用于建筑物的干式建造的建造构件系统

摘要

本发明涉及一种用于建筑物的干式建造的建造构件系统，通过用于装配期间相互连接的成形的突起进行建筑物的干式建造。该系统包括用于搭建墙壁、顶棚和屋顶的建造构件模块，并且模块包括两个构件，其邻近的侧面由第三构件连接，从而形成自紧连接，并且建造构件的成形的突起具有两个以特定角度α和β倾斜的侧向接触面，导向侧向接触面（1）和自紧侧向接触面（2），并且这些角度分别在上部突起面或下部突起面的垂线与导向面或自紧面之间确定。本发明还包括所限定系统的应用，用于搭建紧凑和低矮的建筑物以及用于完成具有骨架结构的建筑中的墙壁，并且还用作用于搭建微型建筑的砌块系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于建筑物的干式建造的建造构件系统。

背景技术

消除了湿法技术的、用于砌筑体的干式建造的建造构件是公知的。 在波兰专利申请P-292616中已经描述了一种水平投影中具有近似于矩 形或正方形形状的、用于砌筑体的干式铺筑的主体形式的建造构件。 在这种构件的上侧存在有至少一个呈框架形状的凸起区域，在该构件 上放置具有与凸起区域对应的凹陷的建造构件。

在波兰专利申请P-290398中描述的另一解决方案提出了一种由石 膏砌块搭建墙壁的方法以及一种不使用结合材料的搭建墙壁的砌块。 该砌块具有直角棱柱的形状，在其上表面具有锥状突起并且在其下表 面具有锥状凹陷，其中两个表面上的锥体具有共同的对称轴线。

建造构件形成用于建造建筑物的系统。一种用于墙壁建造的这样 的构件系统可在德国专利申请DE19502979中见到。这种系统包括可 使用干式法连接的构件。该构件的一个接触面具有凹陷，而另一表面 具有与该凹陷配合的突起。

另一解决方案是德国专利申请DE19508383中描述的具有协作构 件和至少一个中空通道的建造构件。在该文献中示出的构件具有互锁 表面，使得在墙壁搭建的方向以及在垂直于墙壁的方向不能移位。互 锁构件被制成跨越锁定面且具体地相对于彼此成平角布置的突起和凹 槽。在该解决方案中描述的建造构件可用于干式建造。

在欧洲专利申请EP0872607中描述的另一建造构件在上下表面 具有互补的连接构件，其在上表面形成突起并在下表面形成凹陷。这 些凹陷和突起具有梯形横截面。连接构件在长度方向与长边平行。这 些构件的宽度包括短边宽度的1∕3。这些构件可设置在短边的中部。 这种解决方案涉及由建造构件制成的干式建造墙壁，但是使用了支架 将单个构件拴在一起。

上述建造构件在技术状态上具有一定缺陷，这导致其实际实施中 的困难。例如，在DE19508383中给出的解决方案中，存在于建造构 件表面的突起很容易损坏，这与运输存在的重大问题和材料的巨大损 失相关。

此外，这些解决方案中无一确保当重力载荷作用在所有接触面上 时的完全嵌缝，而这特别是在幕墙和承重墙的情况下非常重要。

发明内容

本解决方案的目标在于开发一种这样的建造构件的系统，构件的 形状将会理想地使得能够在建筑物装配期间铺设连续的构件，并且确 保这些构件在整个建筑物中精确和持久的固定，而无需砂浆、胶粘剂 或机械连接构件。

另一目标是开发一种构件系统，其能够由较低资格的工人仅在适 当的监督下工作而进行装配，并且将会使其未来的使用者能够建造住 宅而无需重型建筑设备。

这些目标由于本发明的解决方案而得以实现。

用于使用表面具有突起的、几何体形式的块型构件进行建筑物的 干式建造的建造构件系统，由用于搭建墙壁、顶棚和屋顶的建造构件 模块组成。模块由两个构件组成，它们彼此邻近的侧面由第三构件连 接，从而形成自紧接合，其中建造构件的成形的突起具有两个以特定 角度α和β倾斜的导向接触面，其为导向面和自紧面。这些角度分别 相对于上下突起的垂线和导向面或自紧面而确定。

在有利的解决方案中，倾角α在40°-50°的范围内，并且角度β 在6°-12°的范围内。在最优的解决方案中，倾角α等于45°并且角 度β等于7°。

根据本发明，建造构件系统具有由两个粘附的梯形组成的突起， 其中具有较小倾角的梯形在构件的相互连接中充当具有收敛角2α的 自紧楔形的一部分。

本发明包括用于墙壁、顶棚和屋顶的建造构件模块。

墙壁模块建造构件包括三种部件，其具有位于上下表面的凹陷和 突起，从而形成自紧连接。下表面上的凹陷和突起系统相对于上表面 上的凹陷和突起系统移位所述建造构件长度的一半。突起和凹陷的侧 面导向和自紧接触面以特定角度α和β倾斜，其中突起和凹陷的横截 面具有两个梯形的形状，两个梯形具有共同的底边并且一个在另一个 之上。下部梯形的侧边以角度α倾斜，角度α由下部突起面的垂线与 导向面之间的角度确定，并且上部梯形的侧边以角度β倾斜，角度β 由上部突起面的垂线与自紧面之间的角度确定。

顶棚模块建造构件包含基本和补充顶棚构件以及平顶梁。基本和 补充顶棚建造构件具有侧接触面，这些表面是以角度α和β倾斜的导 向面和自紧面，在这些表面上形成自紧连接。这些表面设置在靠近相 邻的基本和补充顶棚建造构件的上缘就位的突起上，其中侧面自紧接 触面与顶棚构件的上表面的垂线形成角度β，并且侧向导向接触面与 顶棚建造构件的下表面的垂线形成角度α。基本和补充顶棚建造构件 交替放置。

屋顶模块建造构件包括基本屋顶建造构件和补充屋顶构件以及屋 顶椽梁。基本和补充屋顶建造构件具有位于其侧面的突起，并且屋顶 椽梁在其整个长度范围内具有凹陷。凹陷和突起的导向面和自紧面形 成自紧连接。基本屋顶建造构件和补充屋顶构件的侧面上的突起构成 与屋顶椽梁上的凹陷的相互配合。此外，凹陷和突起以相对于屋顶表 面的垂线所成的锐角定位。突起和凹陷的导向和自紧侧向接触面以特 定角度α和β倾斜，而突起和凹陷的自紧部分的侧壁以相对于突起和 凹陷的下表面的垂线所成的角度β倾斜。凹陷和突起的导向面的侧壁 以相对于突起和凹陷的下表面的垂线所成的锐角α倾斜。此外，突起 和凹陷的导向面以锐角γ倾斜。而且突起和凹陷的侧壁在自紧和导向 部分中具有不同的长度。基本屋顶建造构件和补充屋顶构件交替放置。

用于建筑物的干式建造的建造构件系统旨在用于搭建紧凑和低矮 的建筑物以及用于完成具有骨架结构的建筑内的墙壁。此外，这种系 统可用作搭建微型建筑的砌块。

当在墙壁中存在拉力时，沿着构件在突起之间发生的自紧连接引 起分布在这些突起上的附加剪应力的存在。

本解决方案的优点在于应用高度先进的数值技术设计结构的简单 性，以及不使用湿法技术的非常快速、异常精确和无工具地实施所设 计的结构，并且能够在工厂以及在建筑场地利用工业机器人生产建造 构件。

根据本发明的解决方案的另一优点是在建造建筑物的过程中很少 浪费。由于本发明，实现了对于单个系统构件的高装配精度的需求， 这显著简化了工人的工作，同时使执行整个建筑任务的时间从材料供 给到建筑场地缩短至甚至两个星期。这显著减少了建造工作期间以及 完成工作期间持续的费用。

由于本发明的系统的应用，即便较低资格的人员也能够不使用重 型建筑设备，例如由较低资格的工人或由建筑物的未来使用者搭建建 筑物。

该系统的使其不同于目前已知的解决方案的另一显著特性是如下 事实，不可能通过将构件恰好放置在彼此之上而使一个构件的上表面 与另一个构件的下表面完美地配合。

该系统还包括在搭建墙壁期间用于全方位装配门窗接合件的建造 构件，而无需附加的固定件和密封剂，这显然缩短了装配时间并确保 了更大的采暖舒适性，从而导致建筑物的使用者在采暖∕空调方面的 较低花费。

所有这些方面毋庸置疑地导致所搭建建筑物的单位成本的降低。 根据其设想，该系统还确保了高设计灵活性和内部规划性以及在地震 活动多发地区建造建筑物的可能性。额外的优点是建造工作的独立性， 其独立于一年中的时间、任意的地理纬度以及水的获取，而水对于如 砂浆等材料的制备是必需的。

根据本发明，使这种理想解决方案区别于其他解决方案的一种特 性是存在至少三个协作构件的事实，这明确地确保了由于相邻构件之 间存在结果应力而使连接能够自嵌缝的相互连接。

这种嵌缝使得能够建造非常精确的建筑物，而无需在实施精整层 之前实施另外的找平工作。嵌缝还引起使用根据本发明的系统实施的 墙壁的隔热和隔音性能的提高。

根据本发明的建造构件的高精度和等于30cm的模块分度允许充 分地任意建造建筑物。由于适当的计算机软件，能够容易地将任一建 筑设计变换为使用根据本发明的系统的设计。另外，使用这种系统的 设计允许立即和精确地确定对于执行接受的建造任务所必需的单个构 件的数量的需求。而且无需考虑用于使用传统方法实施砌筑工作期间 发生的所谓“损失”的材料盈余。

建造后的建筑物的尺寸将具有与建筑师所设计的尺寸完全对应的 尺寸。无需在实施后检查库存，而这对于内部规划可能是必要的。用 于执行精整工作的文件可在设计阶段做出。

所有这些系统特性允许通过显著缩短完整任务的执行时间而显著 降低最终产品即住宅的价格。

附图说明

本发明的目标呈现在附图中的示例中，其中：

图1是示出具有自紧面的数块墙壁建造构件的连接的轴测投影图，

图2是数块连接的墙壁建造构件的投影图，

图3是墙壁建造构件的短边的投影图，

图4是墙壁建造构件的长边的投影图，

图5是图2、3和4中标记的局部的放大图，其示出墙壁建造构件 的自紧面和导向面，

图6是基本墙壁建造构件的上表面的轴测投影图，

图7是基本墙壁建造构件的下表面的轴测投影图，

图8是半靠近框架的墙壁建造构件的上表面的轴测投影图，

图9是靠近框架的墙壁建造构件的上表面的轴测投影图，

图10是左侧角落的墙壁建造构件的上表面的轴测投影图，

图11是左侧角落的墙壁建造构件的下表面的轴测投影图，

图12是右侧角落的墙壁建造构件的上表面的轴测投影图，

图13是右侧角落的墙壁建造构件的下表面的轴测投影图，

图14是框架下方的墙壁建造构件的上表面的轴测投影图，

图15是框架下方的墙壁建造构件的下表面的轴测投影图，

图16是框架上方的墙壁建造构件的上表面的轴测投影图，

图17是框架上方的墙壁建造构件的下表面的轴测投影图，

图18是示出数块顶棚建造构件的连接的轴测投影图，

图19是连接的基本和补充顶棚建造构件的投影图，

图20是图19中标记的局部的放大图，其示出基本和补充顶棚建 造构件的自紧面和导向面，

图21是平顶梁的上表面和侧面的轴测投影图，

图22是基本顶棚建造构件的下表面和侧面的轴测投影图，

图23是补充顶棚建造构件的上表面和侧面的轴测投影图，

图24是示出数块屋顶建造构件的连接的轴测投影图，

图25是连接的屋顶建造构件的自紧面的投影图，

图26是图25中标记的局部的放大图，其示出屋顶建造构件的自 紧面和导向面，

图27是基本屋顶建造构件的上表面的轴测投影图，

图28是补充屋顶建造构件的下表面的轴测投影图，

图29是屋顶椽梁的下表面的轴测投影图，

图30是在墙壁建造构件连接时发生的力的表示图，

图31是在墙壁建造构件分开时发生的力的表示图。

具体实施方式

示例性墙壁模块由三块墙壁建造构件组成。墙壁建造构件（3、4、 5、6、7、8、9）具有位于上下表面的形成自紧连接的凹陷和突起。下 表面上的凹陷和突起系统关于上表面上的凹陷和突起系统移位了建造 构件长度的一半。

根据本发明，在该系统中墙壁构件是具有直角棱柱形状的轮廓的 建造构件，其中突起和凹陷位于构件的上下表面。

突起和凹陷的横向的导向接触面（1）和自紧接触面（2）以特定 角度α和β倾斜。突起和凹陷的横截面具有两个梯形的形状，两个梯 形具有共同的底边并且一个在另一个之上。下部梯形的侧边以角度α 倾斜，角度α由下部突起面的垂线与导向面（1）确定，并且上部梯形 的侧边以角度β倾斜，角度β由上部突起面的垂线与自紧面（2）确定。

图6、7中所呈现的基本墙壁建造构件（3）在其上表面沿构件的 纵轴具有纵向突起，该纵向突起具有两个梯形的横截面，两个梯形具 有共同的底边且一个在另一个之上，并且构件具有沿短边的外缘定位 的两个横向突起。仅从构件的内侧起，两个横向突起具有等于纵向突 起的宽度一半的宽度和两个梯形的横截面，两个梯形具有共同的底边 且一个在另一个之上。较长的梯形底边包括整个墙壁建造构件的宽度 的大约1∕3。

在下表面上，这种构件具有沿纵轴和横轴的凹陷，其具有两个梯 形的横截面，两个梯形具有共同的底边且一个在另一个之上。

下表面上的突起和凹陷与同一构件的上表面上相应的突起和凹陷 不对应。

使得能够形成墙壁的条件是，下表面上的突起和凹陷相对于上表 面上的突起和凹陷系统移位了建造构件长度的一半。

图6、7中所呈现的基本构件不是能够建造出完整建筑墙壁的通用 构件。为此目的需要被示为系统的其他构件的这种构件的特定改型， 并且这些构件已呈现在接下来的附图中。

其他墙壁建造构件是图8中所示的半靠近框架的构件（4）和图9 中所示的靠近框架的构件（5）。它们与基本墙壁建造构件（3）的不 同在于侧壁之一的形状，其具有位于中央的矩形凹陷。这种凹陷的宽 度大于较长的梯形底边。

其他墙壁建造构件是构成图10和11以及图12和13中分别呈现 的左侧角落墙壁构件（6）和右侧角落墙壁构件（7）的建造构件。在 这种构件中，在上表面上定位有具有共用底边且一个在另一个之上的 两个梯形的横截面的突起，以及沿短边的外缘定位的两个横向突起， 这些突起与基本墙壁建造构件上的那些突起相同。

在下表面上，这种构件设有具有两个梯形的横截面的凹陷，两个 梯形具有共同的底边且一个在另一个之上。一个凹陷沿纵轴定位在构 件长度的一半的位置，另外两个凹陷横向于构件的长边定位，并且还 有一个凹陷沿长边定位在构件长度的一半的位置。

另外的墙壁建造构件是构成图14和15中所示的框架下方的墙壁 构件（8）以及图16和17中所示的框架上方的墙壁构件（9）的建造 构件。它们与基本墙壁建造构件的不同在于上下墙壁之一的形状，其 具有位于中央的矩形凹陷。这种凹陷的宽度大于较长的梯形底边的宽 度。

根据本发明，在系统构件上设立的突起的横截面由两个彼此粘附 的梯形组成。在构件的相互连接中具有较小倾角的梯形充当楔形的一 部分，并且与此相关，发生类似于楔形的物理关系。

图18-23中呈现出示例性顶棚模块。该模块由基本顶棚建造构件 （图22）和补充顶棚建造构件（图23）以及平顶梁（图21）组成。

基本顶棚建造构件（11）和补充顶棚建造构件（12）具有以角度 α和β倾斜的导向侧向接触面（1）和自紧侧向接触面（2），在这些 表面上形成自紧连接。这些表面设立在靠近相邻的基本和补充顶棚构 件的上缘定位的突起上。横向自紧接触面与顶棚构件的上表面的垂线 形成角度β，并且上部横向导向接触面与顶棚构件的下表面的垂线形 成角度α。

如图20中所示，基本顶棚建造构件（11）在靠近上缘定位的突起 的上部具有两个梯形的横截面，两个梯形具有共同的底边且一个在另 一个之上，而且具有短的侧边和长的底边。

在图18和19中所示的突起的下部，基本顶棚构件（11）具有过 渡成下缘的圆形边缘，该下缘具有平行于上表面的突起长度d。下缘的 突起的长度d与平顶梁（10）的上部宽度对应。图19中所示的基本顶 棚构件（11）的下部设有具有梯形横截面的突起，在其内部可设立中 空的椭圆形凹陷。

根据图19、20和23，补充顶棚建造构件（12）在靠近上缘定位的 突起的上部具有两个梯形的横截面，两个梯形具有共同的底边且一个 在另一个之上，而且具有短的侧边和宽且长的底边。

在梯形突起的下方，补充顶棚构件（12）的侧壁在大约1∕3的高 度内垂直于构件的上下表面，并且在靠近下缘处倾斜。在补充顶棚建 造构件（12）的内部可设立中空的椭圆形凹陷。

图21中所示的平顶梁（10）具有梯形横截面，其上底d与基本顶 棚建造构件（11）的突起的下缘长度d相应。

基本顶棚建造构件（11）和补充顶棚建造构件（12）交替铺设。 在一行中，铺设从基本顶棚建造构件（11）开始，并且在下一行中， 铺设从补充顶棚建造构件（12）开始。

图24-29中呈现出示例性屋顶模块。屋顶模块由图27中所呈现的 基本屋顶建造构件（15）和图28中所示的补充屋顶构件（16）以及图 29中所示的屋顶椽梁（17）组成。基本和补充屋顶构件具有位于其侧 面的突起，并且屋顶椽梁在其整个长度上具有凹陷。在凹陷和突起的 自紧接触面（2）上形成自紧连接。基本屋顶建造构件和补充屋顶构件 的侧面上的突起构成与屋顶椽梁上的凹陷的相互配合。此外，凹陷和 突起以相对于屋顶表面的垂线所成的锐角定位。

突起和凹陷的导向侧向接触面和自紧侧向接触面以特定角度α和 β倾斜，并且突起和凹陷的自紧部分具有以相对于突起和凹陷的下表 面的垂线所成的角度β倾斜的侧壁，而且凹陷和突起的导向面具有以 相对于突起和凹陷的下表面的垂线所成的锐角α倾斜的侧壁。此外， 突起和凹陷具有以锐角γ倾斜的导向面。突起和凹陷的侧壁在自紧部 分和导向部分中具有不同的长度。

图27中所示的基本屋顶建造构件（15）在其侧壁上具有直至高度 的一半的立方形突起，在该突起上以相对于上缘所成的角度设置具有 导向部分和自紧部分的突起。

根据图28的补充屋顶构件（16）具有L形延伸部分，用于在屋顶 椽梁（17）上沿其上表面放置该构件。延伸部分的长度z与屋顶椽梁 （17）的上部宽度相应。在补充构件（16）的侧壁上，在L形延伸部 分的下方，以相对于上缘所成的角度设置具有导向部分和自紧部分的 突起。

图29中所示的屋顶椽梁（17）是直角棱柱，其中添加有具有导向 部分（1）和自紧部分（2）的倾斜的凹陷。

基本屋顶建造构件（15）和补充屋顶建造构件（16）交替铺设。 在一行中，行的铺设从基本屋顶建造构件（15）开始，并且在下一行 中，行的铺设从补充屋顶建造构件（16）开始。

图30和31呈现出在墙壁建造构件连接和分开时在突起和凹陷的 接触面上发生的力的分布。

图30呈现出被目标系统的构件装配期间发生的力Q推入的、作为 具有2α收敛角的楔形区段（以下称为“楔形”）的突出部分的协作。 基于图30的放大的局部视图，可计算出施加于单个构件的壁的压力。 在“楔形”的侧向表面与“楔形”被推入其间的表面之间，将发生等 于正交反力N的压力和摩擦力T。由于“楔形”的对称性，压力和摩 擦力将彼此相等。

考虑到在构件连接期间“楔形”被推入的情况，摩擦力将与“楔 形”的侧面上的速度矢量相反地作用。通过计算力的系统的平衡，即 通过将所有的力投射在y轴的竖直方向上，获得以下等式：

2Tcosα+2Nsinα-Q=0

由于T=μΝ的事实,

其中：

μ-是摩擦系数，

T-摩擦力，

N-所考虑的构件移过的表面上的压力，

因此：

2μNcosα+2Nsinα=Q

因此由“楔形”施加在材料的壁上的压力为：

$N=\frac{Q}{2(\mu \cos \alpha +\sin \alpha )}.$

图31中所示的移除先前以力Q推入的“楔形”所需的力P如下进 行计算。在这种情况下，力的反力P将会朝下，并且摩擦力T也将改 变其反力至相反方向。因此让我们将所有的力投射在y轴的竖直方向 上：

P+2Nsinα-2Tcosα=0

由于T=μΝ的事实，

因此：

P=2μNcosα-2Nsinα

P=N(μcosα-sinα)

因此，在将先前计算的N值代入后，移除先前以力Q推入的“楔 形”所需的力P等于：

$P=\frac{Q(\mu \cos \alpha -\sin \alpha )}{\mu \cos \alpha +\sin \alpha }.$

分析上述内容：

如果摩擦力与压力平衡，那么“楔形”将能够自由地滑出，因此：

2μΝcosα-2Nsinα=0

μcosα=sinαμ=tgα

α=ρ

-其中ρ是摩擦角。

如果α＜ρ，那么要拉出被推入材料中的“楔形”，力P将会是 必需的。如果该条件得以满足，那么自锁系统就位。满足上述条件的 两个系统构件的连接可被认为是持续的快速释放连接。

此外，根据本发明的范围，建造构件的系统旨在用于搭建低矮建 筑物，并且还用于完成具有骨架结构的建筑内的墙壁。

本专利申请中所述的系统作为用于搭建微型建筑的砌块也得到了 应用，该微型建筑具有相同的特性和形状而仅在尺寸和建造材料方面 与上述有所不同。

然而，根据本发明的用于建筑物的干式建造的建造构件的系统已 由十三项专利权利要求所限定，在本发明的说明书中以具体实施例的 形式呈现，并在附图中示出。本领域技术人员应当明白包含在本说明 性申请中的建造构件系统的数据不能被解释为将本发明构思仅限制于 该数据。