CN207436232U - 一种优化受力结构的塑料蓄水模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种优化受力结构的塑料蓄水模块。蓄水模块为网格框架状空心长方体，由m行n列k排个边长为a的正方体组成。由角柱、长角杆、短角杆、边柱、长边杆、短边杆构成了蓄水模块的外框骨架，内部由中柱、长中杆、短中杆、斜中杆、斜撑、横撑构成支撑，形成了一个超静定结构蓄水模块。用该模块构建的蓄水池，在受到地面荷载作用时，通过垂直及向下一定扩散角传递，荷载通过节点、杆件扩散传递，力量分解使得杆件的受力减小，从而可以有效地减小杆件的断面尺寸，节约塑料材料的用量，同时蓄水模块内部的空间增大，有利于更多的蓄水。

Description

一种优化受力结构的塑料蓄水模块

技术领域

本实用新型涉及一种优化受力结构的塑料蓄水模块，属于排水工程领域，特别涉及用于组装雨水存蓄构筑物的构件。

背景技术

城市排水大多是采用暗管排放，支管收集雨水汇集至干管，最终汇至总管排入水体。我国许多城市旧城区雨水管道修建标准较低，近几年，随着极端天气现象的加剧，都不同程度的出现了内涝现象，造成了严重的损失，城市排水系统关系到城市的安全，城市内涝灾害问题日益受到有关部门的重视。传统城市建设模式，处处是硬化路面。每逢大雨，主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转。根据《海绵城市建设技术指南》，今后城市建设将强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水，以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念。海绵城市就是比喻城市像海绵一样，遇到有降雨时能够就地或者就近吸收、存蓄、渗透、净化雨水，补充地下水、调节水循环；在干旱缺水时有条件将蓄存的水释放出来，并加以利用，从而让水在城市中的迁移活动更加“自然”。

水是生命之源，节约用水已经成为人类刻不容缓的焦点问题。由于大量开采地下水，一些城市地下水储水量急剧减少，地下水位逐年降低，另外城市地面硬地化破坏了自然水循环的通道，雨水降落在建筑区或硬化地面而不能再以自然方式进行水循环，从而导致土壤的含水率发生变化，使自然循环形成的地下水量大大减少。对一般城市而言，除了雨季外，大多数降雨均为中雨和小雨，而此时正值地下水位较低的季节，雨水都是通过管道排放掉了，不能有效地渗入到地下补给地下水，是一种水资源的浪费。目前，地下水回灌越来越受到人们的重视。雨水下渗不但可以起到缓解排水压力、解决城市内涝具有重要作用，同时可以起到回补地下水，涵养生机的作用。

采用塑料蓄水模块建造的地下雨水调蓄池，是构建海绵城市的重要举措。现有技术塑料蓄水模块种类很多，但也存在一些缺陷，一些蓄水模块承担上部荷载主要依靠模块的垂直部件，要承受较大的荷载就需要加大垂直部件的尺寸，使用较多的材料，占用较大的模块空间，相应蓄水容积减少。使用蓄水模块组装的蓄水池，蓄水模块之间的受力是相互传递的，地面荷载一般是呈25°～45°角向下传递，向下传递是多方位的，但现有技术的蓄水模块之间没有有效的连接和定位，一些模块的垂直和水平部件仅是采用节点的刚性连接，模块缺少几何体的斜向支撑，在受到上部荷载作用时，在水平分力的作用下，向斜下方向的力没有有效地支撑，模块之间受力的传递不均衡，模块产生倾斜变形，蓄水模拼装块码放存在整体结构不稳定，甚至造成模块的损坏。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种优化受力结构的塑料蓄水模块，蓄水模块由若干个正方体构成网格框架状空心长方体，除了垂直和水平杆件外，正方体内部有对角线的斜撑杆件，模块组合拼装时，各个杆件的受力点相互传递，蓄水模拼装块码放牢固稳定。有益效果是：解决现有技术蓄水模块受力不好的缺陷，优化了受力结构可以减小杆件的体积，从而减少塑料材料的用量，增加了模块的蓄水空间。

本实用新型是通过以下技术实现的：蓄水模块为网格框架状空心长方体，由m行n列k排个边长为a的正方体组成，蓄水模块的高为m×a，宽为n×a，长为k×a，长和高组成正面和背面，宽和高组成左侧面和右侧面，长和宽组成底面和顶面；构成蓄水模块的每个正方体的角有八个节点A，正面与左侧面、左侧面与背面、背面与右侧面、右侧面与正面相交的四角竖向A点连线为角柱1，正面与底面、底面与背面、背面与顶面、顶面与正面相交的四条水平长边A点连线为长角杆2，左侧面与底面、底面与右侧面、右侧面与顶面、顶面与左侧面相交的四条水平短边A点连线为短角杆3，角柱1、长角杆2、短角杆3构成蓄水模块的外轮廓。

蓄水模块外表面正面和背面中部的长角杆2之间A点连线及左侧面和右侧面中部的短角杆3之间A点连线为边柱4，正面和背面的中部角柱1之间A点连线及底面和顶面的中部短角杆3之间A点连线为长边杆5，左侧面和右侧面的中部角柱1之间A点连线为短边杆6；正面、背面、左侧面、右侧面、底面、顶面的二个相对角的A点的连线为斜边杆7，二条斜边杆7相交于B点。

蓄水模块底面和顶面内部之间A点连线为中柱8，左侧面和右侧面之间A点连线为长中杆9，正面和背面之间A点连线为短中杆10，蓄水模块内部正方体同一个面二个相对角的A点的连线为斜中杆11，二条斜中杆11相交于B点。

正方体内部二个对角的A点连线为斜撑12，斜撑12相交与于正方体中心点O，正方体相对面的B点连线为横撑13，横撑13也相交于正方体中心点O。

正方体的边长a为20～40厘米，构成蓄水模块高度方向的正方体单元数量m为1～4行，宽度方向的正方体单元数量n为1～4列，长度方向的正方体单元数量k为2～8排，k为m和n的1.5～2倍。

蓄水模块之间拼装采用卯榫连接，蓄水模块的正面、右侧面、底面为卯孔14，背面、左侧面、顶面为凸榫15，卯孔14和凸榫15设置在外表面的B点处，卯孔14和凸榫15的间距为正方体的边长a，蓄水模块采用错缝拼装最小错缝宽度为a，拼装时凸榫15插入卯孔14内。

蓄水模块采用塑料注塑成型。

附图说明

图1为本实用新型蓄水模块的外观立体图；

图2为蓄水模块内部局部示意图；

图3为正方体内部杆件示意图；

图4为蓄水模块拼装码放示意图。

图中：1-角柱，2-长角杆，3-短角杆，4-边柱，5-长边杆，6-短边杆，7-斜边杆，8-中柱，9-长中杆，10-短中杆，11-斜中杆，12-斜撑，13-横撑，14-卯孔，15-凸榫，16-顺码模块，17-丁码模块。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合图1～图4对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

蓄水模块拼装需要合适的体量，过大过小都不方便拼装，一般一米左右较为合适，为使拼装稳固，错缝拼装以长方体较合适。图1为本实用新型的外观立体图，蓄水模块为网格框架状空心长方体，由m行n列k排个边长为a的正方体组成，蓄水模块的高为m×a，宽为n×a，长为k×a，长和高组成正面和背面，宽和高组成左侧面和右侧面，长和宽组成底面和顶面；构成蓄水模块的每个正方体有八个节点A，正面与左侧面、左侧面与背面、背面与右侧面、右侧面与正面相交的四角竖向A点连线为角柱1，正面与底面、底面与背面、背面与顶面、顶面与正面相交的四条水平长边A点连线为长角杆2，左侧面与底面、底面与右侧面、右侧面与顶面、顶面与左侧面相交的四条水平短边A点连线为短角杆3，角柱1、长角杆2、短角杆3构成蓄水模块的外轮廓。

蓄水模块外表面正面和背面中部的长角杆2之间A点连线及左侧面和右侧面中部的短角杆3之间A点连线为边柱4，正面和背面的中部角柱1之间A点连线及底面和顶面的中部短角杆3之间A点连线为长边杆5，左侧面和右侧面的中部角柱1之间A点连线为短边杆6；正面、背面、左侧面、右侧面、底面、顶面的二个相对角的A点的连线为斜边杆7，二条斜边杆7相交于B点。

角柱1、长角杆2、短角杆3、边柱4、长边杆5、短边杆6构成了蓄水模块的外框骨架。这些杆件相交形成边长为a的方格，这些杆件是相互平行和垂直的，不能形成静定结构，而在每个方格的对角设置的斜边杆7对相互平行和垂直的杆件约束，设置一根斜杆就形成了静定结构（无多余约束），两个斜杆交叉设置形成了超静定结构（在静定结构的基础上增加了约束）。

较大的蓄水模块要满足受力要求，除了外框骨架外，内部还需要有支撑的杆件。蓄水模块是由若干个正方体组合构成，图2为蓄水模块内部局部示意图，图2只显示了一个角上的正方体内部的边杆，蓄水模块底面和顶面之间内部A点连线为中柱8，左侧面和右侧面之间A点连线为长中杆9，正面和背面之间A点连线为短中杆10，在蓄水模块内部中柱8、长中杆9、短中杆10是外表面到外表面贯通的。蓄水模块内部正方体同一个面二个相对角的A点的连线为斜中杆11，二条斜中杆11相交于B点。这些内部的杆件将蓄水模块分成了m行n列k排个正方体，这些正方体的面是静定结构，但这些正方体的面相互平行和垂直，对应蓄水模块这个长方体而言是非静定结构。

要形成蓄水模块长方体的静定结构，需要在正方体内对角增加支撑。图3为正方体内部杆件示意图，正方体内部二个对角的A点连线为斜撑12，斜撑12相交与于正方体中心点O，正方体相对面的B点连线为横撑13，横撑13也相交于正方体中心点O，正方体形成空间杆系超静定结构。

正方体的边长a为20～40厘米，构成蓄水模块高度方向的正方体单元数量m为1～4行，宽度方向的正方体单元数量n为1～4列，长度方向的正方体单元数量k为2～8排，k为m和n的1.5～2倍，长大于宽有利于蓄水模块拼装错缝搭接。图1所示的蓄水模块由2行2列4排正方体组成。

蓄水模块采用塑料注塑成型，但一个整体的蓄水模块是无法一次成型的，需要将蓄水模块分解成多个部件，再进行组合成为一个整体。可以将正面、背面、左侧面、右侧面、底面、顶面分别制作成一个部件，内部的正方体，如果行m或者列n塑料不超过2个，可将内部垂直和水平的部分制作成一个整体部件，如果m或n超过2个，还需要再分解，否则注塑较难脱模。正方体内的斜撑12和横撑13制作成一个部件。部件之间连接采用榫卯连接，组装时榫卯使用专用的接头电加热器将榫卯表面塑料熔化，迅速将榫头插入卯孔内，冷却后塑料连接为一体。

蓄水模块除了制作整块，还需制作少量的半块或其他长度的小块，用于错缝拼装的边缘，但边长应是a的整数倍。蓄水模块可制作成不同荷载标准的规格产品，以适应不同的地面荷载要求。

蓄水模块之间拼装采用卯榫连接，蓄水模块的正面、右侧面、底面为卯孔14，背面、左侧面、顶面为凸榫15，卯孔14和凸榫15设置在外表面的B点处，卯孔14和凸榫15设置见图1。卯孔14和凸榫15的间距为正方体的边长a，蓄水模块采用错缝拼装最小错缝宽度为a，拼装时凸榫15插入卯孔14内。

由超静定结构的正方体组合构成长方体的蓄水模块，在受到地面荷载作用时，通过垂直及向下一定扩散角传递，蓄水模块的正方体之间的节点A和节点B是重合的，蓄水模块拼装时，由卯榫准确定位，相接的模块之间节点A和节点B是对应的，荷载通过这些节点、杆件扩散向下传递，力量分解使得杆件的受力减小，从而可以有效地减小杆件的断面尺寸，节约塑料材料的用量，同时蓄水模块内部的空间增大，有利于更多的蓄水。

使用本实用新型的蓄水模块建造雨水蓄水池，蓄水模块拼装码放采用错缝拼装，为了拼装方便，一般模块不错层，而在每一层内错缝和与上下层之间错缝。错缝拼装可以采用丁顺纵横交错的方式，以蓄水池较长的方向为基准，顺码就是平行长度方向码放，丁码就是垂直长度方向码放。图4为蓄水模块拼装码放示意图，顺码模块16与丁码模块17相互交错，蓄水模块不求完全错缝拼装，只要不存在大范围的通缝即可，蓄水模块拼装好还要在周围和顶部回填土，蓄水池成为一个稳定的地下蓄水构筑物。

Claims (7)

1.一种优化受力结构的塑料蓄水模块，其特征是：所述的蓄水模块为网格框架状空心长方体，由m行n列k排个边长为a的正方体组成，蓄水模块的高为m×a，宽为n×a，长为k×a，长和高组成正面和背面，宽和高组成左侧面和右侧面，长和宽组成底面和顶面；构成蓄水模块的每个正方体的角有八个节点A，正面与左侧面、左侧面与背面、背面与右侧面、右侧面与正面相交的四角竖向A点连线为角柱（1），正面与底面、底面与背面、背面与顶面、顶面与正面相交的四条水平长边A点连线为长角杆（2），左侧面与底面、底面与右侧面、右侧面与顶面、顶面与左侧面相交的四条水平短边A点连线为短角杆（3），角柱（1）、长角杆（2）、短角杆（3）构成蓄水模块的外轮廓。

2.根据权利要求1所述的优化受力结构的塑料蓄水模块，其特征是：所述的蓄水模块外表面正面和背面中部的长角杆（2）之间A点连线及左侧面和右侧面中部的短角杆（3）之间A点连线为边柱（4），正面和背面的中部角柱（1）之间A点连线及底面和顶面的中部短角杆（3）之间A点连线为长边杆（5），左侧面和右侧面的中部角柱（1）之间A点连线为短边杆（6）；正面、背面、左侧面、右侧面、底面、顶面的二个相对角的A点的连线为斜边杆（7），二条斜边杆（7）相交于B点。

3.根据权利要求1所述的优化受力结构的塑料蓄水模块，其特征是：所述的蓄水模块底面和顶面内部之间A点连线为中柱（8），左侧面和右侧面之间A点连线为长中杆（9），正面和背面之间A点连线为短中杆（10），蓄水模块内部正方体同一个面二个相对角的A点的连线为斜中杆（11），二条斜中杆（11）相交于B点。

4.根据权利要求1所述的优化受力结构的塑料蓄水模块，其特征是：所述的正方体内部二个对角的A点连线为斜撑（12），斜撑（12）相交与于正方体中心点O，正方体相对面的B点连线为横撑（13），横撑（13）也相交于正方体中心点O。

5.根据权利要求1所述的优化受力结构的塑料蓄水模块，其特征是：构成蓄水模块的正方体的边长a为20～40厘米，构成蓄水模块高度方向的正方体单元数量m为1～4行，宽度方向的正方体单元数量n为1～4列，长度方向的正方体单元数量k为2～8排，k为m和n的1.5～2倍。

6.根据权利要求1所述的优化受力结构的塑料蓄水模块，其特征是：所述的蓄水模块之间拼装采用卯榫连接，蓄水模块的正面、右侧面、底面为卯孔（14），背面、左侧面、顶面为凸榫（15），卯孔（14）和凸榫（15）设置在外表面的B点处，卯孔（14）和凸榫（15）的间距为正方体的边长a，蓄水模块采用错缝拼装最小错缝宽度为a，拼装时凸榫（15）插入卯孔（14）内。

7.根据权利要求1所述的优化受力结构的塑料蓄水模块，其特征是：所述的蓄水模块采用塑料注塑成型。