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揭秘火神山医院奇迹的背后——箱式板房

2020-12-12 10:02:22 稿源:河北盛源通达集成房屋有限公司

箱式板房火神山医院奇迹背后的专利秘密还记得春节期间,数千万网友端坐在家中屏幕前“云监工”武汉火神山医院的建造过程,中国人民仅用了10天就建成了一所救急抗疫医

箱式板房zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

火神山医院奇迹背后的zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

专利秘密zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

还记得春节期间,数千万网友端坐在家中屏幕前“云监工”武汉火神山医院的建造过程,中国人民仅用了10天就建成了一所救急抗疫医院!奇迹的背后有多少专利秘密呢?今天就让专利审查员来一一揭晓。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

一、简介zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

火神山医院的主体结构为箱式板房,这些白色的箱式板房被网友们戏称为“白居易”,顾名思义,白色居所、易于建成。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

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建设过程中的武汉火神山医院zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

在建筑领域它被称为装配式模块化箱式房屋,又称盒子建筑、集装箱房,是一种把单个房间作为预制单元,每个单元的外墙板和内部装修均在工厂完成后运到现场进行安装的一种建筑结构。#武汉火神山医院#zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

二、特点zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

与传统建筑结构相比,箱式板房有如下优点:zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

(1)运输、安装、移动方便,组合灵活;zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

(2)成本较低,可快速完工;zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

(3)房屋可实现循环使用,使用过程中不产生建筑垃圾;zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

(4)内部完全装修,可立即使用。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

诚然,正是由于箱式板房具有快速装配、拎包入住的优点,火神山医院才能奇迹般在10天内交付使用。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

三、国内发展历程zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

国内对其研究的发展主要经历以下阶段:zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

1. 起步阶段zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

(20世纪80年代~21世纪初期)zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

20世纪80年代,我国开始从日本引进轻钢结构低层别墅。到了90年代,个别国外公司为推广其产品,建造了多层轻钢结构的集成住宅楼[3]。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

起步阶段的研究成果多侧重于对行业现象进行描述和前景分析展望,还只停留在感性的认识和分析层面。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

2. 全面兴起阶段zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

(2000年至今)zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

2001年,随着原建设部组织编制的《钢结构集成住宅建筑产业化技术导则》出台,很多科研单位和钢结构公司都开始展开研究。2008年汶川地震后,活动房屋相关企业如雨后春笋一般大量出现,据统计仅四川成都一地就涌现出几百家生产活动板房的工厂[3]。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

目前,国内装配式模块化箱式建筑已有诸多成功的实例,如汶川抗震救灾临时活动房屋、中铁建工崇礼项目部、中铁城建宿舍楼等[4]。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

抗震救灾临时活动房屋 中铁建工崇礼项目部 中铁城建宿舍楼zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

四、箱式板房专利技术zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

箱式板房的单个箱体由底框、顶框、角柱和围护系统组成,角柱与角部连接件采用活动连接而非焊接,自重更轻,受力也更接近半刚性[2]。围护系统内预先安装好门窗等构件,现场装配完成,可立即交付使用。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

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1. 框架专利技术zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

箱式板房的顶框和底框均由4根横梁及4个角件组成,并在顶部框架和底部框架内预先安装有顶板和底板。外框可以直接由角钢焊接而成(专利申请CN105401659A),制造工艺简单。而对于一到两层的箱式板房,其承重要求不是特别高,为了进一步减轻框架自重,通常采用轻钢骨架或中空骨架(专利ZL002125609、ZL200810041834.1),以降低运输和安装的施工负担,提高施工效率。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

另外一种施工思路是直接将所有框架运输到现场进行组装,然后再将围护板部分逐一安装(专利申请GB2462082A),这样做的好处是框板分离,运输更为便捷,但考虑到高处安装板体存在一定困难,因此更适合用于建造长久使用的建筑物。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

框板一体化CN105401659AzS2河北盛源通达集成房屋有限公司

2. 围护系统专利技术zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

围护系统包括底板、顶板和侧板,底板作为地板,侧板作为墙板,而一楼的顶板同时可以作为楼板,二楼的顶板作为屋面板。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

围护板除了要满足运输和力学上的要求外,对其更多的是功能性要求,如防火、保温、隔音等。因此,在板体的改进主要集中在材料的选择上面,常用A级防火材料玻璃钢(专利申请CN105401659A)、填充岩棉等保温材料的波纹板(专利申请CN105401659A)等。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

3. 节点连接专利技术zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

箱式板房之所以能够如此快速地完成搭建,除了上述框架和板体的模块化造型、轻质选材外,更为重要的是其节点处的快速连接方式。箱式板房框架四个角部连接件的上下表面对应设有连接孔(专利申请US4435927A),利用螺栓等紧固件穿过连接孔,即可连接一层和二层的板房框架。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

具有连接孔的角部连接件zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

US4435927AzS2河北盛源通达集成房屋有限公司

具有吊装孔的吊装块zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

CN105401659AzS2河北盛源通达集成房屋有限公司

同时,该角部连接件可作为起吊时的吊装块(专利申请CN105401659A),其侧面设有穿绳孔,将钢丝绳穿过穿绳孔后便于将箱式板房吊装到位。由于角柱与顶底框采用螺栓连接,拆装式箱型房屋拆卸后,顶框和底框连接在一起,形成一个打包单元,多个打包单体堆叠后,可形成适合运输的运输单体,而穿绳孔还可用于上下房屋间的彼此固定,增加运输安全性。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

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打包单元 运输单体 装车运输zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

五、联合攻关zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

火神山医院快速“出圈”zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

火神山医院项目以中建三局为总承包单位,多家施工单位同时进场施工。其中,工程量最大的浩石集成房屋有限公司(以下简称“浩石公司”)承担了200套箱式板房的建造。那么浩石公司是一家怎样的企业呢?又为何能够临危受命呢?zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

浩石公司于2010年在北京成立,主要从事临建房、模块化房屋的建设,是预制模块建筑的龙头企业,其配套北京、河北、湖北和四川4个制造基地,年产能100万平米模块房屋。接到本次火神山医院任务的当晚,浩石公司的运输车辆就从这4个制造基地出发,直奔武汉。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

值得一提的是,早在2017年,中建集团的中国建筑标准设计研究院有限公司,就联合北京浩石集成房屋有限公司,合力出台了图集GJCT-155:《钢结构箱式模块化房屋建筑构造(一))》[5]。如今,中建集团与浩石公司再度联手,而也正是这本图集,在紧要关头发挥了至关重要的作用。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

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图集GJCT-155中的标准模块图zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

浩石公司拥有的专利数量超过50项,其中最为核心的专利主要集中在箱式板房的节点连接技术。ZL201720915136.4等多篇专利提出了一种用于连接折叠式集装箱房屋的连接组件,该连接组件能够快速连接集装箱房屋的底板、立柱和墙板,并实现立柱与底板的转动连接。而专利申请CN107687207A则提出了一种用以将楼承板与立柱连接的箱角转角连接组件,箱角相邻两侧壁的连接件用以连接楼承板四周的槽钢,每个连接件箱角、立柱连为一体,增强了楼承板的支撑强度。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

柱板连接件zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

ZL201720915136.4zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

转角连接件zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

CN107687207AzS2河北盛源通达集成房屋有限公司

总结zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

正是由于有多年的研究支撑推进着箱式板房这一建筑形式的专利技术发展,相关企业才能在国家危难之际挺身而出,创造火神山医院的奇迹。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

人们生活中对于建筑的需求是多样化的,而对于建筑技术来说,只有不断地发展和创新,才能满足人们日益丰富的需求,也只有这样才能让建筑这个传统行业历久弥新。zS2河北盛源通达集成房屋有限公司

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