CN103498534B - 一种仿生树状混凝土柱及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿生树状混凝土柱及其施工方法，属于建筑施工技术领域。该混凝土柱包括支撑在地面的钢筋混凝土主干，主干具有由下朝上逐渐外展形成主分叉的左、右曲面，左、右曲面的前后边缘分别通过倒角与前、后平面衔接，前、后平面的中部延伸出由下朝上逐渐外展形成次分叉的对称前、后次干，次干由条状的支撑曲面和两侧的过渡曲面构成，主分叉、次分叉形成对顶部板面的贴合支撑。本发明不仅以相对简单的结构形成了整体的仿生树形，而且具有理想的仿生支撑效果，可以产生大于相同平均截面规则几何形状混凝土柱的承重作用力。

Description

一种仿生树状混凝土柱及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土建筑构件，尤其是一种仿生树状混凝土柱，同时还涉及其施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

随着建筑技术的逐渐发展，仿生造型建筑逐渐应用到了现代建筑中，如北京奥运会鸟巢体育馆等。模仿自然界中事物而建造出来的建筑物不仅美观，且符合自然规律，受力性能良好。

框架结构建筑中的框架柱通常只作为建筑主体承重构件，但是仿形建筑中的框架柱则可以同时达到装饰美化和支撑承重的双重作用。树状混凝土柱是一种典型的仿生框架柱，既美观自然，又具有理想的支撑承重效果。然而其结构形状打破常规，较为复杂，且需要创新出巧妙的施工方法，使其建筑成本经济，才能使树状混凝土柱得到切实应用。

检索发现，申请号为89105639.4、200710070459.9的中国专利分别公开了混凝土树根台架及其生产方法和树根形桩的施工设备。这些现有技术并不能解决仿生树状混凝土柱的构筑问题。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种外形自然美观、具有理想支撑承重能力，并且成本经济的仿生树状混凝土柱，同时给出切实可行的施工方法。

为了达到以上目的，本发明的仿生树状混凝土柱包括支撑在地面的钢筋混凝土主干，所述主干具有由下朝上逐渐外展形成主分叉的左、右曲面，所述左、右曲面的前后边缘分别通过倒角与前、后平面衔接，所述前、后平面的中部延伸出由下朝上逐渐外展形成次分叉的对称前、后次干，所述次干由条状的支撑曲面和两侧的过渡曲面构成，所述主分叉、次分叉形成对顶部板面的贴合支撑。

本发明的仿生树状混凝土柱通过合理设置各面以及相互之间的衔接关系，不仅以相对简单的结构形成了整体的仿生树形，而且具有理想的仿生支撑效果，可以产生大于相同平均截面规则几何形状混凝土柱的承重作用力。

本发明的仿生树状混凝土柱施工方法包括以下基本步骤：

第一步、制作主干模板——分别按主干的左、右曲面形状弯曲出左、右曲面撑杆各一对并分别与可以将其立起的辅助撑杆固连，将成对的左、右曲面撑杆之间用上下间隔分布的横担固连，在横担上覆盖与左、右曲面形状相吻合的曲面模板，并在曲面模板两侧分别镶上边缘倒角边；

第二步、构筑次干框架——分别按次干的支撑曲面形状弯曲出前、后支撑曲杆各一对并分别与可以将其立起的辅助撑杆固连，将成对的前、后支撑曲杆之间用上下间隔分布的横梁固连，在横梁之间的间隔中分别固定槽口朝上的卡板，卡板槽口两侧具有分别与对应过渡曲面形状相吻合的曲线槽边；

第三步、制作次干模板——用薄板制出与次干过渡曲面相吻合的过渡模板，并将过渡模板卡放到次干框架的各卡板上固定，构成次干模板；

第四步、预制顶部模板——制作具有与顶部板面形状吻合内腔的顶部模板；

第五步、下部模板拼装——将主干模板根据主干左、右曲面的位置立置固定，将次干模板根据次干支撑曲面的位置立置固定，并在各模板围成的柱状空腔内绑扎钢筋，再用平板封闭固连主干模板和次干模板未结合部分，围成柱体混凝土浇注腔；

第六步、顶部模板吊装——将顶部模板安装到与顶部面板对应位置，并与主干模板和次干模板的顶部固定，绑扎好由柱体内钢筋延伸到顶部模板内的钢筋网；

第七步、浇注混凝土——在模板空腔内浇注混凝土，待混凝土固化后拆去外部模板，即建成本发明的仿生树状混凝土柱。

本发明的方法只需采用普通的钢管、木方、木板等常规建材，施工简便，可以显著降低施工成本，切实可行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的仿生树状混凝土柱结构示意图。

图2至图5为图1实施例中的主干模板制作过程示意图。

图6至图9为图1实施例中的次干模板制作过程示意图。

图10为图1实施例的顶部模板吊装结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的仿生树状混凝土柱如图1所示，支撑在地面的钢筋混凝土主干1具有由下朝上逐渐外展形成主分叉的非对称左、右曲面1-1，左、右曲面1-1的前后边缘分别通过倒角与前、后平面1-3衔接。前、后平面1-3的中部延伸出由下朝上逐渐外展形成次分叉的对称前、后次干2，次干2由条状的支撑曲面2-1和两侧的过渡曲面2-2构成。主分叉、次分叉形成对顶部板面3的贴合支撑。本实施例的左、右1-1曲面为按二次曲线弯曲形成的曲面，也可以根据需要按其它二次曲线弯曲；本实施例的过渡曲面2-2为空间双曲面，也可以根据需要设计成其它二次曲面或不规则曲面；右侧主分叉与顶部板面3贴合部位低于次分叉与顶部板面3贴合部位，因此形成顶部面板3的V形槽结构。这样不仅外形自然美观，而且力学特性好，制作工艺简便。

本实施例的仿生树状混凝土柱施工方法包括以下基本步骤：

第一步、制作主干模板——如图2所示，分别按主干的左、右曲面形状弯曲出左、右曲面钢管撑杆Z-1各一对，并分别与可以将其稳固立起的钢管辅助撑杆Z-2固连；如图3所示，将成对的左、右曲面撑杆Z-1之间用上下间隔分布的横担Z-3固连;如图4所示，在横担Z-3上固定木条拼合形成的与左、右曲面形状相吻合的覆盖曲面模板Z-4，并在曲面模板Z-4两侧分别镶上边缘倒角边Z-5。制成主干模板Z。倒角边Z-5的具体结构如图5所示，具有截面为直角三角形的条状主体，条状主体对应截面直角三角形一条直角边的直角面间隔分布有面入槽缝Z-5-1，直角面相对的条状主体一条楞边间隔分布有与面入槽缝交错的角入槽缝Z-5-2,这样可以方便地将原先为直条的条状主体按需弯曲成与曲面模板Z-4相吻合的曲线倒角边。

第二步、构筑次干框架——如图6所示，分别按次干的支撑曲面形状弯曲出前、后钢管支撑曲杆C-1各一对，并分别与可以将其立起的钢管辅助撑杆C-2固连，将成对的前、后支撑曲杆C-1之间用上下间隔约300mm分布的钢管横梁C-3固连；如图7所示，在横梁C-3之间的间隔中分别固定槽口朝上的卡板C-4，卡板C-4的槽口两侧具有分别与对应过渡曲面形状相吻合的曲线槽边。

第三步、制作次干模板——如图8所示，用薄板制出与次干过渡曲面相吻合的过渡模板C-5，并将过渡模板C-5卡放到次干框架的各卡板C-4上固定，构成次干模板C。

第四步、预制顶部模板——用18mm厚胶合板制作具有与顶部板面形状吻合内腔的顶部模板D（参见图10）。

第五步、下部模板拼装——如图9所示，将主干模板根据主干左、右曲面的位置立置固定，将次干模板根据次干支撑曲面的位置立置固定，并在各模板围成的柱状空腔内按常规操作绑扎钢筋（图中未示），再用平板封闭固连主干模板和次干模板未结合部分，围成柱体混凝土浇注腔。

第六步、顶部模板吊装——将顶部模板D安装到与顶部面板对应位置，并与主干模板和次干模板的顶部固定，绑扎好由柱体内钢筋延伸到顶部模板内的钢筋网。

第七步、浇注混凝土——对各薄弱部分酌情增加附加支撑，在模板空腔内浇注混凝土，待混凝土固化后拆去外部模板，即建成本发明的仿生树状混凝土柱。

实践证明，本实施例的仿生树状混凝土柱形体自然，具有理想的支撑效果。其施工方法具有如下优点：

1）只需用常规建材即可完成复杂造型的树状柱施工，节约施工成本；

2）次干框架预制施工，次分叉梁模板可以在建筑场地外制作，从而有效控制精度及施工质量；

3）模板拆除后可以重复使用，进一步减少工程造价。

Claims (6)

1.一种仿生树状混凝土柱,包括支撑在地面的钢筋混凝土主干，其特征在于：所述主干具有由下朝上逐渐外展形成主分叉的左、右曲面，所述左、右曲面的前后边缘分别通过倒角与前、后平面衔接，所述前、后平面的中部延伸出由下朝上逐渐外展形成次分叉的对称前、后次干，所述次干由条状的支撑曲面和两侧的过渡曲面构成，所述主分叉、次分叉形成对顶部板面的贴合支撑。

2.根据权利要求1所述仿生树状混凝土柱，其特征在于：所述左、右曲面为按二次曲线旋转形成的曲面。

3.根据权利要求2所述仿生树状混凝土柱，其特征在于：所述过渡曲面为空间双曲面。

4.根据权利要求3所述仿生树状混凝土柱，其特征在于：右侧主分叉与顶部板面贴合部位低于前、后次分叉与顶部板面贴合部位，形成顶部面板的V形槽结构。

5.根据权利要求1所述仿生树状混凝土柱的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、制作主干模板——分别按主干的左、右曲面形状弯曲出左、右曲面撑杆各一对并分别与将其立起的辅助撑杆固连，将成对的左、右曲面撑杆之间用上下间隔分布的横担固连，在横担上覆盖与左、右曲面形状相吻合的曲面模板，并在曲面模板两侧分别镶上边缘倒角边；

第二步、构筑次干框架——分别按次干的支撑曲面形状弯曲出前、后支撑曲杆各一对并分别与将其立起的辅助撑杆固连，将成对的前、后支撑曲杆之间用上下间隔分布的横梁固连，在横梁之间的间隔中分别固定槽口朝上的卡板，卡板槽口两侧具有分别与对应过渡曲面形状相吻合的曲线槽边；

第三步、制作次干模板——用薄板制出与次干过渡曲面相吻合的过渡模板，并将过渡模板卡放到次干框架的各卡板上固定，构成次干模板；

第四步、预制顶部模板——制作具有与顶部板面形状吻合内腔的顶部模板；

第五步、下部模板拼装——将主干模板根据主干左、右曲面的位置立置固定，将次干模板根据次干支撑曲面的位置立置固定，并在各模板围成的柱状空腔内绑扎钢筋，再用平板封闭固连主干模板和次干模板未结合部分，围成柱体混凝土浇注腔；

第六步、顶部模板吊装——将顶部模板安装到与顶部面板对应位置，并与主干模板和次干模板的顶部固定，绑扎好由柱体内钢筋延伸到顶部模板内的钢筋网；

第七步、浇注混凝土——在模板空腔内浇注混凝土，待混凝土固化后拆去外部模板，即建成本发明的仿生树状混凝土柱。

6.根据权利要求5所述仿生树状混凝土柱的施工方法，其特征在于:所述倒角边具有截面为直角三角形的条状主体，所述条状主体对应截面直角三角形一条直角边的直角面间隔分布有面入槽缝，所述直角面相对的条状主体一条楞边间隔分布有与面入槽缝交错的角入槽缝。