用于建造平面结构的建筑系统.pdf

本发明涉及一种平面结构，例如墙壁、地板、天花板或屋顶，包括：在第一方向上相互平行地延伸的型材(3A)；以可释放方式联接到型材上的元件(1)；其中，型材沿着元件的两侧面延伸，并且元件与相邻的两个型材相联接。本发明还涉及到该结构中所采用的元件和型材，以及涉及到建造这种结构的方法。采取这些措施的结果是实现了元件的自动定位。这将不再依靠施工人员的技术。由于所述联接的可释放特性，元件可以简单地堆叠到型材上。

1.  平面结构，例如，墙壁、地板、天花板或屋顶，包括：
在第一方向上相互平行地延伸的型材；
以可释放方式联接到型材上的元件；
其中，型材沿着元件的两侧面延伸；并且，
元件与相邻的两个型材相联接。

2.  如权利要求1所述的结构，
其特征在于
所述元件适于在其沿型材纵向的横切向延伸的端壁位置上形成元件和型材之间的联接。

3.  如权利要求1或2所述的结构，
其特征在于
所述联接适于形成状态锁定联接。

4.  如权利要求3所述的结构，
其特征在于
所述联接用于沿型材的纵向和平面结构的平面的法向锁定元件和型材。

5.  如前述权利要求中任一项所述的结构，
其特征在于
所述元件上设置了凹口，分布于元件的端壁上，用于与布置在型材上的舌片接合。

6.  如前述权利要求中任一项所述的结构，
其特征在于
所述元件在靠近型材的侧面上设置凹槽，用于与扁平形式的型材接合。

7.  如权利要求6所述的结构，
其特征在于
所述元件两侧面上凹槽深度的总和等于或大于型材的高度，相邻的元件相互接触。

8.  如权利要求6或7所述的结构，
其特征在于
所述型材借助锚接件与平行结构联接。

9.  如前述权利要求中任一项所述的结构，
其特征在于
沿型材长度方向延伸的接缝形成于型材横切向的连续结构元件之间。

10.  如权利要求9所述的结构，
其特征在于
辅助型材被放置在接缝的位置上。

11.  如前述权利要求中任一项所述的结构，
其特征在于
垂直延伸的接缝布置在水平方向的连续结构元件之间。

12.  如前述权利要求中任一项所述的结构，
其特征在于
所述结构元件至少在型材的纵向彼此相连。

13.  如权利要求9，10或11所述的结构，
其特征在于
至少接缝的一部分被灰泥或胶泥所填充。

14.  如前述权利要求中任一项所述的所采用的元件，
其特征在于
所述元件是实心的。

15.  如权利要求1-13中任一项所述的所采用的元件，
其特征在于
所述元件是中空的。

16.  如权利要求14所述的元件，
其特征在于
所述元件至少在其外侧和侧面上设有壁面。

17.  如权利要求16所述的元件，
其特征在于
所述元件由折叠的平板材料制成。

18.  如权利要求14-17中任一项所述的元件，
其特征在于
所述元件在其两个端壁上设置沿所述结构的方向延伸的凹槽。

19.  如权利要求18所述的元件，
其特征在于
所述凹槽布置在邻近端面中心处。

20.  如前述权利要求中任一项所述的元件，
其特征在于
所述元件在其邻近型材的侧面上提供凹槽，用于与型材接合。

21.  如权利要求20所述的元件，
其特征在于
所述元件两侧面上凹槽深度的总和等于或大于型材的高度。

22.  如前述权利要求中任一项所述的元件，
其特征在于
所述元件被赋予了辅助功能，如灯、房号、名牌、电铃按钮或信箱。

23.  如权利要求1-13中任一项所述的用于结构的特定元件，
其特征在于
该特定元件为门槛。

24.  如权利要求1-13中任一项所述的用于结构的特定元件，
其特征在于
该特定元件为过梁。

25.  如权利要求1-13中任一项所述的用于结构的型材，
其特征在于
所述型材包括至少一个位于元件之间并沿其纵向延伸的部分，该部分设置突起部分，用于与元件上设置的凹口一起形成状态锁定联接。

26.  如权利要求25所述的型材，
其特征在于
所述突起由折叠的舌片形成。

27.  如权利要求26所述的型材，
其特征在于
所述突起交替折叠到两侧面，折叠到一个侧面上的舌片的间距与所建造的结构中的元件的间距相同。

28.  如权利要求25，26或27所述的型材，
其特征在于
所述型材设有平行于所建造结构的平面延伸的部分。

29.  如权利要求28所述的型材，
其特征在于
所述型材的横截面基本为T型。

30.  如权利要求26至29所述的型材，
其特征在于
所述型材是折叠的。

31.  如权利要求25所述的型材，
其特征在于
所述型材是扁平的，并且，其每个侧面上都设有突起。

32.  如权利要求30所述的型材，
其特征在于
所述型材的两个侧面上提供交替的突起。

33.  如权利要求31或32所述的型材，
其特征在于
所述型材上提供开口，用于与基本上沿着结构平面的横切方向延伸的锚接件接合。

34.  如权利要求1-13中任一项所述的所建造结构的全套部件，
其特征在于
若干如权利要求14-24中任一项所述的元件，以及若干如权利要求25-33中任一项所述的元件。

35.  一种建造基本平面的结构的方法，包括以下的步骤：
放置第一型材，在该型材至少一个纵向侧面上设置突起；
与第一型材相邻地放置一组元件，这些元件以状态锁定方式与型材锁定；
与元件相邻地放置至少一个型材，该型材以状态锁定方式与型材锁定；以及
重复后两步直至结构完成。

用于建造平面结构的建筑系统
本发明涉及一种建筑系统，用于建造平面结构，如墙壁、地板和天花板。本发明特别涉及一种利用该建筑系统建造的平面结构，如墙壁、地板、天花板和屋顶。
在传统的建筑中，砌砖被应用于建造平面垂直结构，如墙壁。传统的砌砖由于工资成本的增加正变得越来越昂贵。
本发明的一个目的是提出一种这样的结构：装配几乎不需要任何专业技能，而且建造的速度非常快。
水平支撑结构通常由混凝土建造，即，整料件就在现场建造。这样的整料件的缺陷是：只有被破坏后才能移动。可用构件只在很小的程度上才能再利用，因此对于其他的用途来说几乎没有附加值。
本发明的另一个目的是提出一种能够很容易并迅速地建造出来的结构，且能够被迅速拆除，解体后可用的成分适合再利用。
斜屋顶通常采用屋瓦。为了支撑这些屋瓦，利用放置在椽子上的屋顶板，瓦片板条布置在屋顶板上。
本发明的一个目的是提出一种适于应用在斜屋顶的结构，必需的支撑措施非常少。
这些目的通过如下的结构得以实现：该结构包括在第一方向上相互平行地延伸的型材，以及以可释放方式联接到型材上的元件，型材沿着元件的两侧面延伸，元件与相邻的两个型材相联接。
这些措施的结果是实现元件的自动定位，这将不再依靠施工人员的技术。由于所述联接的可释放特性，元件可以简单地堆叠在型材上。在完成一排元件的堆叠后，放置下一个型材。此处，粘合剂或灰泥的作用是不必要的。
特别地，当按照本发明的结构用于水平结构，如地板和天花板时，就可能对元件再利用。总之，这将易于再次移除。原则上，按照本发明，在上述结构上应用混凝土顶层是可能的，尽管因此而失去了对元件再利用的选择。
在屋顶倾斜结构的应用中，也可以采用水平延伸型材来支撑元件。可以选择合适的尺寸，这样，椽子的数量可以减少。无论如何，屋顶板和瓦片板条都可以省却。
为了获得尽可能大的强度，所述元件适于在其沿型材纵向之横切向延伸的端壁位置上形成元件和型材之间的联接。
因此，在元件的两个端面上，得到一个位于型材和元件之间的锚接。与元件只通过一处或相近的两处联接到型材的状态相比，横向力的阻力增加很大。
在第一个例子中，按照本发明的结构适用于建造外观为砌砖的结构。然而，利用按照本发明的系统制造不同外观、材料，形式以及尺寸的结构也是可能的。
状态锁定联接的作用是实现堆叠，亦即元件和型材尽可能相互定位。此外，附加的固定方式，如胶水或胶泥的作用，因此变得不再必要。
按照另一个优选实施例，所述联接用于沿型材的纵向和平面结构的平面的法向锁定元件和型材。采用这一措施可以实现元件和型材的有效固定，并确保了堆叠和移除的功能。
按照另一个特定的实施例，元件上提供了很多凹口，分布于元件的端壁上，用于与布置在型材上的舌片实现接合。元件端壁上的凹口常以简单的方式布置。在元件比较坚硬的情形下，可以利用机加工过程，如锯和磨，来制造。在陶瓷元件的情形下这同样可行，尽管以未烧结的形式——如通过挤压成形或通过外形的适当改变——提供带有这种凹口的元件更吸引人。
折弯舌片的设置也很简单；在折叠材料，如电镀钢中，舌片可被冲压出再折叠。在诸如铝的可挤压材料的情况下，舌片作为一个折叠的部分在挤压过程中形成。剩余的部分再被去掉。
在按照本发明的结构的形成过程中，在元件之间利用了型材。横切于型材的方向上彼此临近的元件被接缝分开，该接缝具有和型材相同的厚度。通过利用辅助型材或者在型材上增加加厚或突起的部分，从而增大接缝的厚度是可能的，这样型材和元件之间就产生了一个空隙。那么，算上加厚或突起部分的一或两倍的有效高度，实际的接头宽度就与型材的厚度相同。
上文讨论的措施涉及到垂直结构法向位置的水平接头，其中，元件沿水平方向延伸。当然，在垂直结构中，在元件沿长度方向垂直地放置元件也是可能的，那么，型材必须也被垂直放置。在如屋顶这样的倾斜结构中，型材能够被水平或者垂直放置。
也可以通过选择宽度等于两倍凹槽深度加上所需接缝宽度的舌片来形成某一宽度的垂直接缝。
反过来，通过正确选择舌片的宽度，在型材纵向实现元件彼此的连接也是可能的。
因此产生的接缝可由胶泥、灰泥或型材填充，这取决于所想要的外观。
实心元件的应用是吸引人的。特别是如下情形：使用陶瓷元件如砖，或者由木材、类木材料，如压缩木纤维、塑料或者其他压缩的天然纤维材料制成的元件。
然而，中空材料的应用也是可能的，例如，通过旋转模制、注模、或挤压成形的塑料元件。在挤压成形的情况下，端面是开放的。这在大部分的应用中并不会带来问题。利用折叠材料制造这样的中空结构元件也是可能的，例如，钢板，经过电镀或其他使之更耐久的方式进行处理。在后者情况下，结构元件的内壁不作要求。
一个吸引人的优选实施例提出了如下措施：元件的两个端壁带有沿着所述结构的方向延伸的凹槽。凹槽易于设置，并且，由于能从元件的两个长的侧面接近凹槽，凹槽可被从两个侧面加以利用。
而另一个优选实施例提出了如下措施：凹槽布置在接近端面中心处。这一措施为在所述结构中以两种不同的方式放置元件提供了选择，即：以凹槽与外表面之间的最大距离或者以凹槽与外表面之间的最小距离。在两种情况下，元件从凹槽的突起部分(其位置最终由型材的舌片决定)是不同的。这可被用于在所述结构内制造凸起效果。
这里所指出的是：在元件的端壁上设置超过一个凹槽是可能的，甚至提供了形成凸起效果的可能性。
但是，元件不必非得简化成结构元件，它同样也可以由建筑中实现第二个功能的元件来形成，例如，一个信箱，一个轻型名牌，一个轻型房号，一个轻型路标或者一个电铃按钮。
在按照本发明的元件中结合更多结构功能的可能性也是存在的。因而，元件可以实现为用于跨越框架的过梁。为此目的，元件给定为长型，这样，它跨越框架是可能的，而且，与型材和其他元件的栅格相适应。为了获得所要求的强度，必须使过梁高于常规的元件高度。但吸引人的是，高度也与其他型材和元件的栅格相适应，这样，高度等于常规元件名义高度的一个倍数。
同样需要考虑的应用是门槛，其可实现为与过梁同样的方式。框架也可结合到所述结构中。
型材包括至少一个位于元件之间，并沿其纵向延伸的部分，该部分提供突起部分，与元件上设置的凹口一起，形成状态锁定联接。
这些突起部分优选由折叠的舌片形成。该实施例简单且造价低廉，特别适用于当型材由折叠的钢板制造的情况。如前面实施例所述，型材可由金属制造，如钢板。电镀钢板可以用作此目的，但是对于某些情况，也可以使用不锈钢。而其他的金属如铝，也并不被排除在外。铝的优势是可以挤压成形，可以非常自由地得到多种形式。当采用钢型材时，其形式只能通过折叠方式获得。采用其他材料如塑料也是可能的，如纤维增强塑料。
另一个优选实施例提出了如下措施：突起交替折叠到两侧面，折叠到一个侧面上的舌片的间距与所建造的结构中的元件的间距相同。型材与位于型材两侧的元件以锁定的形式获得很好的联接。为得到最佳的锁定，元件通过突起接合在两个端面上。
在最简单的情形下，型材由条带状材料组成。该条带只在条带平面的横切面和结构平面的横切面具有弯曲刚性。为了在结构平面上提供一定的刚度，型材的一部分与所建造结构的平面平行地延伸。因此，可获得L形的横截面，该横截面的两个面上都具有必需的刚度。
当型材的横截面基本为T形时，上述的效果得以增强。该T形通过挤压工艺可以很容易地加工出来，但是，当型材由折叠的厚钢板所制造时，T形的一个边不可避免地应该具有双倍的材料厚度。
本发明不仅涉及按照本发明的结构以及应用在按照本发明的结构的建筑中的独立部件，而且涉及不同部分的全套部件，本发明的大量优点最终仅当元件与型材相结合时才能获得。当在结构中采用特定的元件时，也落入本发明的范围之内。
本发明还涉及一种用于建造基本平面的结构的方法，包括以下步骤：放置第一型材，在该型材至少一个纵向侧面上提供突起；与第一型材相邻地放置一组元件，这些元件以状态锁定方式与型材锁定；与元件相邻地放置至少一个型材，该型材以状态锁定方式与型材锁定；以及重复后两步直至结构完成。
附图说明
参考下文附图，对本发明进行说明，其中：
图1示出了按照本发明第一实施例的元件的示意图；
图2示出了按照本发明第二实施例的元件的示意图；
图3示出了按照本发明第三实施例的元件的示意图；
图4是按照本发明的一个特定元件的示意图；
图5是按照本发明的型材的第一实施例的示意图
图6是按照本发明的型材的第二实施例的示意图
图7是按照第三实施例的两个型材的结合以及型材之间所放置元件的横截面图；
图8示出了图7的一种变体的相应视图；
图9示出了按照第一实施例的型材相应于图7视图；
图10是第四实施例的示意图；
图11是增加了锚接件的第四实施例的详细示意图；
图11A示出了在第四实施例中所采用的锚接件的视图；
图11B示出了在第四实施例中所采用的两个型材的视图；以及
图12示出了第五实施例的示意图。
具体实施方式
图1所示的块状元件1由陶瓷材料，如耐火粘土制成。当然，使用其他材料制造，如木材或者木纤维制品，如MDF，也是可以的。也可以采用纸基材料、天然纤维、塑料或金属。块状元件1的每一个端壁3上都有凹槽2。这些凹槽通过机加工过程形成，如磨，也可以在元件形成过程中直接形成凹槽。关于此点的一个例子是挤压成形砖的制造，在挤压过程中形成凹槽。当砖烧结时，凹槽自动固定。
凹槽2布置在稍稍偏离端面3中心的位置。这就为把元件联接到型材提供了两种不同的方式进行选择，这将在下文进行讨论。因而，型材和元件的相互位置是变化的，其中，在所形成的结构中会形成凸起效果。
图2示出了元件1的第二实施例，在其每一个端面3上，分别有两个凹槽2a，2b。这就提供了这样的选择：在正确的尺寸下，可以通过四种不同的方式把元件联接到型材，这将在下文进行讨论。
而制造中空元件也是可能的。为实现此目的，元件应由两部分组装而成，或者元件应由挤压成形的元件组成。挤压成形的元件的端面可由盖子封闭，这取决于应用情况。也可利用折叠的板状材料制作元件，如可折叠的钢板。
这样的元件4如图3所示。由板状材料形成的是前表面5，位于所述结构的可视面上。制造元件的平板也包括上壁6和下壁7。凹口8，设置在上壁6和下壁7上。凹口8设置在上壁6和下壁7上，如前述实施例中的凹槽2一样，用于固定连接到型材上。所述元件进一步包括端壁9，仅延伸至与凹口8相同的深度。与元件结合在一起的还有具有结构、保护或者装饰作用的壁面。
在用按照本发明的结构所建造的建筑中，将其他的功能也结合到元件中是吸引人的。因此，图4示出了一个特定元件10，该元件带有口盖11，用于信箱。
图5示出了一种型材13，该型材形成了按照本发明的建筑系统的一个部分。型材13适于用铝制造，但是，其他的材料，如其他金属或塑料，也同样可被采用。
所述型材基本为带有两个分支14，15的L形。舌片16布置在分支15的自由边。这些舌片16交替折叠为向上的16A和向下的16B。舌片16之间的距离对于建筑系统来说非常重要。在图5示出的示范实施例中，两个向上折弯的舌片16A之间的距离等于元件1的长度。两个向下折弯的舌片16B之间的距离也等于元件1的长度。在现有技术的实施例中，舌片16B也可被置于两个舌片16A的中间。在用按照本发明的结构建造建筑的过程中，会出现半块砖的联结问题。
在所示的示范实施例中，型材13的分支14向上折叠；当然，把分支向下折叠或者以其他方式布置型材也是可以的。
图6示出了型材17的布置，该型材由于具有双分支18而与图5中所示的型材区分开来。由于这种双分支18的存在，可以获得更大的刚度，这对于确定的应用非常重要。与图5中所示型材的另一个差异是分支15更宽；延伸超过了舌片16。这当然就增加了型材的刚度，而且，也给与型材连接的元件1提供了更好的支撑。
原则上，当与元件1相互分离的型材被插入元件时，元件1可以彼此连接。把元件之间正常存在的接缝加大也是可能的。图7所示的型材19就是为此目的进行的应用。为实现此目的，型材19上提供了在图7中向上延伸的突起部分20，和向下延伸的突起部分21。在这个示范实施例中，突起部分20和21在沿着型材长度方向成排设置。
替换地，或者与之结合地，也可以利用辅助型材以事先确定元件之间或元件与型材19之间的相互距离，这种情况在图8中示出。由例如塑料制成的型材22此处用于保持元件1之间的距离。他们形成了可见的接缝。
如上文所述，折叠型材也适于应用。
图9示出了上文提及的元件1和型材2如何组装成平面结构7，其横截面如图3所示。结构的基座由至少两个基本垂直延伸的支柱8组成。这些优选可由铝制成，也可由钢、木材或塑料制成。它们形成了按照本发明结构所形成的建筑的支撑结构的一部分。
最下面的型材3A通过螺钉9固定在这些支柱上。这样，型材就形成了元件1水平延伸以支撑放置其上的元件1。在放置元件1的过程中，可布置为：型材朝上折弯的舌片6A延伸至元件1的凹槽2中。此处，舌片6A在水平方向、元件长度方向及其横切方向锁定元件。
接下来，可放置型材3B。此处，型材向下折弯的舌片6B延伸到元件1的凹槽2中。正如通过下面型材的向上弯折的舌片在凹槽中接合一样，舌片延伸至每个不同元件的两个凹槽中。因此，单个凹槽用于接合两个相邻的元件。每个元件有两个凹槽，每个侧面上分布一个，与不同的舌片彼此接合。因此，有可能以最少的舌片获得不错的固定。
在放置型材3B之后，用螺钉拧到支柱8上。这样，图中元件1的最下层就被锁定。然后，元件1随后的层被放置，虽然，为完成半块砖的联结要有超过元件长度一半的偏移量。这些操作重复进行以获得完整的墙壁结构。
在上文讨论的建筑中，凹槽并未设置在元件宽度的中心位置，而是稍稍偏离中心。这就为以两种不同的方式设置元件提供了选择，即，向外远离和较少向外远离。因此，墙壁中可设置凸起效果。
在上文所示的建筑中，型材是平直的，这样，就可获得平直的墙壁。但也可能采用曲线型材以获得在现代建筑中有着强烈需求的曲线墙壁。为此目的，元件将被制成具有轻微锥度的端面。
尽管上面所采用的元件大体为砖的形式，但采用其他形式也是可能的，如正方形表面的元件或拉长的元件。
也可以使型材3垂直地延伸，当然，在建造过程中，元件在被随后的型材固定之前，必须被暂时固定。型材也可为此倾斜放置。
本发明同样适用于水平的甚至是倾斜的建筑，如屋顶。在水平建筑中，也必须考虑元件的暂时固定。此处，盒式元件更引人注意。
也可能使元件无间隙地刚性连接到型材上的舌片。在建造地板的情况下，这一点尤为吸引人。也可能留有小的间隙，例如，减少利用本结构建造的建筑物受地震破坏的敏感性。
本发明的一个更吸引人的优点在于可用有限数量元件和型材来作集运架(pallet)。
元件还可进行处理，如施加涂层，以获得所要求的外观。
在适当的型材和结构元件尺寸下，在型材长度方向上的连续结构元件可被放置为彼此直接接触。但也可以使结构元件通过某种接缝彼此连接。然后，这种接缝以灰泥或胶泥填充。
图10示出了本发明的第四实施例。此处，扁平型材被采用。在扁平型材和平行于平面结构延伸的支撑结构之间未采用连接。在此情况下，平面结构自身必须非常坚固，或者必须采用其他措施。在图10所示的实施例中，元件30不仅在端面上提供了横向凹槽31，而且在纵向表面上，提供了纵向凹槽32。此处，纵向凹槽32用于接受沿长度方向延伸的型材33的一部分。由于型材33的存在，元件在横向被固定。和前述实施例中阐释的相同，布置在型材33两侧的突起34的长度方向上进行了固定。这些突起34与横向凹槽31接合，从而也实现了沿长度方向上的固定。为确保建筑中半块转的联结，所述突起被移至相对于彼此双方一半的间距处。与前述实施例相比，该实施例的优势是型材33非常简单，因此，可被非常便宜地制造出来。此外，不必采用任何附加装置支撑结构。此处注意，型材延伸超过不止一个元件，优选超过2到10个元件。
图11示出了一个成本价格也很低的实施例，但是，此处出现了一个用于支撑结构的附加装置。此实施例中所示的结构基本上与图10所示的实施例一致，但是，在图11所示的实施例中，应用了锚接件附接到基本平行延伸的结构。为此目的，在突起34上设置凹口35。当按照本发明的结构堆叠时，带有凹口35的突起34变成彼此相对布置。这样就使得在凹口35上布置锚接件36成为可能。为此提供了与两个型材33接合的适当凹口37的锚接件36。这样就产生了一个状态锁定联接。锚接件36能被连接到支撑结构，例如建造本结构所倚靠的一堵已经存在的墙壁。在翻新工作中，该结构尤为吸引人。在图11所示的情况下，锚接件在下型材33被放置之后以及上型材33被放置之前布置。锚接件36的数目可根据所应用的结构进行选择；一般而言，在每一对元件30之间放置一个锚接件36是不必要的。
上文阐释的元件都是在型材横切方向上的彼此接触的元件。图12示出了一个实施例，其中，型材横切方向上彼此接触的元件被一个辅助型材所分离，因此，产生了接缝。当然，可以对这种接缝进行勾缝，但是，更简单的方法是型材用深色的材料制成，这样，看起来如同已经进行了勾缝。在此处所示的实施例中，辅助型材是U型的。这与型材所使用的金属有关。可以选择其他形式的型材，例如，当采用塑料时，选择矩形截面的闭合型材。在此处所示的实施例中，U型辅助型材37被放置在型材33之上。开口38布置在辅助型材上，用作突起34的通路，这样，它们就可与位于上方的元件30接合。尽管在附图中并未示出，也可以把开口布置在辅助型材上，允许可能的锚接件通过。
型材横切方向上连续的结构元件通常通过与型材同宽的接缝彼此分离。不可能在没有任何附加措施的情况下把这些接缝全部减小。但是，可以加宽接缝。型材上可以提供适当的突起，用于实现使结构元件与型材保持一定距离的目的。这些接缝可用连接灰泥或胶泥填充。
为使这些接缝全部减小，或，换言之，为使结构元件在型材横切方向彼此相连，型材必须被插入结构元件中。换一种说法，即，结构元件在接缝处必须具有加宽的部分。