CN203487845U - 具有抗灾功能的球型建筑 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有抗灾功能的球型建筑，本建筑的外形为类球型，建筑底面为平面，建筑放置在基础平面上，建筑的结构与基础的结构之间分离；建筑的下半部分为壳体，底部设有配重仓，壳体的顶面敞开；建筑的上半部分为轻体结构，中心柱垂直地经各层楼板的中心贯通建筑的底部至顶部，各层楼板底面设有钢梁，支撑在中心柱上固定；用若干钢索均匀布置，由壳体的顶部至中心柱顶端拉紧，构成钢索网。本结构有利于化解和转移来自地壳的震波冲击性破坏力，建筑整体下重上轻，有“不倒翁”虽晃动但不倒的稳定结构，抗震、抗洪性能好，可提高建筑在极端条件下的安全性。

Description

具有抗灾功能的球型建筑

技术领域

本实用新型涉及一种抗灾建筑。 

背景技术

现有技术对于建筑，特别是住宅，已十分成熟，以舒适、美观、满足使用功能为出发点进行设计施工。在正常、平安的条件下为人类提供了舒适，甚至是理想的居住和生活的场所。但当地震、洪水等自然灾难来临的时候，其抗灾能力弱的缺点日益突出，危害到人类的生命和财产安全。建筑首先要满足安全性，抗击灾难能力强，再达到其它功能，以此为设计的依据，设计建造更加安全可靠的建筑。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有抗灾功能的球型建筑，它的外形为类球型，建筑的结构与基础的结构之间分离；建筑的下半部分为壳体，底部设有配重仓，建筑的上半部分为轻体结构，并设有钢索网加固；本结构有利于化解和转移来自地壳的震波冲击性破坏力，建筑整体下重上轻，有“不倒翁”虽晃动但不倒的稳定结构，抗震、抗洪性能好，可提高建筑在极端条件下的安全性。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案得以实现的： 

一种具有抗灾功能的球型建筑，它包括：壳体、配重仓、外墙、门、窗、中心柱、楼板、钢梁、钢索、楼梯，本建筑的外形为类球型，为多层结构；建筑底面为平面，基础依地质状况单独建造，基础的顶部为水平的基础平面，其高度与地面高度接近，基础平面的面积略大于建筑底面的平面的面积；建筑放置在基础平面上，建筑的结构与基础的结构之间分离；建筑的下半部分为壳体，底部设有配重仓，壳体的外形为半球形或弧线形，壳体的顶面敞开；建筑的上半部分为轻体结构，设有轻体外墙、门、窗；中心柱垂直地经各层楼板的中心 贯通建筑的底部至顶部，各层楼板底面设有钢梁，支撑在中心柱上固定；用若干钢索均匀布置，由壳体的顶部经其上面的各层楼板的外边框及各层外墙至中心柱顶端拉紧，构成钢索网；建筑设有室外楼梯和室内楼梯。 

它还包括：中心柱基座、地安板、储物仓、固定盘、圈梁；所述的类球型包括正球形或不规则球形或半球形；所述的壳体用钢筋砼浇筑，壳体的壁厚由下向上逐渐缩小，底部设有向内折返的喇叭口，喇叭口由下向上孔径逐渐收缩，端口敞开；中心柱基座为T型圆台形，由钢筋砼浇筑而成，放置在基础平面中央；地安板，为钢筋砼平板，搭接在中心柱基座底面与壳体的喇叭口底部之间，封闭底部喇叭口；中心柱基座顶面与壳体喇叭口顶面高度相同，在这一平面设置二层楼板，封闭喇叭口顶面，喇叭口内的顶面至底面间的空间为配重仓，配重仓内部装有配重物质；二层楼板向下，喇叭口外部与壳体间的空间形成储物仓；中心柱的底部固定在中心柱基座上，其顶部延伸至建筑顶部，中心柱的顶部设有连接钢索的固定盘；各层楼板底的钢梁直接焊接于中心柱上或先焊于钢套管上再与中心柱套装并紧固；各层楼板的外边框设置有圈梁。 

所述的壳体的顶部及各层楼板的外边框均布有若干锚栓，中心柱的顶部设置固定盘，固定盘四周对应设置若干锁紧栓，用若干钢索经壳体顶部及各层楼板的锚栓至固定盘拉紧，用锁紧栓固定，钢索外设置有钢索护管。所述的中心柱为钢管，上管套在下管内重叠一定长度的管体，相互插接，重叠部位用螺栓或铆钉固定，自下向上管径逐渐变小。它还包括：气罩、风标、避雷针；气罩置于建筑物顶端的总空气进出口上面；气罩的上面设置风标，风标的杆装于中心柱的顶端，底部立在滚珠轴承上，轴承上端设风向、风力传感器，避雷针设置在建筑顶部的最高位置。它还包括外环廊，外环廊沿楼板外端向外悬挑，悬挑板底面设有加强梁，外环廊外侧设有栏杆。所述的中心柱基座底面外端设有卡环，地安板的内端设有卡钩，卡环与卡钩配合锁定；配重仓的形状为等边锥台。它还包括、中心梯，中心梯为环绕着中心柱的旋转梯。它还包括通风管路，楼板的底面设有通风道，外墙设有夹层，夹层内设有通风道，中心柱为钢管，管内空心兼作为通风道，各通风道相连接构成通风管路。在中心柱内沿轴心线加装中心杆，在中心杆的轴心线上悬吊中心坠，其为一根悬垂的绝缘管，下端为一导电坠体，坠体与设置中心杆内壁的触点形成建筑物偏斜检测触发构件，由绝缘管中的导线与偏斜控制设备连接。 

本实用新型有以下优点和积极效果： 

本球型建筑的球体既抗压又灵活转动，还有不倒的“不倒翁”结构的优势， 在同等条件下，容积大、抗冲击力强、适应环境的应变能力强，也节省地面与空间资源。 

本建筑可现场施工建造、工厂整体建造、工厂预制构件现场拼装建造，适应性强，用于救灾现场、地质条件差的环境更能发挥其性能。 

附图说明

图1是本实用新型的建筑外观示意图， 

图2是本实用新型的剖面图， 

图3是本实用新型的中心柱基座及配重仓放大图， 

图4是图3的A点放大图， 

图5是本实用新型的地安板安装俯视图， 

图6是本实用新型二层功能布局图， 

图7是本实用新型的各层楼板、钢梁及圈梁示意图， 

图8是本实用新型的三层钢索锚栓分布及三层和外环廊功能布局图， 

图9是本实用新型的内外楼梯位置示意图， 

图10是本实用新型的中心柱及固定盘结构示意图， 

图11是本实用新型的固定盘结构放大图， 

图12是本实用新型的外墙板侧剖图， 

图13是本实用新型的外墙板立面图， 

图14是本实用新型的固定盘与钢索连接示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。 

图中附图标号如下：壳体1、配重仓2、外墙3、门4、窗5、中心柱6、楼板7、钢梁8、钢索9、楼梯10，中心柱基座11、地安板12、储物仓13、固定盘14；气罩15、风标16、避雷针17；外环廊18、中心梯19；通风管路20，中心杆21、内衬墙22、基础平面23、锚栓24、轴承25、锁紧栓26、圈梁27，顶吊杆28、钢索护管29、密封胶垫30、中心坠31。 

一种具有抗灾功能的球型建筑，它包括：壳体1、配重仓2、外墙3、门4、窗5、中心柱6、楼板7、钢梁8、钢索9、楼梯10，本建筑的外形为类球型， 为多层结构；建筑底面为平面，基础依地质状况单独建造，基础的顶部为水平的基础平面23，其高度与地面高度接近，基础平面23的面积略大于建筑底面的平面的面积；建筑放置在基础平面23上，建筑的结构与基础的结构之间分离；建筑的下半部分为壳体1，底部设有配重仓2，壳体1的外形为半球形或弧线形，壳体的顶面敞开；建筑的上半部分为轻体结构，设有轻体外墙3、门4、窗5；中心柱6垂直地经各层楼板7的中心贯通建筑的底部至顶部，各层楼板7底面设有钢梁8，支撑在中心柱6上固定；用若干钢索9均匀布置，由壳体1的顶部经其上面的各层楼板7的外边框及各层外墙3至中心柱6顶端拉紧，构成钢索网；建筑设有室外楼梯10和室内楼梯10。 

它还包括：中心柱基座11、地安板12、储物仓13、固定盘14、圈梁27；所述的类球型包括正球形或不规则球形或半球形；所述的壳体1用钢筋砼浇筑，壳体1的壁厚由下向上逐渐缩小，底部设有向内折返的喇叭口，喇叭口由下向上孔径逐渐收缩，端口敞开；中心柱基座11为T型圆台形，由钢筋砼浇筑而成，放置在基础平面23中央；地安板12，为钢筋砼平板，搭接在中心柱6基座底面与壳体1的喇叭口底部之间，封闭底部喇叭口；中心柱基座11顶面与壳体1喇叭口顶面高度相同，在这一平面设置二层楼板7，封闭喇叭口顶面，喇叭口内的顶面至底面间的空间为配重仓2，配重仓2内部装有配重物质；二层楼板7向下，喇叭口外部与壳体间的空间形成储物仓13；中心柱6的底部固定在中心柱基座11上，其顶部延伸至建筑顶部，中心柱6的顶部设有连接钢索9的固定盘14；各层楼板7底的钢梁8直接焊接于中心柱6上或先焊于钢套管上再与中心柱6套装并紧固；各层楼板7的外边框设置有圈梁27。 

所述的壳体1的顶部及各层楼板7的外边框均布有若干锚栓24，中心柱6的顶部设置固定盘14，固定盘14四周对应设置若干锁紧栓26，用若干钢索9经壳体1顶部及各层楼板7的锚栓24至固定盘14拉紧，用锁紧栓26固定，钢索9外设置有钢索护管29。所述的中心柱6为钢管，上管套在下管内重叠一定长度的管体，相互插接，重叠部位用螺栓或铆钉固定，自下向上管径逐渐变小。它还包括：气罩15、风标16、避雷针17；气罩15置于建筑物顶端的总空气进出口上面；气罩15的上面设置风标16，风标16的杆装于中心柱6的顶端，底部立在滚珠轴承上，轴承上端设风向、风力传感器，由测出的风力、风向值调节通风机，控制通风量；避雷针17设置在建筑顶部的最高位置。它还包括外环廊18，外环廊沿楼板7外端向外悬挑，悬挑板底面设有加强梁，外环廊18外侧设有栏杆。所述的中心柱基座11底面外端设有卡环，地安板12的内端设有卡 钩，卡环与卡钩配合锁定；配重仓2的形状为等边锥台。它还包括、中心梯19，中心梯19为环绕着中心柱6的旋转梯。它还包括通风管路20，楼板7的底面设有通风道，外墙设有夹层，夹层内设有通风道，中心柱6为钢管，管内空心兼作为通风道，各通风道相连接构成通风管路20。在中心柱6内沿轴心线加装中心杆21，在中心杆21的轴心线上悬吊中心坠31，其为一根悬垂的绝缘管，下端为一导电坠体，坠体与设置中心杆21内壁的触点形成建筑物偏斜检测触发构件，由绝缘管中的导线与偏斜控制设备连接。 

当建筑物遇险倾斜时，中心坠31触及中心杆21内壁的触点，触发控制设备对建筑物重心进行调整。可调整底部配重位置和重量，随时自动调节建筑物保持水平。中心杆主要起垂直度检测、上下中心定位、建筑上半部功能件安装、辅助支撑和作为倾斜控制触发壁的作用。 

本建筑的具体结构和施工方法 

第一步：基础施工 

根据施工地点的地质结构和建筑载荷采用常规技术施工，不同的是建筑的结构与基础的结构之间分离，即地下的基础与地上的建筑之间不设连接结构，建筑只是放置在基础平面23上，基础的顶面浇筑砼平板，基础的钢筋不接到建筑结构上。 

对地质条件不好的，可以碎石桩强化。其上的水泥钢网基板，依据建筑物重量和一层基础大小，如前述确定，一般大于基底直径1米，厚度视基底直径大小而定，一般为0.3米以上即可并预留起吊栓索眼孔，基板制作应坚固、平整、安装水平倾斜度在允许范围内。 

第二步：建装基础一层 

在基础平面23中心安放中心柱基座11，将预制好的地安板12顺序搭放，小头在中心柱基座11边圈上，大头以顶吊杆28撬起略高于小头约10CM，顶吊杆28采用适用的木条、角钢、钢管等，然后在基座周围堆砂约为中心柱基座11的1/2高，即可施工一层基座，至地安板12大头下紧贴高度时，撤出顶吊杆28，使地安板12压实于基地内墙的台上，相叠压不超过3cm；然后继续堆砂至中心柱基座11高度，若以堆砂为衬建造配重仓2，则应将砂适当压实，并在每块地安板12中间偏中心柱基座11段插入一根细φ5cm以上钢管，当配重仓2建高与该管交汇时，将其与配重仓2钢网焊接在一起即可，须达到安装水平倾斜度在允许范围内。如果整个一层是提前预制的，吊装时亦要求安装水平倾斜度在允 许范围内，之后再从中心柱基座11周边注入砂子即可，地安板12则是在吊装过程中安装，钢管压实焊接。 

第三步：吊装二层 

二层因属钢板与中心柱一体化建造，因应提前建造后安装于基础一层之上，防护墙之内。其关键是：要将基础密封胶垫30和与二层舷窗对应的密封胶垫30提前安置妥，厚度：底部密封胶垫30小于10cm，视抗震级别要求和胶垫品质；如果用聚氨酯发泡剂填充则可省略。二层吊装就位后，不要先做任何固定，继续施建主体，以便让其在不断加重压力下使垫衬正位至持恒点。密封胶垫30包括其他需要位置的密封胶垫。 

第四步：安装三层。先装中心柱6，再装钢索9和钢索护管29，高于四层，然后装三层顶部，即四层地板下的梁臂，并将钢索护管29搭接，不焊接，与该梁臂的端头作固定即可。 

第五步：安装四层中心柱6及地板 

四层是地面加工，其周边应以板材加高大于20cm的挡水边框，后吊装即可。在四层地板安装后，与地板外周持平焊接钢索护管29于梁端；然后插装三层的直墙，将其固定于三、四层圈梁27之间即可。 

第六步：安装弧形墙及窗。 

弧形墙基本是窗结构，最重要的是在弧墙安装初始，用弧墙的外层墙面与直墙上的通风道上沿，以非封闭的遮搭方式进行处理。 

第七步：安装中心杆21、固定盘14 

在安装中心杆21前，必须将此前已经安装的各层中心柱6进行同轴矫正，保证各节中心柱6同轴度在允许的偏差内，然后将所有紧固件定位锁死，必要时，可同时以点焊方式加固。高吊中心杆21自然插放入中心柱6，并在稳置于中心柱6基座顶后，保证中心杆21与中心柱6同轴偏差在允许的范围内。然后将四层的中心柱6套插于已经安装和调正的三层中心柱6中。最后，安装固定盘14于中心柱6的顶端，并与中心杆21极端持平，但不紧贴，先留出不大于5mm空隙，并将带触点球的中心坠31由中心杆21中心垂下并将上端固定于中心杆21的中心位置。 

第八步：整体平固、拉紧、锁定 

在上述工作都完成到位的基础上，即可进行从基础一层开始的校平，借助通电源后的中心杆21下垂的球触点与中心杆21触点提示，先将一层外墙3与二层上沿衬实固定，关键方法是利用一层上延至二层顶端的外墙3的硬支撑为 基础，安装外环廊18，并保证各层水平度误差不超过允许值。在此基础上套装四层段的钢索护管29，其弯曲度是以建筑物所需的弧度事先加工而成，并使防护管末端自然与顶端固定盘14的周围槽齿叠合。最后，统一并均匀拉紧钢索9于固定盘13中的锁紧栓26上，做锁定处理；同时，以硬胶垫将实施第七步安装时最后留在其与中心杆21间的空隙垫平，若空隙过大应以同样厚度的钢板加粘合剂垫实。 

第九步：安装气罩15 

可以用固定盘14的上槽齿或中心柱6为支撑，将事先加工好的气罩15固定在中心柱6合适的高度位置上； 

第十步：安装风标16、避雷针17 

风标16的中轴可依托气罩15的支撑架确立，也可基于中心柱6或中心杆21穿过气罩15设立。 

所述的配重可以由金属、水泥制成，也可以是石子、砂子等散装物；储物仓13内主要储备有水或其它液态的物质，同时起配重作用；门、窗和梯口，均采用密封式常规技术加工。 

Claims (10)

1.一种具有抗灾功能的球型建筑，它包括：壳体（1）、配重仓（2）、外墙（3）、门（4）、窗（5）、中心柱（6）、楼板（7）、钢梁（8）、钢索（9）、楼梯（10），其特征在于：本建筑的外形为类球型，为多层结构；建筑底面为平面，基础依地质状况单独建造，基础的顶部为水平的基础平面（23），其高度与地面高度接近，基础平面（23）的面积略大于建筑底面的平面的面积；建筑放置在基础平面（23）上，建筑的结构与基础的结构之间分离；建筑的下半部分为壳体（1），底部设有配重仓（2），壳体（1）的外形为半球形或弧线形，壳体的顶面敞开；建筑的上半部分为轻体结构，设有轻体外墙（3）、门（4）、窗（5）；中心柱（6）垂直地经各层楼板（7）的中心贯通建筑的底部至顶部，各层楼板（7）底面设有钢梁（8），支撑在中心柱（6）上固定；用若干钢索（9）均匀布置，由壳体（1）的顶部经其上面的各层楼板（7）的外边框及各层外墙（3）至中心柱（6）顶端拉紧，构成钢索网；建筑设有室外楼梯（10）和室内楼梯（10）。 

2.根据权利要求1所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：它还包括：中心柱基座（11）、地安板（12）、储物仓（13）、固定盘（14）、圈梁（27）；所述的类球型包括正球形或不规则球形或半球形；所述的壳体（1）用钢筋砼浇筑，壳体（1）的壁厚由下向上逐渐缩小，底部设有向内折返的喇叭口，喇叭口由下向上孔径逐渐收缩，端口敞开；中心柱基座（11）为T型圆台形，由钢筋砼浇筑而成，放置在基础平面（23）中央；地安板（12），为钢筋砼平板，搭接在中心柱（6）基座底面与壳体（1）的喇叭口底部之间，封闭底部喇叭口；中心柱基座（11）顶面与壳体（1）喇叭口顶面高度相同，在这一平面设置二层楼板（7），封闭喇叭口顶面，喇叭口内的顶面至底面间的空间为配重仓（2），配重仓（2）内部装有配重物质；二层楼板（7）向下，喇叭口外部与壳体间的空间形成储物仓（13）；中心柱（6）的底部固定在中心柱基座（11）上，其顶部延伸至建筑顶部，中心柱（6）的顶部设有连接钢索（9）的固定盘（14）；各层楼板（7）底的钢梁（8）直接焊接于中心柱（6）上或先焊于钢套管上再与中心柱（6）套装并紧固；各层楼板（7）的外边框设置有圈梁（27）。 

3.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：所述的壳体（1）的顶部及各层楼板（7）的外边框均布有若干锚栓（24），中心柱（6） 的顶部设置固定盘（14），固定盘（14）四周对应设置若干锁紧栓（26），用若干钢索（9）经壳体（1）顶部及各层楼板（7）的锚栓（24）至固定盘（14）拉紧，用锁紧栓（26）固定，钢索（9）外设置有钢索护管（29）。 

4.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：所述的中心柱（6）为钢管，上管套在下管内重叠一定长度的管体，相互插接，重叠部位用螺栓或铆钉固定，自下向上管径逐渐变小。 

5.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：它还包括：气罩（15）、风标（16）、避雷针（17）；气罩（15）置于建筑物顶端的总空气进出口上面；气罩（15）的上面设置风标（16），风标（16）的杆装于中心柱（6）的顶端，底部立在滚珠轴承上，轴承上端设风向、风力传感器，避雷针17设置在建筑顶部的最高位置。 

6.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：它还包括外环廊（18），外环廊沿楼板（7）外端向外悬挑，悬挑板底面设有加强梁，外环廊（18）外侧设有栏杆。 

7.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：所述的中心柱基座（11）底面外端设有卡环，地安板（12）的内端设有卡钩，卡环与卡钩配合锁定；配重仓（2）的形状为等边锥台。 

8.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：它还包括、中心梯（19），中心梯（19）为环绕着中心柱（6）的旋转梯。 

9.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：它还包括通风管路（20），楼板（7）的底面设有通风道，外墙设有夹层，夹层内设有通风道，中心柱（6）为钢管，管内空心兼作为通风道，各通风道相连接构成通风管路（20）。 

10.根据权利要求2所述的具有抗灾功能的球型建筑，其特征在于：在中心柱（6）内沿轴心线加装中心杆（21），在中心杆（21）的轴心线上悬吊中心坠（31），其为一根悬垂的绝缘管，下端为一导电坠体，坠体与设置中心杆（21）内壁的触点形成建筑物偏斜检测触发构件，由绝缘管中的导线与偏斜控制设备连接。 

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