МОБИЛЬНОЕ ТРАНСФОРМИРУЕМОЕ МНОГОЭТАЖНОЕ ЗДАНИЕ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК E04B1/343 E04B1/348 E04G21/14 

Изобретение относится к строительству передвижных трансформируемых многоэтажных зданий. Преимущественное использование их целесообразно в отдаленных районах с экстремальными климатическими условиями, где имеется потребность в периодическом изменении объема здания и автономном энергообеспечении за счет возобновляемых источников в процессе эксплуатации.

Известны здания с компактным объемом, предназначенные, в частности, для северных районов [1] , а также здания с планом в виде правильного многоугольника [2] или окружности [3], обеспечивающие их высокую компактность. Недостатком подобных сооружений является невозможность изменять их объем в процессе эксплуатации.

Известно здание с возможностью вертикальной трансформации и фиксации конструкций на заданной отметке [4]. Изменение объема обеспечивает здесь снижение затрат топлива на обогрев временно неиспользуемых помещений в связи с сокращением объемов работ, прекращением добычи ископаемых и т.д. Недостатком указанного здания является то, что стойки, вдоль которых происходит возведение конструкций, установлены вертикально, что не позволяет возводить здание конической формы, являющееся более энергоэкономичным.

Известно трапецевидное в разрезе здание, содержащее элементы перекрытий, шарнирно соединенные со стенами, уложенными в пакет с установленными вертикально и наклонно стойками, закрепленными поверху связями жесткости. Наклонные стойки используются для возведения здания [5]. Недостатком вышеуказанного предложения является потребность в специальном монтажном гидравлическом устройстве Т-образного профиля, обеспечивающем устойчивость конструкции в процессе возведения, что усложняет процесс монтажа.

Требования мобильности и необходимость передислокации объекта на другую площадку обеспечивают контейнеры, в которых транспортируют отдельные секции здания [6,7,8]. Недостатком этих предложений является то, что контейнеры и их элементы используют лишь для транспортирования конструкций здания, что никак не отражается на энергоактивных качествах здания.

Известно сооружение, где в качестве источника энергии использованы солнечные коллекторы, а его объем, заполненный частично теплоносителем, - в качестве аккумулятора тепла [9] . Недостатком этого предложения является ограничение источников тепла лишь солнечными коллекторами над световодами сооружения, имеющими незначительную площадь.

Известны сооружения со значительно большей площадью солнечных отражателей, направляющих солнечное излучение через систему коллекторов на гелиоприемник [10,11] . Недостатком этих проектов является то, что регулирующие устройства отражателей не включены органически в структуру сооружения, являясь дополнительным устройством, предназначенным исключительно для регулирования отражателей. Кроме того, эти предложения относятся к стационарным объектам.

Сущность изобретения заключается в том, что с целью экономии энергоресурсов, повышения устойчивости и упрощения монтажа многоэтажного мобильного транспортируемого здания с автономным энергообеспечением, телескопические стойки, предназначенные для возведения и трансформации здания, выполняют телескопическими и используют также и для установки и регулирования гелиоотражателей и гелиоколлекторов, а также в качестве приборов тепловой сети здания, связи жесткости, расположенные поверху стоек - для установки гелиоотражателей и гелиоколлекторов, контейнеры, в которые укладывают и транспортируют конструкции здания - для опирания стоек, в качестве аккумулятора тепла и для размещения соединительных труб тепловой сети. Компактная форма и увеличенная глубина плана, способствующие экономии энергии, обеспечиваются благодаря пирамидальной конфигурации, что одновременно придает дополнительную устойчивость зданию как в процессе монтажа, так и в проектном положении и освещению внутренней части здания через светопрозрачный пирамидальный атриум. Компактную укладку конструкций, необходимую для их транспортировки, обеспечивают благодаря складыванию развертки секций здания в пакет, при этом элементы стен, соединенные шарнирами между собой и с выше и нижележащими перекрытиями, панели гелиоприемников и гелиоколлекторов выполняют складными. Отражающий слой гелиоколлекторов выполняют с использованием линз Френеля, что обеспечивает их высокую компактность. Сплошное размещение наклонных гелиоотражателей и гелиоколлекторов на крыше здания по его периметру на небольшом относе от поверхности плоской кровли обеспечивает аэродинамическую конфигурацию, создающую предпосылки для эффективного использования ветровых энергетических установок.

При транспортировке контейнеров поперечные элементы жесткости контейнеров используют в качестве шпангоутов, а продольные элементы жесткости - в качестве килей при доставке контейнеров по воде, и в качестве полозьев - при перевозке по суше. В условиях вечной мерзлоты пространство между полозьями и поверхностью строительной площадки используют в качестве продухов под основанием здания.

На фиг. 1 изображен план здания: I, II и III - первый, второй и третий этажи, А - развертка стен, Б - проектное оборудование; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - план центральной секции; на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.3; на фиг.5 - план периферийной секции; на фиг.6 - разрез по С-С на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез по Д-Д на фиг.5; на фиг.8 - то же, на стадии подъема пакета конструкций на уровень, превышающий отметку первого этажа; на фиг. 9 - то же, на уровень второго этажа; на фиг.10 - фрагмент бортовой консоли контейнера периферийной секции: а - в транспортном положении, б - в проектном положении; на фиг.11 - план крыши здания; на фиг.12 - план секции гелиоприемника в развернутом положении; на фиг.13 - разрез по Е-Е; на фиг. 14 - аксонометрия секции гелиоприемника; на фиг.15 - фрагмент рамки гелиоприемника; на фиг.16 - фрагмент пластины гелиоколлектора; на фиг.17 - схема теплоснабжения здания.

Контейнеры центральной 1 и периферийных 2 секций с уложенными в них перекрытиями 3, соединенными со стенами 4 с помощью шарниров 5 и установленными телескопическими стойками 6 в стаканы 7, расположенными в днище 8 контейнеров 1 и 2 и объединенные поверху связями жесткости 9 и прикрепленными к ним гелиоотражателями 10 и гелиоколлекторами 11, устанавливают на строительной площадке таким образом, чтобы, располагаясь вокруг контейнера центральной секции 1, контейнеры периферийных секций 2 образовали в плане правильный многоугольник (фиг.1). После этого производят возведение здания путем подъема конструкций вдоль телескопических стоек 6 и при их помощи (фиг. 2-7) на высоту, превышающую уровень пола первого этажа (фиг.4,8). В образовавшийся зазор 12 между перекрытием первого этажа 3 и верхней бровкой 13 бортовой консоли 14 контейнера центральной секции 1 отворачивают шарнирно прикрепленную к борту контейнера консоль 14 (фиг.3-4). Аналогично отворачивают бортовые консоли 15 контейнеров периферийных секций 2 после подъема пакета конструкций выше верхней бровки 16 бортовой консоли 15 периферийной секции 2 (фиг.7, 16). После этого пакеты конструкций вдоль стоек 6 опускают и опирают на бортовые консоли 14 и 15 контейнеров 1 и 2 перекрытиями 3 первого этажа (фиг.4, 8). Затем пакеты конструкций освобождают от межконтейнерных консолей перекрытий первого этажа центральной 17 и периферийных 18 секций, шарнирно соединенных с перекрытиями, путем их откидывания. После фиксации межконтейнерных консолей перекрытий 17 и 18 и образования единого перекрытия в основании первого этажа его оставляют, а остальные конструкции поднимают на отметку пола второго этажа (фиг.4, 9). При этом уложенные в контейнер центральной секции 1 лестничные марши 19 и лестничные площадки 20, а также шарнирно соединенные элементы стен 4 раскладывают и устанавливают в проектное положение. После фиксации конструкций первого этажа, пакет с остальными конструкциями поднимают на уровень пола следующего этажа (фиг.4, 9), после чего цикл повторяют. После возведения верхнего перекрытия последнего этажа стойки 6 периферийных секций 2, расположенные на ближайшей к центру здания окружности 21, образованной контейнерами периферийных секций, выдвигают с образованием атриума 22, представляющего из себя правильную пирамиду (фиг.2). Эти стойки 6 фиксируют на отдельных уровнях между собой кольцами жесткости 23.

Другие стойки 6, расположенные вдоль окружностей 24, 25 и 26, (фиг.1) снабжены на концах вилками 27, при помощи которых осуществляется подъем пластин гелиоотражателей 10 и гелиоколлекторов 11. Перемещаясь по направляющим 28, прикрепленным к связям жесткости 9, нижние концы подвижных рамок 29, шарнирно соединенные со стержнями 30 и прикрепленные к пластинам двигаются вдоль пазов 31 направляющих 28 до упора 32. Рамка 29 прикреплена к пластине 33 гелиоприемника (гелиоколлектора). Вместе с подъемом рамки 29, которая поднимается благодаря тому, что стойки 6, находящиеся на окружности 25, поднимают перекладину 34, перемещаемую вдоль паза 35 рамки 29, при этом осуществляется слежение за широтной составляющей перемещения Солнца. Для учета меридиональной составляющей осуществляется подъем стоек, расположенных на одном ряду вдоль радиуса здания, при этом стойка 6, расположенная ближе к центру, выдвигает вилкой 27 свой конец стержня 30 через прорезь 36. Аналогично осуществляется регулирование пластины гелиоколлектора 11 (фиг. 11-15).

До установки гелиоотражателей (гелиоколлекторов) отворачивают консольные полупластины 37, соединенные шарнирами 38 между собой. Вначале отворачивают полупластины 37 четных секций, а затем нечетных, таким образом, чтобы консольные полупластины 37 нечетных секций перекрывали в рабочем положении консольные полупластины четных секций. После этого оказываются повернутыми наружу отражающие поверхности как пластин гелиоотражателей, так и консольных полупластин. Аналогично производят разворачивание консольных полупластин 37 гелиоколлекторов 11. Если рабочая поверхность пластин и полупластин гелиоотражателей снабжена зеркальной отражающей поверхностью, то рабочая поверхность гелиоколлекторов представляет из себя покрытую отражающим слоем зубчатую поверхность 39, соответствующую плосковогнутой линзе Френеля параболического сечения (12), с параметрами, подобранными в диапазоне, который обеспечивает концентрацию отраженных солнечных лучей 40 (фиг.16) на шарообразный гелиоприемник 41, который устанавливают на вершине атриума 22. Над гелиоприемником, заполненным теплоносителем 42, устанавливают следящее устройство 43, связанное с блоком управления 44 гелиосистемы, регулирующим подачу солнечных лучей 40 и их утилизацию. Блок управления 44, вычислительная сеть 45 и циркуляционный насос 46 располагают в контейнере центральной секции 1.

Система управления трансформацией конструкции здания и регулирования гелиосистемы и теплоснабжения здания включает в себя также исполнительные устройства и датчики, расположенные на исполнительных устройствах и рабочих органах.

После освобождения контейнеров периферийных секций 2 они используются в качестве аккумуляторов тепла 47, для чего нижняя часть контейнеров 2 заполняется жидкостью, аккумулирующей тепло. Телескопические стойки 6 соединяют с трубами 48 с целью создания единой теплосети, при этом стойки используются в качестве тепловых приборов (фиг.17). Теплообмен происходит между гелиоприемником 42 и аккумуляторами тепла 47, используя накопленное тепло в пасмурную погоду и в ночное время.

После возведения здания по наружному периметру навешивают ограждающие конструкции 49, вокруг наружных поверхностей осуществляют обсыпку грунтом 50 для обеспечения теплоизоляции здания.

При демонтаже здания все процессы осуществляют в обратной последовательности. При доставке контейнеров по воде продольные элементы жесткости 51 используют в качестве килей, а поперечные 52 - шпангоутов, при транспортировке по суше продольные элементы жесткости 51 используют как полозья, а в районах вечной мерзлоты пространство между полозьями используется в качестве продухов с целью обеспечения устойчивости здания.

При необходимости трансформации здания по вертикали конструкции складывают вдоль наклонных стоек секций 2, при этом все стойки 6 складывают, кроме стоек, образующих атриум, которые установлены таким образом, что складывание здания не затрагивает эти стойки и образуемый ими атриум, т.е. происходит автономно от атриума. Перед складыванием демонтируют навесные ограждения соответствующего этажа.

При транспортировке контейнер накрывается специальной крышкой 53, аналогичной крышкой для контейнеров 1 периферийных секций служат пластины гелиоотражателей и гелиоколлекторов. Над крышей здания вокруг атриума устанавливают ветроэлектродвигатели 54.

Мобильное трансформируемое многоэтажное здание с автономным энергообеспечением и способ его возведения и трансформации обеспечивают экономию энергоресурсов, повышение устойчивости и упрощение монтажа за счет использования телескопических стоек 6 для возведения, трансформации конструкций и регулирования гелиоотражателей 10 и гелиоколлекторов 11, а также в качестве теплоприборов. Связи жесткости 9, расположенные поверху стоек 6, используют для установки элементов гелиосистемы, контейнеры 1,2, в которых транспортируют конструкции отдельных секций здания, служат опорами стоек 6, аккумуляторами тепла в ночное время и пасмурную погоду, а также местом размещения соединительных труб 48 тепловой сети. Компактная пирамидальная форма здания обеспечивается за счет наклонной установки стоек 6 периферийных секций 2 и светопрозрачного атриума 22, обеспечивающего освещенность внутренних помещений. Мобильность здания обеспечивается компактной укладкой в пакет шарнирно соединенных между собой элементов здания и укладкой пакетов в контейнеры, а также использованием в гелиоколлекторах 11 линз Френеля. Элементы гелиосистемы, установленные на крыше здания, обеспечивают аэродинамическую конфигурацию, способствующую эффективному использованию ветроэлектроддвигателей 54. 2 с.п. 4 з.п. ф-лы, 17 ил.

МОБИЛЬНОЕ ТРАНСФОРМИРУЕМОЕ МНОГОЭТАЖНОЕ ЗДАНИЕ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИИ.