一種以膜鋼結構為主體的球形建筑的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種以膜鋼結構為主體的球形建筑，包括表層、網殼、支柱、橫梁和地板，所述表層的主體為膜，所述網殼、所述支柱、所述橫梁均為預制的鋼質材料，所述地板為輕質預制板。本實用新型的有益效果是：降低了整個球形建筑自重，節省了安裝時間以及材料成本；球形建筑采用大量可拆卸的預制件，降低了施工安裝的復雜度，實現整個建筑構件可快速安裝及拆卸、運輸轉移的目的；另外，球形建筑結構屬于架空式建造，既可以實現最小范圍破壞生態地被，保護生態環境；同時又可以根據不同地質環境，地形環境，在普通平地、山坡或水上等各種不同地形環境中進行建造，為行業提供了一種既保護生態又可靈活建設的用地方法。
【專利說明】
一種以膜鋼結構為主體的球形建筑
技術領域
[0001]本實用新型涉及球形建筑領域，特別涉及一種以膜鋼結構為主體的球形建筑。【背景技術】
[0002]目前，球形建筑物越來越常見。一般球形建筑物的設計依據是三角形作為幾何圖形中穩固性最強的原理出發，由于這種三角形結構的穩定性，使它并不依賴于通常厚重的砌體墻面或鋼筋混凝土墻體，更不需要其它內部的結構支撐，因此，就擁有最大面積的內部空間及其無遮擋的通透性。建筑技術人員經過測算表明，球形建筑物的結構，要比其它結構形式做支撐體系的建筑物牢固。球形建筑物能較有效地抵御地震、颶風等自然災害的襲擊。
[0003]目前已有的球形建筑一般都是半球形狀，這些球型建筑的外墻一般采用鋼板或者混凝土砌筑，自重較大、建造工藝復雜，施工周期很長；同時由于整個建筑的鏈接承重構件種類繁多，使得建造成本過高;尤其是此類型建筑一經建成，便不易拆卸，也難以轉移到另外的地方實現再利用，所以不適宜作為靈活拆卸的、可復制的建筑構造形式。【實用新型內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是現有球形建筑物自重大、結構復雜、不易拆卸。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型中披露了一種以膜鋼結構為主體的球形建筑，本實用新型的技術方案是這樣實施的:
[0006]—種以膜鋼結構為主體的球形建筑，包括表層、網殼、支柱、橫梁和地板，所述表層的主體為膜，所述網殼、所述支柱、所述橫梁均為預制的鋼質材料，所述地板為輕型預制板； 所述網殼包括桿件和連接所述桿件的節點;所述網殼固定并支撐起所述表層;所述橫梁、所述地板位于所述網殼內部;所述支柱支撐起所述橫梁;所述橫梁端部連接所述網殼的節點， 以支撐起所述網殼;所述橫梁還支撐起所述地板。
[0007]優選地，所述表層還包括設置于所述網殼底部的透明玻璃鋼塊。
[0008]優選地，所述網殼包括球面網狀部、多邊頂部和多邊底部;所述球面網狀部包括球面節點和球面桿件;所述球面節點位于直徑為Z的球面上，所述球面節點分為K層，每層所述球面節點設置于相同的高度位置上;每層所述球面節點的數量相同為N，N為4的倍數且不小于12;相鄰層之間的所述球面節點以180°/N的角度差布置;所述球面節點通過所述球面桿件連接至本層及相鄰層的距離最近的兩個所述球面節點;所述多邊頂部，包括N/4個頂部節點和3N/4個頂部桿件;所述頂部節點在同一高度上設置于直徑為Z的球面上;所述頂部節點通過所述頂部桿件連接至兩個相鄰的所述頂部節點和兩個球面節點；所述多邊底部，包括 N/4個底部節點和3N/4個底部桿件;所述底部節點在同一高度上設置于直徑為Z的球面上； 所述底部節點通過所述底部桿件連接至兩個相鄰的所述底部節點和兩個球面節點。
[0009]優選地，K為奇數，所述球面網狀部以基準層E層為基礎，上下對稱。所述多邊底部的設置與所述多邊頂部的設置以基準層E層為基礎，上下對稱;所述球面節點數量N為每層 12，16,20,24或32。
[0010]優選地，所述球面節點為球形節點。[〇〇11]優選地，所述地板為ALC預制板。
[0012]優選地，所述球形建筑底部設置有自動升降門。
[0013]優選地，所述膜與所述網殼節點的連接方式包括螺栓連接、焊接或粘結；所述桿件、所述支柱、所述橫梁、所述地板均為拼接件。
[0014]優選地，所述多邊頂部設置有天窗。
[0015]優選地，所述膜采用PVC材質。
[0016]實施本實用新型的有益效果是:
[0017]1、以膜作為表層主體，以鋼作為支撐主體，降低了整個球形建筑自重，節省了安裝時間以及材料成本；
[0018]2、球形建筑采用大量可拆卸的預制件，降低了施工復雜度，實現整個建筑可快速安裝及拆卸、轉移的目的；
[0019]3、球形建筑結構只有支柱與地面有接觸，這種結構體系，既可以實現最小范圍破壞生態地被，保護生態環境；同時又可以根據不同地質環境，地形環境，在普通平地、山坡或水上等各種不同地形環境中進行建造，為行業提供了一種既保護生態又可靈活建設的用地方法。【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一種實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為一種實施例中，網殼和支柱結構的不意圖；
[0022]圖2為圖1網殼結構的節點fg]化后的不意圖；[0〇23]圖3為圖1網殼俯視結構不意圖；
[0024]圖4為另一種實施例中，網殼和支柱結構的不意圖。
[0025]編號說明:1_網殼、2-支柱。【具體實施方式】
[0026]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0027]在本實用新型的一種【具體實施方式】中，結合圖1、圖2、圖3,一種以膜鋼結構為主體的球形建筑包括表層、網殼1、支柱2、橫梁和地板，所述表層的主體為膜，所述網殼1、所述支柱2、所述橫梁均為預制的鋼質材料，所述地板為輕型預制板;所述網殼1包括桿件和連接所述桿件的節點;所述網殼1固定并支撐起所述表層;所述橫梁、所述地板位于所述網殼內部； 所述支柱2支撐起所述橫梁;所述橫梁端部連接所述網殼1的節點，以支撐起所述網殼1;所述橫梁還支撐起所述地板。
[0028]本實用新型的膜采用現有建筑中常用的膜材料，包括但不限于聚酯纖維覆聚氯乙烯(PVC)、玻璃纖維覆聚聚四氟乙烯(Teflon)。本實用新型所述的表層可以全部采用膜材料，也可以通過I旲與玻璃、塑料、金屬中的一種或多種1?塊一起構建起來;I旲可以米用一種透光度的材料，也可以在不同的區域設計多種不同透光度，以滿足居住者觀景、透光、遮光等不同需求。膜可以直接鋪在網殼1上，通過螺栓來固定，也可以以粘接的方式和網殼1進行連接固定；網殼1的外表可以設置一些弧形的桿件或者平面來支撐膜，達到更好的支撐效果和增大與膜的接觸面積。使用膜材料作為建筑表層，減省了傳統建設模式中的許多施工步驟和建設材料，加快了施工速度，提高了時間效率，降低了建設成本。
[0029]本實用新型中的網殼1是一種與平板網架類似的空間桿系結構，系以桿件為基礎， 按一定規律組成網格，按殼體結構布置的空間構架，它兼具桿系和殼體的性質。其作為建筑的主要支撐體，采用鋼質的桿件和節點，與表層一起構成球形建筑墻體最主要的部分，與現有以鋼筋混凝土、石板等墻體材料相比，具有更小的自重。
[0030]本實用新型中的支柱2的數量為3根以上，每根支柱可以一體成型，但最好的方式是每條支柱在出廠時分成許多段，在施工的時候每段支柱通過高強螺栓連接的方式連成一條支柱;這樣的好處是利于工廠規模制作、利于以散件形式運輸、利于根據當地地形來調節具體每條柱子的長度。本實施例中的支柱2(如圖1所示)是4根各自相互平行、同時皆垂直于基地水平面的鋼構支柱，其下端插入地基中與粧基固定，進一步地，支柱2與粧基可以以螺栓焊接的方式支撐起球形建筑內部的橫梁，橫梁的兩端通過和網殼1的節點或者桿件連接， 構成整個網殼的結構體系。
[0031]本實用新型中的地板采用輕質的、現有的預制板材，進一步降低了球形建筑整體自重。常見的輕質預制板材，包括木樓板、鋼筋混凝土樓板、ALC板等。ALC是蒸壓輕質混凝土 (Autoclaved Lightweight Concrete)的簡稱，是高性能蒸壓加氣混凝土的一種。ALC板是以粉煤灰(或硅砂)、水泥、石灰等為主原料，經過高壓蒸汽養護而成的多氣孔混凝土成型板材(內含經過處理的鋼筋增強)。
[0032]本實用新型中的表層、網殼1、支柱2、橫梁和地板均為預制件，不需要在施工當地進行制作，其各個建筑構件都可以在工廠進行預制，然后將各部位的預制件以散件的形式運到現場直接組合安裝完成，整個流程簡單易操作和控制，使工廠加工與現場施工可以協同進行，大大提高了使用效率。同時這種標準化生產可以運用到很多不同環境中，減省了在不同環境中再設計的環節。
[0033]在一種優選實施方式中，所述網殼1包括球面網狀部、多邊頂部和多邊底部;所述球面網狀部包括球面節點和球面桿件;所述球面節點位于直徑為Z的球面上，所述球面節點分為K層，每層所述球面節點設置于相同的高度位置上;每層所述球面節點的數量相同為N， N為4的倍數且不小于12;相鄰層之間的所述球面節點以180°/N的角度差布置;所述球面節點通過所述球面桿件連接至本層及相鄰層的距離最近的兩個所述球面節點；所述多邊頂部，包括N/4個頂部節點和3N/4個頂部桿件;所述頂部節點在同一高度上設置于直徑為Z的球面上;所述頂部節點通過所述頂部桿件連接至兩個相鄰的所述頂部節點和兩個球面節點;所述多邊底部，包括N/4個底部節點和3N/4個底部桿件;所述底部節點在同一高度上設置于直徑為Z的球面上;所述底部節點通過所述底部桿件連接至兩個相鄰的所述底部節點和兩個球面節點。在該優選實施方式中，直徑Z根據球形建筑實際需求而定，其數值一般取20(米)以上;球面節點的層數K可以是奇數也可以是偶數，在此不作特別限制;球面網狀部可以設計為上下對稱，但其非對稱的結構也將落入本實用新型保護的范圍；每層的節點數N 視乎整個球形建筑體積而定，例如可以采用12，16,20,24,32,甚至更大的數值;多邊頂部和多邊底部既可以是上下對稱的形狀，也可以是采用兩種不同形狀的設計。
[0034]在一種優選實施方式中，K為奇數，所述球面網狀部以基準層E層為基礎，上下對稱;所述多邊底部的設置與所述多邊頂部的設置以基準層E層為基礎，上下對稱。圖1、圖2、 圖3所示的一種網殼結構系滿足本優選實施方式中的一個例子，該例子中的K取值為7,每層的球面節點參數N取值為16,層與層之間的距離不做特別限制，只要符合每層的節點位于同一球面即可。在此情況下，球形建筑一共有9層，A1層為多邊頂部的頂層;B1層為多邊頂部的底層，也是球面網狀部的頂層;C1、D1層是球面網狀部上半部的節點層;E層是球面網狀部的基準層;C2、D2層是球面網狀部上半部的節點層;B2層為多邊底部的頂層，也是球面網狀部的底層;A2層為多邊頂部的底層。六1』1、(:1、01層以￡層為基準，分別與42』2、02、02層對稱。 球面網狀部的層與層之間的桿件形成多個等腰三角形(如圖中的D1層節點S1與C1層中的 S2、S3節點形成的等腰三角形)。
[0035]在此情況下，多邊頂部與多邊底部為井狀結構，以多邊頂部為例，其包括頂部節點了1、12、13、14，該四個頂部節點依次由41層頂部桿件相連，4條六1層的頂部桿件此時呈正方形排列；多邊頂部與球面網狀部B1層的交點為譏、〇2、〇3、〇4、？1、？2、？3、？4一共8個，而該8個點呈正八邊形排列。
[0036]在一種優選實施方式中，所述球面節點為球形節點。如圖3所示，該設計使得球面節點的規格進一步統一，同時球形節點具有易于加工制造和安裝的好處。
[0037]在一種優選實施方式中，所述表層還包括設置于所述網殼1底部的透明玻璃鋼塊。 透明玻璃鋼塊的數量以及具體位置不作特別限制，如圖2所示，透明玻璃鋼塊可以設置于多邊底部的桿件之間。采用透明玻璃鋼塊，可以強化網殼的結構;可以保護球形建筑底部，使其底部不易受到外界的人和動物的沖撞或破壞，也不易被外界污染物所腐蝕;人們也可以將其作為觀景的窗口，觀賞球形建筑下方種植的花草等景色。[〇〇38]在一種優選實施方式中，所述地板為ALC預制板。采用ALC材料作為樓板主要材料， 可以減輕樓板的自重，降低球形建筑自重對支柱2、橫梁以及網殼1的負重。[〇〇39]在一種優選實施方式中，所述球形建筑底部設置有自動升降門，以供居住者進出。 自動升降門開啟時，可變成一條帶有臺階踏板的通道，其一端降至地面；自動升降門閉合時，球形建筑外表依然是一個完整的球體。
[0040]在一種優選實施方式中，所述膜與所述網殼節點的連接方式包括螺栓連接、焊接或粘結。所述桿件、所述支柱2、所述橫梁、所述地板均為拼接件，拼接的形式包括但不限于焊接、螺栓連接，例如一根桿件可以由多段拼接而成，一條支柱也可以細分為多段，這樣進一步降低了制造難度和運輸難度，同時方便在高處安裝和搭建;另外，整個球形建筑因此可以拆卸成小的散件，這些散件可以重復利用，使得球形建筑不僅符合永久搭建的要求，還能應用到臨時性的建筑中，可快速安裝、拆卸以及復制轉移。
[0041]在一種優選實施方式中，所述多邊頂部設置有可開啟天窗。設置可以開啟的天窗， 可增加建筑內部的采光度，也可用作觀景，當天窗打開的時候，更可增加室內空氣的流動性。
[0042]在一種優選實施方式中，所述膜采用PVC材質。PVC材質具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優良的幾何穩定性，而且對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力。
[0043]圖4是本實用新型的另一種具體實施例。
[0044]本實用新型所述的網殼1的構造除了上述各種構造外，也可以采用常見的設計。
[0045]本實用新型中各種優選實施方式在不矛盾的情況下，可以相互配合使用。
[0046]需要指出的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種以膜鋼結構為主體的球形建筑，包括表層、網殼、支柱、橫梁和地板，其特征在 于:所述表層的主體為膜，所述網殼、所述支柱、所述橫梁均為預制的鋼質材料，所述地板為 輕型預制板；所述網殼包括桿件和連接所述桿件的節點；所述網殼固定并支撐起所述表層；所述橫梁、所述地板位于所述網殼內部；所述支柱支撐起所述橫梁；所述橫梁端部連接所述網殼的節點，以支撐起所述網殼；所述橫梁還支撐起所述地板。2.根據權利要求1所述的球形建筑，其特征在于:所述表層還包括設置于所述網殼底部 的透明玻璃鋼塊。3.根據權利要求1或2所述的球形建筑，其特征在于:所述網殼包括球面網狀部、多邊頂 部和多邊底部；所述球面網狀部包括球面節點和球面桿件;所述球面節點位于直徑為Z的球面上，所述 球面節點分為K層，每層所述球面節點設置于相同的高度位置上;每層所述球面節點的數量 相同為N，N為4的倍數且不小于12;相鄰層之間的所述球面節點以180°/N的角度差布置;所 述球面節點通過所述球面桿件連接至本層及相鄰層的距離最近的兩個所述球面節點；所述多邊頂部，包括N/4個頂部節點和3N/4個頂部桿件;所述頂部節點在同一高度上設 置于直徑為Z的球面上;所述頂部節點通過所述頂部桿件連接至兩個相鄰的所述頂部節點 和兩個球面節點；所述多邊底部，包括N/4個底部節點和3N/4個底部桿件;所述底部節點在同一高度上設 置于直徑為Z的球面上;所述底部節點通過所述底部桿件連接至兩個相鄰的所述底部節點 和兩個球面節點。4.根據權利要求3所述的球形建筑，其特征在于:K為奇數，所述球面網狀部以基準層E 層為基礎，上下對稱;所述多邊底部的設置與所述多邊頂部的設置以基準層E層為基礎，上 下對稱;所述球面節點數量N為每層12，16，20，24或32。5.根據權利要求4所述的球形建筑，其特征在于:所述球面節點為球形節點。6.根據權利要求5所述的球形建筑，其特征在于:所述地板為ALC預制板。7.根據權利要求6所述的球形建筑，其特征在于:所述球形建筑底部設置有自動升降 門。8.根據權利要求7所述的球形建筑，其特征在于:所述膜與所述網殼節點的連接方式包 括螺栓連接、焊接或粘結;所述桿件、所述支柱、所述橫梁、所述地板均為拼接件。9.根據權利要求8所述的球形建筑，其特征在于:所述多邊頂部設置有可開啟天窗。10.根據權利要求9所述的球形建筑，其特征在于:所述膜采用PVC材質。
【文檔編號】E04B1/32GK205591351SQ201620283431
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】陳碩
【申請人】上海零碳建筑科技有限公司