建筑物模块.pdf

一种具有一般为立方体的外部形状的建筑物模块，该建筑物模块具有侧面、端面、顶面和底面且由金属制作，该模块为中空的模块且限定了适合于人们居住的尺寸的空间。该模块包括使模块被紧固到另一相邻的模块和允许被用于吊运货物集装箱的标准装载吊运设备接合的紧固元件(21，69)。该模块具有大于2700mm的总外部宽度并且包括在模块顶部的第一端部区域和在模块顶部的第二端部区域的第一套紧固元件(21，69A，69B，69C，69D)。每套紧固元件包括两个以大约2260mm的中心到中心的间距(D)互相隔开的紧固元件(例如21和69C)。

1、  一种具有一般为立方体的外部形状的建筑物模块，该建筑物模块具有侧面、端面、顶面和底面且由金属制作，该模块为中空的模块且限定了适合于人们居住的尺寸的空间，该模块包括使模块被紧固到另一相邻的模块和允许被用于吊运货物集装箱的标准装载吊运设备接合的紧固元件，其中模块具有大于2700mm的总外部宽度并且包括在模块顶部的第一端部区域的第一套紧固元件和在模块顶部的第二端部区域的第二套紧固元件，每套紧固元件包括两个以大约2260mm的中心到中心的间距互相隔开的紧固元件。

2、  如权利要求1所述的建筑物模块，其特征在于，其中两个紧固元件被对称地定位在模块的中心垂直平面的相对的两侧。

3、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中第一和第二套紧固元件中的每一套紧固元件包括在跨越模块顶部相隔的位置的多于两个的紧固元件，每个紧固元件以大约2260mm的中心到中心的间距与互相紧固元件隔开。

4、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中第一和第二套紧固元件中的每一套紧固元件包括在模块顶部的相对侧边缘的紧固元件。

5、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中第一和第二套紧固元件设置在集装箱的相对端。

6、  如任前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中在立方体的八个边缘的每个边缘的区域具有各自伸长的构件，并且多个金属板材被紧固到至少一些伸长的构件上。

7、  如权利要求6所述的建筑物模块，其特征在于，其中金属板材被紧固在立方体的所有侧面和端面。

8、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中金属板材被紧固在立方体的顶面和底面上。

9、  如权利要求7或8所述的建筑物模块，其特征在于，其中至少一些金属板材是波纹板。

10、  如权利要求7到9中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中至少一些金属板材是复合结构并且包括绝缘材料。

11、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的一个侧面或每个侧面由板材部分地闭合和部分地敞开。

12、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的一个端面或每个端面由板材部分地闭合和部分地敞开。

13、  如权利要求11或12所述的建筑物模块，其特征在于，其中部分敞开的表面或部分敞开的表面之一从该表面底部的区域延伸到该表面顶部的区域。

14、  如权利要求11至13中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中部分敞开的表面或部分敞开的表面之一从该表面向上一半的区域向上延伸。

15、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，该建筑物模块包括容纳厨房设备和仅占用模块内部容积一小部分的厨房单间。

16、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，该建筑娶模块包括容纳浴室设备和仅占用模块内部容积一小部分的浴室单间。

17、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块包括用于将模块紧固到并排放置的相邻模块的紧固元件。

18、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块包括用于将模块紧固到以首尾相连关系放置的相邻模块的紧固元件。

19、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块包括用于将模块紧固到紧邻其上方或下方放置的相邻模块的紧固元件。

20、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中至少一些紧固元件设置在模块的八个拐角的区域中。

21、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中至少一些紧固元件由具有开口的中空块限定，连接器元件能通过这些开口插入。

22、  如权利要求21所述的建筑物模块，其特征在于，其中至少一些紧固元件在它们的顶面、侧面和端面或底面、侧面和端面设置有开口。

23、  如权利要求21或22所述的建筑物模块，其特征在于，其中连接器元件和中空块被布置成在连接器元件被插入中空块的开口中后能被紧固在该开口中。

24、  如权利要求23所述的建筑物模块，其特征在于，其中连接器元件和中空块被布置成在连接器元件被插入中空块的开口中后能由通过另一开口进入中空块且接合该连接器元件的紧固件紧固在该开口中。

25、  如权利要求23或24所述的建筑物模块，其特征在于，其中连接器元件通过在中空块中与该连接器元件螺纹接合的紧固螺栓被紧固在中空块中。

26、  如权利要求21至25中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中所述连接器元件包括具有用于插入一个模块的一个紧固元件中的开口的第一部分和用于插入另一个模块的另一个紧固元件中的开口的第二部分的连接器元件。

27、  如权利要求21至26中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中所述连接器元件包括具有用于插入第一、第二、第三和第四模块的各自的紧固元件中的开口的第一、第二、第三和第四部分的连接器元件。

28、  如权利要求21至26中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中所述连接器元件包括具有八个部分的连接器元件，每一个部分用于插入到八个模块中的各个模块的紧固元件中的各个开口中。

29、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中附加紧固元件设置在沿着模块的底端边缘的一半处。

30、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的总外部宽度在2700mm到5000mm的范围内。

31、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的总长度在6000mm到6100mm的范围内。

32、  如权利要求1至30中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的总长度在12100mm到12300mm的范围内。

33、  如权利要求1至30中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的总长度在13600mm到13800mm的范围内。

34、  如前述权利要求中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中在模块的外部装备多个用于与外墙覆盖层系统和/或顶盖系统对接的附加紧固元件。

35、  一种具有一般为立方体的外部形状的建筑物模块，其具有侧面、端面、顶面和底面且由金属制作，该模块为中空的模块且限定了适合于人们居住的尺寸的空间，该模块包括使该模块被紧固到另一相邻模块的紧固元件。

36、  如权利要求35所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的总外部宽度在2350mm到2500mm的范围内。

37、  如权利要求34或35所述的建筑物模块，其特征在于，其中模块的总外部宽度在2350mm到3700mm的范围内。

38、  如权利要求35至37中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，其中附加紧固元件设置在沿着模块的顶端边缘的一半处。

39、  如权利要求35至38中的任意一项所述的建筑物模块，其特征在于，该建筑物模块进一步包括如权利要求1至34所述的建筑物模块的任何特征。

40、  基本上如参考附图在这里所描述的建筑物模块。

41、  一种用于紧固到一起形成部分或全部建筑物的复合模块，每个模块具有一般为立方体的外部形状，该模块具有侧面、端面、顶面和底面，该模块是中空的模块且限定了适合于人们居住的空间。

42、  如权利要求41所述的复合模块，其特征在于，多数模块具有大约一倍、两倍或三倍于给定单位宽度的宽度。

43、  如权利要求41或42所述的复合模块，其特征在于，多数模块具有大约一倍、两倍、三倍、四倍或五倍于给定单位长度的长度。

44、  如权利要求43所述的复合模块，其特征在于，其中至少一个模块具有小于最长模块的五分之一长度的长度。

45、  如权利要求41至44中的任意一项所述的复合模块，其特征在于，该复合模块进一步包括基础对接件，该基础对接件具有用于搁置在基础上的下表面和带有用于与模块上的紧固元件相接合从而将模块紧固到基础对接件上的连接器元件的上表面。

46、  如权利要求45所述的复合模块，其特征在于，其中基础对接件为一个或多个矩形环的形式。

47、  如权利要求41至46中的任意一项所述的复合模块，其特征在于，该复合模块进一步包括置于模块的楼层之间的层间对接件，该层间对接件具有带有用于与紧邻该对接件下方的楼层中的模块上的紧固元件相接合的连接器元件的下表面，和带有用于与紧邻该对接件上方的楼层中的模块上的紧固元件相接合的连接器元件的上表面。

48、  如权利要求47所述的复合模块，其特征在于，其中层间对接件为一个或多个矩形环的形式。

49、  如权利要求41至48中的任意一项所述的复合模块，其特征在于，其中每个模块为根据权利要求1至40中的任意一项所述的模块。

50、  一种包括如权利要求41至48中的任意一项所述的复合模块的建筑物，模块被紧固在一起形成建筑物的一部分或全部，在相邻模块的相邻墙中的敞口对齐以允许人从一个模块移动到另一个模块。

51、  如权利要求50所述的建筑物，其特征在于，该建筑物包括以并排关系紧固在一起的多个模块。

52、  如权利要求50或51所述的建筑物，其特征在于，该建筑物包括以首尾相连的关系紧固在一起的多个模块。

53、  如权利要求50至52中的任意一项所述的建筑物，其特征在于，其中有多楼层的模块，一个楼层中的模块被紧固到相邻的上楼层和/或下楼层中的模块。

54、  一种在现场构造建筑物的方法，该方法包括如下步骤：
在远离现场的位置制造多个模块，每个模块一般地为立方体形状并且包括紧固元件，
将制造的模块运输到现场，和
将模块的紧固元件紧固在一起以将模块连接在一起，相邻模块的相邻的墙中的敞口对齐，以允许人从一个模块移动到另一模块。

55、  如权利要求54所述的方法，其特征在于，其中所制造的模块通过它们的紧固元件相接合以在运输期间将其紧固。

56、  如权利要求54或55所述的方法，其特征在于，其中模块通过它们的紧固元件相接合以将其移到现场它们的最终位置。

57、  如权利要求54至56中的任意一项所述的方法，其特征在于，其中通过该方法构造的建筑物是根据权利要求50到53中的任意一项所述的建筑物。

建筑物模块
                               发明领域
本发明涉及一种建筑物模块、由这样的模块建造的建筑物和使用这样的模块的建筑物的结构。
                               技术背景
对于用预制单元建造建筑物已经有很多先前的方案。在一些方案中，板材(panels)被预先制造并运输到现场组装成建筑物。板材的运输相当简单，但是现场组装包括非常大的工作量。在其它的方案中，整幢建筑物被预制和运输，但也经常伴随着一些困难。另一个选择是通过几个预制的三维模块建造建筑物且在现场组装该模块，但是在这样的情况下运输和组装往往都耗时且昂贵。在解决该问题的试图中已经有将常规的货物集装箱用作建筑物模块的方案。例如，美国专利4599829显示了由货物集装箱形成的建筑物系统。每一个该集装箱为标准尺寸的货物集装箱，在其每个角上具有拐角铸件。这些拐角铸件以标准的间距设置(中心到中心的间距大约2259mm)，从而该集装箱能以与常规的货物集装箱相同的方式吊运(handle)。
                               发明内容
本发明的目的是提供一种建筑物模块的改进形式。
本发明的进一步的目的是提供一种由这样的模块建造的建筑物的改进形式。
本发明的更进一步的目的是提供一种用这样的模块建造建筑物的改进方法。
根据本发明的第一个独特的方面提供一种具有一般为立方体的外部形状的建筑物模块，该建筑物模块具有侧面、端面、顶面和底面并由金属制造，该模块为中空的模块且限定了适合于人们居住的尺寸的空间，该模块包括使模块被紧固到另一相邻模块的紧固元件，以允许由用于吊运货物集装箱的标准装载吊运设备装配接合，其中该模块具有大于2700mm的总外部宽度，并且包括在模块顶部的第一端部区域中的第一套紧固元件和在模块顶部的第二端部区域中的第二套紧固元件，每套紧固元件包括两个以大约2260mm的中心到中心的间距互相隔开的紧固元件。
因而本发明提供一种模块，该模块能具有使其本身能被运输的尺寸，又能够在现场被紧固到其它模块而以快速和简单的方式形成更大的建筑物。而且通过以大约2260mm的中心到中心的间距设置紧固元件，因为模块能够由与吊装和运输标准货物集装箱相同的设备吊装和运输，所以该模块的吊装和运输非常便利。
最好这两个紧固元件对称地位于模块的中心垂直平面的相对的侧。如果是那样的话，它们将都在模块侧面的内侧，且通常最好该套紧固元件在模块顶部的相对侧边缘上进一步包括第三和第四元件。还有，最好第一和第二套紧固元件中的每一套在跨越模块顶部分隔的位置包括多于两个的紧固元件，每个紧固元件以大约2260mm的中心到中心的间距与另一个紧固元件隔开。
第一和第二套紧固元件通常设置在模块的相对端部，但也不必一定是这种情况，它们可以设置在该两端的内侧，从而以标准距离纵向地与另一个互相隔开。因而上述情况也指在各个模块端部区域中的各套紧固元件。
除了在模块顶部的端部区域设置第一和第二套紧固元件外，最好在模块底部的端部区域设置第三和第四套紧固元件。第三和第四套紧固元件可以按上述参照第一和第二套紧固元件相同的方式排列。
最好在立方体地八个边缘的每个边缘的区域中具有各自的伸长构件和紧固到至少一些伸长构件上的多个金属板材。该伸长构件最好为开口或中空的型材(section)，例如热轧或冷轧或折叠的型材，预制的型材或矩形的中空型材。伸长构件和板材最好一起限定一种硬壳式(monocoque)结构。该伸长构件和板材最好由钢制造。如此的构造使得通过道路能够容易地运输那样大的模块，能够以自身支撑的足够的强度制造。此外，当使用时，模块被紧固到其它模块从而能够加强它们的强度，以能够通过将模块紧固在一起能够形成结构上坚固的建筑物。如此的结构能具有足够的强度，不但即使作为多层结构(例如由多于10或20层构成)也能不用附加结构支撑地自我支撑，而且还能不用附加结构支撑地支撑其它结构元件，诸如桥接元件或悬臂元件。
在多数情况下，最好有紧固在立方体的所有侧面和端面的金属板材，且最好在立方体的顶面和底面上也有。至少一些金属板材可以是波纹板材。这样的波纹增加了板材的强度和刚度。无论是不是波纹板材，一块或多块金属板材可以是复合结构并且例如可以包括绝缘材料和/或内衬。
由于模块将要形成部分建筑物，因此最好被制成在其内部形成合适的敞口(open)。出于从模块被制造的工厂运输到在建筑物中被使用的现场的目的，该敞口可以被遮盖；这样的在模块中临时闭合的敞口出于本说明书的目的在这里被定义为“敞口”。例如，模块的一个侧面或每个侧面可以用板材部分闭合和部分敞开；同样的，模块的一个端面或每个端面可以用板材部分闭合和部分敞开。该部分敞开的表面，或部分敞开的表面之一可以从该表面底部的区域向表面顶部的区域延伸；这样可以提供用于人进入模块的例如门口的进入通路；当然，该门口不必延伸到表面的最顶部或最底部。该部分敞开的表面，或部分敞开的表面之一可以从表面向上一半的区域向上延伸。这样例如可以提供窗户的敞口。一个或更多的敞口也可以设置在模块的顶面或底面，例如在模块中容纳楼梯、电梯或辅助设施(service)。
模块可以作为完全空的壳体制造并且可以保持该状态直到装配成建筑物。但更一般地，无论在工厂中或在现场但在装配成建筑物之前最好进行一定程度的装备(fit out)。例如，绝缘材料可以被添加到墙面、地板和天花板上，胶合板衬料(lining)可被设置在绝缘材料上，门、窗户和阳台可以被添加。进一步的例子可以是电气、动力和照明的电缆系统，暖气和管道系统，电信系统和其它媒体通讯系统。覆盖层(cladding)也可以添加到模块的一个或多个表面上。该覆盖层可以是砌砖或其他一些诸如木质嵌板(paneling)、金属薄板覆盖层的其它覆盖层。该覆盖层可以是墙面挂瓦(tile hung)或幕墙的形式。该覆盖层可以提供玻璃立面。可以设置用于将覆盖层保持在适当位置的连接件(Ties)或其它系统。该连接件可以被保留在形成模块表面的板材中的槽中；或者覆盖层的固定件可以被固定到模块框架的铸件或板材上。容纳被选择设备(fitting)的单间(pod)可以被安装在模块中。例如可以有容纳厨房设备的厨房单间或容纳浴室设备的浴室单间。这样的单间可以只占用模块内部容积很小的一部分。
模块被紧固到相邻模块的能力代表本发明的一个关键特征。最好模块的紧固元件适合于将模块紧固到相邻的并排放置的模块和/或相邻的首尾相连放置的模块和/或相邻的在上方或下方放置的模块。因此模块可以以一维、二维或三维的阵列紧固到一起。最一般地模块可以以二维或三维的带有多楼层的阵列紧固到一起，每层包括互相并排放置的多个模块。
最好至少一些紧固元件设置在模块的八个拐角的区域中。如从下面的描述中将变得清楚的，这些紧固元件可以仅是上述的紧固元件，但是也可以是例如沿着模块的顶部侧边缘或底部侧边缘的中途的其它紧固元件。这样的紧固元件可以将建筑物载荷转移到基础和/或提供与相邻模块的连接。
根据本发明的特别优选的特征，至少一些紧固元件由带有开口的中空块(block)限定，连接器元件能通过该开口插入。紧固元件最好在它们的顶面、侧面和端面或者底面、侧面和端面设置开口。紧固元件最好被焊接到伸长构件上。紧固元件可以是与货物集装箱的拐角铸件相同的总体形式并且可以与ISO/TC-104-1161相一致。然而，为了满足本发明的建筑物模块的特殊要求，一些或所有的紧固元件可以是不同于ISO/TC-104-1161的设计。例如较长的紧固元件可以被用在这样一些情况中，该情况中紧固元件设置在远离模块拐角的地方，它们可以有顶部或底部开口且只有一个其他开口。而且紧固元件中的开口可以与标准不同，例如，在模块顶部的紧固元件可以在该种元件的端面中有开口，该种元件被设置在标准集装箱中，由于紧固元件的前表面位于该集装箱的底部的。这样便于模块在其被制作的工厂和其最终目的地之间的吊装和运输。通过在运输和吊装模块时使用与将一个模块紧固到另一个模块时使用相同的紧固元件，就提供了一种特别有利的、经济的和省时的系统。
连接器元件和中空块最好被排列成在连接器元件被插入中空块的开口中后能被紧固在该开口中。因而连接器元件最好不但相对于该连接器元件定位模块，而且将模块紧固到连接器元件上。取决于具体的环境，可以采用包括手动和自动构造的各种紧固构造。连接器元件和中空块可以被排列成在连接器元件被插入中空块的开口中后能由通过另一开口进入中空块且接合该连接器元件的紧固件紧固在该开口中。以这种方式能得到连接器元件与该中空块的非常坚固和可靠的紧固。连接器元件可以通过在中空块中螺纹接合连接器元件的紧固件螺栓紧固在中空块中。
为了将一个模块连接到可能直接在其上方或下方或与其并排的另一模块，连接器元件最好包括具有用于插入一个模块的一个紧固元件中的开口的第一部分和用于插入另一个模块的另一个紧固元件中的开口的第二部分的连接器元件。在其它情况中，希望将四个模块连接在一起，例如将互相并排的两个模块连接到直接在它们上方的另外两个模块以形成被看作二维阵列的模块阵列。为了该目的，连接器元件最好包括具有用于插入一个模块的一个紧固元件中的开口的第一部分，用于插入另一个模块的另一个紧固元件中的开口的第二部分，用于插入再一个模块的再一个紧固元件中的开口的第三部分和用于插入又一个模块的又一个紧固元件中的开口的第四部分的连接器元件。在进一步的情况中，希望将首尾相连关系的其他模块与该模块中的一些模块连接以形成被看作三维阵列的模块阵列。为了该目的，连接器元件最好包括具有上述第一到第四部分，但又有用于插入其它模块的紧固元件中的开口的第五、第六、第七和第八部分的连接器元件。
垫片最好位于连接器元件和连接器元件被插入的中空块之间。这样的垫片能调节模块的膨胀和收缩，释放应力和隔离声波振动。
本文中涉及拐角铸件的地方，应该理解，采用术语“铸件”是因为该词是标准的技术名词。虽然这样的元件通常通过铸造形成，但它们通过铸造形成不是本发明的本质特征。例如它们可以由薄钢板制作。另外，在涉及拐角铸件或中空块的地方，应该理解，虽然这样的元件通常分别形成并且随后例如通过焊接固定到模块的其它部分，但拐角铸件和中空块被形成为模块结构的其余部分的整体部分也在本发明的范围内。
标准载荷吊运设备被设计成接合具有大约2260mm(根据标准精确间距通常是2259mm，因此这里被称为“大约2260mm”)的中心到中心的间距的拐角铸件。根据本发明的另一方面，模块的总外部宽度可以在2350mm到2500mm的范围内，允许在模块拐角处的拐角铸件具有大约2260mm的中心到中心的间距。然而，在大多数应用中，希望模块有更大的总宽度。在此情况下，可以希望沿着模块的每个顶端边缘和底端边缘设置一个或多个附加的紧固元件；单一的附加紧固元件可以是足够的且可以与在模块的一角的紧固元件隔开大约2260mm的中心到中心的间距。该紧固元件可以是偏离中心的或可以是从模块的相对侧的拐角等间隔的。或者，如上所述，一对附加紧固元件可以对称地以大约2260mm的中心到中心的间距沿着模块的顶端边缘设置在模块的中心平面的两侧。也希望一对附加紧固元件对称地以大约2260mm的中心到中心的间距沿着模块的底端边缘设置在模块的中心平面的两侧。附加的紧固元件然后能被用于例如将模块紧固在道路挂车/底盘上或设置在吊运终端上的运输底盘上。模块宽度可以小于2400mm；在此情况下，模块并排连接在一起有利于运输。例如每一个的宽度大约1250mm的两个模块能以此种方式连接。
特别是在相对长的模块的情况中，沿着模块的顶和底侧边缘的中途设置紧固元件也可以是有利的。如上所述，这样做可以便于吊装和运输，并且也可以被用于连接到基础或相邻的模块。
在模块的总宽度超过上面给出的2350mm到2500mm的范围地方，最好达到该宽度的1.5或2倍，因此最好达到4900mm。如果模块不超过3660mm(标准宽度的1.5倍)，就有这样的优点，并排放置的两个模块然后占用通常被分配给三个并排放置的货物集装箱的空间，即达到大约7400mm的总宽度。对于大于3600mm的宽度和达到4900mm的宽度的模块，用于一个模块的空间将是通常分配给两个并排放置的标准集装箱的空间。例如这样做能够便于通过集装箱船或其它船舶运输模块。
模块的其它尺寸也可以与货物集装箱的尺寸匹配。这样的集装箱一般的长度为10英尺(2991mm)、20英尺(6058mm)、30英尺(9125mm)、40英尺(12192mm)、45英尺(13716mm)或者尤其在美国或加拿大达到53英尺(17154mm)。模块的总长度最可能在6000mm到6100mm的范围、12100mm到12300mm的范围或13600mm到13800mm的范围，这些尺寸为货物集装箱最一般使用的尺寸。
对于大于40英尺(12192mm)的模块长度，紧固元件最好设置在纵向上与标准的40英尺(12192mm)集装箱相同的位置以允许用标准尺寸的设备和以标准船舶堆装配置进行提升和船舶堆装(vessel stowage)。
最好模块的外部被安装多个附加紧固元件来与外墙覆盖层系统和/或顶盖系统对接。以这样的方式添加外墙覆盖系统或顶盖系统可以非常便利。附加紧固元件最好紧固到一个或多个伸长构件上。这样的附加紧固元件可以是与货物集装箱的标准铸件或作为标准铸件的紧固元件相同或不同的设计。该紧固元件也可以用于将诸如阳台、甬道、楼梯或桥接元件的其它结构元件固定到模块上。
参考根据本发明的第一个特殊方面的建筑物模块主要提供了上面的描述。应该理解，例如因为具有小于2700mm的总外部宽度，上述许多特征也能有利地结合在某些方面不同于本发明的第一个特殊方面的模块中。根据本发明的广泛的方面提供了具有一般为立方体的外部形状的建筑物模块，该建筑物模块具有侧面、端面、顶面和底面且用金属制作，该模块为中空的模块且限定了适合于人们居住的尺寸的空间，该模块包括使模块紧固到另一相邻模块的紧固元件。
这样的模块可以进一步包括根据本发明的第一个特殊方面的模块的上述任何特征。
本发明的一个重要方面是模块通常不被单独使用而是被紧固在一起作为复合(multiplicity)(“复合”被用在这里指三个或更多)模块。因而本发明进一步提供紧固在一起形成建筑物的一部分或整体的复合模块，每个模块具有一般为立方体的外部形状，该模块具有侧面、端面、顶面和底面，为中空模块的且限定了适合于人们居住的空间。
模块可以全部是相同的尺寸，但也可以是其尺寸不同的情况，特别在其宽度和长度方面尺寸不同。为了方便，至少多数模块具有大约是给定单位宽度的一、二或三倍的宽度。例如给定单位宽度可以是1220mm，一些模块可以具有大约2440mm的宽度，一些模块可以具有大约3660mm的宽度，甚至一些模块可以具有大约4880mm的宽度。同样地，至少多数模块具有大约是给定单位长度的一、二、三、四或五倍的长度。在特殊的应用中，模块具有格外短的长度因此可以至少有一个模块具有小于最长模块的长度的五分之一的长度是合乎要求的。短的模块可以同另一个更长的模块一起运输并且导致与标准长度匹配的组合长度，因此便于运输。
至少多数模块可以具有大约相同的高度。这样可以有利于在同一建筑物中使用的一组模块的情况。模块的优选高度在建筑物的设计之间可以互相不同，或者建筑物的部分之间可以互相不同。模块也可以以平整包装的形式提供，且模块的侧面竖立在现场。
最好进一步设置基础对接件，该基础对接件具有倚靠在基础上的下表面和带有连接器元件的上表面，该连接器元件与模块上的紧固元件接合以将模块紧固到基础对接件上。基础对接件的下表面能以常规的方式连接到基础上且而后能提供特殊的紧固设施以接合模块上的紧固元件。该连接器元件能以与上述关于将两个模块连接在一起的连接器元件相同的方式接合紧固元件。基础对接件可以是一个或多个矩形环的形式，模块的相对两端靠在环的相对两侧上。一种可选择的配置是将在适当位置上的该连接器元件直接固定到常规的基础上。
相似地，所提供的层间对接件可以被置于模块的各层之间，该层间对接件具有带有与直接在该对接件下方的楼层的模块上的紧固元件接合的连接器元件的下表面，和具有带有与直接在该对接件上方的楼层的模块上的紧固元件接合的连接器元件的上表面。再一次指出，该连接器元件能以与上述关于将两个模块连接在一起的连接器元件相同的方式接合模块上的紧固元件。层间对接件也可以是一个或多个矩形环的形式。
复合模块中的每个模块可以包括上面提到的任何特征。
本发明还进一步提供包括上面定义的复合模块的建筑物，模块被紧固在一起形成建筑物的一部分或全部，在相邻模块的相邻墙壁中的敞口对齐以允许人们从一个模块移动到另一模块。
建筑物的模块可以以并排关系和/或以首尾相连关系紧固在一起，和/或可以有多层的模块，一层中的模块被紧固到相邻的上层和/或下层的模块。
被连接的模块可以提供建筑物的多数或所有的结构强度，诸如覆盖层、顶盖(roofing)、阳台和楼梯井的其它结构元件由模块支撑。例如，屋顶的空间和桥接的甬道可以被提供在两个隔开的模块组之间并由模块支撑。另一个可能是将没有侧面、端面或顶面的模块连接到相邻模块形成地板，在其上面可以有敞开的或覆盖的空间。
本发明还进一步提供在现场构造建筑物的方法，该方法包括如下步骤：
在远离现场的位置制作多个模块，每个模块一般为立方体形状且包括紧固元件，
将制作的模块运输到现场，和
将模块的紧固元件紧固在一起以将模块连接在一起，相邻模块的相邻墙中的敞口对齐以允许人们从一个模块移动到另一模块。
最好制造的模块在运输期间由其紧固元件接合以紧固它们。这样便于在模块运输期间紧固模块。相似地，为了将模块移动到现场的最终位置，模块最好被它们的紧固元件接合。
通过本发明的方法构造的建筑物最好是包括复合模块和如上定义的建筑物。
                               附图说明
本发明的一定的实施例将通过实例的方式参考附图进行描述，其中：
图1是建筑物模块的透视图，
图2是图1的模块的显示墙结构的一部分的断面图，
图3是图1的模块的显示地板结构的一部分的断面图，
图4是在建筑物构造过程中被紧固到三个其它模块的第四个建筑物模块的透视图，
图5是在每一层中由十一个模块形成的建筑物的一个楼层的平面剖面图，
图6A是模块的第一个具体示例形式的透视图，
图6B是模块的第二个具体示例形式的透视图，
图6C是模块的第三个具体示例形式的透视图，
图6D是模块的第四个具体示例形式的透视图，
图7是由两个模块形成的开放跨越结构的透视图，
图8A是用于在相邻拐角将四个集装箱紧固在一起的紧固件装配的完全分解的透视图，
图8B是图8A的紧固件装配的部分分解的透视图，
图8C是图8A的紧固件装配的透视图，
图9A是省略紧固螺栓的图8A到8C的紧固件装配的端视图，
图9B是省略紧固螺栓的图9A的紧固件装配的侧剖视图，
图9C是在图9A的紧固件装配中使用的连接器元件的平面视图，
图9D是在图9A的紧固件装配中使用的锁紧板的平面视图，
图9E是在图9D所示的锁紧板的侧视图，
图9F是图9A的完整的紧固件装配的侧剖视图，
图9G是图9A的完整的紧固件装配的完全分解的透视图，
图9H是图9C中所示的连接器元件的透视图，
图9J是图9H的连接器元件的第一修改形式的透视图，
图9K是图9H的连接器元件的第二修改形式的透视图，
图10是在模块的一个端面上包括砖墙的模块的透视图，
图11是没有显示顶端而显示模块中一定的设备的模块的透视图，
图12A是标有各种尺寸的模块的透视图，
图12B是标有其它尺寸的图12A的模块的修改形式的透视图，
图12C是图12B的模块的透视图，显示其可以如何进行吊运和锁紧的接合，
图13是显示被放下到基础对接环上的模块的透视图，
图14是短得多的模块以首尾相连形式紧固在其上的模块的透视图，
图15是穿过一个叠放在另一个顶上的一对模块的屋顶、地板和侧面的剖视图，
图16A是模块的外墙的剖视图，
图16B是相邻模块的邻接的内墙的剖视图，
图17A是大模块的透视图，
图17B是由两个图17A中的模块和一个较小的模块在一起形成的建筑物的透视图，
图18A是图17B的建筑物的底层装备的平面图，
图18B是图17B的建筑物的第一层装备的平面图，
图18C是图18A和图18B中所示种类装备的建筑物的第一立面图，和
图18D是图18A和图18B中所示种类装备的建筑物的第二立面图。
                             具体实施方式
图1显示了根据本发明的典型的模块。模块10为立方体形状，具有相对的端面11(在图1中只有一个是可见的)，相对的侧面12(在图1中只有一个是可见的)，顶面13和底面14。在图1中所示实例的情况中，模块在其侧面具有从在该侧面的底部的区域向在该侧面的顶部的区域延伸的敞口15，和在其端面从端面的上面一半的区域向上延伸的敞口16。所提供的板材15A和16A在模块的最终安装前分别关闭敞口15和16。敞口15有允许人们无障碍通过的足够的高度，敞口16有提供窗户的合适的尺寸和位置。相似的敞口被提供在图1中不可见的其它侧面和端面。
模块10具有由全部是开口型材的四个水平侧横梁17、四个水平端横梁18和四个垂直柱19，和由在横梁之间焊接的波纹钢板材20形成的钢制单壳结构。
在模块10的每个拐角以各自的拐角铸件21的形式设置紧固元件。每个拐角铸件21是通常在货物集装箱上可见的种类并且是中空结构，外部顶、侧和端孔22提供进入铸件内部的通路。每个铸件21总体根据ISO/TC-104-1161制造，但在一些情况中铸件的外部长度不同，并且上部铸件的前孔根据由底部铸件的前孔的标准设定的尺寸。
图2显示可以被用在图1的模块中的具体的内墙结构。在所示实例中“L”形截面的钢壁骨材料23被焊接到钢板材20的内部，绝缘材料板24被放在壁骨材料23之间，然后胶合板25被固定到壁骨材料23上绝缘材料24的上方。
图3显示可以被用在图1的模块中的具体的地板结构。反“L”形截面(或“C”形截面)的钢地板托梁30被固定在波纹形钢板材20上，绝缘材料板31被放在托梁30之间，然后胶合板32固定到托梁30上绝缘材料31的上方。
图4示意性地显示四个模块的装配。每一个都与图1中的模块10相似的下层模块10A和10B已经与直接在模块10A上方的模块10C一起被放置在适当的位置。图4显示第四模块10D被放下到模块10B顶部上的位置以形成包括四个模块的建筑物。下文叙述模块被紧固到一起的方式。
图5显示模块楼层的一个可能的布局，在该情况中提供可以典型地用于宾馆、主要工人(key workers)或学生的卧室设施。所示的楼层包括单排模块，该单排模块包括四个模块50一套的两套模块，另一个模块51插在每套之间，另外的模块52A和52B在模块排的各个端部。给定套内的模块50被直接并排放置，没有任何交错，而与模块50有相同的尺寸和形状的模块51从相邻的两套模块50偏移。另外的模块52A和52B与模块50和51的形状不同，更短和更宽。
每个模块50可以是图1中所示的一般的结构，在模块端面上的敞口16提供外部窗口，模块侧面上的敞口15穿过模块产生中心甬道53。如图5中所示，模块50内部被具有门55并限定甬道53和甬道每一侧的卧室56的墙的隔板54分隔，从而在每个模块50内产生两个卧室。
在所示的实例中，在其侧面的敞口与甬道53对齐的模块51在模块的一端包括楼梯57，该楼梯57允许通过模块51的屋顶和/或地板中的敞口进入上和/或下一楼层。在模块51的相对端有一个可以用于辅助设施和/或电梯的空间。在所示的具体实例中，另外的模块52A和52B是厨房并且每一个都有三个窗户58。该楼层被显示为没有任何外部通道，但是当然可以理解，如果需要外部通道，其设置也容易，例如通过在模块51的端面设置一个敞口且在敞口处形成门口。
在模块50中产生的每个卧室被显示配备浴室单间59。这样的浴室单间例如可以包括坐便器、脸盆和淋浴器，其本身被认为是预制单元并且本文将不进一步描述。
图6A到6D显示模块的基本配置的可能的变化。在图6A中显示了具有开放的端面、在一个侧面的完全高度的敞口61和在相对侧面的窗口62的模块60。在图6B中显示了具有开放的侧面、相对的封闭的侧面和有窗口64的两个端面的模块63。在图6C中显示了具有开放的侧面、开放的端面和具有形成在另一个侧面和端面上的窗口66的模块65。最后，在图6D中显示了所有的端面和侧面都开放的模块67。虽然通过实例方式显示了一定的具体配置，可以理解，还可以有很多其它配置。
在图6A到6D中所示的模块比图1中所示的模块10宽大约1.5倍。如下面将要描述的，标准货物集装箱的拐角铸件21相隔标准的宽度(2259mm的中心到中心间距)以使集装箱用常规的载荷吊运设备容易地吊运并且被挂车上的紧固装置接合。对于更宽的模块，常规的载荷吊运设备的间距可不再通过设置在模块拐角处的拐角铸件21达到，而因此沿着每个顶端和底端横梁18从一个拐角铸件21开始的标准间距处设置附加铸件68。这样做使模块能通过接合附加铸件68和在同一个端横梁18上的适当的拐角铸件21的载荷吊运设备容易吊运。一对额外的铸件69也设置在底端横梁18和顶端横梁18上，以标准的间距(2259mm的中心到中心间距)对称地定位在通过模块的中心垂直纵向平面的相对的两侧。这些额外的铸件69使模块被紧固到道路挂车上的标准紧固件上，模块对称地放在道路挂车上，以及使模块被标准的提升设备对称地提升。
可以理解不在模块拐角的铸件68和69有较少的孔，并且如果仅要求将铸件69紧固到道路挂车和提升设备上，实际上铸件69可以只在它们的端面或底/顶面上有孔。
除了如上所述采用根据本发明的模块外，还可以使用特殊设计的额外模块来适合特殊的环境。例如，可以希望在建筑物内或建筑物的一侧产生高的开放空间，并且在这种情况下可以采用图7中示例种类的配置。图7中所示的结构是开放的跨越结构，由具有底面72和端面73但是没有侧面和顶面的下模块71和具有顶面75和端面76但是没有侧面和底面的上模块74形成。模块71和74可以被构造成刚性结构，或者它们可以由允许平整包装型式的运输的可分离地拆卸的板材形成。可以注意到每个模块在其八个拐角上设置拐角铸件21。
本发明的所述实施例的一个重要特征是使模块能在现场快速地、经济地和可靠地紧固在一起的紧固系统。紧固系统的一个实例形式在图8A到8C和9A到9G中显示，下文将参考附图描述该实例形式，其中图8A到8C提供该系统的概观，而图9A到9G提供该系统的各个部分的细节。
首先参考图8A，图8是分解视图，图中显示了下模块的拐角铸件21A、相邻下模块的拐角铸件21B、直接叠放在带有铸件21A的模块的顶部的上模块的拐角铸件21C和直接叠放在带有铸件21B的模块的顶部的上模块的拐角铸件21D。如将要理解的，为了清楚只显示了模块的拐角铸件而没有显示模块的剩余部分。
连接器元件81包括单一铸件的中心板部分82、从板部分82向下突出的凸块(lug)83A和83B和从板部分82向上突出的凸块83C和83D。凸块83A和83B通过下垫片85中的孔84并进入铸件21A和21B的顶部的孔22中。相似地，凸块83C和83D通过上垫片87(与下垫片85完全相同)中的孔86并进入铸件21C和21D的底部的孔22中。
一旦连接器元件如上述被安装，拐角铸件21A到21D如图8B中所示被定位。然后每一个都带着一对凸块89A和89B的锁紧板88A和88B能被插入拐角铸件的端孔22中。图8B显示板88A和88B将要进入该孔中。
板88A和88B有穿过该板和凸块89A和89B的孔90，当拐角铸件21A到21C被正确地装配在一起时，该孔与连接器元件81的凸块83A到83D中的螺纹孔91对齐。然后，作为紧固的最终状态，具有垫圈93A到93D的螺栓92A到92D穿过孔90且在凸块83A到83D的孔91中进入螺纹接合状态。这些部件然后处在图8C中所示的位置。
图9A到9G更详细地描述上述装配。图中使用了图9C所示的具有中心板部分82和四个凸块83A、83B、83C和83D(其中在图9C中只有83C和83D可见)的种类的连接器元件。该连接器元件在图9H中以透视图被显示。
可以注意到，上述紧固系统适合于在各个相邻的拐角连接四个模块。可以理解，在建筑物的其它部分，例如在拐角处，只有一个上部拐角铸件和一个下部拐角铸件，从而将需要在每侧只有一个凸块的连接器元件。图9J显示了具有中心板部分82和凸块83A和83C的这样的连接器元件。同样地，可以理解，在具有三维阵列模块的建筑物的一些部分中将要求设置在每侧有四个凸块的连接器元件。图9K显示了具有中心板部分82和凸块83A到83H的这样的连接器元件。
可以理解，虽然参考图8A和8B以及9A到9B显示和描述了具体的锁紧系统，但也可以设置其它的锁紧配置例如用以适合连接器元件的易接近性。当模块被定位在部分建造的建筑物上时，连接器元件的凸块也确保模块的精确对齐。
图10和11显示可以包括在根据本发明的模块中的一定的附加特征。例如，如果希望在模块的表面上设置砖覆盖物，槽101可以被设置在形成端面的钢板材20中，“T”形的砖连接件(brick tie)102可以插入槽101中并且砖搁架103可以固定在端面的底部。如图10中所示，砖墙可以形成在窗户104周围。图11也显示了例如浴室或厨房的单间如何能通过模块的侧敞口插入以允许在现场或在运输到现场前安装这样的模块。
图12A显示模块的一个实例，该模块可以是例如图5中所示的模块52A。该模块的大多数特征已经在上文描述并且在图12A中用相同的参考数字表示。在图12A中清楚地显示的进一步特征是沿着全部水平横梁设置固定点120，覆盖层系统、屋顶支撑系统等系统可以被固定到该固定点上。在一个具体的实例中模块52A将有下列尺寸：
总外部宽度，w：3600mm
总外部长度，l：6096mm
总外部高度，h：2900mm
固定点120之间的间隔，s：900mm
从在同一个端横梁的另一个拐角铸件开始的附加铸件68的中心到中心距离，d：2259mm
额外铸件69的中心到中心间距，x：2259mm
从以上描述可以理解，根据模块的尺寸以及被要求的吊运和连接设备，铸件可以以各种方式排列。图12B显示在模块一端铸件的一种特别有利的配置。在所示的配置中有四个拐角铸件21、沿着模块该端顶部的另外四个铸件69A、69B、69C和69D和沿着模块该端底部的又四个铸件69A’、69B’、69C’和69D’。模块的另一端具有相同的铸件配置。
铸件在图12B中由中心线C/L指示的模块的中心垂直平面左右对称排列。铸件21、69中的每个铸件都与另一个铸件以标准间距排列，也就是以从铸件的外边缘测量的2438mm的图12B中标为D的距离排列(导致在铸件中大约2260mm的孔的中心到中心的间距)。
通常，如果模块将由用于吊运货物集装箱的标准设备提升，则如图12C中所示和实线箭头所描述，吊运机(spreader)95将被放下与在模块的每一端的铸件69A和69D相接合。模块的重量则能被均匀分布在吊运机上。相似地，当将模块锁紧在例如挂车车架上时，通过使用图12C中虚线箭头96所指的铸件69A’和69D’，模块能被对称地定位。但应当注意，另一个可能性是通过使用铸件69B’和69C’中的任何一个铸件和拐角铸件21中的一个铸件一起非对称地定位模块；图12C中的虚线箭头97描述了这种配置，当模块被储存在集装箱船中或被用在希望使一个楼层中的模块从相邻层中的模块偏移的建筑物中时，这样的配置可以是有用的。
应该理解，虽然在图12B中附加铸件只在模块的端部被显示，但是它们也可以被设置在沿着模块的顶部侧边缘和底部侧边缘的长度的一半处。而且，如果需要，它们也可以设置在远离模块的任何表面的边缘的位置，用于例如将其它结构元件固定到建筑物上。因而，铸件可以处在模块的端部区域而不是在端部。
图13显示被置于基础对接件环130上的诸如图1中的模块10的模块。环130被置于适当的基础上并且以已知的合适方式将其自身锁紧到基础上。在环130的上表面上与连接器元件81相似形式的连接器131向上突出，但是凸块132只在一侧从焊接到环130上的板133突出。在所显示的实例中每个连接器131都具有单一的凸块132，但是从上面参考图8A到8C和9A到9C的描述中可以理解，它们也可以有一对凸块。凸块132有螺纹孔(图13中不可见)用于接纳紧固修改型式的上述锁紧板88A和88B的螺栓(该锁紧板被修改成使每个板只带一个凸块，螺栓穿过凸块并进入连接器131中的螺纹孔中)。可以注意到，环130的尺寸匹配模块的长度，从而模块的相对两端能被紧固到环的相对两侧。可以设置能直接将模块连接到基础上的特殊的手动或自动扭转锁(twist lock)或其它机械锁紧连接器。
图14显示了与上述模块10有相似的尺寸的模块140和在一起的连接在模块10的端部的有相同的高度和宽度但是长度短得多的另一个模块141。两个模块的组合最好具有标准的长度，例如40英尺(12192mm)。这样的首尾相连连接可以提供一起运输两个模块的有用的方式，即使短模块后来被用在建筑物中不同的位置。
图15显示穿过一个叠放在另一个顶部的两个模块151和152的地板、天花板和外墙的截面。在所显示的实例中窗户153和154设置在模块151和152中且砖墙155设置在窗户之间的外墙上。下模块152被显示带有压制钢波纹屋顶面板(pan)156，在其下方是绝缘板157A、胶合板衬层158A和石膏纤维板涂饰159A。绝缘板157A由焊接到屋顶面板156上的“L”形型材160A保持在适当的位置。以相似的方式，上模块151的地板包括压制钢波纹底面板161，绝缘板157B被放在该底面板上方且由焊接到钢制波纹面板161上的“L”形型材160B紧固在适当的位置。胶合板地板158B被放在绝缘板157B上方。
图16A显示穿过外墙结构的一个实例的截面(平面图)。波纹钢制面板(skin)提供结构强度并且在内侧带有由“L”形型材160C保持在适当位置的绝缘板157C。胶合板衬料158C被紧固在绝缘板157C上并且其上再添加石膏纤维板涂饰159C。在外侧钢制面板163有一层绝缘材料164和外侧通过连接件保持在面板163上的砖墙165，该连接件被接合在焊接到钢制面板163上的板167中形成的槽166中。
图16B显示穿过相邻模块的邻接的内墙168A、168B的实例的截面(平面图)。每个墙有包括波纹钢制面板163的相同的结构，波纹钢制面板163在其外表面暴露而面对相邻模块，在其内表面上带有由焊接到面板163上的“L”形型材160D保持在适当位置的绝缘板157D。胶合板衬料158D被紧固在绝缘板157D上并且其上添加石膏纤维板涂饰159D。
虽然对本发明的一定的具体实施例进行了描述，可以理解，这些实施例当然只是许多不同的可能配置的实例。在所述实例中上层模块被直接放在下层模块上并且上层模块有与下层模块相同的尺寸。但是可以理解，不必总是这种情况。例如，上层模块可以比直接在其下方的模块大或小，和/或一层中的模块可以从另一层中的模块偏移。在这种情况下当然希望模块沿着它们的边缘的一半处有紧固元件，从而一层中的模块能被可靠地连接到另一层中的模块上。
在所述建筑物的具体实例中提供了卧室用房。可以理解，模块可以被用在包括住房、宾馆，旅店、医院、护理院、以及教育的、社会的和休闲的设施、和商业的、刑事的和工业用房在内的各种应用场合。其它应用包括地下室和地窖、停车房和仓库。由模块提供的用房能够采用多种形式，包括卧室、起居室、餐厅、厨房、浴室、甬道、服务区、储藏室、自行车棚、楼梯井、电梯井、自动洗衣店、社区场地和办公室。
由模块形成的建筑物能够是具有与常规的建筑物的期望寿命一样或更长的永久的建筑物结构，并且它们也能够容易地被扩大、转变用途或修改。而且，如果愿意，建筑物能够方便地被拆卸并且模块被移动到其它地方。
可以理解，也能在模块中提供适当的辅助设施。辅助设施可以通过特殊形成的管道(duct)等在地板下、天花板上运行。模块可以在适当的位置设置开口以允许辅助设施从一个模块通到另一个模块。
图17A显示具有各种辅助部件的大模块200，为了使结构能被更好地理解，辅助部件如虚线所示被移位。模块200包括在其顶部的板201和在其底部的板201’，它们在现场被移除以便为辅助设施管道提供通路。模块也包括支撑/密封板202、203和204，当模块被运输和提升时，这些板增加模块强度，但是能在现场被移除以提供敞口，并且模块进一步包括沿着侧面的底部固定的砖搁架205以支撑砖覆盖层。
图17B显示了一个安装在另一个顶部的两个图17A中的模块200以及在一起的一个较小的模块300。较小的模块300具有相应于模块200中的侧面敞口的侧面敞口、砖搁架305和支撑板302。这些模块被显示连接到基础99。
图18A显示图17B中所示的建筑物的底层如何装备。建筑物包括在建筑物一端向外的门敞口211和311和在另一端的窗敞口212和312。如图所示在底层上提供了起居室315、厨房215、浴室216和第一卧室217。在第一层有第二卧室218和浴室219以及第三卧室220，第三卧室220有通向由模块300的部分顶部形成的屋顶平台316的门。在第一层的一端阳台221被连接到上模块200，在另一端有一个大窗户。图18C和18D显示了在这种类型的建筑物的情况下能够获得的外部立面图。