CN108166624A - 浮空气肋复合水枕充气膜结构 - Google Patents

浮空气肋复合水枕充气膜结构 Download PDF

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Abstract

浮空气肋复合水枕充气膜结构，属于膜结构抗火技术领域。包括:整体支撑膜结构、气承膜、膜固定边、靴垫、吊索、包覆气肋充气系统、水枕，整体膜结构通过靴垫将整个膜结构固定于地面，包覆气肋充气系统通过吊索将整体气承膜悬挂起来，并通过膜固定边固定于地面，使气肋与气承膜成为一个整体，并且在气承膜内部顶端均匀分布防火水枕。可减轻火灾对人员及建筑造成的伤害。

Description

浮空气肋复合水枕充气膜结构
技术领域
本发明涉及一种浮空气肋复合水枕充气膜结构，属于膜结构抗火技术领域。
背景技术
本发明以混合膜结构抗火体系作为主要方向，单从建筑方面来说，火灾会引起结构坍塌，资源财产损失，普遍结构对于抗火方面已有较成熟措施，但膜结构的抗火性能还有待提高与完善，膜结构具有重量轻、强度高、防火阻燃、自洁性好，不受紫外线影响、抗疲劳、耐扭曲、耐老化、跨度大工期短、使用寿命长等优点，并且透光率高，热吸收量很少。因此，膜结构建筑成为现代化的永久性建筑。随着技术革新，膜结构已具备下列优越性能：自洁性、透光节能性、经济性、艺术性、防火性与抗震性、造型多样性；另外其还具有应用领域广泛、能覆盖大跨度空间及施工周期短的优点。本发明从结构体系与构件角度出发，对膜结构进行改进，提高其防火性能并建立新型结构体系——浮空气肋复合水枕充气膜结构体系，从而减轻火灾对人员及建筑造成的伤害。
发明内容
本发明浮空气肋复合水枕充气膜结构自身所具有的特性与水枕构造相结合，冲入氖气形成浮空气肋，如此形成的防火系统可以在火灾时保持结构的整体稳定性，同时保持膜结构本身所具有的优点。
本发明的技术方案如下：
一种浮空气肋复合水枕充气膜结构包括整体支撑膜结构、气承膜、膜固定边、靴垫、吊索、包覆气肋充气系统、气承膜充气系统、防火水枕；整体支撑膜结构包括气肋组件和吊索组件，气肋组件由多个平行有间隔的拱形气肋组成，拱形气肋的气肋截面为圆形；吊索组件包括垂直地面的吊索、周向平行吊索和轴向平行吊索；
气承膜为半圆柱侧壁和两半圆端面，气承膜与地面组合形成半圆柱空腔结构，气承膜通过膜固定边与地面固定；气承膜的半圆柱侧壁外表面均匀间隔分布固定有多条周向平行吊索和轴向平行吊索，多条周向平行吊索沿周向紧贴固定到气承膜的半圆柱侧壁外表面，多条轴向平行吊索沿轴向紧贴固定到气承膜的半圆柱侧壁外表面，多条周向平行吊索和轴向平行吊索在气承膜的半圆柱侧壁外表面形成网状结构；在气承膜的外表面外侧沿轴向均匀分布有多个拱形气肋，每个拱形气肋在地面上与气承膜紧贴连接，然后自地面向上气承膜与拱形气肋之间具有空隙，且空隙逐渐增大；在空隙之间均匀间隔设有多个垂直地面的吊索，垂直地面的吊索上端与拱形气肋固定，下端与气承膜固定；每个拱形气肋的两端分别通过靴垫固定于地面；气承膜充气系统与气承膜的半圆柱空腔连接；每个拱形气肋均连接一个包覆气肋充气系统；在气承膜的半圆柱空腔内气承膜的顶端均匀分布多个防火水枕。
靴垫由固定膜垫、连接膜垫和支撑膜靴组成，在平面固定膜垫中这样圆孔，连接膜垫为一圆环结构(优选游泳圈式的圆环结构)，连接膜垫紧密固定套在平面固定膜垫的圆孔内，连接膜垫圆环结构上固定连接有支撑膜靴，支撑膜靴为桶状结构，支撑膜靴桶状结构底面圆孔与连接膜垫的圆环结构同圆心。
周向平行吊索与地面锚固在一起。
通过包覆气肋充气系统充气的气肋组件通过吊索将整体气承膜悬挂起来，气承膜并通过膜固定边固定于地面，使气肋和气承膜成为一个整体；整体支撑膜结构和气承膜分别与支撑充气系统和包覆气肋充气系统连接；在气承膜内部顶端均匀分布防火水枕，从而形成一种混合充气膜结构。
所述的吊索组件由若干根吊索组成，吊索组件包括一组平行于拱形气肋置于气承膜之上的吊索、一组垂直于拱形气肋置于气承膜之上的吊索和一组垂直于地面的吊索，分别均匀的布置在气承膜的上部和支撑在拱形气肋之上，互为正交的吊索的交点的投影所构成的平面为轴对称图形，并将拱形气肋连接起来形成一个整体，在火灾发生时可支撑整个气肋组件，不会使整体支撑膜结构发生塌陷。
所述包覆气肋充气系统内分别冲入氖气，形成浮空气肋，对气膜产生向上的拉力，可以在气膜内压不足的情况下调整气肋的浮力和悬挂水枕造成的向下的拉力，在发生火灾的情况下可以防火，而且可以防止整体结构塌陷。
所述的防火水枕均匀的布置在气承膜内部顶端，达到防火、透光和保温的效果，在火灾发生时能够及时防止火势蔓延于气承膜上，防止整体结构塌陷。包覆气肋充气系统冲入密度比空气小的气体，例如价格便宜且不易燃的氖气，形成浮空气肋，对气膜产生向上的拉力，可以在气膜内压不足的情况下调整气肋的浮力和悬挂水枕造成的向下的拉力，在发生火灾的情况下可以防火，而且可以防止整体结构塌陷。
本发明的有益效果是保持膜结构本身的优点，基于水枕构造对其进行改进，从而提高防火性能，并向气肋中冲入氖气形成浮空气肋，减少由于内压不足对结构整体受力的影响。因此，本发明中吊索组件、包覆气肋充气系统和水枕共同组成结构的防火系统，形成了一种稳固的外浮空气肋内水枕复合充气膜结构，可以在火灾发生时保持结构的整体稳定性。
包覆气肋充气系统通过吊索将整体气承膜悬挂起来，并通过膜固定边固定于地面，使气肋与气承膜成为一个整体，并且在气承膜内部顶端均匀分布防水水枕，当建筑物起火，先燃烧水枕，ETFC膜材(水枕)融化后，大量水会撒到起火点，将火浇灭。如火势较大，火会将部分气承膜烧化，由于气肋在外侧，不会直接接触到火焰，并不会影响结构体系的大幅度损坏，给内部人员预留了相当长的逃生时间。气肋充入密度比空气小的气体，形成浮空气肋，对气膜产生向上的拉力，即使内压不足，也可以通过调整气肋的浮力来保证整体结构的稳定性，并且平衡悬挂水枕所造成拉力。现在普遍建筑的抗火已有较成熟的措施，但作为新兴结构的膜结构的抗火性能还有待提高与完善。本发明围绕膜结构抗火性能较高这一突出特点，浮空气肋复合水枕充气膜结构体系为主要对象，研究其抗火性能，涉及到结构力学、几何运动学、燃烧动力学、热力学、流体力学等多学科领域的内容。并且具有防火性能好、跨度大、抗风能力强、安装与拆卸便捷的特点，能够方便应用于中、大跨度建筑空间布局中。
附图说明
图1为本发明安装成型后的三维示意图；
图2为本发明安装成型后的三维剖面图
图3为本发明靴垫的结构示意图
图中，1、整体支撑膜结构；2、气承膜；3、膜固定边；4、靴垫；5、气肋组件；6、拱形气肋；7、吊索组件；8、竖向平行吊索；9、轴向平行吊索；10、垂直于地面的吊索；11、包覆气肋充气系统；12、气承膜充气系统；13、固定膜垫；14、连接膜垫；15、支撑膜靴；16、水枕。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明书，但本发明并不限于以下实施例。
首先，按照正确方式安装预埋件。
其次，安装吊索组件7包括一组平行于拱形气肋置于气承膜之上的周向平行吊索8、一组垂直于拱形气肋置于气承膜之上的轴向平行吊索9和一组垂直于地面的吊索10，分别均匀的布置在气承膜2的上表面和支撑在拱形气肋6之上，互为正交的吊索的交点的投影所构成的平面为轴对称图形并将拱形气肋6连接起来形成一个整体，平行于拱形气肋置于气承膜之上的周向平行吊索8与拱形气肋的连接点的投影所构成的平面为轴对称图形。气承膜上分别布置竖向平行吊索8和轴向平行吊索9形成正交索网使结构体系在荷载作用下保持稳定，气承膜锚固在地面上，吊索组件7使气承膜2和拱形气肋6固定连接。垂直均匀布置在拱形气肋6之下的吊索组件5向上吊起气承膜2，使气承膜2在在受火灾破损时不会大面积坍塌。具体见图1-2。
然后，气承膜充气系统12向气承膜空腔内冲入空气，气承膜空腔内的压力大于外界大气压力，使二者形成较大的气压差。同时向气肋充内冲入氖气形成浮空气肋，对气膜产生向上的拉力。
再次，靴垫由固定膜垫、连接膜垫和支撑膜靴组成，在平面固定膜垫中这样圆孔，连接膜垫为一圆环结构(优选游泳圈式的圆环结构)，连接膜垫紧密固定套在平面固定膜垫的圆孔内，连接膜垫圆环结构上固定连接有支撑膜靴，支撑膜靴为桶状结构，支撑膜靴桶状结构底面圆孔与连接膜垫的圆环结构同圆心。
固定膜垫13的直径d1最大，支撑膜靴15的直径d3最小,连接膜靴14的直径d2置于二者中间。其中，固定膜靴13固定于地面，支撑膜靴15连接于气肋组件5，从而使整体支撑膜结构1稳定的固定在地面上。
最后，将防火水枕16均匀的布置在气承膜2内部顶端。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种浮空气肋复合水枕充气膜结构，其特征在于，包括整体支撑膜结构、气承膜、膜固定边、靴垫、吊索、包覆气肋充气系统、气承膜充气系统、防火水枕；整体支撑膜结构包括气肋组件和吊索组件，气肋组件由多个平行有间隔的拱形气肋组成，拱形气肋的气肋截面为圆形；吊索组件包括垂直地面的吊索、周向平行吊索和轴向平行吊索；
气承膜为半圆柱侧壁和两半圆端面，气承膜与地面组合形成半圆柱空腔结构，气承膜通过膜固定边与地面固定；气承膜的半圆柱侧壁外表面均匀间隔分布固定有多条周向平行吊索和轴向平行吊索，多条周向平行吊索沿周向紧贴固定到气承膜的半圆柱侧壁外表面，多条轴向平行吊索沿轴向紧贴固定到气承膜的半圆柱侧壁外表面，多条周向平行吊索和轴向平行吊索在气承膜的半圆柱侧壁外表面形成网状结构；在气承膜的外表面外侧沿轴向均匀分布有多个拱形气肋，每个拱形气肋在地面上与气承膜紧贴连接，然后自地面向上气承膜与拱形气肋之间具有空隙，且空隙逐渐增大；在空隙之间均匀间隔设有多个垂直地面的吊索，垂直地面的吊索上端与拱形气肋固定，下端与气承膜固定；每个拱形气肋的两端分别通过靴垫固定于地面；气承膜充气系统与气承膜的半圆柱空腔连接；每个拱形气肋均连接一个包覆气肋充气系统；在气承膜的半圆柱空腔内气承膜的顶端均匀分布多个防火水枕。
2.按照权利要求1所述的一种浮空气肋复合水枕充气膜结构，其特征在于，靴垫由固定膜垫、连接膜垫和支撑膜靴组成，在平面固定膜垫中这样圆孔，连接膜垫为一圆环结构，连接膜垫紧密固定套在平面固定膜垫的圆孔内，连接膜垫圆环结构上固定连接有支撑膜靴，支撑膜靴为桶状结构，支撑膜靴桶状结构底面圆孔与连接膜垫的圆环结构同圆心。
3.按照权利要求1所述的一种浮空气肋复合水枕充气膜结构，其特征在于，周向平行吊索与地面锚固在一起。
4.按照权利要求1所述的一种浮空气肋复合水枕充气膜结构，其特征在于，然后，气承膜充气系统向气承膜空腔内冲入空气，气承膜空腔内的压力大于外界大气压力，使二者形成气压差；同时向气肋内冲入氖气形成浮空气肋，对气膜产生向上的拉力。
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