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水上悬浮式钢混结构房屋建筑及构筑物工程的制作方法

时间:2022-02-13 阅读: 作者:专利查询

水上悬浮式钢混结构房屋建筑及构筑物工程的制作方法
水上悬浮式钢混结构房屋建筑及构筑物工程
本案为分案申请,原案申请号为:201910623917.x,名称为:水上悬浮组合式钢混结构航空机场,申请日为:2019年7月6日。
【一】、技术领域:
1.水上悬浮式钢混结构房屋建筑及构筑物工程(简称“水上房屋建筑及构筑物工程”) 项目与在先申请的:水上悬浮组合式钢混结构航空机场(简称:“水上航空机场”)项目是具有“相同主题构思”,是一项将当今陆地上各类现代的房屋建筑及构筑物工程,采取以预制成型或者现场浇筑钢筋混凝土结构为主的(包含钢筋混凝土与钢材融合设计施工的“混合结构”,或者全钢结构),可悬浮承载座落于水域之上(或水面之下)的一系列房屋建筑或构筑物的创新设计施工方案,属于建筑工程(在水域实施)的新领域;主要包括悬浮式的:工业园区、公共建筑、教堂馆所、办公用房、仓储物流、别墅群落、底层或多层含51层以内的:商业楼、高层民用住宅小区与粮食、汽油、油料的水下储备库,以及人造景观、水上街市、人工岛屿、军事特种设施、太阳能和风能基地等;更具体的说:是运用物理学中浮力定律原理,采用特殊结构设计与特种材料同现代建筑技术结合,融入多种设计施工的悬浮式建筑工程设计方案及措施,同时、也包含采取以“沉锚法”技术应用于悬浮式房屋建筑及构筑物工程在水域环境的精准定位,平衡结构内力与抗击风浪、地震等破坏性冲击活荷载而保障项目工程正常使用的绝对安全可靠性;是能把上述各类建筑工程规划设计建设在海洋(含内陆)水域之上(包含一些悬浮于水面之下的建筑工程)的创造性技术方案及措施。
【二】、

背景技术:

2.水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目,是源于以在先申请的:水上悬浮组合式钢混结构航空机场(简称为:“水上航空机场”)工程的设计原理为基础,综合分析海洋(含内陆湖泊、库区、平静江河段)水域的优良环境很多,规划设计建成一系列的产业园区、人居建筑及包括上述技术领域【0001】中列举的各类工程,以区别与现代建筑,又融入多种现代建筑技艺,规划设计出一系列的水上悬浮式建筑工程,最终促成了“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目专利申请的图文资料的完善。
【三】

技术实现要素:

(一)、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目,其特征包括如下几个方面:
[0003]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目,是根据在先申请的主项目“水上航空机场”工程能够悬浮于水域的物理学浮力定律原理,其特征在于:采用设计成以钢筋混凝土结构(也包括钢筋混凝土与钢型材、钢板材融为一体设计的“混合结构”,或者全钢结构)为主,预制成型为一件件独立(或连体)的“水上悬浮承载体”构件,再将保养到期的构件(或加工完成的钢构)依次浮运(注:构件前端安装临时排水罩)拽拉或者利用平板运输船运至预定水域施工现场,用浮吊船(或其他吊装设备)起吊构件按序组合定位连接,并加固完善悬浮工程的主体结构;建筑与构筑物工程能在水域中悬浮的设计构造方案,主要包括两种形式,
一是:悬浮体部分的钢混(或其他两种结构类型)结构底板与四周钢混结构(或其他两种结构类型)墙体在“吃水线”与安全高度内都是绝对密闭、符合抵抗水压力及受力荷载等强度要求的一件件或独立承载构件,简称为:“中空利用”形式承载体,如“水上航空机场”工程中的方案一、(图1至图7);钢混底板与四周墙体所组成的“立体空间”外围排开悬浮体所在水域水的体积而产生的浮力承载整个工程总荷载;二是:悬浮承载体的每一临水面都是设计预制(或加工)成一件件独立(或连体)或满足力学承载抗压强度与设计施工规范要求,密闭不漏渗海水(或淡水)的(注:内空部分填充轻质材料)能承载悬浮于水域之上(含水面之下)的“中空非使用填充密实”形式钢混结构(或其他两种结构类型)的承载构件或承载独立体或连体,所供选择的主要填充材料包括:泡沫混凝土,聚氨酯及其他聚酯类发泡材料的球状物或块状物、有机植物材料、珍珠岩、炉渣、及轻质耐火砖、橡胶、沥青与海绵铁,属于“中空非使用填充密实”、例如“水上航空机场”工程的方案二(图7至图10);-这两种方式主要是以预制构件或者连体设计悬浮体的“基础”部分的独立体或者组合体,以及上部主体结构;另一方面还可以按照:

、悬浮工程的“基础”采用预制构件(或独立体)组合加固后,采取“沉锚法”将整个“基础”工程精准定位、平衡结构内力与调整测控好水平度,再按照陆地现有建筑工程的方法技术方案及措施进行设计施工,包括装配组合与现场浇筑钢混结构或加工钢结构工程;
②“
水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还包括:悬浮式的一系列房屋建筑或构筑物的设计总高度不受任何限制,尽量缩小高宽比,主要包含悬浮式的:公共建筑、工业园区基地、办公用房、别墅、底层或多层民宅小区,以及人造景观、水上街市、人工岛屿、军事特种设施、太阳能和风能基地,物资堆放场区及仓储物流设施、水上人行与车辆的道路、水下管网悬浮工程均在内。
[0004]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:水上悬浮式房屋建筑及构筑物的承载“基础”构件(或独立体、连体)与上部主体工程的结构包括三种类型,即:

钢筋混凝土结构(简称为“钢混结构”),

钢筋混凝土与钢型材、钢板材融为一体的“混合结构”,

全钢结构;并且各构件(或区域分段体)的连接组合方法是按照采用“圆柱销”(03) 定位的精准组合方式和并联、串联组合“基础”与上部结构主体。
[0005]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:实施项目的规划设计中,悬浮承载体部分主要是以组合串联、并联方式的连接体预制成(或加工钢构)上述【0003】钢筋混凝土构件或者独立体作为水上悬浮式房屋(或构筑物)的“基础”承载部分;房屋建筑工程中多层与高层主体工程,一般是以分段或者分层的装配式预制成型钢混结构或加工钢构制造完成的【注:也可以按照用“沉锚法”固定与调整悬浮式的“基础”结构后,再按现浇钢筋混凝土结构(或直接加工组合钢构)的现有技术方式施工房屋建筑的上部主体工程】;采用轮船下水方式进行独立体或构件(注:构件前端安装临时排水罩)入水后浮运拽拉(或专用船运输)至规划预定水域现场进行吊装组合、连接加固等作业(注:一般采用浮吊船起吊大型构件或独立体;其中、定位组合、可以借鉴“水上航空机场”工程附图11的方法达到精准组合要求,也可借鉴圆柱销用于组合构件之间的应力传递布置于梁、板或梁板及墙体结构的相连部位,在圆柱销两端增加铆固与锁紧设置,但不能突出相连的结构平面,以利外观或装饰不受影响。
[0006]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:为了水域悬浮承载体及工程上部主体结构中与大跨度、大荷载的梁或者板、或梁板结构等的受力条件满足设计施工
要求,创新借鉴了采用桥梁工程设计施工中应用的布置“钢绞索”的方案技术措施来承担与分散构件中大跨度、大荷载的需求【如附图2、图3中的标号(13)所示与补正附图中图1的示意分散传递方式】,同时也包括采用“先张法”与“后张法”的设计施工措施;其中钢绞索选用的型号、品种、规格大小、布置间距与数量均由设计师跟据力学计算综合确定。
[0007]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:当设计墩柱或者钢混墙体跨度较大与上部结构传递至下部梁、板或梁板承受巨大集中荷载(含均布荷载)时,会导致工程悬浮承载体或上部某主体底板部分的压应力难以适合常规结构设计要求,就可以按照补正附图中图1说明的方案借鉴设计与具体工程的特殊部位,附图中(38)的相应说明,即是在巨大受力区域增加设置高强度钢板带或者整体底部增设变更为高强度钢板,以满足悬浮体承载底板(含上部特定位置)的设计计算强度要求;同时,也可以作为减少结构中的钢筋用量及钢筋混凝土立方体积的重要措施之一;这一技术方案普遍适合与各类公共建筑与多层或高层悬浮式水上房屋建设工程项目的实施应用。
[0008]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:除上述段号【0004】中所述的规划设计与施工方式(即以预制成型,组合串联、并联)实施水上房屋建筑及构筑物工程外,也可以只预制成型水域悬浮载体“基础”部分,而房屋建筑或构筑物的上部主体结构同样采用陆地上现代建筑钢混结构的现场逐层浇筑设计施工技术措施,(注:依据具体项目由设计单位确定最终实施方案);可以按照先用“沉锚法”固定悬浮“基础”承载体及调整“基础”部分的水平度,然后再进行现浇(或加工)上部主体钢混(或钢构)结构;另外,当多层或高层房屋建筑规划建设在浅海水域(含内陆湖泊库区)时,适宜水深在40米左右以内的浅水区域,也可以采取“钢围堰”工法钻孔打桩或者整体开挖房建工程在岩层或者持力层部分,用“沉锚法”与基础埋置深度相结合的综合技术方案及措施来保障多层或高层房屋建筑工程在水域中的稳定性与安全可靠性;同时,在水域表面之下(注:含浪高安全范围内)的建筑外围临水墙体为封闭式的钢筋混凝土结构(或全钢结构),并保障墙体具有足够抵抗水压力与承载垂直荷载的强度要求设计为准。
[0009]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:利用水域相对较低的恒温优势,可以将燃油、粮食、油气类的储存库设计建成水下悬浮式或者非悬浮式的钢筋混凝土结构工程;利用海洋(含内陆湖泊库区、江河)水域表层之下的隐蔽性,可以将多种军事国防方面的发射设施与弹药、油料物资等,采用特殊设计成悬浮或非悬浮式的钢筋混凝土结构、以预制成型建造成水下现有技术外的不同特种工程;另一方面:跨越海域、湖泊库区及江河的各种管网输送项目、可以采用钢筋混凝土悬浮承载构件将管网(含淡水输送、油气、通讯等)规划设计悬浮架设在水域中的任意标高位置;还可设计建设在海洋(含内陆)水域上的悬浮式围栏或围墙,用于水上建设防护或水域界线划分等用途;~这也属于重要特征之一。
[0010]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:这一系列的水上悬浮式工程项目的规划设计,其平面布置、立面造型与悬浮承载体的形状和尺寸均不受任何限制,据设计所需而定;将“钢绞索”(13)在桥梁工程设计施工中的承担大荷载大跨度的功能应用于水上系列房屋建筑或构筑物工程中的主梁、次梁、梁板或钢混墙体的钢混结构之中,主要包括:承载的大梁、临水钢混底板及墩柱下端的荷载承担与分散作用,钢绞索的规格型号、数量与间距布置等是由结构设计的力学计算、受力状况综合因素确定的,该项仍然属于设计创新重要特征之一。
[0011]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的特征还在于:规划设计建设在海洋之上或内陆水域之上的各类房屋建筑或构筑物系列工程,都是采取设计施工成以“沉锚法”(补正附图中图2、图3、图4)原理精准定位工程调整项目水平度、平衡结构内力与抵抗风浪、地震等活荷载的冲击而保障水上悬浮建筑物或构筑物的安全可靠性;“沉锚法”中“锚”【即钢筋混凝土立方体(48)】的设计形状、尺寸大小、是否叠加组合(注:采用直径为70毫米的不锈钢筋数根或数十根埋置相连)或者是否按补正附图中的图3一样所示的连网组合均不受限制,“锚”的单件(或组合叠加体)的自重可达数千吨、上万吨或几万吨,根据力学计算与工程实情综合分析确定,以满足设计施工要求,其目的是保障水上悬浮式房建或构筑物工程的绝对安全可靠性与稳定性;钢筋混凝土立方体(48)即“锚”也可设计成“假山状”或其他多功能的水下设施兼用品。(二)、水上悬浮式钢混结构房屋建筑及构筑物工程(简称:“水上房屋及构筑物工程”)分案项目的技术方案及措施包括如下内容:
[0012]
首先根据项目总体工程建筑物的使用功能、设计高度及临水层的长宽尺寸、平面布置、结构分布及最高建筑的高宽比例等因素,全面分析后确定建筑物的结构类型、悬浮承载方式,计算出水域悬浮承载体(即“基础”部分)所承受的均布荷载,并注意建筑物各楼层的平面布置与结构设计时,应尽量将集中大荷载分散成均布荷载或者尽量减少降低集中荷载的过大值,以利于分散荷载。
[0013]
在整个项目工程房屋建筑的立面与平面设计时,应尽量缩小建筑物的高宽比,选择连体承载或者独立体承载悬浮方案确定各种几何尺寸,而最终根据总荷载与承载体排开水域水的体积的多少确定出“吃水线”的高度,同时、也应根据项目所处水域环境的风浪级别等因素而定出“安全线”的位置。
[0014]
根据物理学沸力定律原理,借鉴在先申请主项目“水上航空机场”工程附图及相应说明的“中空利用”形式与“中空非使用填充密实”形式(即“方案一”与“方案二”),结合附图中图2与图3剖切图的水面以悬浮承载(即“基础”部分)设计与水力学中各种技术参数等,最终完成水上房屋建筑或构筑物工程的设计施工蓝图。
[0015]
综合分析考虑水上悬浮式工程的构件(或整体)预制加工(或者制作钢构)、运输与吊装方式,以及工程连续施工扩展等因素,在临水域、交通方便与安全可靠的适当地点选择预制构件加工场地,并同时完善设计施工(或安装)各种生产设施设备;当每批次预制构件达到张拉与保养期后,再逐一将完成张拉作业后的构件采取下水浮运拽拉(注:构件前端安装特制排水罩)或者专用船只运输规划整个主体结构;如果是设计的多层或高层悬浮式房屋建筑时,尽量选择前述【0008】中方式,先用“沉锚法”固定操平整个房屋建筑的悬浮承载部分(即“基础”)后,再按照陆地上现代钢筋混凝土结构(或者钢构)直接现场浇筑施工房建的主体工程及后序完善事项。
[0016]
采用“沉锚法”固定与操平悬浮承载体“基础”(含组合构件)是使用卷扬机械或者千斤顶缓慢张拉达到各工序要求的应力标准即可;“沉锚法”(补正附图中图2、图3、图4) 示意图中的“钢筋混凝土立方体”(48)(即“锚”)配置的数量、位置及自重与是否组合叠加均依据设计要求进行施工作业,该技术方案及措施是水上悬浮式房屋建筑工程精准定位,调整水平度、平衡结构内力与抵御抗击风浪、地震等活荷载的“通用”有效施工举措;钢绞索 (13)的配置型号、数量、是否采用钢筋钢混骨架支撑网连、均以设计为准。采用“沉锚法”施
工分为几种情况及操作要点:当用于固定预制的悬浮承载体“基础”时,就直接将设置的钢绞索穿入起防护作用的波纹塑胶管内、固定在预制构件的预埋拉结位置传力给钢混立方体。(三)、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程的技术要点是:
[0017]
在规划设计水上房屋建筑工程时,尽量降低最高建筑的高宽比例,即缩小“高宽比”。
[0018]
根据结构力学计算,要适当布置“钢绞索”的承载与分散巨大集中荷载,并严格按照钢混结构预应力构件张拉操作规范进行构件的应力张拉作业达到设计施工要求的应力值极为重要。另外精准的定位组合误差控制也很关键。
[0016]
工程的悬浮承载体与上部结构中需要精准定位、组合装配或串并联设计施工程序是水域悬浮式房屋建筑工程高标准、高质量的重要保障技术措施之一。
[0020]
各种钢筋混凝土结构的悬浮承载构件与主体工程所设计施工选择的混凝土配合比、品种标号及轻质填充材料的选用同样应当严格要求;采用防止海水中氯离子侵蚀的混凝土配合比很重要。
[0021]
当采取部分现浇(如“基础”用预制构件组合、上部用现浇作业)钢筋混凝土结构时,其利用“沉锚法”调整水平度与边施工主体工程而注意钢绞索的张拉更替交换张拉适度很关键,即涉及安全施工、又是水平度测控把关的要点(注:随着主体上升,“沉锚法”中钢绞索会因结构重量的增加而松软失去水平与平衡)。
[0022]
采用“沉锚法”定位,平衡结构内力,保障防范风浪、地震等因素对工程项目的稳定性与安全可靠性的技术方案及措施;必须根据工程所处水域环境技术参数和主体建筑总高度而设计相应配套的“锚”【即钢筋混凝土立方体(48)】的自重选择与是否应当组网连接(图 18),以及按照符合设计与施工规范要求的连接加固措施、应力张拉值标准保障及施工方法都很重要。(四)、关于“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程汇总性的综合重要补充说明-涉及水上悬浮式房屋建筑工程的悬浮原理,“基础”结构设计的可行性、浮力计算、项目实施流程和房屋主体结构的稳定性与使用安全保障等内容详细阐述如下:
[0023]
1、水上悬浮式钢混结构房屋建筑及构筑物(简称为:“水上房屋建筑及构筑物工程”) 工程在海洋(含内陆)水域之上(含水下悬浮式项目工程)能够悬浮座落的原理、主要结构类型与承载“基础”的两种技术方案包括如下内容:
[0024]
(1)、悬浮原理:根据物理学中浮力定律原理,排开水的体积与水的密度(1吨/立方体)的乘积为产生的“浮力”,即是:排开水体1立方米,产生的浮力为1吨;排开水体 10立方米,产生的浮力为10吨,以此类推计算。如果实施的悬浮式房屋建筑工程,整栋建筑自重、使用活荷载及安全系数取值等形成的叠加“总安全荷载”,最终是以“均布荷载”形式传递给整个项目的“基础”底板(为钢混结构、或“混合结构”或全钢结构)后再传递给所对应水域,是依靠浮力的“反作用力”使整个建筑物悬浮并保障安全使用的;其结构设计类型详见段号【0005】中所述内容。
[0025]
(2)、“基础”工程结构设计的可行性:

、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程的“基础”结构包含:(a)、钢筋混凝土结构(含高层建筑或者大荷载公共建筑的结构底板采用附加高强度钢板(补正附图中图1中标号38)、主次反背梁也为钢混结构;(b)、钢筋混凝土
与钢板材、钢型融为一体设计的“混合结构”【包含:采用同钢箱梁、组合梁作为主次反背梁,附加临水面钢板(38)】:(c)全钢结构(含组合梁、钢箱梁与附加高强度钢板在内);——这几种“基础”形成的承载能力,都是经过结构力学与水力学的严格计算、综合分析选材及严格按照设计规范、施工规范等标准要求进行设计的,完全是可行的技术方案。
[0026]

、水上房屋建筑的“基础”部分,也即是整个悬浮式建筑的承载结构部分,关系具体设计结构中的荷载传递、“中空利用”形式与“中空非使用填充密实”形式(注:都属于以“箱体”结构的密闭立体外围墙体与底板排开水的体积产生浮力)的结构外围尺寸的调整 (包含长、宽与安全高度),几种荷载的分散于转化为均布荷载(图16),最后以“作用力
”ꢀ
(总均布荷载)与“反作用力”(总安全浮力,此浮力都是大于“总均布荷载”的),【注意:两者不是完全符合作用力与反作用力的定律】;结构中的配筋、钢绞索承载传力及高强度钢板的带状或者满铺设置等关键技术方案都是严格依据力学计算确定的,因此,不存在担心水上房屋建筑的“基础”承载能力的,也如同现有陆地现代高层房屋建筑完全座落于“软基础”的“箱型”基础设计一样,其原理大致相同,也是现有成熟技术的变通特殊应用。
[0027]

、借鉴万吨轮船的“底舱”设计方式,将“基础”部分(指
±
0.00以下)设计成:采用钢筋混凝土结构(也含其他两种结构类型)的底板与钢混结构的四周(含多边形与异形平面布置)墙体设计为:形成在“吃水线”及安全高度内都是绝对密闭不渗漏海水(或淡水) 的,符合足够抵抗水压力与垂直荷载承担能力及满足力学强度要求的立体空间,其空间内布置的钢混(或其他结构)墙体、墩柱等承载部分都是与水面之上主体工程的平面布置是一致相关的,而将上部荷载在传递给“基础”底板时,以一些特殊的传力方式(钢绞索的纵横布置、扩大墩柱或墙体底部受力面积等)变成转化为均布荷载的。——充分利用“基础”部分的承载作用与空间利用相结合,属于“中空利用”形式。
[0028]

其他结构布置与上述【0027】中相同,而采用“中空非使用填充密实”形式设计为“填充式”的水上房屋建筑的“基础”,主要是用于楼层较多的中高层楼房;其原因是由于“基础”部分承受的集中荷载大、需要一定的空间高度作为柱基(或墙基)放大脚将集中荷载转化为均布荷载传递给“基础”的底板,所剩利用空间有限;在所剩空间(或部分利用) 采取填充泡沫混凝土、聚氨酯等聚酯类发泡材料或其他轻质材料,只起占据空间、防范特殊意外撞击等因素而导致水的入侵而不影响总浮力的大小的作用,这种填充于结构密闭体内部空间的轻质材料是不会产生浮力的;整个建筑工程悬浮承载“总安全浮力”是靠周围墙体与底板形成的密闭不渗漏水体的临水外围结构排开水域的体积产生的全部承载浮力的。
[0029]

如果所规划设计的是大型(或大跨度)公共建筑、或者高层水上悬浮式建筑时,则可以择重考虑将高强度钢板按照满面积或者带状设置在“基础”的临水底部、并采用补正附图中图1一样拉结构造施工,以保障钢板发挥其承载过量集中荷载及安全水密性能的功能作用;也是高层悬浮式工程的重要双重安全保证措施之一。当水域工程在28层以上与51层以内时。(注:51层以上的房屋建筑排除在水域悬浮或非悬浮的专利申请的权利要求范围之外)。2、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程的“悬浮承载力”(也即“总浮力”)的计算方法与如何确定或者调整产生总浮力(含安全系数值的“总浮力”也称为“总安全浮力”)的立体空间所涉及的钢筋混凝土(或其他两种结构类型)结构墙体的外围尺寸?以及确定密闭“基础”外围墙体的安全高度:
[0030]
(1)、“总浮力”(含“总安全浮力”)的计算方法是:建筑工程设计院的“结构工程师”将根据规划设计的水上房屋建筑工程项目的各种平面布置图纸设计(注:由“建筑类”设计师设计)进行全面的结构数据计算,最终计算出整个工程上部结构传递给“基础”底板的总均布荷载,再配置结构承载底板的方案设计与配筋、主次梁高或底板厚度、是否增加临水面的高强度钢板满面积或带状设置等;依据平面布置的最大面积外边线尺寸(长宽或异形尺寸),用“总安全浮力”除以排开水面积即得出基本的所需排开水体密闭的高度,再乘以安全系数即得出安全高度;或者采用“总浮力”除以承载面积得出密闭空间的基本高度尺寸。其“总安全浮力”应当大于“总安全荷载”;“总浮力”是由排开水域水的体积的多少与水的密度(一吨/立方米)的乘积;“总安全浮力”是由“总浮力”与安全系数取值之和;“总安全荷载”是整个工程的“总荷载”加上安全系数取值得出的数值。
[0031]
(2)如何调整悬浮承载体“基础”部分的外围密闭墙体的设计高度尺寸?——按照排开水域外墙尺寸的多少“总浮力”与“总安全浮力”的基本计算数据,结合上部荷载,计算出“总安全荷载”;用“最大安全浮力”值乘以“建施”图纸中该悬浮房屋建筑的“基础”部分的单层面积得出整个房建工程的“安全总质量”(即“安全总重量”);将这个“安全总质量”除以产生浮力的水的密度(一般取值为1000kg/m3),就得出“基础”承载部分的“安全总面积”,然后结合“建施”图纸上的“基础”平面尺寸进行验算与调整排开水域水的体积的“基础”布置外围长宽(或异形)尺寸(也即调整临水面积的多少)尺寸与安全高度尺寸;但必须在保证上部主体结构的平面布置与荷载向垂直传递的墙或墩柱正确位置,并最终分散为均布荷载的基础原则下调整,再增加“基础”(含调整长、宽、高尺寸或含异形面积与高度) 的外围排水尺寸,以保障满足“最大安全浮力值”,结构工程师也很容易计算确定绝对密闭的“基础”外围墙体钢筋混凝土结构(或其他两种结构类型)的安全高度总数据。其中、“最大安全浮力值”是由整个工程的总恒载与活荷载之和再加上安全系数取值,也即是“最大安全压力值”乘以排水面积得出的(注:从另一方面讲,是由底板的均布荷载值乘以排水面积之积);根据“作用力与反作用力”定律,即将“最大安全压力值”转化为针对相应面积水域的“反作用力”,也即是“最大安全浮力值”。3、实现水上悬浮式房屋建筑(即水上房屋建筑)工程的一整套技术方案流程简介,包括二种不同实施方式:(注:以钢筋混凝土结构为例说明)
[0032]
(1)、按照:

施工图纸设计(包含预制场设施设备系列的设计)
→②
主体结构“基础”部分及上部结构的预制构件成型(含钢筋加工、混凝土浇筑、脱膜、张拉、保养等工序);
→③
采用浮运【前端在构件上要安装特制的临水排水罩(钢板与型材制作)】或专用运输船将各构件依次拽拉(或转运)至规划水域施工现场;
→④
用浮吊船(或其他吊装设备)起吊构件按序组合装配,最后再加固连接(其加固措施可以借鉴“水上航空机场”工程中所述内容) 完成主体工程;
→⑤
再用“沉锚法”(【0016】中13、48)定位张拉与调整项目工程的水平度;
→⑥
内外装修、装饰作业(或预制场完成部分初装)及安装工程;
→⑦
竣工验收。~这一流程方式,普遍适宜主体建筑在4层以内的独栋或者连栋民宅、别墅、工业园区、办公用房与学校、仓储物流基地等建设项目;包括组合分段式工程在内。
[0033]
(2)、按照:

施工图纸设计(同上);
→②
预制项目工程的整体式或者组合式“悬浮承载体”(即“基础”)部分的所需构件;
→③
采用浮运(同上)或专用运输船将构件依次转运至规划水域施工现场;
→④
用浮吊船(或其他吊装设备)起吊构件进行组合装配,并加固相
连构件(同上);
→⑤
采用“沉锚法”定位主体工程,并且将整个“基础”的水平度调整好(注:详见【0016】中所述);
→⑥
按陆地上现有钢筋混凝土结构的框架或框剪主体工程的施工方法进行现场逐层浇筑,逐渐向上延伸完成整个主体结构;(注:边上升主体、边调节钢绞索的受力状况与整个水平度,也可在钢绞索受力调节段安上拉力测控仪);
→⑦
进行悬浮式工程的全部内外装饰装修与安装工程;
→⑧
竣工验收。~这一方式是主要以现场直接浇筑完成“基础”以上主体工程流程。4、根据规划设计要求的不同,水上悬浮式房屋建筑工程的楼层数量、建筑物最大高度与平面布置面积等因素,可以按照如下方式进行悬浮式房屋建筑的具体设计,其中:
[0034]
(1)、当悬浮式房屋建筑为1~3层时,
‑‑‑‑
包括:工业园区办公用房、公共设施建筑、普通低层民居、别墅、水上街市与楼堂馆所、仓储物流等低层建筑,可以直接采用段号【0004】中所述的“中空利用”形式与“中空非使用填充密实”形式(即填充式)承载体“基础”的结构设计,钢筋混泥土结构的底板与墙体都不需要设置“钢绞索”(13),也不需要设置高强度钢板(38)等特殊技术方案即措施;结构工程师只需按照普通钢混结构设计“基础”底板与外围密闭墙体,其钢筋布置的规格型号、尺寸间距、材质标准(主要是钢板的品种与厚度尺寸)与钢混墙体厚度都是应当根据力学分析与力学计算综合确定的,也是现有成熟技术;“基础”的空间、外围排水、墙体尺寸以及结构类型选择、组合或非组合设计“基础”等都是由设计师确定的。
[0035]
(2)、当悬浮式房屋建筑工程为4~10层左右时,——包括:办公楼、住宅小区(低层)与综合楼等,属于低中层房屋建筑;可以按照框架后者框剪结构与整体现浇式楼盖设计施工,也可以按照分段分层预制成型、吊装组合加固主体工程;悬浮承载的“基础”结构采用【0004】中所述内容设计。这一高度的楼房传递给临水域底板的均布荷载值较大,为了满足底板结构承载强度的要求与尽量减少底板钢混的结构厚度,可以增加设置补正附图中图1 中所示的钢绞索(13)与整体或者带状高强度钢板(38),以及按照右图示意的集中荷载分散方案实施。~整个工程的浮力保障是由
±
0.00以下相对密闭(指安全线以下全密闭、上设高窗)的“地下室”空间部分外围墙体排开水域体积所产生的浮力;地下室空间内地坪之下填充的轻质材料,是不起产生任何浮力作用的。~这种悬浮承载水上房屋建筑工程的方式,其优点为:可以充分利用水面之下房屋空间的功能,即起排开水体产生巨大浮力的作用,又能满足结构主体承载、传递荷载与分散荷载后作用于水域达到安全悬浮的效果。另外、当外围长宽高尺寸不足时加大即可。
[0036]
(3)、当水上悬浮式房屋建筑达到10~28层时,——主要包括:商住楼、写字楼类中高层建筑,其主体结构上部与水域中“基础”部分应当按照【0035】中所述技术方案设计施工,并应结合具体项目的要求而灵活选择相关的各种数据,都应是严格按照建筑工程结构力学精准计算后取值。同样采取下述段号[0038]中说明的“沉锚法”来保障整个工程的稳定性与安全可靠性。
[0037]
(4)、当水上悬浮式房屋建筑工程达到28层以上至51层以内时(注:51层以上的房屋建筑排除在本专利申请的权利要求范围之外),——

主要是:商业大厦、超高层住宅群一类的工程,由于这一高度的总荷载值很大,并充分要考虑海洋环境水域建设这样的悬浮式房建工程,其中裙楼的布置、楼栋之间的连接方式(注:一般按形成一个整体的现浇方案设计),还有一部分楼层在水域水平面之下及采用尽可能相对轻质的钢结构主体是非常重
要的选择方向之一,但水面之下的主体外围墙体仍应按照密闭的钢筋混凝土墙体结构设计实施。

、裙楼的设计,扩大了排开水域水体面积,满足总浮力面积的需求,设计于水面之下的楼层除外围是封闭的钢混结构外,墙体是具有足够承载抗压能力的,一般尽可能按照“筒体结构”设计,如果涉及单层平面过大时、则可按照“筒中筒结构”设计,并且在中心安排足够空间的垂直采光面积(即采光井)。

、同样采用“沉锚法”方案保障整个工程的稳定性及安全可靠性,其中应按照补正附图中的图2所示的组网沉锚方式,并且钢筋混凝土立方体(48)(即“锚”)的单体自重应当加大,宜采用几千吨、上万吨或者几万吨的独立单体或者组合叠加体;也可设计为异形或假山状的立方体,以利水下环境,还可设计为功能性的钢混立方体。

这类高度的建筑、可以按照以预制成型整体的水面之下部分的钢混结构,吊装定位“沉锚”固定之后再按现场浇筑(或加工)钢混(钢构)上部主体工程直至竣工验收。

当选择在水深 40米以内的浅海区域建设超高层建筑时,可以按照“水陆结合”方案实施,即是将楼房基础以整体方式座落于海底基层上,外加“沉锚法”稳定加固保障楼房的稳定性与安全可靠性;其中:基础底部可以为封闭式的整体钢混结构,基础的埋置深度也可浅一些,这种两结合的方案可以普遍适用浅海水域房建工程的规划设计。(五)、关于“沉锚法”在水域悬浮式房屋建设工程中应用的简要技术概括总结为:
[0038]
1、只需按照单体钢混结构立方体的常规设计即可达到设计要求,一般选用总质量 10~50吨左右的“锚”就能满足需求(注:以力学计算为准);~“沉锚法”中的“锚”(即钢混立方体),形状、尺寸均据设计所需而定,(注:包括兼用多功能作用)小至几吨,几十吨重的单体,大则上百吨,数千吨与几万吨重的单体或者叠加组合体均可,均以预制成型、只需配置构造钢筋与预埋钢筋;有需要组合叠加的孔洞设计的预留好即可;现场吊装与采用千斤顶多点同时张拉为宜。
[0039]
2、针对4~10层所述悬浮式房屋建筑工程,——除按上述中所述外将“锚”设计成适合采用组网构成(补正附图中图3),并且单体重量达上百吨或几千吨的钢混立方体,以力学计算为准。连接“锚”与房屋主体“基础”结构之间的“钢绞索”设置是用于平衡悬浮式房屋工程的结构内力,调整工程的水平度与抵御抗击狂风巨浪、地震等活荷载而保障工程稳定性与安全可靠性的重要技术方案及措施,其“传递应力”的方式可分为三种设计情况:

、采用钢绞索直接连接,在钢绞索外套上适合型号的塑胶波纹管(或不锈钢管),并在间隙位置灌注沥青油膏作为防腐保障,钢筋混凝土立方体(即“锚”)沉放的位置与“基础”结构相连钢绞索的部位呈向外延一定角度的“八”字型,据工程实情计算沉“锚”的间距的数量。

、采用在连接的钢绞索周围,延长度方向增加圆形(或矩形、方形)的钢筋绑扎网、电焊焊接接头处,再在钢筋绑扎网外固定特制的不锈钢板外套,最后采取高压泵灌注细石高标混凝土 (注:加入早强剂);其施工方法:采取在水域现场将钢绞索张拉后再灌注混凝土,钢板外套相融一体,不需脱去。

、钢混立方体,外套设计的型钢骨架,并可组网相连,外层封闭不锈钢板之后浇筑高标号细石混凝土;此方式可用于高层房屋建筑工程在浅水域区的规划建设项目。~前述“三种情况”所涉及的钢绞索型号与数量配置,钢筋或者钢型材、钢板材、混凝土标号与系列钢混立方体的配置,均由设计师综合分析与力学计算确定。(六)、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程同现有技术比较所具有的有益效果是:
[0040]
根据现有建筑技术,是无法实现前述【0011】中所述内容范围的各项工程能够平稳
安全的悬浮于海洋(含内陆)水域之上的。
[0041]
采用该悬浮式钢混结构为主的水上房屋建筑工程设计方案,无论水域的深浅,都无需设计施工置入岩层或坚土层的任何基础,又是采用陆地上现有技术广泛应用的钢筋混凝土结构,造价相对低廉、现实可行。
[0042]
同现有技术比较,运用浮力定律原理,解决了以钢筋混凝土结构为主的水上房屋建筑工程设计建设,可以充分利用水域、节约土地。
[0043]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程所包含的“水上太阳能基地”与“水上风能基地”等构筑物项目,其有益效果在于:可充分利用海洋(含内陆)水域面积资源,现有技术无法实现这一在水上建设太阳能与风能基地的设想。
[0044]“水上房屋建筑及构筑物工程”分项工程所包含:可将淡水(或污水)输送、油气管道或者通讯管网的跨水域工程,采用以悬浮方式(可在水中任意高度内)跨越所在的海洋或内陆湖泊库区、减少建设成本、降低施工架设难度。
【四】、附图说明:
[0045]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的附图包括:图1、悬浮式水上民居(或别墅)示意图。图2、水上悬浮式房屋建筑a-a剖切图(示意)。图3、水上悬浮式房屋建筑剖切图示意图(单层房屋)。图4、水上悬浮式房屋建筑平面布置示意图(示例)。图5、水上悬浮式房屋建筑“基础”结构布置示意图。图6、“水上房屋建筑及构筑物工程”示意图。图7、水上悬浮式人造景观(或岛屿)示意图。图8、水上悬浮式街市城镇平面布置规划示意图。图9、水上悬浮式太阳能基地示意图(局部)。图10、水上悬浮式风能电源基地(局部)示意图。图11、水上悬浮式风能电源基地网架结构工程标准化构件平面设计示意图。图12、水上悬浮式风能电源基地网架钢混悬浮承载结构剖切面示意图。图13、水上悬浮式风能电源基地钢混网架结构承载装配组合剖切面示意图。图14、水上悬浮式管道架设方案示意图。图15、水上悬浮式围栏(或围墙)设计方案示意图。图16、水上悬浮式绿化景观示意图。图17、水域悬浮式油料、油气或粮食系列储存库示意图。图18、水域悬浮式军事装备发射基地平台示意图(含水底项目)图19、水上悬浮式房屋建筑及构筑物工程“沉锚法”示意图。
[0046]
总说明(附图):(1)、附图中的图1至图6,图8、图19为水上房屋建筑设计示意图;图7、图9至图18为构筑物水上悬浮式工程示意图;图19为“沉锚法”设计示意图,共计19页附图。
[0047]
(2)、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程的每一页附图都是示意图,该创新项目设计只代表设计的原理、方案等内容;在具体实施时,是由正规的建筑工程设计院根据该
专利资料的图文解释、借鉴浮力定律原理,再全面规划设计实施项目工程图纸,包括:平面设计、结构设计(含力学计算分析),总规划设计及必要的预制构件场设施等设计工作,出据正式施工蓝图,方可按图施工。附图中所有的示例尺寸均以毫米(mm)为单位(注明者除外)。
[0048]
(3)、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目所包括的建筑物与构筑物主要是:水上悬浮式的:工业园区(或基地)、办公用房、公共建筑、别墅、民宅、住宅小区(商住楼)、楼堂馆所、仓储物流51层以内的高层住宅区或商业楼与粮食、油气、油料等的水下储存库(含非悬浮式),以及人造景观、水上街市(城镇)、人工岛屿、军事特种设施、太阳能与风能基地等以钢混结构为主的一系列各种悬浮式工程。
[0049]
(4)、根据上述【0048】内容范围的各种水上悬浮式建筑物或构筑物工程,“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目所采取的设计方案分为:预制成型、或者是“基础”工程用预制成型、组合装配,而上部结构采用现场浇筑技术完成主体工程相结构,均以具体设计为准。
[0050]
(5)、根据段号【0048】中所述建筑物或构筑物的设计特点,“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程都是采用“沉锚法”来精准定位、平衡工程主体结构内力,调整水平度与抵御抗击风浪、地震等破坏性冲击活荷载而确保工程项目在海洋(或内陆)水域中的安全可靠性及稳定性能的。~这一技术方案,也是最重要的悬浮工程安全保障的“通用”措施。
[0051]
(6)、根据段号【0048】中所述的建筑物或构筑物工程,“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的技术方案及措施包括三种设计施工方式:一是:“连体式”水上房屋建筑(图 1至图5)——即以预制成型为主的独栋别墅、小型房建工程与3层楼以内的普通独栋民居等;二是:采取“基础”部分(即悬浮于水中部分)按顺序预制成型单件或多个构件、按串联或并联组合方式,加固成承载的“基础”工程,上部的房屋主体结构按照全部分段分层或者分区域预制成型,用“圆柱销”方法精准定位组合,预留各种主筋、构造筋及特制钢件连接加固传递应力,最后采用机械吊装组合完成工程主体工程。三是:水上房屋的“基础”工程(即悬浮承载部分),采用预制成型、组合加固、而上部主体则按陆地上现代框架或框剪等设计方式进行现场浇筑施工(注:“基础”用“沉锚法”调整水平度及固定锁紧与调节悬浮承载“基础”部分)。
[0052]
(7)、根据段号【0048】中所述的各类工程,“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目所采用系列“填充材料”主要包括:聚氨酯及聚酯类发泡材料、泡沫混凝土、炉渣、橡胶
……
等,填充在结构体内部空间,不起任何产生浮力的作用;选择使用何种填充材料以具体设计为准。
[0053]
(8)、根据段号【0048】中所述的各类工程,“水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目的各种规划设计方案,悬浮承载体、主体工程及系列构筑物的设计形状、尺寸与立面造型等均不受任何限制,完全据设计所需而定。设计“基础”按照“中空利用”形式或者“中空非使用填充密实”形式两种方式悬浮承载整个工程,均以设计为准。
[0054]
图1——名称:悬浮式水上民居(或别墅)示意图,——其图示是代表以独栋民居或独栋别墅一类的水上悬浮式建筑,其结构主要以钢混结构,(含其他两种结构类型)采用直接预制成型,或者当为连栋设计的民居群或别墅群时,也可独立预制加上组合连接方式。
[0055]
图2——名称:水上悬浮式房屋建筑a-a剖切图(示意),其图中各标号的名称、作用功能为:20~泡沫混凝土与聚氨酯发泡材料,起填充作用,不产生浮力;两种材料可单独使
用,也可混合搭配使用;聚氨酯块状材料用强力粘结剂填充密实。02~指水上房屋建筑
±
0.00以上的二楼空间,可作为办公用房使用;03~指水上房屋建筑
±
0.00以上的一楼空间,可作为厂房或库房等使用。04~指水上房屋建筑庭院空旷区域的网架结构防护棚罩,一般采用轻钢结构、高强度防护透明棚布或者夹胶钢化玻璃架构设计的,以防御海浪、暴雨的袭击,具体工程按实际设计为准。05~指水上房屋建筑庭院内的绿化示意。10~指水上房屋建筑一楼的大门剖切示意。06~此环状画法代指水上房屋建筑、采用“沉锚法”固定的连接受力部位,是钢绞索固定的位置示意,采用特制钢件预埋于内部受力的钢筋之上,或者是可以承受拉力的孔洞均可;其布置的精准位置、数量、孔洞尺寸等均以设计为准;另一端是与“锚”相连的,也可采取隐蔽方式设计,以免影响外观、设计时据实情任意变化达到受力传力为准。 09~指水域“连体式”悬浮房屋建筑的“基础”部分表层地坪,包含:连系梁、反背梁、细石混凝土或水泥砂浆地坪、地砖等。07~指水上房屋建筑悬浮部分的
±
0.00以下底层空间(即地下室),也是悬浮式房屋建筑承载悬浮的安全保障,在“安全线”之下为全封闭,不能渗漏水体、可抵抗水压及承担上部荷载的钢筋混凝土结构(或其他两种结构类型)的外围墙体排开水的体积产生浮力。11~二楼门洞口;51~轻质填充材料;13~指水上房屋建筑悬浮部分底板 (及反背梁)中纵向或横向布置的钢绞索,以增强抗拉强度,其规格、型号由力学计算确定,采用“先张法”或“后张法”施工张拉应力。14~指水上房屋建筑以坡屋顶结构层,包含轻钢或木檩条、钢筋混凝土坡屋面结构层及琉璃瓦(或青瓦)屋面等饰材部分。15~指水上房屋建筑的钢混楼盖结构层,根据不同类型工程、该结构楼盖层分为实心与空心两种(含聚氨酯泡沫球状块状物应用)。08~指窗户、宜采用夹胶钢化玻璃或金属玻璃(新研发产品),其窗户设计为灵活可自动开关的类型、并带有密封橡胶带。04~是等同的防浪防水网状结构透明体。13~指水上房屋建筑的结构底板层中布置的横向钢绞索,其数量、间距、型号均由力学计算确定;它主要起着分散、承载抵抗上部结构传递下来的巨大垂直荷载的重要作用,属于最新施工设计方法之一;钢绞索是选择桥梁工程应用的品种系列。12~指水上房屋建筑当为独立体或者连体结构规模尺寸较小时的起吊环示意,其准确位置确定、数量等均以设计为准;16~钢筋混凝土墙体。——附图中图2剖切示意图是水上房屋建筑的一个示例之一,属于“中空利用”形式,采用“沉锚法”精准定位、调整水平与平衡结构内力及抗击风浪、地震等活荷载而确保工程的安全可靠性及稳定性。
[0056]
图3——名称:水上悬浮式房屋建筑剖切面示意图(单层厂房或其他建筑),其图中标号的名称、作用功能为:20、04、~均详见【0055】中所述内容。16~单层厂房(或其他建筑)独立柱(或墙体)剖切结构示意,主要为钢混结构,由具体工程选定。17~指水上房屋建筑庭院地坪构造示意。18~指水上房屋建筑基础放大脚,起传递与分散上部传来的垂直集中荷载。14~坡屋顶;12~起吊环;06~“沉锚法”示意——图3为“中空非使用填充密实”形式(即填充式)设计方式,各种尺寸、配筋、钢混结构厚度均以计算为准;采用“沉锚法”固定与保障建筑物的使用安全。
[0057]
图4——名称:水上悬浮式房屋建筑平面布置示意图(示例),它是图2对应的平面图,也可以看作是图3为单层时的平面示意图;60~小圆柱。
[0058]
图5——名称:水上悬浮式房屋建筑“基础”结构布置示意图,其图中标号的名称、作用功能为,代号jl-1、jl-2是指图2中的剖切示意,是针对结构上部传下来的垂直荷载,起着分散、传递各基础的反背梁结构,目的是尽可能分散墩柱(或墙体)下传的集中荷载给悬
浮承载底板结构,而变成最终的均布荷载;其梁中的钢筋数量、间距、规格及配置的钢绞索,均以具体工程的特定部位的内力计算确定为准。
[0059]
图6——名称:“水上房屋建筑及构筑物工程”“沉锚法”示意图,其图中标号的名称、作用功能是:20~轻质聚氨酯发泡材料和其他填充材料,此图示意水上房屋悬浮原理。
[0060]
图7——名称:水上悬浮式人造景观(或岛屿)示意图,其图中代表系列悬浮式的水上公园、喷泉假山、人工岛屿及绿化带装饰等;悬浮体的结构是按照串联或者并联组合加固而成为一个整体的单独项目,其规模可大可小均可建设;设计的形状、尺寸及合作多少是不受任何限制的,据需要而设计施工即可;仍按“沉锚法”精准定位及保障安全使用。
[0061]
图8——名称:水上悬浮式街市城镇平面布置规划示意图,本图示意悬浮体系列构件或者连体设计的房建与相连一体的街区道路,采用组合或者现浇结构均可完成任意规模的设计规划,也包含水下管网(电力、通讯、煤气等)及排污、净水输送,可将地下停车场作为浮力承载体考虑,同样采用“沉锚法”保障安全。
[0062]
图9——名称:水上悬浮式太阳能基地示意图(局部),其图中标号的名称、作用功能为:21(a)~太阳能电池板;21~悬浮承载组合架,是采取设计成空心的钢筋混凝土骨架,内部填充聚氨酯泡沫或泡沫混凝土等轻质材料,是全封闭式的钢混结构标准件,可灵活拆装,海洋上项目还应防腐处理。
[0063]
图10——名称:水上悬浮式风能电源基地(局部)示意图,其图中标号的名称、作用功能为:41~风电能源基地的钢混结构(或钢结构)架立柱,骨架尺寸、配筋、高度等均以设计为准。19~是钢筋混凝土悬浮网架承载体的活动连接部位,可以设计成与钢制配件预埋阴阳结合形式,便于网架承载体的灵活安装与拆卸组合;21~详见段号【0062】中所述内容。——图10是示意:以标准化设计的太阳能或者风力电能设施在海洋上或者内陆的湖泊、库区等水域上的悬浮承载的钢筋混凝土结构网架组合示意方法,其钢混构件是空心封闭的,内部填充聚氨酯粘结块体、按预制成型为便捷方式,是靠钢混结构外围排开水体积产生浮力承载计算(注:填充材料在空心体内不起产生浮力作用)。
[0064]
图11——名称:水上悬浮式风能电源基地网架结构工程标准化构件平面设计示意图,其图中各标号的名称、作用功能为:19~连接部位;21~详见【0055】中所述内容。23~基座固定板;22~钢板垫圈;24~增大型悬浮承载体平面示意,其剖切面设计造型详见图12中b-b(1) 与b-b(2)两种结构形式;25~构件连接组合预留孔,可用合适的钢管或特制机械精加工的钢件预留在钢筋混凝土结构中,并焊有拉结筋;要求尺寸标准准确,以便拆装灵活(注:c-c 与d(1)-d(1)省略)。
[0065]
图12——名称:水上悬浮式风能电源基地网架钢混悬浮承载结构剖切面示意图(注:左右两图分别是图11对应位置的两种不同结构悬浮承载体的设计形式),20~详见“水上航空机场”工程中【0050】所述内容;26~是指钢混结构承载体的外壳部分,其几何尺寸、配筋均以具体工程设计时的力学计算为准,按预制成型加工、成批生产方式,标准化和特殊要求设计结合,在临水域或者现场及专用船上组合安装,最后仍采用“沉锚法”定位与抗击风浪而保障安全运行。
[0066]
图13——名称:水上悬浮式风电能源基地钢混网架结构承载装配组合剖切面示意图 (注:此图是针对图11的横向中轴线的剖切表达),其图中各标号的名称、作用功能为:20~详见【0055】中所述内容;26~详见【0065】中所述;28~为特制预埋钢板配件;27~为钢筋
混凝土结构立柱,承载上部风能扇叶;29~风电扇叶构件示意;30~是指标准式悬浮钢混网架的连接孔,可用合适的钢管或机械加工价,并焊上拉结筋预埋在外壳的混凝土中;各图示尺寸仅作参考,具体工程设计只借鉴其原理与方法。
[0067]
图14-名称:水上悬浮式管道架设方案示意图(注:本图中上方为平面示意,b-b 与c-c剖切图为悬浮管道架设的两种不同设计,另可据工程实情变化架设方式);其图中各标号的名称、作用功能为:20~详见【0055】中所述内容;26~详见【0065】中所述内容;31~指需要悬浮的管道,可以包括:跨越海洋或内陆水域的油气管道与淡水输送管道;以及海洋或内陆水域的排污、油气等管道;也包含各种水域建设项目的通讯、电力及上下水管网等的悬浮架设;49~钢架底座(用于安装、固定管道),图示可根据实际项目变化设计;承载管道 (含内装产品)的钢混悬浮承载构件,即可垂直于管道铺设的长度方向,也可沿着管道铺设的长度方向固定间隔式的钢混结构悬浮承载构件,其悬浮构件布置的间隔距离、尺寸、配筋及空心部分的大小与填充材料,均以设计为准。
[0068]
图15-名称:水上悬浮式围栏(或围墙)设计方案示意图,其图中各标号的名称、作用功能为:48~钢筋混凝土立方体、即“锚”;50~围栏网格示意;34~围栏钢管骨架;13~钢绞索。-该构筑物是由(48)即钢混空心结构(内有轻质材料)悬浮承载体起着悬浮承载作用,(48)的定位与抗击风浪的钢混立方体(即“锚”),此方案也可借鉴与海洋渔业的网箱体支撑及变化的人行交通。
[0069]
图16-名称:水上悬浮式绿化景观示意图,其图中内容是以简单的绿化树木带状表达在水域上可以规划设计各种规模、各种造型的绿化风景;主要以具有一定特色的高档彩色树木、高档花卉或普通绿化产品形成独特的水上景观,包含在近海水域或内陆的湖泊库区、或平静的江湖水面均可规划;用“沉锚法”定位抗载。
[0070]
图17-名称:水上悬浮式(含非悬浮)油料、油气或粮食系列储存库示意图,其图中各标号的名称、作用功能:37~输入或输出油料或油气的管道示意;47~水上悬浮或非悬浮式钢混库房主体;40~活动盖板示意;38~指水下存储库的外墙为钢筋混凝土墙体的结构部分;——该示图只是简单示意一系列的水下存储库房,具体工程与正式设计为准、其形状、规模尺寸与多种增加设置均不受限制、据设计所需而定;这类水下悬浮或非悬浮的存储库是运用水下低温与恒温优势,也可设计系列果蔬产品等多种任意产品的水下存储库房或基地;并且包括军事方面的弹药存储、全部均为钢筋混凝土结构为宜,开设门洞口与自动化的橡胶止水进出通道(设为封闭式人行通道),各种存储库的钢混结构需据具体所处水域环境进行力学计算确定相关数据。此类水下存储库(或基地)的屋顶设计也可按照坡屋顶或拱形、球体等异型结构设计,以满足水下水压力的受力性能需求,其造型均不受任何限制;库房屋顶与底板、周围墙体均为钢混结构(其封闭式结构);物资与管道输送的油气、油料可以采用灵活的自动化输送或传输与提升设备配套既能方便。另一方面,也可根据需要设计成可以自动要考或人员手动开关功能的移动式(整个库房)设计方案,包含升降、任意移动的设计方式,并可悬浮于任意水域标高。
[0071]
图18-名称:水域悬浮式军事装备发射装备发射基地平台示意图(含水底非悬浮式),其图中各标号的名称、作用功能是:42~示意待发射武器;44~指水域发射基地平台或钢混结构空间的示意;——这类构筑物的设计方法是:采用预制成型方案的钢混结构体,包括具有一定规模的“基地”设计,以串联或并联方式在水下组合装配、借助“圆柱销”(03)精
准定位方案;也可整体大型预制成型,待保养期满后采用水上浮运拽拉或专用船运输,再用浮吊船起吊安装于水下;其设计的形状、形体、尺寸规模与屋顶造型(包含假山状或其他异形体) 均不受任何限制;所有结构必须进行严格的力学计算确定配筋及钢混体厚度;该类发射基地可以设计成遥控移动(带排水罩或圆滑造型)、自动升降或定点与水域底层及悬浮均可。
[0072]
图19的名称是:钢筋混凝土立方体(即“锚”)设计形状参考示意图,其图中各标号名称、作用功能:13~钢绞索;20~轻质发泡填充材料;32~橡胶外套管或不锈钢管;33~改性沥青或豆石混凝土;35~水上房屋主体部分;48~钢筋混凝土立方体(即“锚”)。
【五】、具体实施方式:
[0073]
(1)根据规划设计的水上房屋建筑及构筑物工程”分案项目,分案项目,的各项具体要求、指标及所处水域环境,以及该发明创造申请文件中的各种图文资料介绍的原理、技术方案或措施,正式由建筑设计单位规划设计出一系列的施工蓝图,包括预制场的建设与必要的施工设施等的规划设计或制造加工图纸。
[0074]
(2)、根据公司发展计划、选定邻水域(海洋或内陆)岸边建场预制构件,然后按顺序加工预制图纸要求的各种构件,包含钢混立方体(即“锚”)的计划与预制;待首批构件保养到期后,采取浮运或者专用船只运输至规划水域的施工现场,再用浮吊船或其他吊装设备起吊组合装配水上房屋的“基础”工程部分,同时、按“沉锚法”方案固定、调整水平及张拉符合要求,做好上部主体施工的准备。
[0075]

当采取以预制成型(或加工)钢混结构(或全钢结构)设计施工上部主体结构方案时,则陆续依次将所需水上房屋的上部结构构件运至水域现场,按组合吊装房屋的上部主体工程或者现浇施工“基础”以上的上部主体结构,并且一边上升、一边加固及调整“沉锚法”中的各处钢绞索的张拉状态,还应保持受力均衡与整个水平度(注:可以在每一个“锚”的固定钢绞索位置同时固定两根(或两组)钢绞索,便于交替调整针对主体结构(含“基础”) 的张拉施工作业(注:每次只用一根或一组、指同一位置)。

当采取上部主体以现场方式施工时,则是在调整好整个“基础”水平度后,按照陆地上现有建筑的钢混结构施工方案进行现场逐层浇筑上部主体工程;关键之处在于每层浇筑施工或模板上升安装的整个水平测控的监管与调整。
[0076]
按照图纸要求进行现场内外装饰装修、以及各类安装工程,最后全面竣工验收合格为准;包括防御海洋风浪的入侵等事项均在验收范围。申请人、发明人认为实现“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程的最好方式是:
[0077]

、“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程设计规模的大小、性质种类、规划区域与经营策略等多方面因素,应当全面考虑、综合分析后确定实施方案;最好是根据公司发展战略与具体情况相结合选择加工基地,在海洋水域的临海而建,在内陆湖泊库区以就近简易建场实施,以利工程构件与原材料的转运及降低工程造价。
[0078]

、根据公司是开发水上房屋还是承包水上房屋工程,也包括其他悬浮式系列工程的选择经营与否进行总体规划安排;尽量从长远角度、一次性投入建成规模化、标准化、自动化与智能化的高标准、高质量的“工厂式”生产构件基地,再按照各项具体实施工程,进行专业化设计施工;同时、对于大量的设计项目,应当以专业建筑设计研究院(含甲级、乙级
资质)的正规设计图纸为准,逐一实施每一项目的构件预制及水域现场作业施工事项;并长远培养专业化的水域工程(悬浮式为主)施工队伍,以利公司快速发展。
[0079]

、如果公司除承建(或开发)水上房屋建筑工程外,还将设计水上公路、水上铁路或水上航空机场等项目工程时,就可以借鉴或者合作(租用)港珠澳大桥“海工”工程的经验、技术吸收及现有空闲预制或钢构加工场地进行横向全方面协作,便于少走弯路、快速提升特别是海洋上各类悬浮工程的实施进程。特别说明:
[0080]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程的全套申请文件技术内容,在具体项目的规划实施时,首先是提供给具有建筑工程设计的甲级(或乙级)资质的正规设计院(所)进行正式施工图纸的设计,再由专业队伍按图施工完成各项水域悬浮建筑工程项目或构筑物工程。
[0081]“水上房屋建筑及构筑物工程”分案工程中的房屋建筑方面,其最高楼层限定为:包含51层在内的各种悬浮式或者利用“沉锚法”在浅海区域的非悬浮式房建工程均属于该项目权利要求范围之内。