一种可生长的装配式建筑单元及其建造方法

本发明涉及装配式建筑，更具体地说，它涉及一种可生长的装配式建筑单元及其建造方法。

背景技术：

1、伞状结构建筑是由一个伞面和立柱组成，形状类似于雨伞。随着建造技术的发展，这些伞状结构建筑由原来的自下而上的连续建造变成了装配式建造。传统的装配式建筑中常用的是全钢结构，其建造速度快，效率高，被广泛地应用在这些建筑中。然而，全钢结构也存在一定的缺陷：

2、第一、全钢结构的抗震效果不好，易受振动的影响，并不适用于地震较多或震动大的场所。

3、第二、全钢结构中，电线和排水的安装一般是外露的，其不仅影响美观，而且还存在一定的安全隐患。

4、第三、全钢结构的表面保护过于依赖表面涂层，如果表面涂层脱落，则不仅影响建筑的美观性，还会影响到其寿命。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可生长的装配式建筑单元及其建造方法，提高了施工质量的可控性，提升了结构的刚度和耐久性。

2、本发明所述的一种可生长的装配式建筑单元，包括多个伞单元，多个所述伞单元之间相互拼接形成装配式建筑造型；所述伞单元包括预制柱基础、预制结构柱、预制梁体系和屋面，所述预制柱基础中开设有安装孔，所述安装孔中设有预制承台，所述预制结构柱插接在安装孔中，并与所述预制承台相连接；所述预制承台与预制结构柱之间预置有电线管，所述预制结构柱中预埋有雨水管；所述预制结构柱的顶部设有预制钢结构，所述预制梁体系中设有钢制梁，所述钢制梁安装在预制钢结构中，且通过现浇混凝土完成所述钢制梁与预制钢结构的固定连接；所述预制梁体系上安装有底模，通过在所述底模上现浇混凝土形成屋面。

3、优选地，所述预制承台包括由钢筋和型钢一组成的钢结构笼架以及包裹着钢结构笼架的混凝土，所述预制承台的上方依次设有后浇地梁、后浇垫层及薄贴面层形成预制柱基础，所述安装孔设置在型钢一的上方。

4、优选地，所述电线管预埋在预制承台中，且所述电线管的一端延伸至预制承台的上方，所述预制结构柱中开设有与电线管相对应的通孔，所述电线管插接在通孔中。

5、优选地，所述雨水管的外壁上固定设有多个栓钉作为预制结构柱的钢筋柱，所述雨水管延伸至预制结构柱的上方，所述预制钢结构固定在雨水管位于预制结构柱上方的一端。

6、优选地，所述预制钢结构包括环板和锚栓；所述雨水管顶部的外壁上固定有两个上下布置的环板，两个所述环板之间固定有锚栓。

7、优选地，所述预制梁体系包括多个预制混凝土梁和预制封边梁；所述预制混凝土梁包括型钢二、钢制梁和混凝土梁体；所述型钢二和钢制梁分别设置在混凝土梁体的两端，且所述钢制梁设有突出与混凝土梁体一端的连接段，所述连接段安装在预制钢结构中；所述型钢二设有突出于混凝土梁体另一端的搭接段，所述预制封边梁的端部设有搭接块，所述搭接块搭接在搭接段中。

8、优选地，所述底模边缘处的底部设有凸起块，所述预制混凝土梁和预制封边梁的搭接处设有定位凹坑，所述凸起块插接在定位凹坑中。

9、优选地，所述底模为uhpc底模。

10、优选地，所述屋面与预制柱基础之间设有墙板。

11、一种应用所述的可生长的装配式建筑单元的建造方法，该方法包括：

12、步骤一、制作预制柱基础、预制结构柱和预制梁体系，并将制作好的预制柱基础、预制结构柱和预制梁体系搬运至施工现场；

13、步骤二、对待安装地面进行施工处理后，将预制柱基础吊装至该地面上，并且将电线管和雨水管与相应的外部线管接通；

14、步骤三、吊装预制结构柱至预制柱基础上方，并将预制结构柱的通孔对准电线管后，放下预制结构柱，并使预制结构柱插接至安装孔中，再对安装孔中的空隙进行灌浆处理；

15、步骤四、吊装预制梁体系的预制混凝土梁至预制钢结构上，并将钢制梁的连接段插接至预制钢结构中，在对其进行焊接固定处理；

16、步骤五、按照步骤四完成所有的预制混凝土梁安装之后，采用模板将预制钢结构围合起来，然后浇注混凝土；

17、步骤六、将预制封边梁安装在预制混凝土梁的边缘上，完成预制梁体系的安装；

18、步骤七、将底模安装在预制混凝土梁上，然后为底模上方浇注混凝土，完成一个伞单元的构建；

19、步骤八、按步骤一至步骤七构建拼接多个伞单元，完成装配式建筑造型的构建。

20、有益效果

21、本发明的优点在于：

22、1.高装配率与施工效率的提升：

23、本发明采用了预制件和现场浇铸的相结合，实现了伞单元的高度预制装配，使得大部分建筑组件能够在工厂内完成制造，减少了现场施工的复杂性和不确定性。这不仅大幅度缩短了施工周期，还降低了人力成本和施工风险，同时提高了施工质量的可控性。

24、2.伞状结构设计与一体化功能集成的创新应用：

25、本发明独特的伞状结构设计，这一设计不仅优化了建筑的承重性能和稳定性，更重要的是，它实现了用电管线、雨水收集、照明设施等功能的深度集成。通过标准化设计和模块化生产，成功地将这些功能元素内置于建筑结构体中。这种设计不仅提升了建筑的整体美观性，还增强了使用的便捷性和安全性。

26、3.材料选择与环保理念的实践：

27、在材料应用方面，本发明摒弃了传统装配式建筑中常用的全钢结构，转而采用混凝土与钢材的复合结构，不仅体现了对材料性能优化的深刻理解，还进一步提升了结构的刚度和耐久性，增强了建筑的抗震性能。这种材料组合方式不仅实现了经济效益与环保效益的双赢，还为建筑行业的可持续发展提供了新的思路。

28、4.单元化可生长性与空间灵活性的极致展现：

29、本发明的另一个显著特点是其单元化可生长性设计。每个建筑单元都被视为一个独立的、可自由拼接的模块，这种设计赋予了建筑极高的灵活性和可扩展性。用户可以根据实际需求，灵活组合不同尺寸和形状的单元体，构建出多样化的建筑群体。这种设计不仅满足了现代建筑对功能多样性和个性化的追求，还为建筑的未来改造升级提供了极大的便利。

技术特征：

1.一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，包括多个伞单元(1)，多个所述伞单元(1)之间相互拼接形成装配式建筑造型；所述伞单元(1)包括预制柱基础(2)、预制结构柱(3)、预制梁体系(4)和屋面(5)，所述预制柱基础(2)中开设有安装孔(20)，所述安装孔(20)中设有预制承台(21)，所述预制结构柱(3)插接在安装孔(20)中，并与所述预制承台(21)相连接；所述预制承台(21)与预制结构柱(3)之间预置有电线管(7)，所述预制结构柱(3)中预埋有雨水管(30)；所述预制结构柱(3)的顶部设有预制钢结构(32)，所述预制梁体系(4)中设有钢制梁(403)，所述钢制梁(403)安装在预制钢结构(32)中，且通过现浇混凝土完成所述钢制梁(403)与预制钢结构(32)的固定连接；所述预制梁体系(4)上安装有底模(50)，通过在所述底模(50)上现浇混凝土形成屋面(5)。

2.根据权利要求1所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述预制承台(21)包括由钢筋(210)和型钢一(211)组成的钢结构笼架以及包裹着钢结构笼架的混凝土，所述预制承台(21)的上方依次设有后浇地梁(22)、后浇垫层(23)及薄贴面层(24)形成预制柱基础(2)，所述安装孔(20)设置在型钢一(211)的上方。

3.根据权利要求1所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述电线管(7)预埋在预制承台(21)中，且所述电线管(7)的一端延伸至预制承台(21)的上方，所述预制结构柱(3)中开设有与电线管(7)相对应的通孔，所述电线管(7)插接在通孔中。

4.根据权利要求1所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述雨水管(30)的外壁上固定设有多个栓钉(31)作为预制结构柱(3)的钢筋柱，所述雨水管(30)延伸至预制结构柱(3)的上方，所述预制钢结构(32)固定在雨水管(30)位于预制结构柱(3)上方的一端。

5.根据权利要求4所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述预制钢结构(32)包括环板(320)和锚栓(321)；所述雨水管(30)顶部的外壁上固定有两个上下布置的环板(320)，两个所述环板(320)之间固定有锚栓(321)。

6.根据权利要求1所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述预制梁体系(4)包括多个预制混凝土梁(40)和预制封边梁(41)；所述预制混凝土梁包括型钢二(401)、钢制梁(403)和混凝土梁体(402)；所述型钢二(401)和钢制梁(403)分别设置在混凝土梁体(402)的两端，且所述钢制梁(403)设有突出与混凝土梁体(402)一端的连接段，所述连接段安装在预制钢结构(32)中；所述型钢二(401)设有突出于混凝土梁体(402)另一端的搭接段(404)，所述预制封边梁(41)的端部设有搭接块(410)，所述搭接块(410)搭接在搭接段(404)中。

7.根据权利要求6所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述底模(50)边缘处的底部设有凸起块(51)，所述预制混凝土梁(40)和预制封边梁(41)的搭接处设有定位凹坑(43)，所述凸起块(51)插接在定位凹坑(43)中。

8.根据权利要求7所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述底模(50)为uhpc底模。

9.根据权利要求1所述的一种可生长的装配式建筑单元，其特征在于，所述屋面(5)与预制柱基础(2)之间设有墙板(9)。

10.一种应用如权利要求1-9任一项所述的可生长的装配式建筑单元的建造方法，其特征在于，该方法包括：

技术总结本发明公开了一种可生长的装配式建筑单元，涉及装配式建筑，包括多个伞单元；伞单元包括预制柱基础、预制结构柱、预制梁体系和屋面，预制柱基础中开设有安装孔，安装孔中设有预制承台，预制结构柱插接在安装孔中，并与预制承台相连接；预制承台与预制结构柱之间预置有电线管，预制结构柱中预埋有雨水管；预制结构柱的顶部设有预制钢结构，预制梁体系安装在预制钢结构中，且通过现浇混凝土完成钢制梁与预制钢结构的固定连接。本发明还公开了一种可生长的装配式建筑单元的建造方法。本发明单元化可生长性设计，实现了建筑的高度灵活性和可扩展性，优化了建筑的承重性能和稳定性，实现了管线、雨水收集、照明设施等功能的深度集成。技术研发人员：郑炎,张贤波,李翠丹,陈佩莹受保护的技术使用者：华南理工大学建筑设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13