一種仿生樹狀混凝土柱及其施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種仿生樹狀混凝土柱及其施工方法，屬于建筑施工【技術領域】。該混凝土柱包括支撐在地面的鋼筋混凝土主干，主干具有由下朝上逐漸外展形成主分叉的左、右曲面，左、右曲面的前后邊緣分別通過倒角與前、后平面銜接，前、后平面的中部延伸出由下朝上逐漸外展形成次分叉的對稱前、后次干，次干由條狀的支撐曲面和兩側的過渡曲面構成，主分叉、次分叉形成對頂部板面的貼合支撐。本發明不僅以相對簡單的結構形成了整體的仿生樹形，而且具有理想的仿生支撐效果，可以產生大于相同平均截面規則幾何形狀混凝土柱的承重作用力。
【專利說明】一種仿生樹狀混凝土柱及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種混凝土建筑構件，尤其是一種仿生樹狀混凝土柱，同時還涉及其施工方法，屬于建筑施工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著建筑技術的逐漸發展，仿生造型建筑逐漸應用到了現代建筑中，如北京奧運會鳥巢體育館等。模仿自然界中事物而建造出來的建筑物不僅美觀，且符合自然規律，受力性能良好。
[0003]框架結構建筑中的框架柱通常只作為建筑主體承重構件，但是仿形建筑中的框架柱則可以同時達到裝飾美化和支撐承重的雙重作用。樹狀混凝土柱是一種典型的仿生框架柱，既美觀自然，又具有理想的支撐承重效果。然而其結構形狀打破常規，較為復雜，且需要創新出巧妙的施工方法，使其建筑成本經濟，才能使樹狀混凝土柱得到切實應用。
[0004]檢索發現，申請號為89105639.4,200710070459.9的中國專利分別公開了混凝土樹根臺架及其生產方法和樹根形樁的施工設備。這些現有技術并不能解決仿生樹狀混凝土柱的構筑問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于:提出一種外形自然美觀、具有理想支撐承重能力，并且成本經濟的仿生樹狀混凝土柱，同時給出切實可行的施工方法。
[0006]為了達到以上目的，本發明的仿生樹狀混凝土柱包括支撐在地面的鋼筋混凝土主干，所述主干具有由下朝上逐漸外展形成主分叉的左、右曲面，所述左、右曲面的前后邊緣分別通過倒角與前、后平面銜接，所述前、后平面的中部延伸出由下朝上逐漸外展形成次分叉的對稱前、后次干，所述次干由條狀的支撐曲面和兩側的過渡曲面構成，所述主分叉、次分叉形成對頂部板面的貼合支撐。
[0007]本發明的仿生樹狀混凝土柱通過合理設置各面以及相互之間的銜接關系，不僅以相對簡單的結構形成了整體的仿生樹形，而且具有理想的仿生支撐效果，可以產生大于相同平均截面規則幾何形狀混凝土柱的承重作用力。
[0008]本發明的仿生樹狀混凝土柱施工方法包括以下基本步驟:
第一步、制作主干模板——分別按主干的左、右曲面形狀彎曲出左、右曲面撐桿各一對并分別與可以將其立起的輔助撐桿固連，將成對的左、右曲面撐桿之間用上下間隔分布的橫擔固連，在橫擔上覆蓋與左、右曲面形狀相吻合的曲面模板，并在曲面模板兩側分別鑲上邊緣倒角邊；
第二步、構筑次干框架——分別按次干的支撐曲面形狀彎曲出前、后支撐曲桿各一對并分別與可以將其立起的輔助撐桿固連，將成對的前、后支撐曲桿之間用上下間隔分布的橫梁固連，在橫梁之間的間隔中分別固定槽口朝上的卡板，卡板槽口兩側具有分別與對應過渡曲面形狀相吻合的曲線槽邊； 第三步、制作次干模板一用薄板制出與次干過渡曲面相吻合的過渡模板，并將過渡模板卡放到次干框架的各卡板上固定，構成次干模板；
第四步、預制頂部模板一制作具有與頂部板面形狀吻合內腔的頂部模板；
第五步、下部模板拼裝一將主干模板根據主干左、右曲面的位置立置固定，將次干模板根據次干支撐曲面的位置立置固定，并在各模板圍成的柱狀空腔內綁扎鋼筋，再用平板封閉固連主干模板和次干模板未結合部分，圍成柱體混凝土澆注腔；
第六步、頂部模板吊裝一將頂部模板安裝到與頂部面板對應位置，并與主干模板和次干模板的頂部固定，綁扎好由柱體內鋼筋延伸到頂部模板內的鋼筋網；
第七步、澆注混凝土一在模板空腔內澆注混凝土，待混凝土固化后拆去外部模板，即建成本發明的仿生樹狀混凝土柱。
[0009]本發明的方法只需采用普通的鋼管、木方、木板等常規建材，施工簡便，可以顯著降低施工成本，切實可行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0011]圖1為本發明一個實施例的仿生樹狀混凝土柱結構示意圖。
[0012]圖2至圖5為圖1實施例中的主干模板制作過程示意圖。
[0013]圖6至圖9為圖1實施例中的次干模板制作過程示意圖。
[0014]圖10為圖1實施例的頂部模板吊裝結構示意圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]實施例一
本實施例的仿生樹狀混凝土柱如圖1所示，支撐在地面的鋼筋混凝土主干I具有由下朝上逐漸外展形成主分叉的非對稱左、右曲面1-1，左、右曲面1-1的前后邊緣分別通過倒角與前、后平面1-3銜接。前、后平面1-3的中部延伸出由下朝上逐漸外展形成次分叉的對稱前、后次干2，次干2由條狀的支撐曲面2-1和兩側的過渡曲面2-2構成。主分叉、次分叉形成對頂部板面3的貼合支撐。本實施例的左、右1-1曲面為按二次曲線彎曲形成的曲面，也可以根據需要按其它二次曲線彎曲；本實施例的過渡曲面2-2為空間雙曲面，也可以根據需要設計成其它二次曲面或不規則曲面；右側主分叉與頂部板面3貼合部位低于次分叉與頂部板面3貼合部位，因此形成頂部面板3的V形槽結構。這樣不僅外形自然美觀，而且力學特性好，制作工藝簡便。
[0017]本實施例的仿生樹狀混凝土柱施工方法包括以下基本步驟:
第一步、制作主干模板——如圖2所示，分別按主干的左、右曲面形狀彎曲出左、右曲面鋼管撐桿Z-1各一對，并分別與可以將其穩固立起的鋼管輔助撐桿Z-2固連；如圖3所示，將成對的左、右曲面撐桿Z-1之間用上下間隔分布的橫擔Z-3固連；如圖4所示，在橫擔Z-3上固定木條拼合形成的與左、右曲面形狀相吻合的覆蓋曲面模板Z-4，并在曲面模板Z-4兩側分別鑲上邊緣倒角邊Z-5。制成主干模板Z。倒角邊Z-5的具體結構如圖5所示，具有截面為直角三角形的條狀主體，條狀主體對應截面直角三角形一條直角邊的直角面間隔分布有面入槽縫Z-5-1，直角面相對的條狀主體一條楞邊間隔分布有與面入槽縫交錯的角入槽縫Z-5-2，這樣可以方便地將原先為直條的條狀主體按需彎曲成與曲面模板Z-4相吻合的曲線倒角邊。
[0018]第二步、構筑次干框架——如圖6所示，分別按次干的支撐曲面形狀彎曲出前、后鋼管支撐曲桿C-1各一對，并分別與可以將其立起的鋼管輔助撐桿C-2固連，將成對的前、后支撐曲桿C-1之間用上下間隔約300mm分布的鋼管橫梁C-3固連；如圖7所示，在橫梁C-3之間的間隔中分別固定槽口朝上的卡板C-4，卡板C-4的槽口兩側具有分別與對應過渡曲面形狀相吻合的曲線槽邊。
[0019]第三步、制作次干模板一如圖8所示，用薄板制出與次干過渡曲面相吻合的過渡模板C-5，并將過渡模板C-5卡放到次干框架的各卡板C-4上固定，構成次干模板C。
[0020]第四步、預制頂部模板一用18mm厚膠合板制作具有與頂部板面形狀吻合內腔的頂部模板D (參見圖10)。
[0021]第五步、下部模板拼裝一如圖9所示，將主干模板根據主干左、右曲面的位置立置固定，將次干模板根據次干支撐曲面的位置立置固定，并在各模板圍成的柱狀空腔內按常規操作綁扎鋼筋(圖中未示)，再用平板封閉固連主干模板和次干模板未結合部分，圍成柱體混凝土澆注腔。
[0022]第六步、頂部模板吊裝一將頂部模板D安裝到與頂部面板對應位置，并與主干模板和次干模板的頂部固定，綁扎好由柱體內鋼筋延伸到頂部模板內的鋼筋網。
[0023]第七步、澆注混凝土——對各薄弱部分酌情增加附加支撐,在模板空腔內澆注混凝土，待混凝土固化后拆去外部模板，即建成本發明的仿生樹狀混凝土柱。
[0024]實踐證明，本實施例的仿生樹狀混凝土柱形體自然，具有理想的支撐效果。其施工方法具有如下優點:
1)只需用常規建材即可完成復雜造型的樹狀柱施工，節約施工成本；
2)次干框架預制施工，次分叉梁模板可以在建筑場地外制作，從而有效控制精度及施工質量；
3)模板拆除后可以重復使用，進一步減少工程造價。
【權利要求】
1.一種仿生樹狀混凝土柱，包括支撐在地面的鋼筋混凝土主干，其特征在于:所述主干具有由下朝上逐漸外展形成主分叉的左、右曲面，所述左、右曲面的前后邊緣分別通過倒角與前、后平面銜接，所述前、后平面的中部延伸出由下朝上逐漸外展形成次分叉的對稱前、后次干，所述次干由條狀的支撐曲面和兩側的過渡曲面構成，所述主分叉、次分叉形成對頂部板面的貼合支撐。
2.根據權利要求1所述仿生樹狀混凝土柱，其特征在于:所述左、右曲面為按二次曲線彎曲形成的曲面。
3.根據權利要求2所述仿生樹狀混凝土柱，其特征在于:所述過渡曲面為空間雙曲面。
4.根據權利要求3所述仿生樹狀混凝土柱，其特征在于:右側主分叉與頂部板面貼合部位低于前、后次分叉與頂部板面貼合部位，形成頂部面板的V形槽結構。
5.根據權利要求1所述仿生樹狀混凝土柱的施工方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步、制作主干模板——分別按主干的左、右曲面形狀彎曲出左、右曲面撐桿各一對并分別與可以將其立起的輔助撐桿固連，將成對的左、右曲面撐桿之間用上下間隔分布的橫擔固連，在橫擔上覆蓋與左、右曲面形狀相吻合的曲面模板，并在曲面模板兩側分別鑲上邊緣倒角邊； 第二步、構筑次干框架——分別按次干的支撐曲面形狀彎曲出前、后支撐曲桿各一對并分別與可以將其立起的輔助撐桿固連，將成對的前、后支撐曲桿之間用上下間隔分布的橫梁固連，在橫梁之間的間隔中分別固定槽口朝上的卡板，卡板槽口兩側具有分別與對應過渡曲面形狀相吻合的曲線槽邊； 第三步、制作次干模板——用薄板制出與次干過渡曲面相吻合的過渡模板，并將過渡模板卡放到次干框架的各卡板上固定，構成次干模板； 第四步、預制頂部模板——制作具有與頂部板面形狀吻合內腔的頂部模板； 第五步、下部模板拼裝——將主干模板根據主干左、右曲面的位置立置固定，將次干模板根據次干支撐曲面的位置立置固定，并在各模板圍成的柱狀空腔內綁扎鋼筋，再用平板封閉固連主干模板和次干模板未結合部分，圍成柱體混凝土澆注腔； 第六步、頂部模板吊裝——將頂部模板安裝到與頂部面板對應位置，并與主干模板和次干模板的頂部固定，綁扎好由柱體內鋼筋延伸到頂部模板內的鋼筋網； 第七步、澆注混凝土——在模板空腔內澆注混凝土，待混凝土固化后拆去外部模板，即建成本發明的仿生樹狀混凝土柱。
6.根據權利要求5所述仿生樹狀混凝土柱的施工方法，其特征在于:所述倒角邊具有截面為直角三角形的條狀主體，所述條狀主體對應截面直角三角形一條直角邊的直角面間隔分布有面入槽縫，所述直角面相對的條狀主體一條楞邊間隔分布有與面入槽縫交錯的角入槽縫。
【文檔編號】E04C3/34GK103498534SQ201310420223
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】羅炎雄, 羅澤鴻, 陳煉義, 羅捷旋, 朱峰 申請人:深圳市中邦(集團)建設總承包有限公司