CN105155582A - 水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系与施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系与施工方法，其中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两端设置U型游泳池；水下支撑结构由可伸缩的弹簧充气桩和筏板基础组成，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。本发明上部结构与基础可脱离，充分发挥水的浮力作用，整体经济性较好。

Description

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

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

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，省去了建筑桩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

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。

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桩和筏板基础组成，筏板基础上侧面设置牵移定位环，可伸缩的弹簧充气桩顶端与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桩上，充气桩充气后将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。

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。

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。

上述方案中可伸缩的弹簧充气桩由下筒部和上筒部连接构成，上筒部由T型FRP组合桩、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组合桩外，T型FRP组合桩的上端设置拉环，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。

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。

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。

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。

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缩的弹簧充气桩组装好，与筏板块连接；将筏板块运到指定位置后沉入湖底，然后通过水下自密实混凝土将筏板块连接到一起，在筏板基础上设置牵移定位环。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明漂浮在水上，不占用陆地，水上建筑的实现可节约大量的土地资源，促进社会的可持续性发展。组合柱之间的底板为下沉式球弧型底板，这种型式不但有助于水上建筑的漂浮，而且通过FRP隔板可形成2个封闭的腔体，表面采用透明的高强钢化玻璃，游客可直接在透明玻璃上行走，欣赏到池中的鱼儿。

2、分体建筑结构体系摆脱了原来水上建筑受水深和地质条件的限制，实现了上部结构与基础的真正脱离。鉴于上部结构与基础可脱离，充分发挥水的浮力作用，省去了建筑桩基础的巨额工程造价，整体经济性较好。

3、本发明整个建筑体系采用先进的薄膜太阳能发电，应用清洁的绿色能源，无污染，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的照明、取暖、餐饮等一系列活动提供清洁电力供给，达到有效节能的目的。

4、本发明网壳穹顶、悬挑网壳全部采用FRP材料制成，不但重量轻，而且材料强度高，可实现的跨度大。

5、建筑底板和支撑组合柱能够充分发挥FRP材料与混凝土二者的性能，形成组合结构构件，大大提高其承载力和刚度；FRP板具有良好的耐侵蚀性能，抗渗性好，建筑底板能够长时间与湖水接触，可长期在水下使用，可以满足设计使用年限的要求。

6、本发明实现了功能与休闲的一体化，游泳池不但满足游客的日常休闲娱乐，而且设置的逃生门可使人们迅速乘坐救生艇撤离建筑，满足建筑的防火要求。

7、网壳穹顶、悬挑网壳及起围护作用的网架结构，均采用开孔的FRP空心球和FRP杆构成，通过空心球出入口导线可在杆内布置，有利于电的安全传送，同时免遭日光的暴晒，有效使用期较长。若围护结构采用钢桁架构件，在钢桁架龙骨的横肋和竖肋上可设置凹槽，也便于薄膜太阳能发电装置导线的隐藏布置。

8、水下支撑体系中可伸缩的弹簧充气桩顶端与上部结构底板的凹槽相匹配，在枯水期底板可缓慢下降落到充气桩上，起到临时支撑约束的作用；在维修或者严寒的冬季为防止湖水对建筑的冻胀，可伸缩的弹簧充气桩充气后上升，与凹槽吻合，将水上建筑在水结冰之前顶出水面，避免建筑遭到冻胀的破坏；在不需要的时候，上下可褶皱的碳纤维布筒不充气，可侧倒在筏板基础上，不影响水下物质的流过；带孔洞的预制筏板可大大减轻筏板的重量，便于定位和移动，由于筏板基础仅起到临时支撑的作用，所以其厚度较薄，30-50cm，不同于真正高层建筑所采用的筏板基础。

9、充气桩中的高强弹簧在碳纤维布密封下，可避免湖水的侵蚀，充气后的碳纤维布呈光滑的圆柱状，便于水下杂质的流过，而且具有良好的耐腐蚀性和抗渗性。

10、分体建筑结构体系可以建造成多层的，在同一水域还可以建造成单体群，单体之间连接起来，形成一道亮丽的水上风景，可以供更多的游客和当地居民使用。

11、分体建筑结构体系许多构件可工厂预制，现场安装，大大缩短施工周期，投入使用快，性价比较高。

12、在游泳池底部与独立基础之间设置带主动控制阻尼器的牵索装置，可实时控制上部主体结构离水面的高度，同时起到稳定作用，避免上部主体的平移和晃动。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中游泳池与带主动控制阻尼器的牵索装置示意图；

图3是本发明中网壳穹顶与悬臂网壳平面图；

图4是本发明中FRP组合柱与预应力混凝土环梁的布置图；

图5是本发明中压缩后的弹簧充气桩示意图；

图6是本发明中FRP组合柱与钢桁架的连接关系图；

图7是本发明中FRP组合柱与网架的连接关系图；

图8是本发明中钢桁架围护结构正面图；

图9是本发明中网架围护结构正面图；

图10是本发明中带孔洞的筏板基础示意图；

图11是本发明中FRP防护墙与外挂楼梯踏步的布置图。

图中：1网壳穹顶；2悬挑网壳；3组合柱；4组合底板；5牵索装置；6管线汇总通道；7环梁；8拉杆；9凹槽；10游泳池；11弹簧充气桩；12筏板基础；13定位环；14独立基础；15太阳能发电装置；16经肋；17环杆；18组合桩；19高强弹簧；20上碳纤维布筒；21上气阀门；22逃生门；23救生艇；24钢桁架；25压型钢板组合板；26预埋件；27网架；28定位件；29孔洞；30楼梯踏步；31窗口；32门；33FRP隔板；34储水池；35鱼缸；36高强钢化玻璃；37防护板墙；38拉环；39下碳纤维布筒；40下气阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，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1、FRP悬挑网壳2、FRP组合柱3、FRP夹心混凝土组合底板4、带主动控制阻尼器的牵索装置5、出入管线汇总通道6组成；FRP组合柱3顶端带有凸台，FRP组合柱3截面形式可为方形、圆形或者多边形；FRP组合柱3通过锚栓固接在FRP夹心混凝土组合底板4上，是离散布置在FRP夹心混凝土组合底板4上的，组合底板4内部设置抗剪栓钉；如图4，预应力混凝土环梁7将离散布置的FRP组合柱3连接成一体，预应力混凝土环梁7中预应力筋可采用曲线布置的形式；FRP网壳穹顶1置于FRP组合柱3的凸台上形成封闭的屋顶结构，FRP悬挑网壳2下端固定在FRP组合柱3的凸台上，柱顶凸台两侧作为网壳穹顶1和悬挑网壳2的支座，二者自重和受到的水平荷载由带凸台的FRP组合柱3承担；FRP悬挑网壳2上端通过带主动控制阻尼器的拉杆8与FRP网壳穹顶1相连，以减小悬挑网壳2的整体变形；FRP夹心混凝土组合底板4的底部设置凹槽9，凹槽9与FRP组合柱3一一对应，如图2，FRP夹心混凝土组合底板4的两端设置U型游泳池10，游泳池10的两端设置可开关的逃生门22，内部有救生艇23，一旦起火，便于水上建筑人员的疏散。如图11，在FRP夹心混凝土组合底板4的两侧布置FRP防护板墙37，本发明设置有楼梯踏步30；FRP组合柱3之间的FRP夹心混凝土组合底板4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36封闭并形成封闭腔体，该封闭腔体被FRP隔板33分隔成储水池34和鱼缸35，鱼缸35在上部，储水池34在下部。这种型式不但有助于水上建筑的漂浮，游客还可直接在透明高强钢化玻璃36上行走，欣赏到池中的鱼儿。

如图3，FRP网壳穹顶1和FRP悬挑网壳2均由经肋16和环杆17通过空心球节点连接成整体。FRP网壳穹顶1和FRP悬挑网壳2上布置薄膜太阳能发电装置15，将太阳能转化为电能，给室内外的照明、取暖、餐饮和游泳池10消毒等提供清洁的能源，实现环境零污染。

如图6，相邻两个FRP组合柱3采用钢桁架24围护，FRP组合柱3中设置预埋件26，钢桁架24与预埋件26连接，实现与钢桁架24可靠连接，如图8，钢桁架24内侧设置用于保暖的压型钢板组合板25，压型钢板组合板25上留有门32和窗口31；钢桁架24外侧设置薄膜太阳能发电装置15；在钢桁架24龙骨的横肋和竖肋上均设置凹槽9，便于薄膜太阳能发电装置15导线的隐藏布置。

如图7，相邻两个FRP组合柱3还可以采用抽空的正放四角锥网架或者双层网壳围护，FRP组合柱3中设置预埋件26，预埋件26连接网架27或网壳，实现与网架27或网壳可靠连接，网架27或网壳内侧设置压型钢板组合板25，压型钢板组合板25上面留有门32和窗口31；如图9，网架27具有定位件28，网架27或网壳外侧设置薄膜太阳能发电装置15，网架27或网壳的空心球节点上设置导线的出入孔，便于薄膜太阳能发电装置15导线在节点和杆件内部隐藏布置，有利于电的安全传送。

水下支撑结构由可伸缩的弹簧充气桩11和筏板基础12组成，筏板基础12上侧面设置牵移定位环13，用于移动筏板基础12；可伸缩的弹簧充气桩11顶端与FRP夹心混凝土组合底板4的底部的凹槽9相匹配，在枯水期或者维修时FRP夹心混凝土组合底板4可下降落到弹簧充气桩11上，弹簧充气桩11充气后可将FRP夹心混凝土组合底板4提升脱离水面；带主动控制阻尼器的牵索装置5一端与游泳池10的底部固定，一端与水底的独立基础14固定，用于实时控制上部主体结构离水面的高度，同时起到稳定作用，避免上部主体的平移和晃动。如图10，筏板基础12可做成带孔洞29的，大大减轻筏板基础12的重量，便于定位和移动。

如图5，可伸缩的弹簧充气桩11由下筒部和上筒部连接构成，上筒部由T型FRP组合桩18、高强弹簧19、上碳纤维布筒20和上气阀门21组成，高强弹簧19环绕在T型FRP组合桩18外，T型FRP组合桩18的上端设置拉环8，上碳纤维布筒20包绕在高强弹簧19外，充气后的上碳纤维布筒20呈光滑的圆柱状，上气阀门21设置在上碳纤维布筒20上；下筒部由下碳纤维布筒39和下气阀门40组成，下气阀门40设置在下碳纤维布筒39上。在不需要的时候，上、下碳纤维布筒不充气，可侧倒在筏板基础12上，不影响水下物质的经过；在枯水期只把上碳纤维布筒20充气，然后通过拉环竖立起来，随着水位下降，在上部结构荷载的作用下，高强弹簧19受到压缩，气体排出，当T型FRP组合桩18受压接触到底部时，为充气桩下降的最大位移，此过程是缓慢的，上部结构体系下降获得很好的缓冲；高强弹簧19在碳纤维布密封下，避免湖水的侵蚀；充气后的碳纤维布呈光滑的圆柱状，便于水下杂质的流过；当严寒的冬季来临或者对水上建筑维修时，把上碳纤维布筒20充气，然后通过拉环竖立起来，然后给下碳纤维布筒39充气，直到调整所有桩与底板凹槽接触上，给上碳纤维布筒20加压，拖着底板促使水上建筑缓缓上升，直到需要的高度；等湖水解冻后通过气阀门排气，降低水上建筑的高度到适当水位，最后其他全部排出，侧倒在筏板基础12上。若水位变化不大的水域，可伸缩的弹簧充气桩11可以采用上端是不可压缩的，即T型桩接触底部的。

上述本发明都是单体单层的，本发明还可以建造成多层的分体建筑结构体系，在同一水域还可以建造成单体群，单体之间连接起来，形成一道亮丽的水上风景，可以供更多的游客和当地居民使用。

上述水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系的施工方法：

多功能FRP夹心混凝土组合底板4采用分部施工法，首先将两端的U型游泳池10外侧的FRP板可靠连接成U型，FRP板底部开洞，设置预埋件26，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9，在出入管线汇总通道6位置设置孔道，拼接完成后与两端的U型游泳池10外侧板连接，形成FRP夹心混凝土组合底板4的底板，因FRP板较轻，会漂浮在水面上，省去施工设置支撑的施工工序；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，同时将支撑组合柱3的锚栓可靠锚固在底板混凝土中。包括游泳池10底板在内的全部平面施工完毕后，连接U型游泳池10竖向的FRP板，然后浇筑混凝土；在下沉式球弧型内设置一道FRP隔板33，形成2个封闭的腔体，储水池34和鱼缸35，地面采用透明的高强钢化玻璃36，游客可直接在透明玻璃上行走，欣赏到池中的鱼儿；混凝土养护完毕后，形成整个带U型游泳池10和下沉式球弧型腔体的FRP夹心混凝土组合底板4。在FRP夹心混凝土组合底板4的两侧布置FRP防护板墙37；将带主动控制阻尼器的牵索装置5与底板连接完好，确保连接处不渗水；另一端与水下独立基础14连接。发挥主动控制阻尼器的作用，将底板紧紧拉在水面上，这样可确保底板的平稳性，为上部建筑施工提供有利保障。

将组合柱3的FRP管与底板固接好，柱上预埋件26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7钢筋笼和预应力筋，将网壳穹顶1和悬挑网壳2的支座埋件安装在柱顶，浇筑混凝土，养护达到一定强度后拆模，形成带凸台的组合柱3，通过环梁7将FRP组合柱3连接成一体。

通过空心球将经肋16和环杆17及相应杆件组装成网壳穹顶1、悬挑网壳2和柱面网壳，用带主动控制阻尼器的拉杆8将悬挑网壳2与网壳穹顶1连接起来，网壳穹顶1和悬挑网壳2支撑于FRP组合柱3上。在二种网壳上面铺设薄膜太阳能发电板，导线可通过空心球的出入口在杆中布置，确保导线不裸露。

采用钢桁架24作为上部结构体系的围护结构，通过在组合柱3中设置的预埋件26，实现与钢桁架24可靠连接，在钢桁架24的内侧设置用于保暖的压型钢板组合板25，上面留有门32和窗口31；外侧安装薄膜太阳能发电装置15，在钢桁架24龙骨的横肋和竖肋上设置凹槽9，便于薄膜太阳能发电装置15导线的隐藏布置。

水下支撑结构由可伸缩的弹簧充气桩11和预制的钢筋混凝土筏板基础12组成。预先对筏板基础12的湖底进行平整，确保底部是一个平面；为便于对阀板基础12的运输，将筏板基础12分成若干份，在陆地上预制好，同时在陆地上将可伸缩的弹簧充气桩11的T型FRP组合桩18、高强弹簧19、上、下碳纤维布筒和上、下气阀门组装好，与筏板块实现可靠连接；将带有充气桩的筏板和其他筏板块运到指定位置后沉入湖底，然后通过水下自密实混凝土将筏板块连接到一起，在筏板基础12上设置牵移定位环13，用于移动筏板基础12；可伸缩的弹簧充气桩11与上部结构底板的凹槽9相匹配，在枯水期或者维修时通过调整主动控制阻尼器，底板可下降落到弹簧充气桩11上，确保上部结构免遭破损。预制筏板也可做成带孔洞的，大大减轻筏板的重量，便于定位和移动。

上述施工方法中的上部结构体系的围护结构也可采用抽空的正放四角锥网架结构或者双层网壳结构，通过在组合柱3中设置的预埋件26，实现与网架27或网壳的可靠连接，在网架27或网壳的内侧设置用于保暖的压型钢板组合板25，上面留有门32和窗口31；外侧设置薄膜太阳能发电装置15，在网架27或网壳空心球节点上设置导线的出入孔，便于薄膜太阳能发电装置15导线在节点和杆件内部隐藏布置，有利于电的安全传送。

Claims (8)

1.一种水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，其特征在于：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（1）、FRP悬挑网壳（2）、FRP组合柱（3）、FRP夹心混凝土组合底板（4）、带主动控制阻尼器的牵索装置（5）、出入管线汇总通道（6）组成；FRP组合柱（3）顶端带有凸台，FRP组合柱（3）离散布置在FRP夹心混凝土组合底板（4）上，预应力混凝土环梁（7）将离散布置的FRP组合柱（3）连接成一体，FRP网壳穹顶（1）置于FRP组合柱（3）的凸台上形成封闭的屋顶结构，FRP悬挑网壳（2）下端固定在FRP组合柱（3）的凸台上，FRP悬挑网壳（2）上端通过带主动控制阻尼器的拉杆（8）与FRP网壳穹顶（1）相连；FRP夹心混凝土组合底板（4）的底部设置凹槽（9），凹槽（9）与FRP组合柱（3）一一对应，FRP夹心混凝土组合底板（4）的两端设置U型游泳池（10）,在FRP夹心混凝土组合底板（4）的两侧布置FRP防护板墙（37）；水下支撑结构由可伸缩的弹簧充气桩（11）和筏板基础（12）组成，筏板基础（12）上侧面设置牵移定位环（13），可伸缩的弹簧充气桩（11）顶端与FRP夹心混凝土组合底板（4）的底部的凹槽（9）相匹配，FRP夹心混凝土组合底板（4）下降时落到弹簧充气桩（11）上,充气桩充气后将FRP夹心混凝土组合底板（4）提升脱离水面；带主动控制阻尼器的牵索装置（5）一端与游泳池（10）的底部固定，一端与水底的独立基础（14）固定；FRP组合柱（3）之间的FRP夹心混凝土组合底板（4）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（36）封闭并形成封闭腔体，该封闭腔体被FRP隔板（33）分隔成储水池（34）和鱼缸（35），鱼缸（35）在上部，储水池（34）在下部。

2.根据权利要求1所述的水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，其特征在于：所述的FRP网壳穹顶（1）和FRP悬挑网壳（2）上布置薄膜太阳能发电装置（15）。

3.根据权利要求2所述的水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，其特征在于：所述的可伸缩的弹簧充气桩（11）由下筒部和上筒部连接构成，上筒部由T型FRP组合桩（18）、高强弹簧（19）、上碳纤维布筒（20）和上气阀门（21）组成，高强弹簧（19）环绕在T型FRP组合桩（18）外，T型FRP组合桩（18）的上端设置拉环，上碳纤维布筒（20）包绕在高强弹簧（19）外，充气后的碳纤维布筒呈光滑的圆柱状，上气阀门（21）设置在上碳纤维布筒（20）上；下筒部由下碳纤维布筒（39）和下气阀门（40）组成，下气阀门（40）设置在下碳纤维布筒（39）上。

4.根据权利要求3所述的水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，其特征在于：所述的FRP网壳穹顶（1）和FRP悬挑网壳（2）均由经肋（16）和环杆（17）通过空心球节点连接成整体。

5.根据权利要求4所述的水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，其特征在于：所述的FRP组合柱（3）通过锚栓固接在FRP夹心混凝土组合底板（4）上，组合底板（4）内部设置抗剪栓钉；游泳池（10）的两端设置可开关的逃生门（22），内部有救生艇（23）。

6.根据权利要求5所述的水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，其特征在于：所述的相邻两个FRP组合柱（3）采用钢桁架（24）围护，FRP组合柱（3）中设置预埋件（26），钢桁架（24）与预埋件（26）连接，钢桁架（24）内侧设置用于保暖的压型钢板组合板（25），压型钢板组合板（25）上留有门（32）和窗口（31）；钢桁架（24）外侧设置薄膜太阳能发电装置（15）；在钢桁架（24）龙骨的横肋和竖肋上均设置凹槽（9），导线布置在凹槽（9）中。

7.根据权利要求5所述的水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系，其特征在于：所述的相邻两个FRP组合柱（3）采用抽空的正放四角锥网架或者双层网壳围护，FRP组合柱（3）中设置预埋件（26），预埋件（26）连接网架（27）或网壳，网架（27）或网壳内侧设置压型钢板组合板（25），压型钢板组合板（25）上面留有门（32）和窗口（31）；网架（27）或网壳外侧设置薄膜太阳能发电装置（15），网架（27）或网壳的空心球节点上设置导线的出入孔。

8.一种权利要求6所述的水上漂浮分体提升式节能建筑结构体系的施工方法，其特征在于：

FRP夹心混凝土组合底板（4）采用分部安装法，首先将两端的U型游泳池（10）外侧的FRP板可靠连接成U型，FRP板底部开洞，设置预埋件（26），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（9），在出入管线汇总通道（6）位置设置孔道，拼接完成后与两端的U型游泳池（10）连接，形成整体FRP夹心混凝土组合底板（4）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（3）的锚栓锚固在FRP夹心混凝土组合底板（4）混凝土中；连接U型游泳池（10）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（26）；在下沉式球弧型封闭腔体内设置一道FRP隔板（33），形成储水池（34）和鱼缸（35），顶端采用透明的高强钢化玻璃（36）；混凝土养护完毕后，形成整个带U型游泳池（10）和下沉式球弧型腔体的FRP夹心混凝土组合底板（4）；在FRP夹心混凝土组合底板（4）的两侧布置FRP防护板墙（37）；将带主动控制阻尼器的牵索装置（5）与底板连接好，其另一端与水下独立基础（14）连接；

将FRP组合柱（3）的FRP管与FRP夹心混凝土组合底板（4）固接好，柱上预埋件（26）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（7）钢筋笼和预应力筋，将网壳穹顶（1）和悬挑网壳（2）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（3），通过预应力混凝土环梁（7）将FRP组合柱（3）连接成一体；

通过空心球将经肋（16）和环杆（17）组装成网壳穹顶（1）和悬挑网壳（2），用带主动控制阻尼器的拉杆（8）将悬挑网壳（2）与网壳穹顶（1）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（24）作为上部围护结构，通过在组合柱（3）中设置的预埋件（26），实现与钢桁架（24）连接，在钢桁架（24）的内侧设置用于保暖的压型钢板组合板（25），上面留有门（32）和窗口（31）；外侧安装薄膜太阳能发电装置（15），在钢桁架（24）龙骨的横肋和竖肋上设置凹槽（9），便于薄膜太阳能发电装置（15）导线的隐藏布置；

水下支撑结构的施工，预先对筏板基础（12）的湖底进行平整，确保底部是一个平面；将筏板基础（12）分成若干份，在陆地上预制好，同时在陆地上将可伸缩的弹簧充气桩（11）组装好，与筏板块连接；将筏板块运到指定位置后沉入湖底，然后通过水下自密实混凝土将筏板块连接到一起，在筏板基础（12）上设置牵移定位环（13）。