中:
[0023]图1是具有根据本发明的方法所构建的混凝土芯的多层建筑的示意图；
[0024]图2是在图1的图示中的单层的等轴视图。
[0025]图3是示出由根据本发明的由连接的模块化建筑单元所形成的混凝土芯的平面图；
[0026]图4是具有根据本发明的方法所建成的混凝土芯墙的模块化建筑单元的第一上部等轴视图；
[0027]图5是具有根据本发明的方法所建成的混凝土芯墙的模块化建筑单元的第二上部等轴侧视图；
[0028]图6是根据本发明所形成的混凝土芯墙的第一实施方式的俯视截面图；以及
[0029]图7是根据本发明所形成的混凝土芯墙的第二实施方式的俯视截面图。
【具体实施方式】
[0030]在附图中，多层混凝土芯10示出为部分地形成在模块化建筑单元15的框架墙12内(图3至图5)，或者其整体形成为多层建筑20的一部分，该多层建筑20通过如下的方式构建:将模块化建筑单元15以并排的并且一个模块化建筑单元15位于另一个模块化建筑单元15的顶部的方式连接从而形成更大的建筑。
[0031]位于由模块化单元所构建的建筑中的混凝土芯意在用于提供包括便利设施(气、电和水、管道设施)的服务设施和/或用作电梯井道或楼梯井道。
[0032]当前所述的用于在由模块化的建筑单元所构建的建筑中构建多层混凝土芯的方法在构建多层建筑方面提供了显著的优势。首先，目前的方法不需要在已知的用于混凝土芯的构建技术中所使用的“爬模”。
[0033]此外，能够在构建同一层的地面和墙体的同时形成混凝土芯。由于在建造建筑的多个层的同时，能够建造混凝土芯的各个层或多个层，因此能够同时建造混凝土芯。这使得在多层建筑的构建时间方面节省了大量时间。
[0034]另一个优势在于能够在工地外执行大部分的混凝土芯的构建，这不仅提供了进一步节省的时间，并且提供了对形成混凝土芯的框架的互连部件进行更好的质量控制，进而使得在混凝土芯的构建中的错误空间更小。
[0035]图1示出了多层建筑20，该多层建筑20通过使模块化的建筑单元15互相连接而形成。为了更清楚地示出，图2示出了图1中所示的多层建筑的单个层。
[0036]在每个建筑单元15中，模块化建筑单元15在结构柱16处互相连接。具体地，结构柱16设置有端凸缘板17，该端凸缘板17与位于上层或下层上的对应的端凸缘板对准并且抵接，并且之后使用紧固装置一一例如呈螺栓的形式一一将端板紧固在一起，以便将一个建筑单元15连接在另一个建筑单元15的上方。
[0037]使用类似的技术将彼此邻近的建筑单元以并排布局互相连接，即，系板(未示出)将相邻的单元15桥接并且螺接在一起。
[0038]在工地外完成尽可能多的建筑单元是可行的。例如，可以在工地外的仓库中完成墙体和地面成品，使得在将整个模块化单元运送至工地并且将整个模块化单元连接至其他的模块化单元之前，部分地完成模块化单元，其中，所有的其他模块化单元均与多层建筑的便利设施和成品设施配装，无论多层建筑是住宅、商用或其他性质的建筑。
[0039]替代地，可以在运输至建筑工地之前在仓库中和工地外整体地完成每个模块化建筑单元，在建筑工地中，单元以其完成状态彼此连接使得仅需要将服务设施连接至每个单
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[0040]在当前所述的在由模块化单元所构建的建筑中建造多层混凝土芯的构建方法中，模块化单元可以设置成在形成芯围墙的框架墙被完成之前处于基本框架状态或半完成状态。在该未完成状态中，方法能够包括将湿混凝土从位于面向模板的模块化单元内侧的位置抵靠模板气动地推进穿过围墙。
[0041]本方法还为在建筑工地中运输和竖立的处于全部完成状态的模块化单元提供完成的内墙体。在该状态中，湿混凝土从围墙上方的位置浇筑入围墙中。
[0042]构建多层混凝土芯10的方法包括将模块化的建筑单元15布置并且连接成使得建筑单元15的框架墙12形成待构建的混凝土芯的芯围墙23。
[0043]图3示出了模块化建筑单元15的平面图，该模块化建筑单元15已被布置并且连接成贯穿一层。围绕待设置芯的空间25的是框架墙12，该框架墙12属于直接围绕芯空间25的建筑单元。因此，围绕芯空间25的框架墙12具有下述双重目的:既形成建筑单元的墙体，也形成混凝土芯的芯围墙23。因此，由于芯围墙23既用作用于混凝土芯的墙体并且也用作用于直接邻接建筑单元15的墙体，所以不需要竖立额外的框架以形成混凝土芯，该芯围墙23由直接围绕芯空间25的建筑单元15的框架墙12所限定。
[0044]应当理解的是模块化建筑单元可以限定如下多种内部建筑空间:从整个住宅公寓、到走廊和公共区域、到商业办公楼、以及到便利区域比如卫生间设施。
[0045]一旦建筑单元15已布置成并且连接在一起成贯穿一层，则在芯围墙23的内侧上竖立模板28。替代地，可以在工地外以及在模块化单元的制造期间竖立模板28。模板限定芯的内墙体。模板可以是当施用混凝土以后去除的模板，或者更典型地，模板可以是保留作为混凝土芯墙的一部分的牺牲模板。
[0046]在第一实施方式中，当模板位于适当位置以后，通过如下方式构建混凝土芯:将湿混凝土抵靠芯围墙上的模板28并且沿朝向芯的方向气动地推进，这些湿混凝土在变干时将形成固体混凝土芯墙11。
[0047]湿混凝土的气动推进也已知为“喷射混凝土浇筑”，其中，特别是在将混凝土施用到竖直表面的应用中流体混凝土被“喷射浇筑”。混凝土的稠度和密度为使得适于抵靠表面气动地推进混凝土。另外，混凝土可以设置有添加剂、化学物质或颗粒材料，该添加剂、化学物质或颗粒材料能够被添加以增强或改进混凝土芯的特性或用以在芯上提供特别期望的完成表面。这种添加剂在混凝土的领域中是已知的。通过气动推进来应用混凝土所提供的优势在于仅需要在围墙的一侧上设置模板，该围墙限定了形成混凝土芯的围墙。此外，这允许在竖立楼层的框架地面和墙体的同时或之后形成混凝土芯。
[0048]因为操作者能够站在与将要在其中构建芯的层相同的层上并且能够朝向位于芯处的模板28大致水平地导引软管，所以混凝土推进应用过程比将混凝土向下浇筑至可移动模板中更简单。标准的喷射混凝土设备被设计为用在下述情况中:在压力的作用下从湿混凝土源(通常从混凝土卡车中的转鼓中)栗出湿混凝土，并且在气动压力的作用下迫使湿混凝土通过软管以到达端部喷嘴，湿混凝土在足够的力的作用下从该端部喷嘴中喷出以抵靠距离喷嘴200mm至500mm的表面进行推进用于最佳的控制结果。湿混凝土被推进穿过框架墙12——该框架墙12可以包括非结构框架——以冲击位于框架墙的另一侧上的模板。
[0049]在第二实施方式中，湿混凝土能够从围墙上方的位置被浇筑到围墙腔体38中。在该实施方式中，将需要在围墙23的相对于第一模板28的另一侧上竖立图2中示出的额外的模板39，以便将浇筑的湿混凝土限制在围墙腔体38中。这种方法适用于模块化单元在工地外基本全部完成并且之后运输至建筑工地的情况。
[0050]位于模块化单元的围墙处的内墙表面35能够用作额外的模板39。内墙表面在这种情况中可以包括一张石膏板，该一张石膏板将面向模块化单元的内侧并且靠置于另一个更坚硬的板，该另一个更坚硬的板用作结构模板以当湿混凝土变干时将其保持在围墙的腔体中。更坚硬的板能够包括用作模板的一系列已知的材料，其在下文中进行进一步更详细地描述。
[0051]图1和图2示出了在由模块化建筑单元15所形成的建筑中的多层混凝土芯(电梯井道55和楼梯井道56)，其中，准备通过用于湿混凝土的气动推进和浇筑技术的混合技术来构建芯。该混合技术适用于在比如靠近天花板的高的区域中难以控制以及应用湿混凝土的气动推进的情况中。图1示出了芯围墙的较高的部分一一从天花板向下延伸大约
300mm--能够通过在喷射的混凝土的顶部上饶筑混凝土来完成。在该较高的区域中，从天花板下垂呈模板裙板形式的额外的模板39竖立成与第一模板28相对以仅在围墙的上端处形成围墙腔体38。之后，将混凝土从围墙上方浇筑到腔体38中。
[0052]图4和图5示出了建筑单元15的不同的等轴视图。建筑单元15包括一起形成建筑单元的框架墙12的结构柱16和梁18以及非结构框架19。连接板17用于将柱连接至柱以及将柱连接至梁，并且将一个建筑单元15的柱连接至另一个建筑单元。另外示出的是地面承托21和地面22。建筑单元的外侧剪力墙27示出为被形成为混凝土板材，该混凝土板材能够预浇筑并且能够竖立在工地中的建筑单元上，并且之后靠置于该混凝土板材浇筑或喷射内部混凝土墙。
[0053]图4和图5示出了对芯10的围墙23中的一些围墙23进行限定的框架墙12，并且具体地，如果芯将成为正方形或矩形的形式，则围墙23形成芯10的一侧以及芯10的两个相对的部分侧墙体。建筑单元15能够布置成使得框架12部分地或全部地形成芯的封闭周界。芯以这种方法一层接一层的形成，或甚至能够同时形成两层，并且创建沿着建筑的高度方向延伸的中空混凝土芯柱。如果在周界的一侧上需要进入开口，例如形成电梯开口或公用设备门，则周界可以以部段的形式部分地形成。
[0054]在抵靠模板推进湿混凝土之前，通常将呈钢筋和其他类型的加固钢棒的形式的加固件插入框架墙中以加固形成芯的混凝土材料。通常根据工程规格将具有钢棒的加固件水平地和竖直地应用在框架墙内以嵌入芯10的混凝土墙11内。在优选的实施方式中，在工地外，加固筋在适当的位置连系至框架墙。因此，模块化单元被运送至工地并且与已处于适当位置的加固件组装。
[0055]如前所述，模块化建筑单元15能够以单层布局布置，其中，通过为每层气动地推进湿混凝土来构建混凝土芯，或建筑单元能够替代地以多层布局布置，其中，可以抵靠围墙推进湿混凝土，该围墙限定可以跨越不止一层的芯墙。
[0056]通常，将混凝土芯墙构建于已经以多层布局连接的建筑单元上，使得上单元和下单元之间的互相连接件嵌入混凝土墙中。
[0057]方法也可以进一步包括在抵靠位于围墙23上的模板气动地推进湿混凝土时或之后立即将湿混凝土抹平。不仅使得将湿混凝土抹平为使竖直围墙平整，而且从芯围墙抹下的过量的混凝土能够再循环利用并且用于建筑中的其他目的，例如用作建筑压重物。
[0058]图6和图7示出了形成芯的混凝土墙11的横截面的两个不同的实施方式，并且特别地示出了能够构成混凝土墙11的材料的不同的组合。
[0059]图6示出了具有内表面30和外表面32的混凝土墙11，其中，内表面面对芯10，夕卜表面32的表面面向混凝土墙11的与芯10的相反的一侧，并且即，面向建筑单元15的内侧。图6示出了围墙23的结构框架，并且即，两个中空的钢结构柱16和水平结构加固件34以及竖直结构加固件34。
[0060]内表面30上的钢板(大概Imm厚)形成模板28，抵靠该模板28喷射湿混凝土。使用包括模板构造的标准技术将钢板抵靠芯围墙23的框架固定，由此，将钢板固定至形成模板框架的正方形中空部段36，该中空部段36竖直地固定至围墙23上的各个点。
[0061]喷射混凝土 40在图6中示出为形成墙11的填充物。混凝土填充物40通过如下方式而施用:从混凝土墙11的外表面32侧朝向模板28推进湿混凝土，以便在混凝土墙11中积聚大量的混凝土 40。当抵靠模板推进湿混凝土时，将湿混凝土的积聚物抹平以形成混凝土 40的竖直外侧表面42。石膏支承框架44形成模块化单元的一部分并且在应用混凝土之后从混凝土墙11突出并且进入建筑单元15中。框架44用于以使得与混凝土墙11的外侧表面42间隔开的方式支承石膏板46。混凝土墙11与石膏板46之间的空间50允许用于绝缘填充物、电线等。
[0062]图7示出了混凝土墙11的不同的实施方式，其中，仅设置一个钢中空支承柱16，其可以存在于围墙的直的部段。在该实施方式中，模板不是由钢板形成，而是呈板产品形式的牺牲模板。模板类似地安装在方形的中空部段36上，该正方形中空部段36紧固至芯围墙23的钢框架上。加固件34被添加至框架中并且嵌入湿混凝土中，该湿混凝土在气动压力的作用下抵靠模板28被推进。在该示例中，混凝土墙11的外表面32衬有包装材料，SP，包装板48，并且在包装板48与石膏板46之间安装有通道52，这用于减小横穿混凝土墙11的噪声传递。
[0063]再次重申，在由模块化单元所构建的建筑中构建芯的本方法尽可能缩短在建造芯时所花费的时间，构建时间在传统的芯构建技术中经常被延迟。本方法也允许在工地中执行湿混凝土的最终应用以形成芯之前，在工地外准备模块化单元和芯的尽可能多的构建。如所述的，模板可以在工地中附接至芯围墙，但如果更方便的话也可以在工地外附接。
[0064]如已示出的，模板可以采取适于用作模板的任何平面表面的形式，该模板包括板，无论板是木材胶合板、木材板、金属板或预制混凝土板材。
[0065]通过本文所述的方法形成的混凝土芯墙是非常坚实的芯墙，芯墙能够支承连系至墙的锚固柱和锚固梁并且能够横跨多层以及达到高层建筑高度。应当理解的是本文所述的构建混凝土芯墙的方法同样适用于可以是剪力墙的混凝土墙，比如边界墙而不是对建筑芯进行限定的墙。
[0066]此外，还认识到在材料方面的节省，这是由于芯围墙也是模块化建筑单元的框架墙，从而与提供单独用于芯墙的框架相比节省了材料。
[0067]本方法和实现的产品提供了超越芯构建中所使用的现有技术的下述优势:节省成本、节省时间以及改进的质量。
[0068]对于本发明的领域的技术人员而言，将理解在不脱离本发明的主旨和范围的情况下可以对本发明做出许多改型。
【主权项】
1.一种在由模块化单元所构建的建筑中构建多层混凝土芯的方法，包括: 将模块化建筑单元布置并且连接成使得所述建筑单元的框架墙形成待构建的混凝土芯的芯围墙； 将模板附接在所述芯围墙的内侧上；以及将湿混凝土施用在所述围墙中以当所述混凝土变干时形成固体混凝土芯。2.根据权利要求1中所述的方法，包括:通过抵靠所述模板将所述湿混凝土气动地推进穿过所述芯围墙而施用所述湿混凝土。3.根据权利要求1或2中所述的方法，包括:通过将所述湿混凝土从所述围墙上方的位置浇筑到所述围墙中而施用所述湿混凝土。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:在工地中布置并且连接所述模块化建筑单元之前，将所述模板附接至所述芯围墙的内侧。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括使用牺牲模板。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:将额外的模板附接至所述芯围墙的与位于所述芯围墙的内侧上的所述模板相对的一侧，以形成能够将混凝土浇筑至其中的围墙腔体。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:将所述单元布置成使得所述框架墙部分地或全部地形成所述芯的封闭周界。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:在气动地推进所述湿混凝土之前，将所述单元布置成形成呈多层布局的所述芯围墙。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:将加固件插入所述框架墙中以加固所述混凝土芯。10.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，包括:提供具有加固件的所述模块化建筑单元，所述加固件预先固定至所述框架墙。11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:在所述混凝土芯墙的前方安装石膏板以在建筑单元的内侧修饰所述混凝土芯墙。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括:将所述湿混凝土抹平以竖直地平整所述芯围墙。13.根据权利要求12中所述的方法，包括:将从所述芯围墙抹下的过量的混凝土作为建筑压重物进行再循环利用。14.一种位于由模块化单元所构建的多层建筑中的混凝土芯，所述混凝土芯根据权利要求I至13中的任一项所述的方法构建。
【文档编号】E04B1/04GK105986675SQ201510082727
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月15日
【发明人】乔治·阿尔吉鲁
【申请人】山核桃设计有限责任公司