CN111926867A - 一种地下空间承重柱体用ss4型辅助抗浮装置 - Google Patents
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Abstract
一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置，属于建筑结构领域。包括柔性张力筋腱、收纳层、浮台、顶部磁力层。当地下空间水位抬升时，低密度浮台在浮力作用下不断上升，并通过磁力的作用使浮台强磁力连接层与顶部磁力层紧密相连，对下部柔性张力筋腱产生初始的预张力，从而增加作用于柱体上的竖向荷载。本发明布置于柱体外侧，用于提高柱体的抗浮性能。本发明该装置可以在不改变现有柱体结构的前提下提高承重柱体的抗浮性能；该结构在正常使用期不会对建筑结构本身产生影响；该装置无需人工操作，如遇强降水天气，可自行工作并发挥作用；该装置制造工艺简单，方便安装拆卸。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构领域，涉及一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置。该抗浮装置可以提高地下空间承重柱体的抗浮性能，对地下空间建筑起到保护作用。
背景技术
2019年国家住房和城乡建设部发布了新版《建筑工程抗浮技术标准》，该标准提高了建筑的抗浮工程设计标准，因此建筑结构的抗浮设计成为行业关注的焦点。
随着经济的迅速发展，大量老旧地下空间面临抗浮性能不足的问题。由于现有的抗浮设防措施(抗浮锚杆、抗浮桩等)无法用于提高已建成承重柱体的抗浮性能，因此急需一种简单而又可靠的装置来提高已建成柱体结构的抗浮性能。承重柱体是建筑的主要受力构件，起着承载荷载的作用。承重柱体一般由钢筋和混凝土浇筑而成，集混凝土抗压性和钢筋抗拉性的优点于一身，但抗剪性能较差，容易受到剪切破坏。当强降雨天气发生以后，地下空间水位不断抬升，导致建筑结构所受浮力不断增大，抵消了承重柱体原有的竖向荷载，从而使柱体更容易发生剪切破坏。因此，如何增加作用于柱体上竖向荷载的成为亟待解决的问题。
为解决上述问题，设计了一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置。该装置直接安装于承重柱体底部，正常使用期不会对地下空间承重柱体产生额外荷载。当突发强降雨天气导致地下空间水位抬升时，能通过提供额外的竖向荷载来提高承重柱体的抗浮性能，真正做到“既轻又重”的设计理念。辅助抗浮装置由柔性张力筋腱、方形收纳层(布置于浮台下，与地下空间底板相连)、顶部布置有强磁力连接层的四棱台型低密度浮台和顶部磁力层(安装于地下空间顶板处)构成，低密度浮台为四棱台型，并通过柔性张力筋腱与地下空间底板相连。当地下空间水位抬升时，低密度浮台在浮力作用下不断上升，并通过磁力的作用使浮台强磁力连接层与顶部磁力层紧密相连，对下部柔性张力筋腱产生初始的预张力，从而增加作用于柱体上的竖向荷载，使柱体抗浮性能得到提高。另外，相比于传统的抗浮工艺(配重法，抗浮桩，抗浮锚杆等)，本发明可以直接用于已建成承重柱体，在不改变柱体结构的前提下提高其抗浮性能。
发明内容
本发明针对建筑抗浮性能不足的问题，提供一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置，主体结构由四棱柱(Squarecolumn)和四棱台(Square platform)组成，附加4根竖直支撑的柔性张力筋腱，将此系统简称为SS4型辅助抗浮装置。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案。
一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置，包括柔性张力筋腱2、收纳层9、浮台5、顶部磁力层7。当地下空间水位抬升时，低密度浮台5在浮力作用下不断上升，并通过磁力的作用使浮台强磁力连接层6与顶部磁力层7紧密相连，对下部柔性张力筋腱2产生初始的预张力，从而增加作用于柱体上的竖向荷载，使柱体抗浮性能得到提高。
所述的顶部磁力层7设于承重柱体3顶部，且与地下空间顶板8固接。
所述的浮台5围绕于承重柱体3外侧，且不与承重柱体3相连。所述浮台5为四棱台型，其内部填充空心玻璃微珠4，所述空心玻璃微珠4为低密度、浮性材料，被水淹没时，该材料可提供良好浮力并带动柔性张力筋腱2上浮。浮台5顶部布置有强磁力连接层6，用于利用磁力与顶部磁力层7相连。
所述的收纳层9布置于浮台5下方，与地下空间底板1相连，与浮台5并无连接。所述的柔性张力筋腱2采用纤维增强复合材料FRP，其底部与地下空间底板1相连，顶部与浮台5底部相连，正常状态下收纳于收纳层9之中。浮台5与顶板磁力层7通过磁力相连后，柔性张力筋腱2用于提供向下拉力，提高其抗浮性能。
正常状态下，该装置围绕承重柱体3不会对柱体产生任何影响，该装置未进入工作状态；收纳层9内存放柔性张力筋腱2；浮台5及顶部强磁力连接层6依靠自身重力，位于承重柱体3底部，且静置于地下空间底板1上。
强降雨天气发生以后，抗浮装置进入工作状态，随地下空间水位不断抬升，浮台5在浮力作用下上升，并带动底部连接的柔性张力筋腱2一起沿承重柱体3逐渐上升；当浮台上升到一定高度后，在强磁力连接层6和顶部磁力层7的作用下，浮台5随强磁力连接层6快速向地下空间顶板8移动，并与顶部磁力层7紧密相连(浮台5通过强磁力连接层6和顶部磁力层7之间的磁力作用与地下空间顶板8紧密相连)；同时对下部柔性张力筋腱2产生初始的预张力(由于柔性张力筋腱2的另一端在安装时，固定到了地下空间底板1上，所以多根柔性张力筋腱产生向下的拉力均会传导给建筑体)：下部多根柔性张力筋腱2拉紧，给地下空间顶板8多个向下的拉力，而多个拉力的合力可以抵抗一部分建筑结构所受的浮力，使承重柱体不易受到剪切破坏，从而使承重柱体抗浮性能得到提高，对地下空间建筑起到了保护作用。浮台5上升过程中，收纳层9固定在地下空间底板1上，不随浮台5上升。
本发明的有益效果：
(1)该装置不仅可以安装于在建的建筑结构，而且也能安装于已建成的建筑结构，能在不改变现有承重柱体结构的前提下提高柱体的抗浮性能；
(2)该装置在正常使用期不会对建筑结构本身产生影响；
(3)该装置无需人工操作，如遇强降水天气，可自行工作并发挥作用，具有很强的即时性和可靠性；
(4)该装置结构设计合理，工作稳定，且制造工艺简单，方便安装拆卸。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图。
图2是本发明的正常状态图。
图3是本发明的工作状态图。
图中：1地下空间底板；2柔性张力筋腱；3承重柱体；4空心玻璃微珠；5浮台；6强磁力连接层；7顶部磁力层；8地下空间顶板；9收纳层。
具体实施方式
为了对本辅助抗浮装置的特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本发明进行详细描述。
参见图1、图2、图3，一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置，包括柔性张力筋腱2、收纳层9、浮台5、顶部磁力层7。当地下空间水位抬升时，低密度浮台5在浮力作用下不断上升，并通过磁力的作用使浮台强磁力连接层6与顶部磁力层7紧密相连，对下部柔性张力筋腱2产生初始的预张力，从而增加作用于柱体上的竖向荷载，使柱体抗浮性能得到提高。所述的顶部磁力层7设于承重柱体3顶部，且与地下空间顶板8固接。所述的浮台5围绕于承重柱体3外侧，且不与承重柱体3相连。所述浮台5为四棱台型，其内部填充空心玻璃微珠4，所述空心玻璃微珠4为低密度、浮性材料，被水淹没时，该材料可提供良好浮力并带动柔性张力筋腱2上浮。浮台5顶部布置有强磁力连接层6，用于利用磁力与顶部磁力层7相连。所述的收纳层9布置于浮台5下方，与地下空间底板1相连，与浮台5并无连接。该抗浮装置在非工作状态时，收纳层9用于存放柔性张力筋腱2；抗浮装置在工作状态时，即收纳层9与地下空间底板1被水淹没时，不随浮台5上升。所述的柔性张力筋腱2能够伸缩，其底部与地下空间底板1相连，顶部与浮台5底部相连。浮台5与顶板磁力层7通过磁力相连后，柔性张力筋腱2用于提供向下拉力，提高其抗浮性能。
一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置的工作过程：
如图2所示，正常状态下，该装置围绕承重柱体3不会对柱体产生任何影响，该装置未进入工作状态；收纳层9内存放柔性张力筋腱2；浮台5及顶部强磁力连接层6依靠自身重力，位于承重柱体3底部，且静置于地下空间底板1上。
如图3所示，强降雨天气发生以后，抗浮装置进入工作状态，随地下空间水位不断抬升，浮台5在浮力作用下上升，并带动底部连接的柔性张力筋腱2一起沿承重柱体3逐渐上升；当浮台上升到一定高度后，强磁力连接层6和顶部磁力层7之间的磁力发挥作用，在强磁力连接层6和顶部磁力层7的作用下，浮台5随强磁力连接层6快速向地下空间顶板8移动，并与顶部磁力层7紧密相连(浮台5通过强磁力连接层6和顶部磁力层7之间的磁力作用与地下空间顶板8紧密相连)；同时对下部柔性张力筋腱2产生初始的预张力：下部多根柔性张力筋腱2拉紧，给地下空间顶板8多个向下的拉力，而多个拉力的合力可以抵抗一部分建筑结构所受的浮力，使承重柱体不易受到剪切破坏，从而使承重柱体抗浮性能得到提高，对地下空间建筑起到了保护作用。浮台5上升过程中，收纳层9固定在地下空间底板1上，不随浮台5上升。
一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置的制作与安装:
(1)装置的制作是根据具体地下空间承重柱的尺寸来进行制作的，使承重柱能够与抗浮装置相匹配。
(2)装置的安装方便,顶部磁力层由两个凹形磁铁组成一个回形磁铁,通过连接铆钉将其固定于地下空间顶板；柱体底部浮台部分由两个半四棱台拼接而成；柔性张力筋腱一端固结于浮台底部，另一端固结于地下空间底板。
以上结合附图描述了地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置的具体实施方式，但本抗浮装置并不局限于以上的具体实施方式，这些描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，在核心思想不变和不超出权利要求所保护范围的情况下，形式可以是多样的。
Claims (1)
1.一种地下空间承重柱体用SS4型辅助抗浮装置，其特征在于，所述的抗浮装置包括柔性张力筋腱(2)、收纳层(9)、浮台(5)、顶部磁力层(7)；
所述的顶部磁力层(7)设于承重柱体(3)顶部，且与地下空间顶板(8)固接；
所述的浮台(5)围绕于承重柱体(3)外侧，不与承重柱体(3)相连；所述浮台(5)为四棱台型，其内部填充空心玻璃微珠(4)，所述空心玻璃微珠(4)为低密度、浮性材料，被水淹没时，该材料能够提供浮力并带动柔性张力筋腱(2)上浮；浮台(5)顶部布置有强磁力连接层(6)；
所述的收纳层(9)布置于浮台(5)下方，与地下空间底板(1)相连，与浮台(5)并无连接；
所述的柔性张力筋腱(2)底部与地下空间底板(1)相连，顶部与浮台(5)底部相连；
正常状态下，收纳层(9)内存放柔性张力筋腱(2)；浮台(5)及顶部强磁力连接层(6)依靠自身重力，位于承重柱体(3)底部，且静置于地下空间底板(1)上；
强降雨天气发生后，随地下空间水位不断抬升，浮台(5)在浮力作用下上升，并带动柔性张力筋腱(2)沿承重柱体(3)上升；当浮台(5)上升到一定高度后，在强磁力连接层(6)和顶部磁力层(7)的磁力作用下，浮台(5)向地下空间顶板(8)移动，并与顶部磁力层(7)紧密相连；同时对下部柔性张力筋腱(2)产生初始的预张力，提高其抗浮性能浮台(5)；上升过程中，收纳层(9)固定在地下空间底板(1)上，不随浮台(5)上升。
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