CN207436232U - 一种优化受力结构的塑料蓄水模块 - Google Patents
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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
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。
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CN110021220A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-16 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种积木式地热尾水回灌分析系统及使用方法 |
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CN110021220B (zh) * | 2019-04-28 | 2024-03-26 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种积木式地热尾水回灌分析系统及使用方法 |
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