一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑

文档序号:185256 发布日期:2021-11-02 浏览:53次 >En<

阅读说明:本技术 一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑 (Ice and snow landscape building with transparent air film as modeling and supporting function ) 是由 陈昭庆 宋鹏飞 曾聪 魏超 高明阳 唐理想 于 2021-08-02 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑,其包括充气膜本体、外壳冰层、环梁基础、封闭式旋转门、温度控制装置、内压调控装置及灯光控制装置,充气膜本体包括多组膜片单元,多组膜片单元经裁剪分析拼接成具有预定造型的自由曲面结构,充气膜本体的底部四周与环梁基础密封固定连接,外壳冰层喷涂成型在充气膜本体外侧;封闭式旋转门固定安装在充气膜本体的底部;温度控制装置及灯光控制装置分别固定在充气膜本体的内部,内压调控装置固定连接在充气膜本体的底部;温度控制装置、内压调控装置、灯光控制装置分别与外部电力系统电连接。本发明结构稳定,造型多样,使用成本低。(The invention discloses an ice and snow landscape building with a transparent air film as a modeling and supporting function, which comprises an inflatable film body, an outer shell ice layer, a ring beam foundation, a closed revolving door, a temperature control device, an internal pressure regulating device and a light control device, wherein the inflatable film body comprises a plurality of groups of membrane units, the plurality of groups of membrane units are cut, analyzed and spliced into a free-form surface structure with a preset modeling, the periphery of the bottom of the inflatable film body is fixedly connected with the ring beam foundation in a sealing way, and the outer shell ice layer is formed on the outer side of the inflatable film body in a spraying way; the closed revolving door is fixedly arranged at the bottom of the inflatable membrane body; the temperature control device and the light control device are respectively fixed inside the inflatable membrane body, and the internal pressure regulation and control device is fixedly connected to the bottom of the inflatable membrane body; the temperature control device, the internal pressure regulation and control device and the light control device are respectively electrically connected with an external power system. The invention has the advantages of stable structure, various shapes and low use cost.)

一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑

技术领域

本发明涉及冰雪建筑建造领域,涉及一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑。

背景技术

近年来,随着冰雪经济的发展,冰雪建筑作为一种独特的建筑形式得到了越来越多游客的喜爱。传统的冰雪建筑大多以纯冰或者纯雪为原材料,采用砌筑或雕筑的方式建成冰雪建筑。纯冰和纯雪材料强度较低,力学不稳定,对温度的敏感性较大,以至于限制了冰雪建筑几何外形、高度、跨度的发展,且一般是实心景观建筑,游客不能进入冰雪建筑内部体验冰雪生活,这种传统的建造方式越来越难满足游客的观赏需求。

目前,气膜结构作为施工模板制作冰雪建筑,冰雪建筑制作完成后需要拆除施工模板气膜结构,不拆除的话影响冰雪建筑的美观,也影响客户进入场馆内的冰雪体验,但拆除气膜后,冰壳结构所受到的风荷载、雪荷载、冰壳自重,完全由冰壳自身承担,且拆模过程易坍塌;冰壳自身作为承重结构,承载能力受外界气温变化影响明显,当外部环境温度升高到-10℃以上时,结构强度降低较多,游客进入内部体验冰雪生活不安全;其只适用冬季室外极度寒冷的哈尔滨地区,受地域条件影响大,使用寿命缩短,南方夏季冰雪旅游用的四季冰雪馆,能耗高。

中国专利CN201910101421.6【一种气肋式冰壳建筑物找形与建造方法】提出了一种利用气肋式充气膜进行冰壳建筑物建造的方法,气肋式气膜仅仅是临时结构辅助冰雪建筑的建造,由于气肋的存在,严重影响到结构内部的造型,因此,施工完成后必须拆除气肋膜结构。专利CN201910338322.X【一种基于复合冰雪材料建造冰壳建筑物的方法】提出了一种使用复合冰雪材料进行冰雪建筑施工的工艺流程,模具并未提到是气膜结构,其施工完毕后,必须拆除模具,否则会影响到冰雪建筑内部景观;专利CN201710854903.X【一种应用于层叠式冰雪体育建筑的地面空腔结构】与CN201521138932.9【一种实现冰雪景观灯光退晕效果的冰砌体】则是仅仅提出了优化冰雪建筑性能的设备,不涉及气膜结构;专利CN201822250378.3【一种气膜冰雪馆】提出了一种基于气膜的冰雪活动馆,属于利用气膜结构做冰雪景观建筑的展览场馆,将制作成的冰雪建筑放置在气膜建筑的内部进行展览,并不涉及用气膜建筑做冰雪建筑的施工模板并支撑冰壳。

因此,如何提供一种结构简单稳定,使用成本低易维护观赏性高的冰雪景观建筑结构是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑,结构简单稳定,成本低,适合任意地区的使用。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑,其包括充气膜本体、外壳冰层、环梁基础、封闭式旋转门、温度控制装置、内压调控装置及灯光控制装置,所述充气膜本体包括多组膜片单元,多组膜片单元经裁剪分析拼接成具有预定造型的自由曲面结构,充气膜本体的底部四周与所述环梁基础密封固定连接,所述外壳冰层喷涂成型一体固定在所述充气膜本体的外侧;所述封闭式旋转门固定安装在所述充气膜本体的底部;所述温度控制装置及灯光控制装置分别固定在所述充气膜本体的内部,所述内压调控装置固定连接在所述充气膜本体的底部;所述温度控制装置、内压调控装置、灯光控制装置分别与外部电力系统电连接。

本发明的有益效果是:充气膜本体有多组膜片单元组成,其经裁剪分析拼接可形成多种造型,充气膜本体的外部设置外壳冰层,外壳冰层由复合冰材料制成,不易融化,充气膜本体的内部充气具有内压,其的支撑作用减少外壳冰层的承载负荷,封闭式旋转门安装在充气膜本体的底部,进出充气膜本体内时,可以稳定充气膜本体内的压力,温度控制装置调节充气膜本体内部的温度状态,防止温度过高融化外壳冰层,内压调控装置调节充气膜本体内的压力状态,获得一定的承载能力,灯光控制装置装饰充气膜本体使得整体结构美观漂亮,吸引游客游玩,人能够进入冰雪建筑内体验冰雪生活,增加了冰雪旅游的趣味性。充气膜本体可以增加建筑的尺寸,内部空间大,由于充气膜本体的支撑作用,外壳冰层的承载强度受温度效应影响小,可以极大地提高冰雪景观建筑的使用寿命,也可以极大地保证进入冰雪建筑内部体验冰雪生活的游客的安全性;冰雪建筑拆除后,复合冰材料和充气膜本体均可以循环使用,节能环保。

优选的,复合冰材料由水、增强纤维及聚氨酯混合制成,且水、增强纤维及聚氨酯之间具有一定配比;增强纤维及聚氨酯材料切碎至5~10cm的块状,水中浸泡一定时间,再与水混合经搅拌机搅拌成絮状形成复合冰材料。

优选的,所述充气膜本体为具有一定强度、柔软的透明薄膜,所述透明薄膜选用PE、PVC、PP、PET的任意一种,其可由玻璃纤维、聚酯长丝及PVC涂层复合制成,所述充气膜本体通过所述环梁基础密封固定在地面上,且所述环梁基础与所述充气膜本体连接处设有增强连接稳固性的预埋锚筋及角钢。

优选的,所述环梁基础由钢筋架配合混凝土浇筑而成,其设置在地基上。

优选的,所述灯光控制装置包括灯具及控制灯具开闭的开关,灯具通过吊绳固定在所述充气膜本体的内侧,或者所述灯具挂接在所述充气膜本体的外侧且对应所述充气膜本体与外壳冰层之间。

优选的,所述灯具的光源采用全卤光源、大功率LED光源、彩色光源的任意一种或几种。

优选的,所述温度控制装置包括空调机组及温度监测系统,所述温度监测系统与空调机组的开关连接。

优选的,所述内压调控装置包括新风机组及气压监测系统,所述新风机组的进风口位于所述充气膜本体的外侧抽取新鲜空气,所述新风机组的鼓风口位于所述充气膜本体的内部鼓风维持充气膜本体内部气压;所述气压监测系统与新风机组的开关电连接。

附图说明

图1为本发明一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑的整体示意图;

图2为本发明一种冰雪景观建筑A-A截面示意图;

图3为本发明一种冰雪景观建筑的顶部示意图。

1充气膜本体、2外壳冰层、3环梁基础、4封闭式旋转门、5温度控制装置、6内压调控装置、7灯光控制装置、8角钢。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

参阅本发明附图1至3,根据本发明实施例一种透明气膜做造型和支撑的冰雪景观建筑,其包括充气膜本体1、外壳冰层2、环梁基础3、封闭式旋转门4、温度控制装置5、内压调控装置6及灯光控制装置7,充气膜本体1包括多组膜片单元,多组膜片单元经裁剪分析拼接成具有预定造型的自由曲面结构,经内部风机吹起鼓起造型,外壳冰层2喷涂成型一体固定在充气膜本体1的外侧,外壳冰层2由复合冰材料制成,复合冰材料均匀喷射在充气膜本体1上冷却凝固形成外壳冰层2;封闭式旋转门4固定安装在充气膜本体1的底部;温度控制装置5及灯光控制装置7分别固定在充气膜本体1的内部,内压调控装置6固定连接在充气膜本体1的底部;温度控制装置5、内压调控装置6、灯光控制装置7分别与外部电力系统电连接。

具体的,封闭式旋转门的主要作用除供游客出行外,还应当保证充气膜本体内部的气压稳定及温度恒定。封闭式旋转门具有较强的封闭性。封闭式旋转门可以由多套门体以及压力缓冲区构成,用以增强封闭性。

在一些具体实施例中,复合冰材料由水、增强纤维及聚氨酯混合制成,且水、增强纤维及聚氨酯之间的配比可为10:2:1;增强纤维及聚氨酯材料切碎至5~10cm的块状,水中浸泡一定时间,再与水混合经搅拌机搅拌成絮状形成复合冰材料。增加外壳冰层的结构强度。且具有一定的隔温效果。

在另一些实施例中,充气膜本体1为具有一定强度、柔软的透明薄膜,其由玻璃纤维、聚酯长丝为基体,PVC材料为涂层复合制成,充气膜本体1通过环梁基础3密封固定在地面上,且环梁基础3与充气膜本体1连接处设有增强连接稳固性的预埋锚筋及角钢8,使得整体建筑结构更加稳定。

具体的,薄膜的厚度可为3mm。

具体的,环梁基础由钢筋架配合混凝土浇筑而成,其设置在地基上

环梁基础作为支承面与冰雪建筑结构相连接的部分,通过预埋锚筋与角钢与充气膜本体相连接。

优选的,角钢选用预埋角钢,预埋角钢的布置是将长角钢通过锚筋预埋进环梁基础,预埋角钢布置在充气膜本体的内部,另一侧布置槽形折弯件,室内外的布置通过不锈钢螺杆与不锈钢螺母进行连接,之间加橡胶垫片进行保护,减少对外壳冰层的施工影响。

在其他一些实施例中,灯光控制装置7包括灯具及控制灯具开闭的开关,灯具通过吊绳固定在充气膜本体1的内侧。

具体的,灯具可以挂接在充气膜本体1的外侧且对应位于充气膜本体与外壳冰层之间,实现外壳冰层的发光装饰效果。

更具体的,灯具的光源采用全卤光源、大功率LED光源、彩色光源的任意一种或几种,增加其的装饰效果,使得其美观漂亮吸引人。

在其他一些具体实施例中,温度控制装置5包括空调机组及温度监测系统,温度监测系统与空调机组的开关连接,温度监测系统通过温度传感器感测温度变化。通过温度监测系统控制空调机组,实现温度的自动调节。使得充气膜本体内的温度与外壳冰层的温度近似相等,避免外壳冰层融化,保证外壳冰层的强度。

在其他一些实施例中,内压调控装置包括气压监测系统与新风机组,新风机组的进风口位于充气膜本体1的外侧抽取新鲜空气,新风机组的鼓风口位于充气膜本体1的内部鼓风维持充气膜本体内部气压;气压监测系统与新风机组的开关电连接,气压监测系统通过压力传感器测量压力变化,气压监测系统测得充气膜本体内部的气压,低于预定值控制新风机组开启,保证充气膜本体内部的压力。

具体的,内压调控装置以CPU控制器为核心,配以气压监测系统、执行器和监控器的自动控制系统,以此来完成充气膜本体内部气压的自动控制。通过调控内压在一定程度上保证结构的稳定。

图中示意仅展示为伞形状,在具体的应用布置场馆时,可以根据设定需要做出任意的预定造型。形成具有观赏性的建筑外观。

充气膜本体根据设计需要经裁剪分析拼接制成任意预定形状。

或者充气膜本体的材料选用PVDF材料制成的膜材作为充气膜结构加工的平面膜材。得到的平面膜材通过剪裁、打磨与热合操作将初始的膜片加工成膜单元,得到的膜单元之间使用铝合金压板以及螺栓进行连接,最终得到相应的充气膜本体结构。

外壳冰层由复合冰材料制成,作为冰雪建筑的一部分安装在充气膜本体的外部,并与充气膜本体相互连接形成一个可以相互受力的整体。外壳冰层的外形应随充气膜本体的形状相互一致。

外壳冰层的施工方法具体如下:首先要通过相应的力学计算得出外壳冰层的厚度,该厚度可以使外壳冰层承受一定的自身重量。待现场准备工作完成后将原材料(水、增强纤维、聚氨酯)混合成为复合冰雪材料,且增强纤维要有一定的亲水性,将复合冰雪材料搅拌一定时间成絮状后喷洒至充气膜本体的外侧,喷洒操作应当一层层完成,直到达到预定的厚度,经冷却后形成外壳冰层。

复合材料还可以选用棉、麻、再生纤维或秸秆等。

本发明结构简单,施工方便,整体建筑结构稳定,维护费用低,充气膜本体与外壳冰层成为一体,承载能力强,由于外壳冰层是复合冰材料一层层喷洒冷却形成,可适应任意形状,形状多变,能够做到最大尺度,吸引游客,选用透明膜材,充气膜本体的存在不会影响到冰雪景观建筑室内的冰雪景观及造型。不用拆充气膜本体,外壳冰层的结构自重、外界风荷载、雪荷载,完全由充气膜本体承担,冰雪建筑的外壳冰层结构部分自身不承受任何负荷,可以极大地增大冰雪景观建筑的尺寸。

复合冰仅作为造型结构而非承重结构,温度效应对冰雪材料强度的影响不会影响到结构的强度,可以极大地提高冰雪景观建筑的使用寿命,也可以极大地保证进入冰雪建筑内部体验冰雪生活的游客的安全性;

冰雪建筑拆除后,复合冰材料和充气膜本体材料均可以循环使用,节能环保。

充气膜本体是作为承载结构的,这就大大延长了冰雪建筑的使用寿命,也使进入冰雪建筑内部参观的游客的安全性得到了极大的保障。

现有的用不透明气膜做施工模板的冰雪建筑,不拆模,从室内难以看到外壳冰雪景观,影响游玩体验,拆模后影响建筑的结构稳定及使用寿命。本发明将透明的充气膜和外壳冰层粘结成一体,增强结构稳定性的同时,在室内可以透过气膜看到外壳冰层结构,也增强了游客的游玩体验。

对于实施例公开的装置和使用方法而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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