水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系与施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及房屋建筑领域，具体涉及水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系与施工方法。
【背景技术】
[0002]随着现代社会的飞速发展，对能源的需求量越来越大，特别是建筑、工业、交通三大领域对常规能源和有限的资源产生过度的消耗，无疑已造成环境和社会的双重巨大压力，统计显示，单是建筑一项的耗能总量在我国能源消费总量中的比重就已超过27%。我国大部分地区冬季建筑需要取暖，尤其是北方严寒和寒冷地区，每年取暖期长达半年之久，建筑能耗明显。而且我国目前可用于建设的土地越来越少，国家已出台严禁占用土地新建等相关政策，因此节能建筑，绿色环保和节约建筑用地成为人们关注的三大热点话题。众所周知我国东北松嫩平原湿地居多、百湖之城大庆，各类湖泊和水泡等静水资源非常丰富，无疑给建造水上建筑提供了优越的条件，水上建筑的实现可节约大量的土地资源，充分利用水的浮力，建筑体系漂浮在水面上，不受水深和地质条件的限制，省去了建筑粧基础的巨额工程造价。水上建筑和陆地建筑一样应具有照明、取暖等一系列的日常活动的功能，而太阳能是一种用之不竭、无污染的清洁绿色能源，将太阳能应用于建筑，实现薄膜发电建筑一体化，把建筑物打造成独立的太阳能发电站为建筑物提供清洁电力供给，通过电能转换成热能，尚可解决水上建筑照明、取暖、餐饮等一系列的活动需要，水上建筑正在向节能、绿色环保的方向发展。但到目前为止，完全建在水上的建筑尚少，多为有基础支撑的水上建筑，与基础没有脱离，而且具体的结构体系与施工方法及后期的维修均没有具体的指导规程；严寒和寒冷地区冬季水会上冻，无疑冻胀会造成水上漂浮建筑的破坏，因此提出严寒和寒冷地区水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系及施工方法迫在眉睫，对水上节能建筑在严寒和寒冷地区的广泛推广有着重要的现实意义和实际工程应用价值。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，它用于解决现有技术中水上建筑受水深和地质条件的限制，与基础难脱离的问题，同时解决电力供给及水上冻胀问题；本发明的另一个目的是提供这种水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系的施工方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系包括水上漂浮结构和水下支撑结构，水上漂浮结构由FRP网壳穹顶、FRP悬挑网壳、FRP组合柱、FRP夹心混凝土组合底板、带主动控制阻尼器的牵索装置、出入管线汇总通道组成；FRP组合柱顶端带有凸台，FRP组合柱离散布置在FRP夹心混凝土组合底板上，预应力混凝土环梁将离散布置的FRP组合柱连接成一体，FRP网壳穹顶置于FRP组合柱的凸台上形成封闭的屋顶结构，FRP悬挑网壳下端固定在FRP组合柱的凸台上，FRP悬挑网壳上端通过带主动控制阻尼器的拉杆与FRP网壳穹顶相连；FRP夹心混凝土组合底板的底部设置凹槽，凹槽与FRP组合柱一一对应，FRP夹心混凝土组合底板的两端设置U型游泳池；在FRP夹心混凝土组合底板的两侧布置FRP防护板墙；水下支撑结构由可伸缩的弹簧充气粧和筏板基础组成，筏板基础上侧面设置牵移定位环，可伸缩的弹簧充气粧顶端与FRP夹心混凝土组合底板的底部的凹槽相匹配，FRP夹心混凝土组合底板下降时落到充气粧上，充气粧充气后将FRP夹心混凝土组合底板提升脱离水面；带主动控制阻尼器的牵索装置一端与游泳池的底部固定，一端与水底的独立基础固定；FRP组合柱之间的FRP夹心混凝土组合底板为下沉式球弧型底板，下沉式球弧型底板的顶端通过透明的高强钢化玻璃封闭并形成封闭腔体，该封闭腔体被FRP隔板分隔成储水池和鱼缸，鱼缸在上部，储水池在下部。
[0005]上述方案中FRP网壳穹顶和FRP悬挑网壳上布置薄膜太阳能发电装置，将太阳能转化为电能，给室内外的照明、取暖、餐饮和游泳池消毒等提供清洁的能源，实现环境零污染。
[0006]上述方案中FRP网壳穹顶和FRP悬挑网壳均由经肋和环杆通过空心球节点连接成整体。
[0007]上述方案中可伸缩的弹簧充气粧由下筒部和上筒部连接构成，上筒部由T型FRP组合粧、高强弹簧、上碳纤维布筒和上气阀门组成，高强弹簧环绕在T型FRP组合粧外，T型FRP组合粧的上端设置拉环，上碳纤维布筒包绕在高强弹簧外，充气后的碳纤维布筒呈光滑的圆柱状，上气阀门设置在上碳纤维布筒上；下筒部由下碳纤维布筒和下气阀门组成，下气阀门设置在下碳纤维布筒上。
[0008]上述方案中FRP组合柱通过锚栓固接在FRP夹心混凝土组合底板上，组合底板内部设置抗剪栓钉；游泳池的两端设置可开关的逃生门，内部有救生艇，一旦起火，便于水上建筑人员的疏散。
[0009]上述方案中相邻两个FRP组合柱采用钢桁架围护，FRP组合柱中设置预埋件，钢桁架与预埋件连接，钢桁架内侧设置用于保暖的压型钢板组合板，压型钢板组合板上留有门窗洞口 ；钢桁架外侧设置薄膜太阳能发电装置；在钢桁架龙骨的横肋和竖肋上均设置凹槽，导线布置在凹槽中。
[0010]上述方案中相邻两个FRP组合柱采用抽空的正放四角锥网架或者双层网壳围护，FRP组合柱中设置预埋件，预埋件连接网架或网壳，网架或网壳内侧设置压型钢板组合板，压型钢板组合板上面留有门窗洞口 ；网架或网壳外侧设置薄膜太阳能发电装置，网架或网壳的空心球节点上设置导线的出入孔。
[0011]上述水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系的施工方法:
FRP夹心混凝土组合底板采用分部安装法，首先将两端的U型游泳池外侧的FRP板可靠连接成U型，FRP板底部开洞，设置预埋件，为以后固定带主动控制阻尼器的牵索提供方便；然后将其他的底板拼接，包括下沉式球弧型底板，留好凹槽，在出入管线汇总通道位置设置孔道，拼接完成后与两端的U型游泳池连接，形成整体FRP夹心混凝土组合底板的底板；在底板上连接抗剪栓钉，然后浇筑混凝土，在混凝土未凝固之前，把预制的连接好栓钉的上板安装到混凝土上，确保上下板和混凝土三者之间的可靠粘结；预留好相应的孔道，同时将FRP组合柱的锚栓锚固在FRP夹心混凝土组合底板混凝土中；连接U型游泳池竖向的FRP板，然后浇筑混凝土，在池壁上设置支撑柱面网壳支座的预埋件；在下沉式球弧型封闭腔体内设置一道FRP隔板，形成储水池和鱼缸，顶端采用透明的高强钢化玻璃；混凝土养护完毕后，形成整个带U型游泳池和下沉式球弧型腔体的FRP夹心混凝土组合底板；在FRP夹心混凝土组合底板的两侧布置FRP防护板墙；将带主动控制阻尼器的牵索装置与底板连接好，其另一端与水下独立基础连接；
将FRP组合柱的FRP管与FRP夹心混凝土组合底板固接好，柱上预埋件定好位后，浇筑混凝土，直到顶部，混凝土强度达到抗压强度的75%之后，支模绑扎环梁钢筋笼和预应力筋，将网壳穹顶和悬挑网壳的支座埋件安装在柱顶，浇筑混凝土，形成带凸台的FRP组合柱，通过预应力混凝土环梁将FRP组合柱连接成一体；
通过空心球将经肋和环杆组装成网壳穹顶和悬挑网壳，用带主动控制阻尼器的拉杆将悬挑网壳与网壳穹顶连接，在二者上面铺设薄膜太阳能发电板，导线通过空心球的出入口在杆中布置；
采用钢桁架作为上部围护结构，通过在组合柱中设置的预埋件，实现与钢桁架连接，在钢桁架的内侧设置用于保暖的压型钢板组合板，上面留有门窗洞口 ；外侧安装薄膜太阳能发电装置，在钢桁架龙骨的横肋和竖肋上设置凹槽，便于薄膜太阳能发电装置导线的隐藏布置；
水下支撑结构的施工，预先对筏板基础的湖底进行平整，确保底部是一个平面；将筏板基础分成若干份，在陆地上预制好，同时在陆地上将可伸