名称：一种基于可拼装和拆分模块化墙体的建筑建造更新系统
专利号：202511744860.0
专利权人：夏晨旗
技术领域
本发明涉及建筑设计技术领域，具体为一种基于可拼装和拆分模块化墙体的建筑建造更新系统。
背景技术
在现代城市化进程中，高层住宅已成为主流居住形式。然而，传统住宅的内部结构，特别是非承重墙体，大多在建设初期就已固定。这种刚性布局导致房屋空间结构改变困难，无法充分满足住户的需求。（如对于不同房间大小和位置的需求等）。
对于已入住的楼房或已装修的毛坯房，任何墙体改造都会产生高昂的成本、大量的建筑垃圾，并严重影响日常生活。特别是卫浴和厨房区域，因其排污管道位置固定，改造限制更为严格。目前市场上缺乏一种能够在保护住户投资、最小化干扰居住的前提下，实现室内空间灵活划分的有效方案。
因此，本领域迫切需要一种创新的过渡性房屋结构解决方案，它应能兼顾空间的可塑性、经济性、安全性与资源的可持续性，满足房屋建造的便捷性、平民化、高效性、稳定性、经济性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种建筑建造更新系统及方法。该系统通过以稳定性和安全性较强的结构框架和简易性和经济性较强的结构框架两种基本模块，实现在保证原来的承重框架完善的情况下，对房屋的建造方式进行了全面高效的升级。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种建筑建造更新系统，包括结构模块选择模块和集成控制模块；
所述结构模块选择模块包括：
以稳定性和安全性为主的结构性框架模块，命名为稳定框架模块，用于通过可拆卸和拼接的墙体单元在房屋内部非承重区域构建可重构空间，所述墙体单元基于住户需求通过3D建模定制，并包括结构稳定框架和填充材料；
以简易性和经济性为主的结构性框架模块，命名为轻质框架模块，其为通过轻质环保材料制成的和稳定框架模块一致的模块或者直接成型的墙体作为墙体，当其为模块时，可以和稳定框架模块混合使用，即使是同一堵墙里面，当其直接做成的墙体，其上设有与天花板或者地板固定的结构；
集成控制模块用于整合所述稳定框架模块和轻质框架模块，根据房屋布局需求选择性地应用两种模式，并通过数字化平台生成空间优化方案；
安装和固定模块，采用锚固固定的方式进行墙体的安装与固定，同时安装相应的板和管道以及线路，需要在设计好相应的板和线路以后投入使用。
其中，所述系统对于民用楼房和商品房在建造和改造的时候需要在原来的承重结构上进行操作，以提高空间利用率和可塑性。
优选的，所述稳定框架模块中的墙体单元通过标准化连接件进行拼接，所述连接件包括完成机械咬合的结构，用于实现墙体单元之间的可拆卸连接，且所述墙体单元在工厂预制并在现场组装。
优选的，所述墙体由无机纤维复合材料或者木质材料制成，并通过锚固件与房屋的地板、天花板或相邻墙体固定，以允许空间大小的动态调整。
优选的，还包括集成管道模块，用于在所述稳定框架模块或轻质框架模块的墙体中或墙体外预埋电路、水管或通风通道，采用穿管暗敷方式，以确保安全性和美观性。
优选的，所述集成控制模块包括数字化设计平台，用于接收住户输入的空间需求，通过CAD软件生成3D模型，并自动输出墙体单元规格、材料清单和安装指令。
此外，本发明还提供一种建筑建造更新方法，包括以下步骤：
评估房屋原有结构，确认承重墙和固定设施的位置；
基于住户需求，通过数字化平台生成自定义空间布局的3D模型；
选择性地应用稳定框架模块或轻质框架模块：在稳定框架模块中，使用可拼接的墙体单元构建空间；在轻质框架模块中，使用轻质墙体划分空间；
在现场安装墙体，确保与房屋原有结构固定，并集成电路和水管；
测试安装后的稳定性和功能性，并提供后续调整支持。
优选的，所述墙体单元采用混凝土作为填充材料，并通过连接件实现快速拼接和拆除，以支持重复利用。
优选的，所述墙体的安装优先将重型设备固定于承重墙上，并对水电使用进行智能管理，以限制负载并确保安全。
其中，重型设备固定于承重墙前，对墙体进行受力分析和牢固性的验算。
优选的，还包括混合应用稳定框架模块和轻质框架模块的步骤，根据空间区域的需求分配不同模式的墙体，以平衡稳定性和灵活性。
一种可重构墙体单元，用于建筑建造更新系统，所述墙体单元包括：
固定框架结构（使用钢材一类的金属）；
填充材料，包括混凝土以及隔音棉，封装于所述固定框架内；
标准化连接接口，包括完成机械咬合的结构，用于与其他墙体单元拼接；
集成通道，用于容纳电路或水管；
其中，所述墙体单元基于3D模型定制，可在现场可拆卸地安装，并在拆除后重复使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）住户可以根据实际需求“定制”自己的寝室、客厅等空间的大小和形状，打破了传统住宅的布局僵局。
2）模块化墙体可重复利用，极大提高了资源的利用率，并极大减少了建筑垃圾，降低了房屋建造难度，并一定程度上降低了建筑的拆除难度。
3）本发明缓解了因房屋布局固定导致的买房、卖房困境，提高了现有房产资源的利用效率，并为建筑行业创造了新的就业方向。
4）所有改造均在保留原有承重结构的基础上进行，并通过科学的材料选用和结构设计，确保整体结构的安全稳定。
5）本系统作为一种创新的过渡方案，为未来建筑向更高程度的灵活性和智能化演进奠定了实践基础。
6）大幅提高了房屋的稳定性和墙体的强度，并使得墙体多功能化和无污染化。
7）在对于房屋的基本结构进行稳定安全的保证设计下，使得普通人可以很简单方便的自己建造自己的稳定的安全的住宅。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种建筑建造更新系统的整体模块组成示意图。
图2为本发明一种建筑建造更新系统的常规拼合积木块体（块体边缘有凸起，表面实际是凹陷的，但是减少制作工艺难度可以做成无凹陷的，一般不建议做成无凹陷的）结构示意图。
图3为本发明一种建筑建造更新系统的常规边框拼合积木块体（块体边缘有凸起，表面实际是凹陷的，但是减少制作工艺难度可以做成无凹陷的，一般不建议做成无凹陷的）结构示意图。
图4为本发明一种建筑建造更新系统的常规边框加固条形积木块体（块体边缘有凸起，表面实际是凹陷的，但是减少制作工艺难度可以做成无凹陷的，一般不建议做成无凹陷的）结构示意图。
图5为本发明一种建筑建造更新系统的固定边框结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：一种建筑建造更新系统的实施核心在于三种模块的协同。在一个典型的住宅改造项目中，首先由集成控制模块（如运行专用CAD软件的计算机系统）接收用户需求，生成布局方案。根据方案中不同区域的特点，系统会指令施工方在需要稳固隔断的区域（如卧室）使用稳定框架模块提供的墙体，而在需要灵活变动的区域（如客厅活动隔断）使用轻质框架模块提供的墙体。整个实施过程严格遵循不破坏原有承重墙和固定管道的原则。
标准化连接件的一种具体实施形式为完成机械咬合的结构，具体为：在墙体单元A的拼接侧，固定有一个横截面呈“燕尾”形的金属或高强工程塑料凸起。该凸起由较窄的“颈部”和较宽的“头部”构成。在墙体单元B的对应侧，设有一个形状与凸起完全匹配的凹槽。安装时，将A单元的凸起从上方竖直对准B单元的凹槽开口，然后向下移动，使凸起滑入凹槽。由于凸起头部的尺寸大于凹槽的开口，一旦就位，在垂直于墙体方向的拉力的作用下，凸起头部会被凹槽的肩部卡住，形成强大的机械互锁，无法直接拔出。
为实现更牢固的连接并抵抗水平方向的位移，可以在燕尾槽系统的顶部或底部设置一个横向锁紧销或螺栓。插入锁紧销后，可防止墙体单元在垂直方向上意外滑脱。预埋的电路管线可以从框架内部或专门预留的通道穿过。。
无机纤维复合材料的一种具体实施配比为：以石膏、粉煤灰、水泥为胶凝材料，掺入玻璃纤维网格布增强，并加入陶粒作为轻骨料。制成的墙体容重控制在600-800kg/m3，厚度为80-100mm。可折叠设计的一种实施方式为：将大型墙体分为多个板片，板片之间采用高强度合页连接，使其可以像手风琴一样展开与收拢。固定时，使用膨胀螺栓将墙体的上下边缘分别与楼板和天花板的预埋件连接。
在模块化墙体单元预制时，即在固定框架内预埋直径20mm的PVC线管作为电路通道；在需要过水的轻质墙体底部，预埋直径50mm的PPR管作为水管通道。所有管线均在墙体拼接或安装完成后，从这些预留通道中穿过，实现"穿管暗敷"。
数字化设计平台的一种具体实施为基于Web的SaaS系统。用户可在网页上拖拽功能模块（如床、沙发、桌子）来规划空间，平台后台的算法会自动根据这些家具的布局，推荐最优的墙体分割方案（包括墙体类型、尺寸和数量），并生成可供工厂使用的BOM清单和CAD加工图纸。
一种建筑建造更新方法在一个单身公寓改造中的具体实施步骤如下：
评估：测量并记录公寓内所有承重柱和墙体的位置，标记卫生间、厨房的排污管和烟道位置。
设计：住户希望在开放式空间中隔出一个独立卧室。设计师在数字化平台上绘制布局，将卧室隔墙设置为模块化墙体，客厅与阳台的隔断设置为轻质墙体。
选择与应用模式：根据设计，订购相应的模块化墙体单元和轻质墙体。
安装：首先，在地面放线定位。然后，从一角开始拼接模块化卧室隔墙，确保每个连接件锁紧，并与天花板和地面固定。接着，安装客厅的轻质墙体轨道和墙体本身。
测试与支持：安装完成后，检查墙体的垂直度、稳固性，测试预埋插座是否通电。向住户提供使用和维护手册，并告知如需再次调整，可联系服务团队。
重复利用的具体过程为：当需要拆除时，先断开电路，卸下连接螺栓，即可将墙体单元逐个分离。运回工厂后，对单元进行清理，检查固定框架和连接件是否完好。完好的单元可直接用于下一次安装，有轻微损伤的单元可修复后使用，严重损坏的单元可回收固定框架。混凝土填充料的设计强度足以支持多次拆装。
重型设备固定指：在承重墙上预先安装牢固的挂件，将空调室内机、抽油烟机等设备直接悬挂于承重墙上，而非安装在轻质墙体上。智能管理指：在轻质墙体区域的电路设计中，采用电流限制器，避免使用大功率电器（如即热式电热水器）；水路则采用柔性的高压软管连接，以适应墙体的轻微移动。
在一个合租公寓的改造中，混合应用的具体实施为：为每个租客的私人卧室区域采用模块化组装墙体以保障隔音和隐私；而客厅、厨房等公共区域则采用轻质材料墙体进行大空间划分。两种墙体的交接处，通过将轻质墙体的边缘型材与模块化墙体的连接件进行适配性设计来实现无缝衔接和稳定固定。
一种具体的墙体单元实施例如下：
该单元外形尺寸为宽600mm，高2400mm，厚100mm。内部为40mm×40mm的镀锌方钢焊接的固定框架。框架内填充C20轻质混凝土作为填充材料。在墙体单元A的拼接侧，固定有一个横截面呈“燕尾”形的金属或高强工程塑料凸起；在墙体单元B的对应侧，设有一个形状与凸起完全匹配的凹槽，构成标准化连接接口。在单元内部，沿高度方向预埋有两根Φ20的PVC管作为集成通道。该单元完全在工厂预制，运至现场后通过连接件组装，拆除后可返回工厂检修并投入下一次使用。
在积木式公寓中的积木式建墙法如下：
首先需要制作“常规拼合积木块体（此后称为a）”、“常规边框拼合积木块体（此后称为b）”、“常规边框加固条形积木块体（此后称为c）”、“固定边框（此后称为d）”。
如图2所示，为常规拼合积木块体，该块体是组成墙体的基本单位，建议多使用轻质金属框架（比如轻钢龙骨）。在块体的边缘留出的一定区域，原因是减少块体之间的接触以避免和空气中的成分发生化学反应引起块体老化，进一步导致回收利用困难，同时也可以根据住户的要求用来填充一些类似隔音棉之类的材料。实心区域并不绝对，如果条件不宽裕或者对墙体的稳定性要求不高，可以适当地在保留基本框架的情况下进行缩减，但是如果采用非金属材料，务必实心。
填充区域优先考虑混凝土等粘合性强且空隙少而小的环保材料，这部分存在的意义在于经济、根据住户的需求增加某种功能以及方便以后普通居民购买使用。
建议在将块体填充完毕之后再安装，如果直接安装后再填充，其实和原来的墙体差不多，只是提高了成本和稳定性，但是却背离了这个技术的初衷——方便拆。
填充方法就是先用轻质板密封留个口子，把混凝土等东西填充进去后密封等待凝固完成即可。
相应的长宽高和厚度，需要在根据住户的要求对墙体大框架在CAD之类的3D建模软件上进行建模以后，再根据相关的受力计算剪矩、弯矩、剪力、应力以及扭矩等多种力学物理量之后来确定，没有固定标准，保证稳定和经济的情况下方便拆除和拼接即可。
一般情况以四棱柱为基本模型，其他形状不利于块体的回收和拼接，并且也不稳定。建议一堵墙只采用一层a，如果层数增加会导致拆卸困难并且不方便在住户有需求的时候进行改造。
如图3所示，为常规边框拼合积木块体，该块体位于由a块体组成的大型墙体的最外侧一层，只存在一层，是为初步固定积木墙做准备的一层，和a的形状尺寸保持一致，对该层的材料没有强制要求，但是如果用于建造承重结构，务必使用和金属材料，且实心区域不可修改。该块体尽量在保证稳定的前提下要求小巧节约材料廉价。
如图4所示，为常规边框加固条形积木块体，该部分只存在四块且相同形状，务必和整个由a和b组成的墙体完美贴合，用于初步固定由a和b组成的松散墙体，要求实心，且必须是由稳定的强度足够的金属材料制作。
如图5所示，为固定边框（分隔墙），该框架用于将a、b、c组成的墙体进行最终固定，同时也是墙体和地板和天花板和承重墙部分进行稳定粘合的重要部分。一般采用锚固加固（类似膨胀螺栓或者化学锚栓），墙体比较薄的情况可以采用建筑粘合剂。下部分厚重的块体（以下称为d1）是整个墙体的底盘，是稳定墙体不会坍塌的关键。
如果和其他分隔墙或者类似的墙体拼接，可以在框架上增加类似的拼接结构，或者直接使用焊接技术，但是稳定性可能会有所下降。
除d1的其他部分主要采用焊接的方式粘合固定在一起。
该框架必须使用金属材料但不必全都使用金属结构，只需保证稳固性和安全性以及b1具备一定的重量的前提下方便粘结成稳定的框架即可。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
