一種模塊化預應力混凝土殼體和模塊化殼體組裝方法與流程

本發明涉及一種混凝土殼體，尤其涉及一種模塊化預應力混凝土殼體和模塊化殼體組裝方法，屬于土木工程技術領域，主要應用于工程建設中的殼體，例如核島安全殼體或液化天然氣(lng)儲存殼體。

背景技術：

工程建設中，預應力混凝土殼體一般用于為殼體內部設備及構筑物提供保護屏障，例如核島安全殼等；或者直接作為儲存容器，例如lng殼體等。通常，這種殼體既要能夠抵抗外部撞擊，保護殼體內部設備或構筑物，又要承受一定的殼體內部壓力。因此，現有的殼體通常采用預應力混凝土結構，即在殼體混凝土澆筑完以后，通過殼體內部預留的孔道進行預應力筋張拉，使得殼體具備一定的承壓能力。

殼體通常包括三個主要的組成部分，即底板3、筒體4和穹頂5，如圖1所示。目前，工程建設中的預應力混凝土殼體通常采用現場整體澆筑的方式進行施工，即整個殼體的底板、筒體、穹頂都是現場澆筑的整體預應力混凝土結構，并在殼體混凝土澆筑完以后，通過殼體內部預留的孔道進行預應力筋張拉，使得殼體具備一定的承壓能力。

由于殼體是現場整體澆筑的預應力混凝土結構，則殼體結構施工的架筋、立模板、混凝土澆筑及養護、拆模、預應力筋張拉及緊固等工作都需要在現場一步一步進行，并且需要根據殼體的尺寸分層分段進行實施。因此，這種殼體的現場施工難度高、工期長、成本高，并且殼體退役時，現場整體澆筑的預應力混凝土殼體的拆除難度很大。

因此，如何對現有預應力混凝土殼體進行優化，使得優化后的預應力混凝土殼體可以加快現場施工進度，降低工程成本，并減少現場高空作業風險，同時殼體退役時，降低退役難度和成本，成為亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中采用的現場整體澆筑的預應力混凝土殼體存在的現場施工難度高、工期長、成本高，并且殼體退役時拆除難度很大的問題，提供一種模塊化預應力混凝土殼體，對現有整體澆筑的預應力混凝土殼體進行優化，使得優化后的混凝土殼體在可以加快現場施工進度，降低工程成本，并減少現場高空作業風險，同時殼體退役時，降低退役難度和成本。

本發明提供了一種模塊化預應力混凝土殼體包括：底板和穹頂，其特征在于，還包括若干筒體殼體模塊，每一所述筒體殼體模塊具有主體部以及設置在所述主體部外圍周面的連接部；

所述穹頂和每一所述主體部內都設置有至少一組用于使預應力筋穿插的預應力筋孔道；

每一所述主體部外圍周面的連接部與相鄰設置的另一所述主體部外圍周面的連接部相互插接、并通過插接在每一所述主體部的預應力筋孔道中的預應力筋連接每一相鄰所述主體部，使若干所述筒體殼體模塊結合緊固形成筒體，所述筒體的一側與所述底板澆筑連接，所述筒體的另一側與所述穹頂通過穿插在處于筒體和穹頂內的預應力筋孔道中的預應力筋連接。

優選地，每個所述連接部包括位于所述主體部外圍周面的一組相對的環向壁面和一組相對的豎向壁面，其中一個環向壁面上和一個豎向壁面上分別平行設置有兩條凸起部，兩個所述凸起部之間形成對接槽，每一所述凸起部遠離所述對接槽的一邊具有用于抵接相鄰的筒體殼體模塊的連接部的臺階形狀；

另一個環向壁面上和一個豎向壁面上分別平行設置有兩條凹槽，兩個所述凹槽之間形成對接凸起，每一所述凹槽遠離所述對接凸起的一邊具有用于抵接相鄰的筒體殼體模塊的連接部的凸起形狀。

優選地，所述對接槽和所述對接凸起設置在所述環向壁面和環向壁面或所述豎向壁面和豎向壁面的正中間，所述預應力筋孔道均勻分布在通過所述對接槽和所述對接凸起的所述主體部內部。

優選地，所述預應力筋孔道在通過所述對接槽和所述對接凸起的每一所述主體部內部的數量分別為2-6個。

優選地，所述預應力筋孔道沿環向和軸向在每一所述主體部內的長度分別為所述主體部環向和軸向弧長的七分之一至三分之一。

優選地，每一所述筒體殼體模塊內部的預應力筋孔道沿環向和軸向分別和相鄰的筒體殼體模塊對應設置，所述穹頂內部的預應力筋孔道和相鄰的所述筒體殼體模塊內部的預應力筋孔道對應設置。

優選地，所述每一所述筒體殼體模塊內側還具有內襯結構，每相鄰的所述內襯結構周邊通過焊接固定連接。

優選地，相鄰每一所述筒體殼體模塊之間的拼接縫隙以防水、防腐材料填充。

優選地，所述筒體殼體模塊為鋼筋混凝土結構，所述底板及所述穹頂為現場現澆鋼筋混凝土結構。

本發明還提供了一種模塊化預應力混凝土殼體組裝方法，包括如下步驟：

s1、澆筑鋼筋混凝土結構的殼體底板和穹頂；

s2、根據殼體的設計尺寸，得出每塊筒體殼體模塊尺寸并進行工廠預制；

s3、將每一所述筒體殼體模塊與相鄰的筒體殼體模塊通過連接部以及預應力筋水平首尾連接并往筒體殼體模塊之間的拼接縫隙填充防水、防腐材料，形成若干層環形模塊圈；

s4、將若干層環形模塊圈通過每塊筒體殼體模塊的連接部以及預應力筋豎向拼接并往筒體殼體模塊之間的拼接縫隙填充防水、防腐材料，形成筒體；

s5、將所述筒體和所述底板澆筑連接，將所述筒體和所述穹頂通過預應力筋連接，形成完整的殼體。

優選地，所述筒體殼體模塊為鋼筋混凝土結構，所述底板及所述穹頂為現場現澆鋼筋混凝土結構。

優選地，每一所述筒體殼體模塊內側還具有內襯結構，每相鄰的所述內襯結構周邊通過焊接固定連接。

本發明方案提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：筒體殼體模塊可提前在工廠批量預制，在現場進行拼裝，可以加快現場施工進度，降低工程成本，并減少現場高空作業風險；標準的筒體殼體模塊可以在不同的項目之間調用；殼體退役時，模塊化殼體容易拆除，降低退役難度和成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現有技術中混凝土殼體的整體外觀；

圖2是本發明第一實施例提供的模塊化殼體結構示意圖；

圖3a、3b、3c是本發明第一實施例提供的筒體殼體模塊結構示意圖；

圖4是本發明第一實施例提供的筒體殼體模塊拼接示意圖；

圖5是本發明第二實施例提供的模塊化殼體組裝方法流程圖。

具體實施方式

本發明實施例通過提供一種模塊化預應力混凝土殼體和模塊化殼體組裝方法，解決了現有技術中采用的現場整體澆筑的預應力混凝土殼體存在的現場施工難度高、工期長、成本高，并且殼體退役時拆除難度很大的問題，通過將混凝土筒體殼體模塊化，加快現場施工進度，降低工程成本，并減少現場高空作業風險，同時殼體退役時，降低退役難度和成本。

為了更好的理解本發明技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體實施方式對上述技術方案進行詳細的說明，應當理解本發明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術方案的詳細的說明，而不是對本申請技術方案的限定，在不沖突的情況下，本發明實施例以及實施例中的技術特征可以相互組合。

實施例一

如圖2所示，模塊化預應力混凝土殼體包括：底板1和穹頂2，還包括若干筒體殼體模塊3，每一所述筒體殼體模塊3具有主體部31以及設置在所述主體部31外圍周面的連接部32；所述穹頂2和每一所述主體部31內都設置有至少一組用于使預應力筋5穿插的預應力筋孔道4；每一所述主體部31外圍周面的連接部32與相鄰設置的另一所述主體部31外圍周面的連接部32相互插接、并通過插接在每一所述主體部31的預應力筋孔道4中的預應力筋5連接每一相鄰所述主體部31，使若干所述筒體殼體模塊3結合緊固形成筒體，所述筒體的一側與所述底板1澆筑連接，所述筒體的另一側與所述穹頂2通過穿插在處于筒體和穹頂2內的預應力筋孔道4中的預應力筋5連接。

如圖3a所示，每個所述連接部32包括位于所述主體部31外圍周面的一組相對的環向壁面311和一組相對的豎向壁面312，其中一個環向壁面311a上和一個豎向壁面312a上分別平行設置有兩條凸起部313，兩個所述凸起部313之間形成對接槽314，每一所述凸起部313遠離所述對接槽314的一邊具有用于抵接相鄰的筒體殼體模塊3的連接部31的臺階形狀。

結合圖3a、3b和3c所示，另一個環向壁面311b上和一個豎向壁面312b上分別平行設置有兩條凹槽315，兩個所述凹槽315之間形成對接凸起316，每一所述凹槽315遠離所述對接凸起316的一邊具有用于抵接相鄰的筒體殼體模塊3的連接部31的凸起形狀。每個筒體殼體模塊3的環向壁面311a和豎向方向上相鄰的筒體殼體模塊3的環向壁面311b通凸起部313和凹槽315的相互抵接、以及對接凸凹槽314和對接凸起316的相互抵接而插接緊固，每個筒體殼體模塊3的豎向壁面312a和環向方向上相鄰的筒體殼體模塊3的環向壁面312b通凸起部313和凹槽315的相互抵接、以及對接凸凹槽314和對接凸起316的相互抵接而插接緊固，同時通過穿插在每一所述主體部31的預應力筋孔道4中的預應力筋5連接每一相鄰所述主體部31，豎向和環向都通過連接部32的插接并同時通過預應力筋的緊固，使得整理連接更緊固。

如圖4所示，在本實施例中，豎向壁面312可以不設置凸起部313、對接凹槽314、凹槽315或對接凸起316，每個筒體殼體模塊3的環向壁面311a和豎向方向上相鄰的筒體殼體模塊3的環向壁面311b通凸起部313和凹槽315(圖中未示出)的相互抵接、以及對接凸凹槽314和對接凸起316(圖中未示出)的相互抵接而插接緊固，并同時通過穿插在每一所述主體部31的預應力筋孔道4中的預應力筋5連接每一相鄰所述主體部31，每個筒體殼體模塊的豎向壁面312僅通過穿插在每一所述主體部31的預應力筋孔道4中的預應力筋5連接每一相鄰所述主體部31，這種設置使得筒體殼體模塊3的組裝更方便。

結合圖3a-3c、圖4所示，所述對接槽312和所述對接凸起316設置在所述環向壁面311a和環向壁面311b或所述豎向壁面312a和豎向壁面312b的正中間，所述預應力筋孔道4均勻分布在通過所述對接槽312和所述對接凸起314的所述主體部31內部，這樣可以保證所述筒體殼體模塊3以及內部的力平衡，使得所有筒體殼體模塊3和之間的連接更為緊固。

在本實施例中，所述預應力筋孔道4在通過所述對接槽312和所述對接凸起314的每一所述主體部31內部的數量分別為2-6個，所述預應力筋孔道4沿環向和軸向在每一所述主體部31內的長度分別為所述主體部31環向和軸向弧長的七分之一至三分之一，每一所述筒體殼體模塊3內部的預應力筋孔道4沿環向和軸向分別和相鄰的筒體殼體模塊3對應設置，所述內部的預應力筋孔道4和相鄰的所述筒體殼體模塊3內部的預應力筋孔道4對應設置，且所述預應力筋5的長度大于所述預應力筋孔道4的長度且小于兩倍所述預應力筋孔道4的長度，使得相鄰的兩筒體殼體模塊3或者相鄰的筒體殼體模塊3和可以通過預應力筋5貼合。預應力筋孔道4不貫穿整個主體部31可以節省預應力筋5的材料，同時不貫穿的設計可以使預應力筋孔道4設置在每個主體部31的厚度中心，并且軸向和環向的預應力筋不會沖突，預應力筋孔道4的個數及長度的設計保證了預應力筋5的緊固力同時便于插裝且節省材料。

在其他實施例中，預應力筋孔道4可以軸向和環向貫通所述主體部31，但是軸向和環向彼此不貫通，使得預應力筋5在軸向和環向方向不沖突，保證了相鄰筒體殼體模塊3之間的緊固。

在本實施例中，所述拼接成筒體的筒體殼體模塊3的大小形狀完全相同，便于批量生產和拼接操作，在其他實施例中，構成筒體的所述筒體殼體模塊3大小可以不相同，但是必須保證每兩塊相鄰的筒體殼體模塊3之間的預應力筋孔道4對應設置，使得預應力筋5可以穿插在相鄰的兩塊筒體殼體模塊3之間從而起到緊固的作用。

具體地，相鄰所述筒體殼體模塊3之間的拼接縫隙以防水、防腐材料填充，避免水進入筒體殼體模塊3之間的縫隙，導致填充物遇水損壞或腐爛，保證了多個筒體殼體模塊3之間長時間的承插連接。

具體地，所述筒體殼體模塊3為鋼筋混凝土結構，所述底板1及所述穹頂2為現場現澆鋼筋混凝土結構，底板為抵接地面的平面殼體，整個底板直接現場澆筑，起到支撐底板以上殼體的作用，所述穹頂2為混凝土澆灌的鍋蓋狀整體。每一所述筒體殼體模塊3內側還具有內襯結構，每相鄰的所述內襯結構周邊通過焊接固定連接，所有筒體殼體模塊完成預應力筋張拉緊固后，現場將所有模塊內側的鋼襯里進行焊接，最終形成滿足設計要求的完整殼體。

實施例二

如圖5所示，本發明實施例二提供了一種模塊化預應力混凝土殼體組裝方法，包括如下步驟：

s1、澆筑鋼筋混凝土結構的殼體底板1和穹頂2；

s2、根據殼體的設計尺寸，得出每塊筒體殼體模塊3尺寸并進行工廠預制；

s3、將每一所述筒體殼體模塊3與相鄰的筒體殼體模塊3通過連接部31以及預應力筋5水平首尾連接并往筒體殼體模塊3之間的拼接縫隙填充防水、防腐材料，形成若干層環形模塊圈；

s4、將若干層環形模塊圈通過每塊筒體殼體模塊3的連接部31以及預應力筋5豎向拼接并往筒體殼體模塊3之間的拼接縫隙填充防水、防腐材料，形成筒體；

s5、將所述筒體和所述底板1澆筑連接，將所述筒體和所述穹頂2通過預應力筋5連接，形成完整的殼體。

具體地，相鄰所述筒體殼體模塊3之間的拼接縫隙以防水、防腐材料填充，避免水進入筒體殼體模塊3之間的縫隙，導致填充物遇水損壞或腐爛，保證了多個筒體殼體模塊3之間長時間的承插連接。

具體地，所述筒體殼體模塊3為鋼筋混凝土結構，所述底板1為現場現澆鋼筋混凝土結構，底板為抵接地面的平面殼體，整個底板直接現場澆筑，起到支撐底板以上殼體的作用，所述穹頂2為整體澆灌的鍋蓋狀混凝土殼體。

綜上所述，本申請方案相對于現有技術至少具有以下有益技術效果：

1)筒體殼體模塊可提前在工廠批量預制，在現場進行拼裝，可以加快現場施工進度，降低工程成本，并減少現場高空作業風險；

2)對于設計尺寸和要求完全一致的殼體，標準的筒體殼體模塊可以在不同的項目之間調用；

3)殼體退役時，模塊化殼體容易拆除，降低退役難度和成本。

根據上面的描述，上述模塊化預應力混凝土殼體用于實施上述模塊化預應力混凝土殼體組裝方法，所以，該系統的實施方式與上述方法的一個或多個實施方式相同，在此就不再一一贅述了。

以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。