本實用新型涉及建筑與海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種適用于海島的可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的輕型裝配式房屋構(gòu)造設(shè)計。

背景技術(shù)：

在我國管轄海域，尤其是東海南海，有著大量的無居民海島。在《聯(lián)合國海洋法公約》框架內(nèi)，這些無居民海島領(lǐng)海海域面積可達(dá)1550平方米、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)可達(dá)43萬平方米，同時，位于國境線上的無居民島礁還是我國領(lǐng)?；€的重要基點(diǎn)。但無居民海島氣候環(huán)境惡劣，常年高濕高溫，臺風(fēng)等自然災(zāi)害頻繁出現(xiàn)；海島上高濃度的鹽霧會對金屬造成嚴(yán)重的腐蝕。此外，大部分無人島特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了只有較小的船只才能?？浚虼藷o法向島上運(yùn)送大量燃料和重型機(jī)械設(shè)備。

隨著我國海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和海洋開發(fā)力度的不斷加大，為維護(hù)國家的海洋權(quán)益，合理開發(fā)豐富的生物、油氣、礦產(chǎn)等海洋資源，一種能夠為從事生產(chǎn)、科研工作或度假旅游活動的海島居住人員提供舒適安全的生活環(huán)境、可工業(yè)化生產(chǎn)的輕型裝配式集成房屋的研發(fā)，有著巨大的發(fā)展前景。

目前，國內(nèi)主要有低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋、低層輕型鋼框架結(jié)構(gòu)房屋和集裝箱改造房等。其中，輕型鋼框架結(jié)構(gòu)房屋目前已形成較為完整的技術(shù)規(guī)范，但其所需建材運(yùn)輸不便、現(xiàn)場安裝復(fù)雜、需借助大型機(jī)械設(shè)備，工作量大；冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋雖自重輕、構(gòu)建強(qiáng)度高，但其整體抗扭性和穩(wěn)定性差，也難以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、維護(hù)系統(tǒng)和配件系統(tǒng)一體化；而集裝箱改造房不僅建材不易運(yùn)輸，且居住的舒適性差。此外，現(xiàn)有的裝配式鋼結(jié)構(gòu)房屋外型多為方形，承受外部風(fēng)壓的能力有限，遭受臺風(fēng)等自然災(zāi)害時易被損壞，這給海島上工作生活人員的人身安全帶來了極大隱患。

因此，針對以上情況，如何研制一種既適應(yīng)海島特殊環(huán)境，便于運(yùn)輸、現(xiàn)場裝配簡便，能夠?qū)崿F(xiàn)人拉手抗上島、不借助吊車等大型機(jī)械設(shè)備，僅靠手工裝配而成，又能夠具有一定使用壽命、滿足居住者舒適性要求，具有較強(qiáng)抗風(fēng)能力、集成性高的工業(yè)化裝配式房屋，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要問題。

對于裝配式和鋼結(jié)構(gòu)房屋，現(xiàn)有技術(shù)多集中于傳統(tǒng)外型(如方形單坡、雙坡屋面的底層房屋)或高層建筑的建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計、裝配式住宅的開發(fā)和各種輕質(zhì)、重型復(fù)合墻板的研發(fā)等。

CN101200915A可遷移的即時成型海島工作站：實用新型一種現(xiàn)場注塑成型的硬直聚氨酯泡沫塑料構(gòu)成的半球形構(gòu)筑物。成本低廉、建造高效，有一定防風(fēng)防雨防滲能力。但該實用新型緊貼地面，不能防范野外毒蟲蛇獸；僅靠自然通風(fēng)，空間局促，舒適性差；作為永久性建筑而言安全性不足。

CN2177057Y可多次拆裝的殼體式活動房：提出一種可多次拆裝的、由多塊殼體構(gòu)成的活動房。該房屋的結(jié)構(gòu)、維護(hù)、裝飾功能均由復(fù)合材料制成的球瓣形殼體承擔(dān)，僅能進(jìn)行自然通風(fēng)，無室內(nèi)功能分區(qū)。而海島氣候惡劣，僅靠殼體無法保證人員居住安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種輕型裝配式海島生活艙，解決現(xiàn)有技術(shù)中海島房屋低層裝配式建筑形式和技術(shù)在海島特殊環(huán)境和要求下不適用的問題。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種輕型裝配式海島生活艙，所述生活艙外型為柱體和球體或橢球體的組合，生活艙內(nèi)部由中心柱、鋼梁、圈梁和四周立柱共同組成生活艙主體鋼框架結(jié)構(gòu)，所述中心柱、鋼梁、圈梁和四周立柱之間連接方式為螺栓連接；所述中心柱為中空結(jié)構(gòu)。

所述生活艙分為兩層，一層為圓柱體或多面柱體，主要設(shè)有設(shè)備間、儲藏間和廚衛(wèi)，二層為球體或橢球體，是人員生活工作的主要空間。

所述中空的中心柱兼作空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管，空調(diào)系統(tǒng)采用全空氣系統(tǒng)，空氣處理機(jī)組放置在一層設(shè)備間，二層是空調(diào)區(qū)，回風(fēng)回到一層，最終回到空氣處理機(jī)組，室外機(jī)放置在房屋外靠近設(shè)備間處，室外高溫高濕的新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)經(jīng)機(jī)組處理后由機(jī)組出風(fēng)口送至中心柱，從中心柱再分別送至各個房間，送風(fēng)形式為上送或下送風(fēng)的方式。

所述生活艙外部一二層的交接位置，設(shè)置有雨水收集裝置。

所述中心柱頂端焊有弧形鋼板用來固定頂蓋，下部焊接連接件，以便通過螺栓連接將中心柱固定在基礎(chǔ)上，四周立柱以同樣的方式固定在基礎(chǔ)上，立柱上端與二層地板下的鋼梁通過螺栓連接。

所述生活艙外墻板通過預(yù)埋件及螺栓連接固定在兩圈梁及四周的立柱上，頂蓋板以同樣的形式覆蓋在與中心柱焊接在一起的弧形鋼板上；頂蓋和二層、二層和一層的墻板間采用搭接的形式，接縫處填塞密封橡膠條；同層板材間采用插接的形式，接縫處同樣做好密封。

所述生活艙的曲面外墻采用玻璃鋼或輕質(zhì)合金材料包覆的內(nèi)保溫防腐輕質(zhì)復(fù)合板材，板材的形狀依據(jù)不同房屋外殼形狀而不同；根據(jù)需要帶有可開玻璃窗或不可開玻璃窗；板的外表面可噴涂耐候涂層，內(nèi)表面設(shè)有預(yù)埋件；房屋內(nèi)墻使用玻璃鋼或輕質(zhì)合金材料包覆的內(nèi)保溫防腐輕質(zhì)復(fù)合板材，具有一定強(qiáng)度并帶預(yù)埋件。

所述生活艙數(shù)個或數(shù)十個在海島上形成聚落，相鄰較近的房屋間通過通道連接。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型房屋的曲面外型，消除了傳統(tǒng)方形建筑屋檐、墻角處極大風(fēng)壓梯度對建筑穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力的不利影響，可使房屋各部分應(yīng)力更加均勻，因此能夠顯著提高建筑的抗風(fēng)性能，并有效抵御海島上惡劣的氣候環(huán)境和臺風(fēng)等自然災(zāi)害。同時，在使用面積相同的情況下，球形的外表面可以減少建筑材料的使用，降低房屋建造成本。由曲面外型和支撐柱、梁等鋼部件，保證的良好抗風(fēng)性能。在氣候惡劣、平均風(fēng)速較大、常受臺風(fēng)等困擾的海島上，所述房屋具有很大優(yōu)勢。

本實用新型裝配式房屋的主要支撐為中心柱、四周立柱、圈梁和上下鋼梁架共同構(gòu)成的框架，維護(hù)結(jié)構(gòu)均為防腐輕質(zhì)復(fù)合板材，主要連接方式為螺栓連接，使用鋼旋梯，主要部件均可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)制造?，F(xiàn)場施工時，不需要大型機(jī)械輔助，對施工人員的技術(shù)要求不高，施工速度快，對環(huán)境的影響小。一種產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)制造、安裝簡便的輕型裝配式房屋。建材重量輕、易拆裝、運(yùn)輸方便，上島時無需大船靠岸，可由小船或沖鋒舟運(yùn)送上島。故尤其適用于大船無法停靠的海島或島礁。

本實用新型房屋使用的曲面防腐輕質(zhì)復(fù)合板材，能夠有效地預(yù)防海上鹽霧的侵蝕以及高溫高濕大風(fēng)環(huán)境破壞；其形狀依據(jù)房屋形狀可以有多種，如橘瓣形、柱面形等；圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的連接形式為搭接和插接，能夠有效地防止雨水和潮氣的滲透，保證室內(nèi)人員的居住安全。

本實用新型房屋不僅涉及建筑本體，還能夠為人員提供舒適的工作生活環(huán)境，所用設(shè)備(主要是空調(diào)系統(tǒng))與建筑體緊密結(jié)合，如利用中心柱作風(fēng)管，充分利用了建筑部件，節(jié)省空間、節(jié)約材料；所用空調(diào)系統(tǒng)在保證人員衛(wèi)生要求的同時，又可防止室內(nèi)結(jié)露。

本實用新型房屋使用功能完善，內(nèi)部分區(qū)靈活，還可建造多個房屋形成群落，可用于居住、辦公、科研、旅游等多種用途。

本實用新型房屋所用的建材均為綠色環(huán)保可回收材料，施工過程中極少產(chǎn)生建筑垃圾，使用結(jié)束后可全部拆卸運(yùn)走，有利于保護(hù)海島上脆弱的生態(tài)環(huán)境。

本實用新型房屋可為海島提供人員生存條件，對海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科研活動的開展起到極大的促進(jìn)作用。

本實用新型房屋主要采用干法施工，故建筑達(dá)到使用壽命后的拆卸、運(yùn)輸方便，各部分可分別回收利用，節(jié)能環(huán)保，最大限度地減小了對自然環(huán)境的污染。

附圖說明

圖1(a)至圖1(c)為房屋外觀圖；其中圖1(a)為平面蓋、橢球體與圓柱體的組合形式；圖1(b)為球面蓋、球體與圓柱體的組合形式；圖1(c)為錐形蓋、橢球體與多面柱體的組合形式；

圖2為房屋剖面圖；

圖3為圖2中的A-A剖視圖；

圖4為圖2中的B-B剖視圖；

圖5(a)至圖5(b)為中心柱節(jié)點(diǎn)圖；其中圖5(a)為中心柱與上部鋼梁及斜拉筋的連接；圖5(b)為中心柱與下部鋼梁及帶斜支撐的環(huán)形鋼構(gòu)件的連接；

圖6(a)至圖6(b)為基礎(chǔ)與柱、板與鋼構(gòu)件連接圖；其中圖6(a)為板材和鋼構(gòu)件的連接示意；圖6(b)為中心柱與基礎(chǔ)間的連接示意；

圖7為帶有雨水收集裝置的房屋示意圖；

圖8為房屋間連接示意圖；

圖9為曲面外墻板示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

一種輕型裝配式海島生活艙，主要可分為兩層：一層為圓柱體或多面柱體，二層為球體或橢球體。房屋內(nèi)設(shè)有不同的功能分區(qū)：一層內(nèi)主要設(shè)有設(shè)備間、儲藏間和廚衛(wèi)，用于放置空調(diào)機(jī)組、電源電柜，并存儲淡水和應(yīng)急物資；同時也起到將人員生活空間架空一定高度從而避免蟲蛇侵?jǐn)_的作用；將廚衛(wèi)設(shè)置在該空間內(nèi)主要是為了方便給排水的布設(shè)；二層所占體積最大，是人員生活工作的主要空間，有臥室、工作間走廊等，可根據(jù)使用要求自由分隔各部分面積。房屋的外型可以有多種形式（圖1(a)至圖1(c)），有但不限于柱體和園球體組合、柱體和橢球體組合；房屋頂蓋部分有但不限于球面蓋、平面蓋、錐形蓋等。

所述房屋建筑的結(jié)構(gòu)（圖2）包括基礎(chǔ)201、中心柱202、鋼梁203、圈梁204、鋼懸梯205、曲面外墻206、隔墻207、地板208、天花板209、頂蓋210、立柱211以及門窗等，均在工廠內(nèi)預(yù)制成型，上島進(jìn)行現(xiàn)場組裝。室內(nèi)設(shè)備有空氣處理機(jī)組212。

所述的房屋的曲面外墻206采用玻璃鋼或輕質(zhì)合金材料包覆的內(nèi)保溫防腐輕質(zhì)復(fù)合板材，這里稱之為夾心復(fù)合板材。板材的形狀依據(jù)不同房屋外殼形狀而不同，如橘瓣形，柱面形等；板材可根據(jù)需要帶有可開玻璃窗、不可開玻璃窗。板的外表面可噴涂耐候涂層，內(nèi)表面設(shè)有預(yù)埋件，可裝貼不同內(nèi)飾面。地板208為復(fù)合地板，在工廠內(nèi)預(yù)制成型，上島后進(jìn)行現(xiàn)場鋪裝。房屋內(nèi)墻207使用夾心復(fù)合板材，具有一定強(qiáng)度并帶預(yù)埋件，以便實現(xiàn)進(jìn)一步功能，如懸掛支撐可收起的折疊床、隔板桌架等。

所述房屋的中心柱202是中空的，頂端焊有弧形鋼板用來固定頂蓋，下部焊接連接件，以便通過螺栓連接將中心柱固定在基礎(chǔ)上，保證整個房屋的穩(wěn)定性。房屋四周立柱211以同樣的方式固定在基礎(chǔ)上，立柱上端與二層地板下的鋼梁通過螺栓連接。

所述房屋的旋梯205由鋼支架支撐，可以不直接固定在中心柱上；房屋的門可以是平開門也可以是平面或曲面推拉門。

中心柱的上部和下部通過螺栓連接有兩組鋼梁203，其外端固定有圈梁204。中心柱二層地板處焊有帶斜支撐的環(huán)形鋼構(gòu)件（圖5(b)）；下部的鋼梁末端與下部圈梁通過螺栓連接，靠近中心柱的一端與中心柱上的環(huán)形鋼構(gòu)件連接。中心柱二層天花板處焊有用于連接上部鋼梁的耳板，上部鋼梁外端與上部圈梁相連；中心柱和鋼梁間有斜拉筋增大連接的強(qiáng)度（圖5(a)）。中心柱202、鋼梁203、圈梁204和四周立柱211共同組成所述房屋的主體鋼框架結(jié)構(gòu)。四周立柱為C型鋼制成，圈梁和鋼梁架為槽鋼制成，各個鋼構(gòu)件間的連接示意如圖3、圖4所示。

所述房屋的基礎(chǔ)部分201材料為混凝土（圖6(a)至圖6(b)），做在中心柱202和柱體四周的立柱211下方，用于固定中心柱和四周立柱。立柱211通過地腳螺栓固定在下方的基礎(chǔ)上。螺栓連接的強(qiáng)度和混凝土基礎(chǔ)的體積均應(yīng)經(jīng)過相應(yīng)的計算與校核。

所述的預(yù)制外墻板通過預(yù)埋件及螺栓連接固定在兩圈梁及四周的立柱上（圖6(b)），頂蓋板以同樣的形式覆蓋在與中心柱焊接在一起的弧形鋼板上。如圖2，頂蓋和二層、二層和一層的墻板間采用搭接的形式，接縫處填塞密封橡膠條；同層板材間采用插接的形式，接縫處同樣做好密封。

如圖2所示，所述房屋的中心柱是中空的，在兼作空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管的管段內(nèi)襯有聚乙烯襯里。房屋二層是空調(diào)區(qū)，回風(fēng)回到一層，最終回到空氣處理機(jī)組?？照{(diào)系統(tǒng)采用全空氣系統(tǒng)，空氣處理機(jī)組放置在一層設(shè)備間，室外機(jī)放置在房屋外靠近設(shè)備間處。室外高溫高濕的新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)經(jīng)機(jī)組處理后由機(jī)組出風(fēng)口送至中心柱，從中心柱再分別送至各個房間，送風(fēng)形式為上送或下送風(fēng)的方式。這種氣流組織形式更接近置換通風(fēng)，既能提高人員的舒適性，又可節(jié)約海島上寶貴的電能。由于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)有新風(fēng)，故不需開門開窗通風(fēng)換氣。這樣一來，在為室內(nèi)人員提供舒適的工作生活環(huán)境的同時，能夠避免室外高溫高濕的空氣進(jìn)入空調(diào)房間造成大量結(jié)露的問題。在預(yù)制相關(guān)構(gòu)件的同時做好中心柱的防腐襯里層，運(yùn)輸上島后，現(xiàn)場建筑和機(jī)組安裝完畢，空調(diào)系統(tǒng)即可投入使用。

如圖7，在所述房屋一二層的交接位置，可以設(shè)置雨水收集裝置701，回收利用雨水。在淡水資源稀缺的海島，所收集到的雨水顯得尤為寶貴。

選擇球體外型和曲面屋面，作為本實例的優(yōu)選外型如圖1(a)至圖1(c)。

二層的外墻所用復(fù)合板材形狀為完全相同的球瓣形（圖9），在工廠內(nèi)由玻璃纖維、膠粘劑、保溫材料壓制而成，邊緣有搭接和插接所需的凹槽等。板材制作時有預(yù)埋件，用于板材之間和結(jié)構(gòu)的連接，并滿足室內(nèi)家具安裝的需要。板材上設(shè)有不可開雙層玻璃窗用于采光。柱體空間外墻材料與球體空間相同，形狀為圓柱型，設(shè)有密封等級較高的可開玻璃窗和外門。

內(nèi)部隔墻分兩種，一種是沿球體徑向設(shè)置的平面隔墻，設(shè)有預(yù)埋件用于懸掛支撐折疊床和隔板；另一種是沿圓周設(shè)置的弧形墻。內(nèi)門為平面或曲面推拉門。室內(nèi)的桌、床、書架等均固定在墻面上，只有衣柜直接放置在地板上。人通過旋梯上至二層后，首先進(jìn)入起居室；與起居室直接相連的是一間臥室和工作間，穿過工作間后是另一臥室。

本實例的施工任務(wù)為：上島后，選擇平坦堅實、遠(yuǎn)離海水的地點(diǎn)，最好有植物遮擋，避免直接暴露在空曠場地中；先確定中心柱和四周四立柱的位置，在這些位置作混凝土基礎(chǔ)。

預(yù)制的中心柱和其他立柱底段焊有鋼構(gòu)件，通過地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上，確保各柱的穩(wěn)定。預(yù)制的兩圈梁架共八根，對稱地通過螺栓連接固定在中心柱上，梁柱之間有輔助鋼構(gòu)件用于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；兩圈梁分別與梁圈鋼梁架連接固定。中心柱、其他立柱、圈梁和八根梁架及其輔助鋼構(gòu)件，構(gòu)成該房屋的鋼結(jié)構(gòu)框架。鋼旋梯并不直接固定在中心柱上，而是由鋼構(gòu)件作支撐，立于地面；為節(jié)省空間，不設(shè)置扶手，每階間的距離盡量大。在鋼結(jié)構(gòu)框架中，節(jié)點(diǎn)經(jīng)過力學(xué)計算并進(jìn)行相應(yīng)的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計；所有的連接構(gòu)件如螺栓連接結(jié)構(gòu)等按相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計并經(jīng)力學(xué)計算，連接強(qiáng)度滿足海島特殊的環(huán)境要求。

將柱面板材依次先固定在四周立柱上，再進(jìn)行板材之間的密封和連接，縫隙處填塞橡膠條壓緊。橘瓣板材固定在上下兩圈梁架上，接縫處填塞橡膠條密封。曲面屋蓋直接通過螺栓連接在中心柱頂部焊有的鋼板上。屋蓋與球瓣板材、球瓣板材與柱面板材的連接采用搭接的形式，屋蓋的厚度略大于橘瓣板材，橘瓣板材的厚度又略大于柱面板材。這種連接形式可以有效地防止雨水滲漏。地板和天花板分別鋪裝在上下兩層輕鋼龍骨架上。地板上預(yù)留有空調(diào)送風(fēng)的圓形風(fēng)口。隔墻固定在上下兩層梁架間，同時安裝推拉門。安裝隔墻時，先安裝徑向的平面隔墻，而后進(jìn)行固定位置家具，如隔板和床、書桌等的安裝，最后完成弧形隔墻和各推拉門的安裝。

預(yù)制的中空中心柱充當(dāng)空調(diào)的送風(fēng)管，這樣既能節(jié)省房屋內(nèi)空間、又可充分利用各個部件。充當(dāng)風(fēng)管的中心柱部分內(nèi)襯聚乙烯襯里，外表面敷設(shè)保溫層。為保證中心柱的強(qiáng)度，送向四個房間的送風(fēng)管開口高度相隔一定距離，開口對稱分布；同時，在開口處設(shè)有局部強(qiáng)化構(gòu)件，盡量減小中心柱開孔對其強(qiáng)度的影響。

另一種房屋群的實施方案，借助附圖8予以說明。所述房屋可以單獨(dú)建造使用，也可以數(shù)個或數(shù)十個在海島上形成聚落。同時，相鄰較近的房屋間可以通過拱頂通道801連接，通道由預(yù)制的鋼框架和復(fù)合板材組成。這種形式適合于旅游度假或人員較多的科考活動。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。