0 引言

　　近几年，国家和地方政府相继出台一系列促进装配式建筑的政策，明确要求新建建筑的装配率，各企业相继开展装配式建筑研究工作，完成一些装配式建筑的初步研究工作和工程案例。黄牛^[1]对折叠集装箱进行了系列试验研究和有限元分析，并对折叠集装箱的铰链和底侧梁缺口应力集中问题进行了改进。虽然折叠集装箱通过设置牵引装置提高了空箱的装卸和运输效率，很大程度降低了集装箱的调运成本，但是其密闭性和保温性较差限制折叠集装箱的推广和使用^[2,3]。虽然太阳能折叠应急救灾房屋便于运输和现场安装，但是其密闭性较差，集成程度较低^[4]。市场上的折叠房屋实现了房屋的折叠功能，便于运输和现场安装，但房屋的密闭性和保温性相对较差，尤其是折叠铰链处和转角连接处。装配式房屋因构件种类繁多导致标准化程度低、工厂预制化程度较高的模块体积较大导致运输成本上升、集成化程度低。为此，专门对装配式模块化折叠集成房屋进行研究，通过标准模块技术解决构件种类繁多问题，通过折叠技术缩减标准模块体积，通过高度集成技术解决装饰问题，通过封堵模块和转角模块解决密封和保温难题。本文将结合工程，详细介绍装配式模块化折叠集成房屋的标准模块划分、铰链连接和封堵模块和角件模块等新技术。

　　1 工程概况

　　冰岛某小型旅游度假酒店设计为装配式折叠房屋，采用钢木组合体系，布局为两室一厅两卫，长11.5m，宽6.6m，单坡屋面，檐口高度为3.7m，屋脊高度为4.1m。该折叠房屋采用矩形钢管梁柱构件作为主要受力构件，木方作为次受力构件。房屋实景如图1所示。该体系能满足结构安全需求，且木方构件能够形成热传递断桥，提高了房屋的保温性能。在装配式模块化折叠集成房屋的墙体和屋顶靠外侧位置设置空腔，通过内外部空气密度的差异进行浮力驱动通风，在炎热的夏日可随时启用，在严寒的冬季可关闭。通过控制冷热空气流动，来达到降低外界温度对室内温度的影响，从而降低建筑的能耗，实现环保与节能的目的。

　　图1 装配式模块化折叠集成房屋实景 

　　2 模块划分与折叠方式

　　为便于运输，将房屋划分模块后，通过折叠功能实现运输。房屋标准模块的划分与连接决定了房屋集成化和装配化程度。房屋的折叠功能、集成化、装配式三者相互影响、相互制约:房屋的折叠功能将会降低房屋的集成化程度，并带来房屋折叠处的密封性、保温性难题;高度集成化和装配式制约折叠功能的实现。但折叠功能、集成化、装配式需要解决一个共性问题———房屋模块的划分(折叠功能决定了模块划分)及房屋的连接问题。

　　2.1 模块划分

　　将房屋划分为地板、墙板、屋面板、阳角件、封堵件等模块，如图2所示。图中e,f为地板，a,b,c,d,g,h为墙板，j,k为屋面板。通过铰链和连接件将各模块连接成整体。地板模块不仅具有折叠功能，还实现了暗藏地暖功能，达到室内美观的效果;墙板、屋面板模块由骨架、多层保温材料和防潮材料复合而成，不仅具有保温、美观等特点，还实现了暗装水管、电线的功能;阳角件模块解决了横向纵向墙体模块间的连接难、密封性差、保温性差问题;封堵件模块解决了折叠处密封性差、保温性能差、不美观问题^[5]。

　　图2 折叠房屋模块划分 

　　2.2 折叠方式

　　装配式模块化折叠集成房屋具体折叠方式如图3所示。

　　首先拆卸屋面板k，墙板h1,g,h2。其次拆卸墙板之间的封堵模块、阳角模块和阴角模块。再将墙板折叠和地板折叠，折叠顺序为:墙体d1与墙体d2间进行折叠，然后作为整体再与墙体a1进行折叠;将墙体d3与墙体d4间进行折叠，然后作为整体再与墙体a2进行折叠;将地板f和墙体c间进行折叠，然后作为一个整体再与地板e折叠。最后将屋面板k，墙板h1,g,h2，封堵模块，阳角模块和阴角模块打包在折叠房屋内，作为一个整体进行运输。

　　图3 装配式模块化折叠集成房屋折叠过程 

　　3 集成房屋铰链

　　该集成房屋折叠功能通过铰链和封堵模块技术实现。根据折叠位置不同，分为单轴铰链、双轴铰链和异形铰链，如图4所示。单轴铰链用于地板模块的折叠;异形铰链用于地板模块与墙板间的折叠;双轴铰链用于三片墙体间的折叠，通过90°限位功能保护墙体在折叠过程不受损坏，实现方式有3种:(1)在铰链套管外部焊接限位零件，当铰链旋转90°后，限位装置将限制铰链继续转动，既可在双轴每个轴套管上添加限位零件，也可仅在双轴的某个轴套管上添加限位装置;(2)通过两轴间连接板厚度大于轴两侧连接板厚度的方式限制轴的转动，当轴外侧板旋转90°后，其被两轴间的板限制继续旋转;(3)将铰链轴的套管设置凹凸卡槽，通过上下套管凹凸形式实现铰链90°限位^[6]。双轴铰链90°限位功能3种实现方式如图5所示。

　　图4 集成房屋铰链 

　　图5 双轴铰链 

　　4 封堵模块

　　为解决装配式折叠房折叠处密封性与保温性差问题，设计了封堵模块，以提高折叠集成房屋的美观性和舒适度^[7]。

　　封堵模块分为外墙封堵模块和内墙封堵模块(见图6)。外墙封堵模块由外墙装饰板、保温层、防水透气膜、OSB板、方木、磁铁或螺栓组成。外墙装饰板可为金属装饰板、木装饰板、铝装饰板等，保温层可为XPS、玻璃丝棉、岩棉等保温材料。外墙封堵模块通过螺栓与外墙骨架连接在一起。外墙装饰板悬挑长度为L₁，根据外墙效果调整L₁的大小。在悬挑外墙装饰板内侧设置适当厚度的密封垫片或密封条，用于增加封堵模块的密封性和保温性。内墙封堵模块由内墙装饰板、OSB板、方木、磁铁或螺栓组成。内墙装饰板可为金属装饰板、木装饰板、铝装饰板等，内墙封堵模块通过螺栓与外墙骨架(矩形管)连接在一起。内墙封堵模块的内墙装饰板悬挑长度为L₂，根据内墙效果调整L₂的大小。在悬挑内墙装饰板内侧设置适当厚度的密封垫片或密封条，用于增加封堵模块的密封性和保温性。封堵模块保证了装配式折叠房屋在墙体折叠处的密封性和保温性，使室内外效果更加美观。

　　5 转角模块

　　为实现横纵墙体模块连接处良好的密封性和保温性，专门设计了装配式折叠房屋的转角模块，分为阳角件模块与阴角件模块，阳角件模块用于室外，阴角件模块用于室内。

　　阳角件模块可设置凸出的装饰件，增强装配式折叠房屋外墙的美观性。阳角件模块由外墙装饰板、保温层、防水透气膜、OSB板、保温层、方木、螺栓组成。外墙装饰板可以为金属装饰板、木装饰板、铝装饰板等，保温层可以为XPS、玻璃丝棉、岩棉等保温材料。阳角件模块通过螺栓与外墙骨架连接在一起。阳角件模块的外墙装饰板悬挑长度为L₃，根据外墙效果调整L₃的大小。在悬挑外墙装饰板内侧设置适当厚度的密封垫片或密封条，用于增加阳角件模块的密封性和保温性。阳角件模块保证了折叠房屋横纵墙模块连接处的密封性和保温性，使室外效果更加美观。阳角件模块如图7所示。

　　图6 封堵模块 

　　图7 阳角件模块 

　　阴角件模块是装配式折叠房屋室内装修一重要组成部分。阴角件模块由内墙装饰板、OSB板、方木、螺栓组成。内墙装饰板可以为金属装饰板、木装饰板、铝装饰板等，阴角件模块通过螺栓与外墙骨架连接在一起。阴角件模块的内墙装饰板悬挑长度为L₄，根据内墙效果调整L₄的大小。在悬挑内墙装饰板内侧设置适当厚度的密封垫片或密封条，用于增加阴角件模块的密封性和保温性。阴角件模块保证了折叠房屋横纵墙模块连接处的密封性和保温性，使室内效果更加美观。

　　6 结语

　　1)通过装配式模块化折叠集成房屋的标准化设计划分和折叠技术，缩小房屋运输的空间，高度集成技术缩短了房屋施工现场的安装时间。

　　2)通过双轴铰链限位功能够实现装配式模块化集成房屋墙体(包含墙体做法)的折叠，且有效避免了折叠处墙体的损坏。

　　3)通过装配式模块化折叠集成房屋的封堵模块，解决铰链折叠处的保温性差、密封性差、不便于拆卸等难题，提高了装配式模块化折叠集成房屋的美观性和舒适度。

　　4)通过装配式模块化折叠集成房屋的角件模块，解决了横纵墙体连接处密封性和保温性差的问题，提高了装配式模块化折叠集成房屋拐角处的美观性。

　　该装配式模块化折叠集成房屋工厂预制程度高达95%，现场仅需进行模块之间简单的拼装，便可拎包入住使用，现场安装无焊接作业、无湿作业。具有工厂预制程度高、装配程度高、保温、节能、美观、便于运输等优点。装配式模块化折叠集成房屋为我国折叠集成房屋提供了借鉴和参考。