适用于高原冻土的气膜基础结构及其施工方法与流程

本发明涉及气膜建筑设备技术领域，具体而言，涉及一种适用于高原冻土的气膜基础结构及其施工方法。

背景技术：

气膜建筑属于气承式建筑，整个气膜建筑对基础施加的不是下压力，而是上拔力，常见的气膜基础都是采用钢筋混凝土的形式，其基础约有1.0至1.5米埋在地下，约有0.3至0.6米在地面以上，才能满足气膜建筑的上拔力和水平力。但是在高原地区冻土层较浅，在埋设基础时，埋设过深时极易破坏冻土层，埋设过浅时不能满足气膜建筑的上拔力和水平力。

也就是说，现有技术中气膜结构存在保护冻土层和满足上拔力不能兼顾的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种适用于高原冻土的气膜基础结构及其施工方法，以解决现有技术中气膜结构存在保护冻土层和满足上拔力不能兼顾的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种适用于高原冻土的气膜基础结构，包括气膜本体和气膜基础，气膜本体与地面之间围成气膜腔体，气膜本体安装在气膜基础上，气膜基础包括：基础本体，基础本体的至少一部分埋设在地面的下方；齿结构，齿结构设置在基础本体的侧立面上，以增加气膜基础与地层之间的抗拔性能。

进一步地，齿结构为多个，多个齿结构向不同的方向伸出；至少一个齿结构由基础本体倾斜向上伸出；和/或至少另一个齿结构水平伸出；和/或基础本体的侧立面是齿状表面以形成齿结构。

进一步地，齿结构为多个，基础本体的不同高度处分别设置有齿结构。

进一步地，气膜基础结构还包括第一保温层，第一保温层至少敷设在地层的地基的底面上，以将基础本体的底面与地基隔离。

进一步地，第一保温层的厚度大于等于5厘米。

进一步地，基础本体是现场浇筑而成的，齿结构是预制的，且在浇筑基础本体时将齿结构安装到基础本体上；或者基础本体是预制的，基础本体预留有浇筑槽，齿结构的至少一部分浇筑形成在浇筑槽处。

进一步地，齿结构是金属材质的。

进一步地，气膜基础埋设入地面内的深度小于冻土层的深度。

进一步地，气膜基础结构还包括第二保温层，第二保温层铺设在地面上。

根据本发明的另一方面，提供了一种适用于高原冻土的气膜基础结构的施工方法，适用于高原冻土的气膜基础结构是上述的气膜基础结构，适用于高原冻土的气膜基础结构的施工方法包括：挖地基；现场浇注气膜基础结构的气膜基础的基础本体；将预制的气膜基础的齿结构安装至基础本体上；将组装完成后的气膜基础放置在地基内；在地基上安装气膜本体；对气膜基础结构的气膜腔体充气。

应用本发明的技术方案，适用于高原冻土的气膜基础结构包括气膜本体和气膜基础，气膜本体与地面之间围成气膜腔体，气膜本体安装在气膜基础上，气膜基础包括基础本体和齿结构，基础本体的至少一部分埋设在地面的下方；齿结构设置在基础本体的侧立面上，以增加气膜基础与地层之间的抗拔性能。

通过在基础本体上设置齿结构，且齿结构埋设在地面的下方，使得齿结构与地层之间产生干涉，进而可以增加气膜基础的抗拔力。由于齿结构与基础本体的延伸方向不同，在气膜本体对气膜基础施加的拉力过大时，地层会止挡齿结构的运动，对齿结构提供向下的推力，抵消了气膜本体作用在基础本体上的拉力，进而避免了气膜本体将气膜基础从地层中拉出，增加了气膜基础工作的稳定性。由于设置齿结构增加了气膜基础的抗拔性能，所以无需将基础本体埋设的很深，进而可以减少对高原冻土层的破坏，也大大减小了气膜基础结构因冻土层的状态的改变而导致的气膜基础的位置的变化，大大增加了气膜基础结构工作的稳定性和安全性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的一个可选实施例气膜基础结构的气膜基础与地面的位置关系示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、气膜基础；11、基础本体；12、齿结构；20、地面；30、第一保温层；40、第二保温层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中气膜基础结构存在保护冻土层和满足上拔力不能兼顾的问题，本发明提供了一种适用于高原冻土的气膜基础结构及其施工方法。

如图1所示，适用于高原冻土的气膜基础结构包括气膜本体和气膜基础10，气膜本体与地面20之间围成气膜腔体，气膜本体安装在气膜基础10上，气膜基础10包括基础本体11和齿结构12，基础本体11的至少一部分埋设在地面20的下方；齿结构12设置在基础本体11的侧立面上，以增加气膜基础10与地层之间的抗拔性能。

通过在基础本体11上设置齿结构12，且齿结构12埋设在地面20的下方，使得齿结构12与地层之间产生干涉，进而可以增加气膜基础10的抗拔力。由于齿结构12与基础本体11的延伸方向不同，在气膜本体对气膜基础10施加的拉力过大时，地层会止挡齿结构12的运动，对齿结构12提供向下的推力，抵消了气膜本体作用在基础本体11上的拉力，进而避免了气膜本体将气膜基础10从地层中拉出，增加了气膜基础10工作的稳定性。由于设置齿结构12增加了气膜基础10的抗拔性能，所以无需将基础本体11埋设的很深，进而可以减少对高原冻土层的破坏，也大大减小了气膜基础结构因冻土层的状态的改变而导致的气膜基础10的位置的变化，大大增加了气膜基础结构工作的稳定性和安全性。

需要说明的是，本申请中的气膜基础结构适应于具有冻土层的地区，冻土层的状态随温度的变化而变化，极易变成流动状态。而在冻土层的自然的环境中，冻土层的状态基本是不变的，而当建筑物的温度影响到冻土层，冻土层的状态就会改变，造成建筑物变形或坍塌，存在极大的安全隐患。本申请中的气膜基础结构的气膜基础与地层之间的止挡力较大，能满足气膜基础结构上拔力的要求，因此不需要将气膜基础10埋设的太深，这样使得气膜基础10与冻土层之间的距离较大，使得气膜基础处的温度不易传递到冻土层处，大大增加了气膜基础结构使用的稳定性和安全性。

如图1所示，齿结构12为多个，多个齿结构12向不同的方向伸出；至少一个齿结构12由基础本体11倾斜向上伸出。齿结构12倾斜向上伸出使得齿结构12与地层之间具有较大的止挡力，进而避免气膜本体将气膜基础10拉出，大大增加了气膜基础结构使用的稳定性和安全性。

需要说明的是，在本实施例中，齿结构12与基础本体11之间的夹角大于等于0度且小于90度。

可选地，至少另一个齿结构12水平伸出。齿结构12水平伸出与齿结构12倾斜向上伸出的作用是类似的，同样是与地层之间发生止挡，避免气膜本体的上拔力将气膜基础10从地层中拔出，大大增加了气膜基础10工作的稳定性，减少了安全隐患的问题。

可选地，基础本体11的侧立面是齿状表面以形成齿结构12。也就是说在基础本体11是齿状表面，这样整个基础本体的侧立面的齿状表面均能与地层之间发生干涉，增加气膜基础10的抗拔性能。需要说明的是，在本实施例中，齿状表面中的齿具有一定的长度，以使得齿状表面的齿可以与地层之间发生上下止挡，以避免气膜本体将气膜基础10从地层中拔出。

在一个未图示的具体实施例中，齿结构12为多个，基础本体11的不同高度处分别设置有齿结构12。也就是说，至少有两个齿结构12位于基础本体11的不同的高度上，这样设置使得齿结构12在不同的高度处均能与地层之间发生干涉，进而使得气膜基础10不易脱离地层。

如图1所示，气膜基础结构还包括第一保温层30，第一保温层30至少敷设在地层的地基的底面上，以将基础本体11的底面与地基隔离。第一保温层30的设置使得气膜基础10不直接与地层接触，这样可以避免气膜基础10处的热量传递到地层处，进而避免了气膜基础10的热量对冻土层造成影响，减少了冻土层的变化而引起的地基的变形，大大增加了气膜基础10放置的平稳性，增加了气膜基础结构使用的稳定性和安全性。第一保温层30可以起到隔绝基础本体11的底面与地基之间的热传递，进而减少热量传递到冻土层，避免冻土层的变形，进而减少了气膜基础结构坍塌的可能性。

在另一个未图示的具体实施例中，第一保温层30不仅铺设在地基的底面上，还铺设在地基的侧面上，这样可以大大减小气膜基础10的温度传递到地层处，以减少对冻土层的温度的影响，以使气膜基础结构可以稳定的工作。

可选地，第一保温层30的厚度大于等于5厘米。这样设置使得第一保温层30可以起到良好的隔温效果，可以大大减小基础本体11处的温度传递到地基处。

在本实施例中，基础本体11是现场浇筑而成的，齿结构12是预制的，且在浇筑基础本体11时将齿结构12安装到基础本体11上。将齿结构12设置成预制的可以在浇筑基础本体11时将齿结构12插入到浇筑的模具中去，以使得基础本体11在成型时与齿结构12连为一体，这样设置可以增加齿结构12与基础本体11之间连接的紧密性，减少齿结构12与基础本体11脱离，大大增加了气膜基础10使用的稳定性。

当然，可以是齿结构12现场浇筑，而基础本体11是预制的形式。基础本体11是预制的，基础本体11预留有浇筑槽，齿结构12的至少一部分浇筑形成在浇筑槽处。浇筑槽的设置使得齿结构12可以与基础本体11之间连接在一起，以避免在气膜本体向上拉基础本体时，齿结构12与基础本体11之间脱离，而导致基础本体11与地层之间脱离的现象。

由于气膜基础10的形状较为复杂，不易浇筑，可以采用部分预制、部分浇筑的形式制作，这样设置可以增加气膜基础结构的安装效率。气膜基础10的形状复杂且气膜基础结构整体较大，若整体预制搬运到需要使用气膜基础结构的地方运输成本大，而采用部分预制、部分浇筑的形式可以大大减少运输成本。

当然，气膜基础10的整体都可以采用现场浇筑的形式，使得齿结构12与基础本体11之间一体成型。气膜基础10的整体现场浇筑的操作难度大，但是形成的齿结构12与基础本体11之间的紧密性强。

可选地，齿结构12是金属材质的。金属材质的齿结构12的强度大，不易断裂。

在本实施例中，气膜基础10埋设入地面20内的深度小于冻土层的深度。这样可以避免破坏冻土层，进而使得气膜基础结构可以稳定的工作。需要说明的是，由于不同地区的冻土层的深度不同，所以气膜基础10埋设入地面20内的深度小于施工地处的冻土层的深度。

具体的，气膜基础10的高度大于等于0.9米且小于等于1.1米，以减少对冻土层的破坏。由于本申请中的气膜基础10具有齿结构12，因此本实施例中的气膜基础10不需要过多的埋入地下就能承受气膜本体的上拔力，将埋入气膜基础10的高度降低，使得气膜基础10与冻土层之间的距离较远，减少了气膜基础10对冻土层的影响，减少了气膜基础结构坍塌的可能性，使得气膜基础结构的使用更稳定。

如图1所示，气膜基础结构还包括第二保温层40，第二保温层40铺设在地面20上。第二保温层40位于气膜腔体内，第二保温层40的设置可以减少气膜腔体内的温度传递到地面20上，以减少温度传递到冻土层，进而减少了对冻土层的影响。这样设置可以避免冻土层状态的改变导致气膜基础结构坍塌的可能性。

一种适用于高原冻土的气膜基础结构的施工方法，适用于高原冻土的气膜基础结构是上述的气膜基础结构，适用于高原冻土的气膜基础结构的施工方法包括：挖地基；现场浇注气膜基础结构的气膜基础10的基础本体11；将预制的气膜基础10的齿结构12安装至基础本体11上；将组装完成后的气膜基础10放置在地基内；在地基上安装气膜本体；对气膜基础结构的气膜腔体充气。

需要说明的是，地基的深度不宜过深，不然容易破坏冻土层。在将气膜基础10放入到地基内之前，先将第一保温层30铺设到地基内，再将气膜基础10放入到地基内。待气膜基础10防止到地基内后，将挖出的土回填至地基内，将气膜基础10位于地基内的部分埋住，以使得气膜基础10与回填的土之间发生干涉，避免气膜本体将气膜基础10拔出，大大增加了气膜基础结构工作的稳定性。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。