整个可移动建筑产品系列都采用了工业铝合金型材作为结构构件,因此,构件、组件与模块的连接构造设计都与铝合金型材的构造特征有着紧密的关系。相比较钢材,铝合金型材的加工精度更高,通过型材四周的凹槽,工业铝型材可以在任意位置通过特制的螺栓和过渡连接件和其他结构以及围护体构件连接,因此栓接成为装配构造设计的核心。
相比较其他如铆钉、螺丝等金属连接构造,栓接除了安装高效,还具有强度高、可拆卸等优点。由于所有的铝合金型材的凹槽尺寸都是统一的(8mm),因此螺栓与螺母的尺寸也是标准的:M8型T形螺栓和螺母。螺栓螺母的统一规格既减少了零部件的种类(表F4),也为过渡构件的开洞设计提供了基本参照,所有构件与铝型材连接面的开洞都采用了9mm的长圆孔,既保证了工艺的标准化,也考虑了安装误差。主要的构件连接包括工业铝型材之间(包括主体结构框架、太阳能支架、设备容器框架)、各种围护体组件以及零配件与铝合金型材之间,都采用了统一的栓接构造。
表F4 铝合金单元房中的装配构件统计:栓接占据了装配构造的主要部分
在减少螺栓的类型、保证结构强度的基础上简化节点的连接数量可以有效地提高装配效率。
资料来源:姜蕾.卡扣连接构造应用初探——应急建造及其连接构造问题研究[D].南京:东南大学,2009.
尽管过渡连接件用来栓接的开洞形式是相同的,除了型材之间标准的角件,根据节点强度和连接对象的差异,每一种栓接的过渡构件都是经过特殊设计定制的。过渡构件按连接功能可以分为三种:连接结构构件、连接围护体构件、结构构件同构配件之间的连接。主体框架结构的工业铝型材之间的连接角件是强度最大的,根据角度的不同分为90°、45°标准角件,这两种角件采用了整体性铸铝制造工艺,因此是结构受力的主要构件。而对于起辅助结构作用的斜撑构件,由于和主体结构连接的角度不能确定,就需要进行定制。这种角件采用4mm的铝合金板加工而成,具有一定的结构强度,通过折弯工艺可以满足不同角度的连接需求(图F32)。除了非标准角件,这些铝板还被加工成不同形式和尺寸的节点板,这些节点板并不具有结构支撑作用,主要是用来固定平面内构件的连接,如撑脚基础的顶部与基础平台底部的连接、主体单元模块底部定位构件与基础平台的连接、太阳能光电板的结构支架连接等(图F33)。
图F32 结构框架的栓接构造
资料来源:铝合金可移动建筑设计团队提供,作者编辑;自摄(www.daowen.com)
图F33 太阳能结构框架的中的栓接构造
资料来源:铝合金可移动建筑设计团队提供,作者编辑;自摄
除了用于结构型材连接的角件与节点板,围护体的部分组件也采用了类似的栓接构造。栓接对于型材的连接是高效的,因为型材是点对点的连接,容易定位;而相对平面型的围护体板材,如果同时要在定位的同时安装螺栓并紧固,不仅需要耗费较多的人力,也容易造成更大的安装误差。因此,对于围护体组件采用栓接的连接方式需要满足以下几个条件:①组件至少有一侧能直接与连接的型材稳固地联系在一起,以保证构件对位的精确性,因为如果组件的所有位置在安装过程中都是悬空的,那么仅靠人力是很难实现精准对位的。比如地板组件可以平放在地梁上,内保温组件的底部可以搁置在地板上,在一边或者一个平面都可以稳定就位后,再进行栓接,就可以将安装误差降到最小。②过渡连接件除了和型材连接的部分需要采用标准的栓接方式,和围护体组件的连接可以通过其他方式(如铆钉、螺丝等)预先固定,这样就可以减少组件现场安装的步骤与时间(图F34)。
图F34 围护体构件与型材构件之间特制的栓接构造
资料来源:自绘、自摄
虽然栓接构造可以解决从型材到部分围护体组件的装配需求,但对于外围护体,尤其是外墙板,显然不符合栓接的基本条件。外墙板不仅种类繁多,安装时也完全脱离于主体框架结构之外,采用螺栓连接方式费时又费力。于是,从“挂”的装配方法入手,团队从塑料的卡扣构造中汲取了灵感,设计了用于安装外墙板特殊的金属卡扣构造。
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