水上漂浮分體提升式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系與施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及房屋建筑領(lǐng)域，具體涉及水上漂浮分體提升式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系與施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，對能源的需求量越來越大，特別是建筑、工業(yè)、交通三大領(lǐng)域?qū)ΤＲ?guī)能源和有限的資源產(chǎn)生過度的消耗，無疑已造成環(huán)境和社會的雙重巨大壓力，統(tǒng)計顯示，單是建筑一項(xiàng)的耗能總量在我國能源消費(fèi)總量中的比重就已超過27%。我國大部分地區(qū)冬季建筑需要取暖，尤其是北方嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，每年取暖期長達(dá)半年之久，建筑能耗明顯。而且我國目前可用于建設(shè)的土地越來越少，國家已出臺嚴(yán)禁占用土地新建等相關(guān)政策，因此節(jié)能建筑，綠色環(huán)保和節(jié)約建筑用地成為人們關(guān)注的三大熱點(diǎn)話題。眾所周知我國東北松嫩平原濕地居多、百湖之城大慶，各類湖泊和水泡等靜水資源非常豐富，無疑給建造水上建筑提供了優(yōu)越的條件，水上建筑的實(shí)現(xiàn)可節(jié)約大量的土地資源，充分利用水的浮力，建筑體系漂浮在水面上，不受水深和地質(zhì)條件的限制，省去了建筑粧基礎(chǔ)的巨額工程造價。水上建筑和陸地建筑一樣應(yīng)具有照明、取暖等一系列的日?；顒拥墓δ?，而太陽能是一種用之不竭、無污染的清潔綠色能源，將太陽能應(yīng)用于建筑，實(shí)現(xiàn)薄膜發(fā)電建筑一體化，把建筑物打造成獨(dú)立的太陽能發(fā)電站為建筑物提供清潔電力供給，通過電能轉(zhuǎn)換成熱能，尚可解決水上建筑照明、取暖、餐飲等一系列的活動需要，水上建筑正在向節(jié)能、綠色環(huán)保的方向發(fā)展。但到目前為止，完全建在水上的建筑尚少，多為有基礎(chǔ)支撐的水上建筑，與基礎(chǔ)沒有脫離，而且具體的結(jié)構(gòu)體系與施工方法及后期的維修均沒有具體的指導(dǎo)規(guī)程；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水會上凍，無疑凍脹會造成水上漂浮建筑的破壞，因此提出嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)水上漂浮分體提升式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系及施工方法迫在眉睫，對水上節(jié)能建筑在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的廣泛推廣有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際工程應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供水上漂浮分體提升式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系，它用于解決現(xiàn)有技術(shù)中水上建筑受水深和地質(zhì)條件的限制，與基礎(chǔ)難脫離的問題，同時解決電力供給及水上凍脹問題；本發(fā)明的另一個目的是提供這種水上漂浮分體提升式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系的施工方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:這種水上漂浮分體提升式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系包括水上漂浮結(jié)構(gòu)和水下支撐結(jié)構(gòu)，水上漂浮結(jié)構(gòu)由FRP網(wǎng)殼穹頂、FRP懸挑網(wǎng)殼、FRP組合柱、FRP夾心混凝土組合底板、帶主動控制阻尼器的牽索裝置、出入管線匯總通道組成；FRP組合柱頂端帶有凸臺，F(xiàn)RP組合柱離散布置在FRP夾心混凝土組合底板上，預(yù)應(yīng)力混凝土環(huán)梁將離散布置的FRP組合柱連接成一體，F(xiàn)RP網(wǎng)殼穹頂置于FRP組合柱的凸臺上形成封閉的屋頂結(jié)構(gòu)，F(xiàn)RP懸挑網(wǎng)殼下端固定在FRP組合柱的凸臺上，F(xiàn)RP懸挑網(wǎng)殼上端通過帶主動控制阻尼器的拉桿與FRP網(wǎng)殼穹頂相連；FRP夾心混凝土組合底板的底部設(shè)置凹槽，凹槽與FRP組合柱一一對應(yīng)，F(xiàn)RP夾心混凝土組合底板的兩端設(shè)置U型游泳池；在FRP夾心混凝土組合底板的兩側(cè)布置FRP防護(hù)板墻；水下支撐結(jié)構(gòu)由可伸縮的彈簧充氣粧和筏板基礎(chǔ)組成，筏板基礎(chǔ)上側(cè)面設(shè)置牽移定位環(huán)，可伸縮的彈簧充氣粧頂端與FRP夾心混凝土組合底板的底部的凹槽相匹配，F(xiàn)RP夾心混凝土組合底板下降時落到充氣粧上，充氣粧充氣后將FRP夾心混凝土組合底板提升脫離水面；帶主動控制阻尼器的牽索裝置一端與游泳池的底部固定，一端與水底的獨(dú)立基礎(chǔ)固定；FRP組合柱之間的FRP夾心混凝土組合底板為下沉式球弧型底板，下沉式球弧型底板的頂端通過透明的高強(qiáng)鋼化玻璃封閉并形成封閉腔體，該封閉腔體被FRP隔板分隔成儲水池和魚缸，魚缸在上部，儲水池在下部。
[0005]上述方案中FRP網(wǎng)殼穹頂和FRP懸挑網(wǎng)殼上布置薄膜太陽能發(fā)電裝置，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，給室內(nèi)外的照明、取暖、餐飲和游泳池消毒等提供清潔的能源，實(shí)現(xiàn)環(huán)境零污染。
[0006]上述方案中FRP網(wǎng)殼穹頂和FRP懸挑網(wǎng)殼均由經(jīng)肋和環(huán)桿通過空心球節(jié)點(diǎn)連接成整體。
[0007]上述方案中可伸縮的彈簧充氣粧由下筒部和上筒部連接構(gòu)成，上筒部由T型FRP組合粧、高強(qiáng)彈簧、上碳纖維布筒和上氣閥門組成，高強(qiáng)彈簧環(huán)繞在T型FRP組合粧外，T型FRP組合粧的上端設(shè)置拉環(huán)，上碳纖維布筒包繞在高強(qiáng)彈簧外，充氣后的碳纖維布筒呈光滑的圓柱狀，上氣閥門設(shè)置在上碳纖維布筒上；下筒部由下碳纖維布筒和下氣閥門組成，下氣閥門設(shè)置在下碳纖維布筒上。
[0008]上述方案中FRP組合柱通過錨栓固接在FRP夾心混凝土組合底板上，組合底板內(nèi)部設(shè)置抗剪栓釘；游泳池的兩端設(shè)置可開關(guān)的逃生門，內(nèi)部有救生艇，一旦起火，便于水上建筑人員的疏散。
[0009]上述方案中相鄰兩個FRP組合柱采用鋼桁架圍護(hù)，F(xiàn)RP組合柱中設(shè)置預(yù)埋件，鋼桁架與預(yù)埋件連接，鋼桁架內(nèi)側(cè)設(shè)置用于保暖的壓型鋼板組合板，壓型鋼板組合板上留有門窗洞口 ；鋼桁架外側(cè)設(shè)置薄膜太陽能發(fā)電裝置；在鋼桁架龍骨的橫肋和豎肋上均設(shè)置凹槽，導(dǎo)線布置在凹槽中。
[0010]上述方案中相鄰兩個FRP組合柱采用抽空的正放四角錐網(wǎng)架或者雙層網(wǎng)殼圍護(hù)，F(xiàn)RP組合柱中設(shè)置預(yù)埋件，預(yù)埋件連接網(wǎng)架或網(wǎng)殼，網(wǎng)架或網(wǎng)殼內(nèi)側(cè)設(shè)置壓型鋼板組合板，壓型鋼板組合板上面留有門窗洞口 ；網(wǎng)架或網(wǎng)殼外側(cè)設(shè)置薄膜太陽能發(fā)電裝置，網(wǎng)架或網(wǎng)殼的空心球節(jié)點(diǎn)上設(shè)置導(dǎo)線的出入孔。
[0011]上述水上漂浮分體提升式節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系的施工方法:
FRP夾心混凝土組合底板采用分部安裝法，首先將兩端的U型游泳池外側(cè)的FRP板可靠連接成U型，F(xiàn)RP板底部開洞，設(shè)置預(yù)埋件，為以后固定帶主動控制阻尼器的牽索提供方便；然后將其他的底板拼接，包括下沉式球弧型底板，留好凹槽，在出入管線匯總通道位置設(shè)置孔道，拼接完成后與兩端的U型游泳池連接，形成整體FRP夾心混凝土組合底板的底板；在底板上連接抗剪栓釘，然后澆筑混凝土，在混凝土未凝固之前，把預(yù)制的連接好栓釘?shù)纳习灏惭b到混凝土上，確保上下板和混凝土三者之間的可靠粘結(jié)；預(yù)留好相應(yīng)的孔道，同時將FRP組合柱的錨栓錨固在FRP夾心混凝土組合底板混凝土中；連接U型游泳池豎向的FRP板，然后澆筑混凝土，在池壁上設(shè)置支撐柱面網(wǎng)殼支座的預(yù)埋件；在下沉式球弧型封閉腔體內(nèi)設(shè)置一道FRP隔板，形成儲水池和魚缸，頂端采用透明的高強(qiáng)鋼化玻璃；混凝土養(yǎng)護(hù)完畢后，形成整個帶U型游泳池和下沉式球弧型腔體的FRP夾心混凝土組合底板；在FRP夾心混凝土組合底板的兩側(cè)布置FRP防護(hù)板墻；將帶主動控制阻尼器的牽索裝置與底板連接好，其另一端與水下獨(dú)立基礎(chǔ)連接；
將FRP組合柱的FRP管與FRP夾心混凝土組合底板固接好，柱上預(yù)埋件定好位后，澆筑混凝土，直到頂部，混凝土強(qiáng)度達(dá)到抗壓強(qiáng)度的75%之后，支模綁扎環(huán)梁鋼筋籠和預(yù)應(yīng)力筋，將網(wǎng)殼穹頂和懸挑網(wǎng)殼的支座埋件安裝在柱頂，澆筑混凝土，形成帶凸臺的FRP組合柱，通過預(yù)應(yīng)力混凝土環(huán)梁將FRP組合柱連接成一體；
通過空心球?qū)⒔?jīng)肋和環(huán)桿組裝成網(wǎng)殼穹頂和懸挑網(wǎng)殼，用帶主動控制阻尼器的拉桿將懸挑網(wǎng)殼與網(wǎng)殼穹頂連接，在二者上面鋪設(shè)薄膜太陽能發(fā)電板，導(dǎo)線通過空心球的出入口在桿中布置；
采用鋼桁架作為上部圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通過在組合柱中設(shè)置的預(yù)埋件，實(shí)現(xiàn)與鋼桁架連接，在鋼桁架的內(nèi)側(cè)設(shè)置用于保暖的壓型鋼板組合板，上面留有門窗洞口 ；外側(cè)安裝薄膜太陽能發(fā)電裝置，在鋼桁架龍骨的橫肋和豎肋上設(shè)置凹槽，便于薄膜太陽能發(fā)電裝置導(dǎo)線的隱藏布置；
水下支撐結(jié)構(gòu)的施工，預(yù)先對筏板基礎(chǔ)的湖底進(jìn)行平整，確保底部是一個平面；將筏板基礎(chǔ)分成若干份，在陸地上預(yù)制好，同時在陸地上將可伸