[发明专利]积木式建筑系统、元件和组装方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种建筑结构，具体地说是一种积木式的建筑结构的技术和方法，其能应用于建筑、家具及玩具领域，同时，本发明的范围并不限于上述领域具体的应用，对于结构领域技术人员而言显而易见的是，本发明还可用于其它领域的应用。

背景技术

目前大部分的积木系统都是应用于玩具领域，只能进行普通的互相连接，所拼合而成的物体结构不稳定，遇到震动时会倒塌，不具备互相扣紧和扩展性。目前少部分的积木系统是可以互相扣紧的，但由于这些积木元件本身的结构限制，组成的形状单一，缺乏更好的稳定性，造成很难应用到其他领域，如建筑领域，家具领域等。

为了构建建筑物，现有的主流应用技术是钢筋混凝土组成的框架结构，再配以砖块，水泥建成的墙体对建筑物空间进行分割，这种以混凝土、沙石和钢筋建造的建筑物耗费大量的资源，且必须动用许多重型机械进行建造，而且拆毁后会产生大量建筑废料；建筑物的形状和空间只能按设计好的图纸建造，建成后想进行更改非常困难，这类建筑物不具备可移动性和可扩展性。

除了钢筋混凝土结构的建筑，目前出现的积木式的建筑物往往所指的是类似于集装箱堆栈形式的，通过设计某种连接部件或自身的某个卡扣部分，将一个集装箱单元压在另一个集装箱单元上面，这种设计只是将建筑物进行简单的分割和堆砌，建筑物从外表看起来形成一种积木堆砌的效果，在建造过程中仍然要动用大型机械设备，建筑物的积木模块本身的外形和空间是不可改变的，这种特性令其不具备可扩展性，同时这一类建筑物，必须依靠一定数量的同类的其他单元进行堆砌，这将会使它的可移动性大打折扣，同时这种建筑物不具备化整为零的特性，所用的原材料仍然不能和其它建筑物通用。

还有一种积木式建筑指的是通过将建筑物的框架和墙体设计成可拼装拆卸的钢条和板块，通过各种连接部件将这些钢条和板块拼成框架、墙体和楼板组成的房屋，如在中国的公开日为2006.01.18，专利申请号为CN200410028042.2的发明中提出的积木式整板免装修快速组装房屋，这种形式的积木式建筑解决了空间的可扩展性及原材料的回收再利用，通过工业化的大量生产此类元件可以很快地组装出房屋，满足居住的需求，但是由于元件本身结构上的限制，组装出来的建筑形状和空间会和蜂巢的结构一样，设计上缺乏人性化和选择的多样性，而且在建筑元件的通用性上也有非常大的局限，它只能用于建造某样或某几样特定形状，特定功能的建筑物。

众所周知，目前在欧美等西方国家比较流行的积木式房屋住宅建筑采用的是轻钢结构，特别是冷弯薄壁轻钢结构体系，这是澳大利亚的成熟技术，这种技术的原理和前述的‘积木式整板免装修快速组装房屋’是一样，也是过将建筑物的框架和墙体设计成可拼装拆卸的钢条和板块，通过各种连接部件将这些钢条和板块拼成框架、墙体和楼板组成的房屋，但其的主要特征是房屋住宅的所有结构构件事先在电脑中设计好，然后借助特殊的CAD技术和轻钢结构建造设计软件的控制，通过智能加工设备自动精确加工，直接生产出组合成房屋所需要的结构构件，如墙架、楼面梁、屋架，其生产制作的全过程是以电脑软件控制的专业设备完成，其余屋面楼面系统再采用防水玻纤瓦、防水卷材、保温材料棉、桁条、吊防火石膏板，整个生产过程就如同工业化生产汽车零部件一样，其优点是构件的精密度误差在人工难以达到的半毫米以内，生产工序成熟，其缺点是：造价高，标准化、定型化的内部布局和配套设施设计很难适应群众对住房可“任意处理”的习惯，因为钢结构已经将房屋按设计分割好了；此外钢材的腐蚀性使其必须采用镀铝锌钢，才能最大程度的防腐，主体钢结构才能达到50年；另外此种房屋对新型材料要求比较多，轻钢住宅的结构配隔热保温等材料，且普遍采用轻质的新型建筑材料以达到施工方便的需要；特别注意的是其施工建造过程只是按电脑事先设计好图像施工，其所谓“积木式房屋”表达的只是说象拼积木一样去装配这些预制材料来完成房屋建造，而并非真正意义上的使用积木元件米制造房屋，其结构构件是不具备通用性的，而且在空间和功能的扩展方面也有欠缺，因为必须完全按照原来的设计图来建造施工，因此其不具备积木的灵活多变性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种积木式的建筑系统、系列元件的结构原理及其组装方法，具体的说是用彼此互相通用的系列元件，按不同的卡扣接合的组装方式，完成拼砌出由平面和立柱形状结构组成的各种不同功能的物体。