箱式板房火神山醫院奇跡背后的專利秘密還記得春節期間，數千萬網友端坐在家中屏幕前“云監工”武漢火神山醫院的建造過程，中國人民僅用了10天就建成了一所救急抗疫醫
箱式板房
火神山醫院奇跡背后的
專利秘密
還記得春節期間，數千萬網友端坐在家中屏幕前“云監工”武漢火神山醫院的建造過程，中國人民僅用了10天就建成了一所救急抗疫醫院！奇跡的背后有多少專利秘密呢？今天就讓專利審查員來一一揭曉。
一、簡介
火神山醫院的主體結構為箱式板房，這些白色的箱式板房被網友們戲稱為“白居易”，顧名思義，白色居所、易于建成。
建設過程中的武漢火神山醫院
在建筑領域它被稱為裝配式模塊化箱式房屋，又稱盒子建筑、集裝箱房，是一種把單個房間作為預制單元，每個單元的外墻板和內部裝修均在工廠完成后運到現場進行安裝的一種建筑結構。#武漢火神山醫院#
二、特點
與傳統建筑結構相比，箱式板房有如下優點：
（1）運輸、安裝、移動方便，組合靈活；
（2）成本較低，可快速完工；
（3）房屋可實現循環使用，使用過程中不產生建筑垃圾；
（4）內部完全裝修，可立即使用。
誠然，正是由于箱式板房具有快速裝配、拎包入住的優點，火神山醫院才能奇跡般在10天內交付使用。
三、國內發展歷程
國內對其研究的發展主要經歷以下階段：
1. 起步階段
（20世紀80年代~21世紀初期）
20世紀80年代，我國開始從日本引進輕鋼結構低層別墅。到了90年代，個別國外公司為推廣其產品，建造了多層輕鋼結構的集成住宅樓[3]。
起步階段的研究成果多側重于對行業現象進行描述和前景分析展望，還只停留在感性的認識和分析層面。
2. 全面興起階段
（2000年至今）
2001年，隨著原建設部組織編制的《鋼結構集成住宅建筑產業化技術導則》出臺，很多科研單位和鋼結構公司都開始展開研究。2008年汶川地震后，活動房屋相關企業如雨后春筍一般大量出現，據統計僅四川成都一地就涌現出幾百家生產活動板房的工廠[3]。
目前，國內裝配式模塊化箱式建筑已有諸多成功的實例，如汶川抗震救災臨時活動房屋、中鐵建工崇禮項目部、中鐵城建宿舍樓等[4]。
抗震救災臨時活動房屋 中鐵建工崇禮項目部 中鐵城建宿舍樓
四、箱式板房專利技術
箱式板房的單個箱體由底框、頂框、角柱和圍護系統組成，角柱與角部連接件采用活動連接而非焊接，自重更輕，受力也更接近半剛性[2]。圍護系統內預先安裝好門窗等構件，現場裝配完成，可立即交付使用。
1. 框架專利技術
箱式板房的頂框和底框均由4根橫梁及4個角件組成，并在頂部框架和底部框架內預先安裝有頂板和底板。外框可以直接由角鋼焊接而成（專利申請CN105401659A），制造工藝簡單。而對于一到兩層的箱式板房，其承重要求不是特別高，為了進一步減輕框架自重，通常采用輕鋼骨架或中空骨架（專利ZL002125609、ZL200810041834.1），以降低運輸和安裝的施工負擔，提高施工效率。
另外一種施工思路是直接將所有框架運輸到現場進行組裝，然后再將圍護板部分逐一安裝（專利申請GB2462082A），這樣做的好處是框板分離，運輸更為便捷，但考慮到高處安裝板體存在一定困難，因此更適合用于建造長久使用的建筑物。
框板一體化CN105401659A
2. 圍護系統專利技術
圍護系統包括底板、頂板和側板，底板作為地板，側板作為墻板，而一樓的頂板同時可以作為樓板，二樓的頂板作為屋面板。
圍護板除了要滿足運輸和力學上的要求外，對其更多的是功能性要求，如防火、保溫、隔音等。因此，在板體的改進主要集中在材料的選擇上面，常用A級防火材料玻璃鋼（專利申請CN105401659A）、填充巖棉等保溫材料的波紋板（專利申請CN105401659A）等。
3. 節點連接專利技術
箱式板房之所以能夠如此快速地完成搭建，除了上述框架和板體的模塊化造型、輕質選材外，更為重要的是其節點處的快速連接方式。箱式板房框架四個角部連接件的上下表面對應設有連接孔（專利申請US4435927A），利用螺栓等緊固件穿過連接孔，即可連接一層和二層的板房框架。
具有連接孔的角部連接件
US4435927A
具有吊裝孔的吊裝塊
CN105401659A
同時，該角部連接件可作為起吊時的吊裝塊（專利申請CN105401659A），其側面設有穿繩孔，將鋼絲繩穿過穿繩孔后便于將箱式板房吊裝到位。由于角柱與頂底框采用螺栓連接，拆裝式箱型房屋拆卸后，頂框和底框連接在一起，形成一個打包單元，多個打包單體堆疊后，可形成適合運輸的運輸單體，而穿繩孔還可用于上下房屋間的彼此固定，增加運輸安全性。
打包單元 運輸單體 裝車運輸
五、聯合攻關
火神山醫院快速“出圈”
火神山醫院項目以中建三局為總承包單位，多家施工單位同時進場施工。其中，工程量最大的浩石集成房屋有限公司（以下簡稱“浩石公司”）承擔了200套箱式板房的建造。那么浩石公司是一家怎樣的企業呢？又為何能夠臨危受命呢？
浩石公司于2010年在北京成立，主要從事臨建房、模塊化房屋的建設，是預制模塊建筑的龍頭企業，其配套北京、河北、湖北和四川4個制造基地，年產能100萬平米模塊房屋。接到本次火神山醫院任務的當晚，浩石公司的運輸車輛就從這4個制造基地出發，直奔武漢。
值得一提的是，早在2017年，中建集團的中國建筑標準設計研究院有限公司，就聯合北京浩石集成房屋有限公司，合力出臺了圖集GJCT-155：《鋼結構箱式模塊化房屋建筑構造（一））》[5]。如今，中建集團與浩石公司再度聯手，而也正是這本圖集，在緊要關頭發揮了至關重要的作用。
圖集GJCT-155中的標準模塊圖
浩石公司擁有的專利數量超過50項，其中最為核心的專利主要集中在箱式板房的節點連接技術。ZL201720915136.4等多篇專利提出了一種用于連接折疊式集裝箱房屋的連接組件，該連接組件能夠快速連接集裝箱房屋的底板、立柱和墻板，并實現立柱與底板的轉動連接。而專利申請CN107687207A則提出了一種用以將樓承板與立柱連接的箱角轉角連接組件，箱角相鄰兩側壁的連接件用以連接樓承板四周的槽鋼，每個連接件箱角、立柱連為一體，增強了樓承板的支撐強度。
柱板連接件
ZL201720915136.4
轉角連接件
CN107687207A
總結
正是由于有多年的研究支撐推進著箱式板房這一建筑形式的專利技術發展，相關企業才能在國家危難之際挺身而出，創造火神山醫院的奇跡。
人們生活中對于建筑的需求是多樣化的，而對于建筑技術來說，只有不斷地發展和創新，才能滿足人們日益豐富的需求，也只有這樣才能讓建筑這個傳統行業歷久彌新。
