模塊化結構系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】模塊化結構系統(tǒng)
[0001] 本發(fā)明涉及在其預組裝（2D)和組裝后（3D)兩種條件下的結構元件，且特別地但 非排他地，涉及提供一種包含固定在一起以形成墻壁、地板和天花板的多個結構元件的模 塊化結構組件。本發(fā)明可以單獨地或與目前形成鋼架建筑的核心部件的鋼架施工方法結合 使用。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 當建筑大型構造時，降低人工成本且使建筑時間最小化是有益的。這與核電廠的 建造是特別相關的，其中這樣的效率對允許核電成為對于化石燃料或其他低容量的替代來 源而言的更加可行的且現(xiàn)實的替代燃料來源是必要的。
[0004] 核電廠和包括核廢料處理和/或存儲設備的其他敏感構造被要求抵御諸如地震 和颶風級風力的自然事件并容納大量的超壓。這需要建筑構造的實質加強。已知的加強裝 置采用由剛性構件和/或系桿和/或抗剪螺栓（shear stud)的單獨的內部格架分離支撐 的分層平面鋼板的復雜且昂貴的組件，其實例在圖Ia和Ib中顯示。需要高度專業(yè)化且熟 練的勞動力（其本身是昂貴的且來源困難的）來組裝那些目前可行的解決方案。
[0005] 因此，存在為核工業(yè)和其他工業(yè)提供構造加強件的更簡單的、更有效率的且更經(jīng) 濟有效的裝置的需求。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種在預組裝條件下的結構元件，包括通過一條或 多條折線被細分成面板以界定多面板的板材的金屬板材，其中各個面板處于同一平面中； 面板中的至少一個是沿所述一條或多條折線可變形地離開所述同一平面的，以形成用于鄰 接到另一個三維結構元件的組裝的三維結構元件；且其中至少一個面板設置有被定尺寸以 允許加強或穩(wěn)固材料穿過組裝的三維結構元件通過的開口。
[0008] 在非限制性實例中，金屬板材是矩形形狀的且由具有6mm和25mm之間的厚度的鋼 板形成。然而，壁厚可根據(jù)個別需求而調節(jié)。
[0009] 可選擇地，折線各自是直的且互相平行。
[0010] 在非限制性實例中，折線各自平行于板材的相對邊緣放置以使所有的面板是矩形 形狀的。
[0011] 可選擇地，開口在兩條折線之間延伸橫穿至少一個面板的整個寬度。
[0012] 可選擇地，開口是圓形形狀的。
[0013] 可替代地，開口是卵形、橢圓形或六邊形形狀的。
[0014] 可選擇地，卵形或橢圓形的開口的主軸相對于每條折線垂直地延伸。
[0015] 通過提供橫穿面板的整個寬度延伸至所述或每條折線的圓形、卵形或橢圓形的開 口，應力集中的區(qū)域（也被稱為應力集中處（stress raisers))被減少或消除。發(fā)現(xiàn)卵形 的開口在開口遇到側壁面板的點處減少應力集中是最好的。
[0016] 可選擇地，金屬板材被細分成僅三個面板。
[0017] 可選擇地，各個面板具有相同的表面積。
[0018] 這樣的布置憑借兩個側壁面板具有與基部面板相同的形狀和大小而允許板材變 形成對稱U形通道形狀。
[0019] 可替代地，至少一個面板具有與其他面板不同的表面積。
[0020] 在非限制性實例中，側壁面板被制成小于另一個側壁面板，以便提供非對稱的U 形通道的形狀。
[0021] 可選擇地，每條折線通過由劃刻、沖壓或部分地切割平面板材形成的弱線來界定。
[0022] 產(chǎn)生弱線協(xié)助將結構元件折疊成其三維組裝的條件，同時當它們在其預組裝條件 下時降低與結構元件的存儲和運輸相關聯(lián)的成本。該折線根據(jù)結構元件預期的最終形狀， 被置于預先確定的位置處。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了 一種由第一方面的多面板的板材組裝的三維結構 元件。
[0024] 可選擇地，鄰近的面板的平面是互相垂直的。
[0025] 可選擇地，分隔鄰近的面板的折線界定彎曲的鄰接的邊緣。
[0026] 該彎曲的鄰接的邊緣是通常由機械壓力機實施的折疊過程的結果。通常，彎曲的 邊緣的曲率半徑相對于每個面板的寬度尺寸是小的。
[0027] 可選擇地，元件包括共同界定U形通道的僅一個基部面板和兩個側壁面板。
[0028] 在非限制性實例中，地板模塊由固定在一起的一系列U形通道構成，每個U形通道 具有測量為約200mm寬的基部面板和測量為約200mm高的側壁面板。抗剪螺栓可以被焊接 到U形通道的內表面中的一個或多個。該螺栓可以具有約6_的柄直徑。具有放大的頭部 的Nelson?螺栓是優(yōu)選的。在可替代的非限制性實例中，設計用于航空器抗沖擊性的墻壁 模塊由固定在一起的一系列U形通道構成，每個U形通道具有測量為約900_寬的基部面 板、測量為約900mm高的側壁面板以及具有19mm的柄直徑的Nelson?螺栓。重要地，因為 所有U形通道的基部面板作為整體的系桿，所以再不需要系桿。由一系列固定的U形通道 構件構成的地板、墻壁或天花板模塊的總長度能夠根據(jù)個別需求而改變。12m的模塊長度是 容易實現(xiàn)的。
[0029] 可選擇地，兩個側壁面板的遠端邊緣包括用來減小其遠端之間的間隔的向內延伸 的凸緣部分。
[0030] 可選擇地，凸緣部分以相對于每個側壁面板的平面的銳角向內延伸。
[0031] 可選擇地，該銳角落在30-60度范圍內。
[0032] 可選擇地，兩個側壁面板中的至少一個和基部面板設置有被定尺寸以允許加強或 穩(wěn)固材料通過的開口。
[0033] 這樣的布置憑借每個側壁面板中的開口允許用于例如混凝土的垂直通過和每個 基部面板的開口允許用于混凝土沿整個地板層組件水平通過而特別適合于在地板層組件 中使用。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種模塊化結構組件，包括連接在一起以形成墻 壁、天花板或地板的根據(jù)第二方面的多個三維結構元件。
[0035] 可選擇地，鄰近的三維結構元件通過焊接和/或粘合和/或機械緊固件被固定在 一起。
[0036] 用這種方法，復雜形狀的模塊化結構組件可由所選擇的三維結構元件建造。此外， 多個模塊化結構組件可固定在一起以制造更大的構造。組裝的結構元件和模塊化結構組件 其本身可通過焊接和/或粘合和/或機械緊固件被固定于例如地板或支撐物的預先存在的 構造。
[0037] 可選擇地，每個三維結構元件包括共同界定U形通道的僅一個基部面板和兩個側 壁面板；其中一個U形通道的基部面板沿其鄰近的U形通道的兩個側壁面板的遠端邊緣被 固定，以便形成關閉鄰近的U形通道的開口式頂部的板蓋。
[0038] 在非限制性實例中，結構元件以任一表現(xiàn)為連續(xù)平坦的側壁表面（如果兩個側壁 面板具有相同的表面積）或多面的表面（如果一個側壁面板具有比另一個側壁面板更大的 表面積）的方式被固定在一起。當本發(fā)明的結構組件與鋼架結構系統(tǒng)結合使用時，接口 U 形截面可通過將側壁板焊接到通用梁、通用柱或格形梁的凸緣上而形成（參見WESTOK產(chǎn)品 EP 0 324206 Al)。
[0039] 可選擇地，一個U形通道的基部面板沿鄰近的U形通道的兩個側壁面板上的凸緣 的遠端邊緣固定，以便形成關閉鄰近U形通道的開口式頂部的板蓋，且因此界定位于鄰近 的U形通道的各自的側壁面板之間的面朝外的凹槽。
[0040] 可選擇地，每個凹槽被在一個U形通道的側壁/凸緣的接合部和鄰近的U形通道 的基部/側壁折線之間固定的金屬板所遮蔽。
[0041] 可選擇地，每個被遮蔽的凹槽界定了排水通道。
[0042] 在非限制性實例中，將鄰近的U形通道固定在一起通過在凹槽被金屬板遮蔽之前 凹槽內的第一外部焊接部來完成。固定金屬板的第二外部焊接部產(chǎn)生了雙重的屏障。
[0043] 可選擇地，組件通過將加強或穩(wěn)固材料引入到由鄰近的三維結構元件的基部、側 壁和板蓋界定的容積中來加強和/或穩(wěn)固。
[0044] 穿過第二外部焊接部的例如放射性材料的進入可容納和消散在垂直的排水通道 內，因此避免放射性材料滲漏到每個U形通道內包含的穩(wěn)固和/或加強材料中。
[0045] 可選擇地，加強或穩(wěn)固材料選自混凝土、樹脂、浙青和顆粒填充劑。
[0046] 在非限制性實例中，該顆粒填充劑可以包括沙子、礫石，粗石或土壤。
[0047] 附圖簡要說明
[0048] 現(xiàn)將參考附圖僅通過實例的方式來描述本發(fā)明，在附圖中：
[0049] 圖Ia顯示由復雜的剛化網(wǎng)狀物隔開支撐的鋼板的現(xiàn)有技術組件；以及
[0050] 圖Ib顯示由單獨的系桿隔開支撐的鋼板的可替代的現(xiàn)有技術組件。
[0051] 圖2a顯示根據(jù)本發(fā)明的實施方案的具有折線和孔的平面板材；
[0052] 圖2b顯示代表圖2a的結構元件的一半的二維平面板材部分。
[0053] 圖2c顯示具有單一折線和包括一系列可替代的半圓形凹槽和突出部的邊緣的可 替代的二維平面板材部分；
[0054] 圖3a_c顯示兩個不同的三維結構元件和包括固定在一起的一系列四個單獨的結 構元件的結構組件；
[0055] 圖4a_c顯示兩個可替代的三維結構元件和包括固定在一起的一系列八個單獨的 結構元件的結構組件；
[0056] 圖5a和5b顯示另一可替代的三維結構元件和包括固定在一起的兩個單獨的結構 元件的結構組件；
[0057] 圖6a和6b顯示又一可替代的三維結