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新型高性能复合冰结构装配式施工方法
Release date:2021-09-07 Source:

复合冰结构装配式施工方式将预制单元通过某种连接、组装,再经过喷射浇筑来实现结构的建造。其优点包括:

1. 采用统一规格的预制单元,可以在工厂提前实现单元的加工,提高施工效率;

2. 施工现场进行组装,简化了施工方法;

3. 同传统施工方式比,操作简单,施工效率高;

4. 同充气膜施工方式比,减少现场湿作业量,提高效率;

装配式建造大致可包括(1)预制构件和(2)装配施工两部分,其构件制作流程可以包括模具组装、预埋件和吊件埋设、复合材料浇筑、构件脱模与表面修补、构件检验与标识、运输与存储等内容,装配施工大致包括构件顶升,构件连接,喷射浇筑等。

将结构划分为若干单元,把每一单元横向、纵向都串接在一起,平铺在充气膜,通过逐步充气将各层单元依次顶升起来,在顶升的同时填充单元间缝隙,待结构顶升完毕后,撤去充气膜等支撑。



1  前言


众所周知,冰雪建筑结构的发展拥有悠久的历史。14000多年前,爱斯基摩人建造了雪屋;日本的雪屋节距今已有400多年的历史;1739年,沙俄在圣彼得堡建造了世界上第一座冰雪宫殿。而冰雪建筑的优势在于其材料易于获取、环保可持续,造型美观,富有地域特色。如今,冰雪建筑结构作为冰雪体验的载体,是现代冰雪产业的重要组成部分。我省在17年春节黄金周7天累计接待国内游客1000余万人次,创收120.47亿元,同比增长12.11%。冰雪旅游产业已成为了拉动冬季龙江经济发展的强大引擎。

但目前,冰雪结构的建造大多以砌筑式为主,一方面,砌筑式的建造形式较为繁琐,使得结构施工周期较长;另一方面限制了结构跨度、高度,使得结构形态较为单一。

尝试装配式冰结构的目的是为了解决冰建筑施工周期长,冰建筑限制了结构跨度、高度,使得结构形态单一的问题,设计了一种拱形冰结构施工方法。



2  装配式建造方法


实现上述目的的技术方案,所述方法是按照以下方法操作的:

步骤一:制作连接单元模具:单元模具为无盖的长方形箱体,无盖的长方形箱体的腔内尺寸的长为100mm,无盖的长方形箱体的腔内尺寸的宽为50mm,无盖的长方形箱体的腔内尺高的长为30mm;

步骤二:制作连接单元(如图1):连接单元模具水平放置,连接单元模具内放入两个第一pvc管和一个第二pvc管,两个第一pvc管平行设置在单元模具内,每个第一pvc管至连接单元模具底端的距离和连接单元模具顶端的距离相等,第二pvc管垂直两个第一pvc管并靠近两个第一pvc管放置在单元模具内,向连接单元模具内注入液体复合材料水,在连接单元模具外侧壁四周及单元模具的底板设有苯板,连接单元模具放置在低温冷库或低温加工车间内自然冻结,低温冷库或低温加工车间温度控制在零下20度至零下30度,降温时通过搅拌棒对液体复合材料水进行搅拌,降温时间为48小时;

步骤三:连接网状结构(如图2,3):将降温成型后的连接单元在单元模具内取出,并通过多个绳子机构将多个连接单元依次连接,水平方向的每个绳子依次穿过对应的多个第一pvc管,竖直方向设置的绳子依次穿过多个第二pvc管,使多个连接单元并排平行构成网状结构;

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步骤四:铺设网状机构(如图4):将网状结构放置在温度为零下10度至零下30度的环境中,将连接后的网状结构铺设在充气膜上方,网状结构的两侧锚固安装在地面上,向通过风机对充气膜进行充气,完成对网状结构铺的顶升,充气膜充气完成后使相邻两个连接单元的侧面接触,充气完成后的网状结构呈拱形设置;

步骤五:填充复合材料块体(如图5):向拱形设置的网状结构缝隙中填充复合材料块体,使网状结构的空隙处填满复合材料块体;

步骤六:喷洒液体复合材料水(如图6):向拱形设置的网状结构和填充的复合材料块体均匀喷洒液体复合材料水,并使喷撒的液体复合材料水与网状结构结合,喷撒后的液体复合材料凝固在网状结构上组成拱形体,使喷撒后拱形体的厚度达到预制拱形体的厚度,停止喷撒,经过48小时后排出充气膜的气体,对充气膜内部进行降压,每半小时下降50MPa,充气膜内气压达10MPa时撤掉拱形体内的充气膜,使充气膜与拱形体分离;

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步骤七:向拱形体内弧面喷撒复合材料水(如图7):向拱形体内弧面均匀喷撒复合材料水,使拱形体内弧面光滑厚度均匀,使向拱形体内弧面在冷环境下冷冻48小时;

步骤八:表面处理(如图8):通过人工对拱形体内弧面和外弧面进行人工打磨处理,是打磨处理后的拱形体表面光滑,进而完成冰结构施工。


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3  结语

目前的行业状况,冰雪建筑的建造方式多以砌筑式为主,施工过程较为繁琐,结构不具备一定的使用功能,一定程度上制约了冰雪结构的发展。装配式建造方法为冰结构领域提供了新的施工技术,在大力发展冰雪建筑产业的背景下必将在新时代的冰天雪地中大有可为。



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