пространственное покрытие

Формула изобретения

Пространственное покрытие зданий и сооружений, включающее наружный контур, опертый на внешние опоры и соединенный оттяжками с внутренним контуром, на который оперты элементы ограждения и стойки, соединенные с ними, отличающееся тем, что оно выполнено с дополнительными верхними и нижним внутренними контурами, соединенными стойками, при этом в качестве элементов ограждения использованы соединенные оттяжками со смежными контурами оболочки, внешние из которых оперты на наружный контур, а внутренние - на дополнительный внутренний контур.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к пространственным большепролетным покрытиям многоугольной или криволинейной формы в плане, используемым в общественных зданиях и спортивных сооружениях.

Известно пространственное покрытие зданий и сооружений, включающее наружный опорный контур, опертый на колонны, и внутренний контур, соединенный с наружным оттяжками, а также стойки, шарнирно опертые на внутренний контур, и элементы ограждения [1].

Недостатком этого покрытия является большая материалоемкость при использовании его для перекрытия сложных в плане зданий и сооружений.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является пространственное покрытие зданий и сооружений, включающее наружный контур, опертый на внешние опоры и соединенный оттяжками с внутренним контуром, на который оперты элементы ограждения и стойки, соединенные с элементами ограждения [2].

Существенным недостатком известного решения является недостаточная эксплуатационная надежность покрытия, обусловленная его слабой устойчивостью, а также значительная материалоемкость и сложность монтажа.

Технической целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности покрытия посредством обеспечения его необходимой устойчивости, снижение материалоемкости и упрощение монтажа.

Сущность изобретения заключается в том, что пространственное покрытие зданий и сооружений, включающее наружный контур, опертый на внешние опоры и соединенный оттяжками с внутренним контуром, на который оперты элементы ограждения и стойки, соединенные с ними, выполнено с дополнительными верхним и нижним внутренними контурами, соединенными стойками, при этом в качестве элементов ограждения использованы соединенные оттяжками со смежными контурами оболочки, внешние из которых оперты на наружный контур, а внутренние - на дополнительный внутренний контур.

По сравнению с прототипом [2] изобретение содержит новые признаки, заключающиеся в том, что оно выполнено с дополнительными верхним и нижним внутренними контурами, соединенными стойками, при этом в качестве элементов в ограждения использованы соединенные оттяжками со смежными контурами оболочки, внешние из которых оперты на наружный контур, а внутренние - на дополнительный внутренний контур.

На фиг. 1 изображено пространственное покрытие, план (вариант с криволинейным наружным контуром); на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 3 сопряжения стойки с оболочкой и оттяжкой.

Пространственное покрытие включает опертый на внешние опоры 1 наружный опорный контур 2 криволинейной (фиг. 1) или многоугольной (не показано) формы в плане.

Внешние оболочки 3 ограждения оперты на наружный контур 2 и соединены с верхним дополнительным внутренним контуром 4, который верхними оттяжками 5 соединен с внутренним контуром 6. Внутренние оболочки 7 ограждения оперты на нижний дополнительный внутренний контур 8, который стойками 9 соединен с верхним дополнительным внутренним контуром 4. Нижние оттяжки 10 соединяют дополнительный внутренний контур 8 с наружным контуром 2. Опирание стоек может быть шарнирным или жестким.

Внешние оболочки 3 и внутренние оболочки 7 могут быть различной формы, например соответственно криолинейными и линейчатыми, как показано на фиг. 2.

Выбор формы оболочек определяется архитектурными требованиями и технико-экономическим сопоставлением вариантов.

Количество дополнительных внутренних контуров зависит от величины пролета здания или сооружения, а также от его назначения.

Между промежуточными поясами 4 и 8 возможно устройство несущего ограждения, освещения внутреннего пространства за счет размещения светопрозрачных ограждений в плоскостях стоек, используемых в качестве фахверков, а также проветривание помещений через фрамуги в светопрозрачных ограждениях.

Возможным вариантом покрытия является конструкция, включающая пояса в состав жестких оболочек, а также конструкция, в которой верхние оттяжки используются для укладки на них ограждающих конструкций.

Пространственное покрытие работает следующим образом.

Основные несущие конструкции работают: наружный 2 и внутренний контур 6 и сточки 9 на растяжение или сжатие в зависимости от соотношения жесткостных и геометрических характеристик основных несущих конструкций, внешние 3, внутренние оболочки 7 и верхний дополнительный внутренний контур 4 на сжатие, верхние 5, нижние оттяжки 10 и нижний дополнительный внутренний контур 9 - на растяжение.

За счет того, что оболочки сжаты, а оттяжки растянуты усилия в наружном и внутренних контурах снижаются и при определенных соотношениях жесткостных и геометрических характеристик могут приближаться к нулю, что, как следствие, приводит к повышению эксплуатационной надежности и сокращению расхода материалов. Соединение внутренних поясов стойками способствует перераспределению усилий между сжатыми и растянутыми элементами, а также между внутренними промежуточными контурами, исключая концентрации усилий в поясах. Конструктивная система позволяет регулировать усилия, меняя высотные положения внутренних контуров по отношению к внешнему, что в свою очередь позволяет выбирать наиболее оптимальное решение узлов соединения конструкций.

При симметричной в плане форме покрытия и равномерно-распределительной нагрузке все элементы несущей системы безизгибны.

Жесткие оболочки 3 и 7 обеспечивают стабилизацию несущей системы или отсутствие кинематических перемещений ее элементов при несимметричных нагрузках, а возникающие при этом изгибающие усилия воспринимаются жесткими оболочками. Это позволяет использовать покрытие в зданиях и сооружениях широкого функционального назначения, включая здания и сооружения с трансформируемыми покрытиями, перекрывающими в случае необходимости пространство внутри покрытия.

Учитывая отсутствие кинематических перемещений все узлы соединения конструктивных элементов системы могут быть как шарнирными, так и жесткими.

Монтаж конструкций кроме нижнего промежуточного пояса 8 может вестись навесным способом, что позволяет возводить покрытия над действующими сооружениями.

Изобретение обеспечивает сокращение примерно на 15% расхода основных строительных материалов и трудозатрат на возведение покрытия.