СТЕНОВОЕ ОГРАЖДЕНИЕ Российский патент 1998 года по МПК E04B2/00 

Изобретение относится к строительству и может использоваться при возведении жилых, административных и общественных зданий и сооружений.

Известны различные конструкции зданий и сооружений, стеновые ограждения которых образуют в плане не традиционный прямоугольник, а различные криволинейные контуры, так, многие культовые сооружения (церкви, мечети, храмы) содержат в плане как криволинейные, дугообразные участки, так и прямоугольные. Известны здания различного назначения круглые в плане [1 и 2].

Известны различные сборные конструкции и архитектурные структуры, криволинейные в плане, используемые под различные хозяйственные нужды [3 и 4]. Известны также различные сводчатые сооружения, обладающие в плане нетрадиционной криволинейной конфигурацией [5]. Известны жилые сооружения для районов крайнего Севера, где для обеспечения компактности и экономии тепла используются стеновые ограждения круглые в плане [6], трапецеидальные в плане [7], конструкции с планом в виде правильного многоугольника [8].

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция стенового ограждения здания, описанного в [9]. В этом техническом решении по крайней мере часть стенового ограждения выполнена из сборных секций арок. Монтаж арочных секций предусматривает возможность возведения зданий различных форм (в плане), в том числе получения с помощью арочных элементов криволинейных участков стенового ограждения с различными знаками кривизны, плавно переходящие один в другой [9, фиг. 14]. Эта конструкция стенового ограждения здания принята за прототип.

Общим недостатком всех вышеперечисленных конструкций является то, что они создавались без учета экологических факторов, а именно то, что геометрия здания и, прежде всего, его стен влияет на биоэнергетику человека либо сохраняя и укрепляя, либо разрушая.

В настоящее время учеными биологами установлено, что гладкие стены большой площади, однообразные прямоугольные формы современных зданий, состоящих, как правило, из одинаковых элементов, вредно отражаются как на физиологических механизмах человеческого организма, так и на психике человека. Этот факт признан и Всемирной организацией здравоохранения (см., например, статью Филин В. Архитектура и видеоэкология. - Моспроектовец, N 7, 20.02.92).

Однако простой отказ от традиционных однообразных форм современных зданий и использование различных известных конструкций, криволинейных в плане, еще не обеспечивает восстановление и укрепление биоэнергетики человека, хотя и улучшает психологический климат, снижая влияние гомогенных и агрессивных полей, создаваемых обычными зданиями с прямыми углами и большим количеством однородных элементов (Гик М. Эстетика пропорций в природе и искусстве. - М. 1936).

Настоящее изобретение решает задачу создания таких жилых, административных и общественных зданий, которые бы улучшали повседневное самочувствие, повышали работоспособность человека, находящегося в здании, за счет восстановления и укрепления его биоэнергетики.

Поставленная задача решается тем, что в известном стеновом ограждении здания, сооружения, криволинейном в плане, состоящем из плавно переходящих один в другой криволинейных участков с чередующимися знаками кривизны, криволинейные участки выполнены в виде дуг окружностей с радиусами r_k, образующих замкнутый контур из n дуг, где n ≥ 4 - четное число, удовлетворяющее соотношению.

(X₁ - X₂) + (X₂ - X₃) + (X₃ - X₄) +...+ (X_k-1 - X_k) = 0
где

причем площади пересечения любых двух соседних треугольников с вершинами в центрах двух выпуклых относительно центра контура дуг и одной вогнутой дуги стенового ограждения, лежащей между ними, равны нулю, а габаритные размеры контура L - длина, H - ширина удовлетворяют соотношению: 1/3L < H < 2/3L
Здание с улучшенным экологическим климатом получается, если все дуги окружностей, образующих стеновое ограждение выполнить равномерно сжатыми по одной из осей (например, по оси Y) (Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. - М. : Наука, 1977, с. 56). Коэффициент сжатия выбирается из условия отсутствия самопересечения контура. В этом случае стеновое ограждение здания, сооружения будет состоять из дуг эллипсов, с чередующимися знаками кривизны, плавно переходящих одна в другую.

На фиг. 1 представлено предлагаемое стеновое ограждение в плане, состоящее из 14 дуг окружностей (n = 14); O₁, O₂, ... O₁₄ - центры дуг окружностей, образующих замкнутый контур, с радиусами r₁, r₂, ... r₁₄; L - габаритная длина здания (стенового ограждения); H - габаритная ширина здания (стенового ограждения); на фиг. 2 приведено семейство контуров, представляющих предлагаемое стеновое ограждение в плане, для фиксированных O₁, r₁, r₂,... r_k и x₁, x₂,...x_k, но для различных положений центров O₂, O₃,..., O_k; на фиг. 3 - варианты контуров, представляющих стеновое ограждение в плане, для случаев, когда дуги, образующие контур, пересекаются; на фиг. 4 - семейство контуров, представляющих предлагаемое стеновое ограждение в плане, отличающихся масштабом изображения; на фиг. 5 - предлагаемое стеновое ограждение в плане, где на фиг. 5, а - исходный контур, на фиг. 5, б - исходный контур равномерно сжатый по оси Y с коэффициентом сжатия - 0,75; на фиг. 5, в - исходный контур, равномерно сжатый по оси Y с коэффициентом сжатия - 0,5; на фиг. 6 - общий вид здания с предлагаемым стеновым ограждением.

Проектирование предлагаемого стенового ограждения начинается с определения габаритов, исходя из начальных условий проекта (величины отведенного под строительство участка) и предлагаемых габаритов (длины, ширины) здания, сооружения. Длина L и ширина H выбираются из условия 1/3L < H < 2/3L.

Выполнение этого условия призвано исключить ("кишкообразную") форму здания, которая по результатам проведенных автором исследований не позволяет обеспечить положительную энергетику во всем внутреннем пространстве здания.

Далее необходимо также исключить варианты конструкции стенового ограждения, в которых дугообразные участки пересекаются друг с другом (контуры, представляющие такие конструкции в плане, приведены на фиг. 3). Это связано с тем, что, как свидетельствуют результаты исследований автора, здания с такими стеновыми ограждениями также не обеспечивают укрепления биоэнергетики находящегося в них человека.

Как показывают расчеты, для этого достаточно в процессе проектирования следить за тем, чтобы площадь пересечения любых двух соседних треугольников с вершинами в центрах двух выпуклых относительно центра контура дуг (например в точках О₁, O₁ и O₃, O₅) и одной вогнутой, лежащей между ними дуги (например точки O₂ и O₄) были равны нулю, т.е. чтобы площади треугольников O₁, O₂, O₃ и O₃, O₄, O₅ не перекрывались. Этому условию отвечает стеновое ограждение, контур которого в плане приведен на фиг. 1. Как видно из фиг. 1, площадь пересечения треугольников O₁, O₂, O₃ и O₃, O₄, O₅ равна нулю. При нарушении этого условия дуги пересекаются между собой (см. фиг. 3, где площади треугольников перекрываются).

Пусть для определенности первая дуга с радиусом r₁ будет выпуклой относительно центра контура. Исходя из заданной величины r₁ выбираем положение точки О₁; этот выбор достаточно произволен и практически ограничивается только габаритами контура или специальными условиями заказчика. Построив первую окружность с центром O₁ и радиусом r₁ задаем величину x₁ > r₁ (в соответствии с условием II, принимая во внимание, что все r_k > O) и определяем r₂ = x₁ - r₁. Для определения положения центра второй окружности О₂ проводим из центра O₁ (дугу) окружность, радиусом x₁. Очевидно, что центр O₂ лежит на этой окружности. Любая из точек этой окружности, из которой можно провести окружность с радиусом r₂ = x₂ - r₁, сопрягающуюся с окружностью радиусом r₁ в пределах габаритов контура, может служить центром O₂. Далее, задаем величину x₂ исходя из того, что дуга, принадлежащая окружности с радиусом r₃ = x₂ - r₂, является вогнутой относительно центра контура и лежит в пределах его габаритов. Положение центра этой окружности О₃ находим по тому же принципу, что и O₂. Разумеется, при выборе положения точек О₂, O₃ ... следует помнить о недопустимости перекрытия площадей треугольников О₁, O₂, O₃ и O₃, O₄, O₅... .

Анализ различных контуров показывает, что для получения замкнутого, гладкосопряженного контура число дуг его составляющих "n" должно быть четным, причем, h ≥ 4.

Очевидно, что для заданных значений r₁, x₁, x₂,..., x_k существует несколько положений центров , которые будут удовлетворять соотношениям I и II. Они образуют семейство контуров, каждый из которых решает поставленную задачу. Выбор конкретного контура определяется из индивидуальных требований и вкуса заказчика, конкретного назначения здания, сооружения, размеров его внутренних помещений и т.п. (см. фиг. 2).

При выборе величин x₁, x₂,..., x_n необходимо в процессе проектирования следить за выполнением соотношения I, которое определяет существование контура из гладкосопряженных дуг окружностей. В частном случае можно задаться попарно равными величинами x_k, то есть x₁ = x₂, x₃ = x₄,..., x_k-1 = x_k. В общем случае, когда x₁ ≠ x₂ ≠ x₃ ... ≠ x_k процесс построения усложняется, однако в этом случае удается получить значительное разнообразие форм зданий, отвечающих поставленной задаче.

На практике полезно учесть, что контур, представляющий в плане однажды спроектированное в заданных габаритах стеновое ограждение, может использоваться в дальнейшем для построения аналогичных по форме зданий и сооружений больших или меньших габаритов путем пропорционального увеличения или уменьшения всех r_k и x_k в одинаковое число раз. Очевидно, что полученное таким образом семейство подобных контуров будет отвечать всем оговоренным ранее требованиям и соответственно обеспечивать решение поставленной задачи (фиг. 4).

В процессе проектирования контур стенового ограждения в плане, построенный из дуг окружностей, может быть равномерно сжат по одной из осей координат. Подобную операцию удобно произвести с помощью компьютера. Здание с таким стеновым ограждением, как показали исследования, обладают усиленным биоэнергетическим и экологическим эффектом.

Заявленное стеновое ограждение может быть выполнено практически из любого строительного материала: кирпича, бетонных блоков, деревянных панелей, арочных элементов и т.п.; изобретение применимо также и к тентовым конструкциям.

Исследования ряда авторов, проведенные в последнее время, показывают, что предлагаемая форма стенового ограждения создает внутри здания условия, благоприятно влияющие на биоэнергетику человека, восстанавливая и укрепляя ее. Кроме того, проведенные оценки указывают на повышенную сейсмостойкость заданной конструкции по сравнению с обычными зданиями (Архитектурная бионика. /Под ред. Ю.С.Лебедева - М.: Стройиздат, 1990, с. 70 - 118.)
Применение на практике предлагаемой конструкции стенового ограждения позволит сделать первый шаг в проектировании зданий, улучшающих экологический климат, восстанавливающих и укрепляющих биоэнергетику человека, и, таким образом, будут способствовать предотвращению надвигающейся экологической катастрофы.

Здания с предлагаемой формой стенового ограждения гармонируют с окружающей природой, что позволяет считать их соответствующими архитектуре XXI века (фиг. 6).

Стеновое ограждение относится к строительству и может использоваться при возведении жилых, административных и общественных зданий и сооружений. В стеновом ограждении здания, сооружения, криволинейном в плане, состоящим из плавно переходящих один в другой криволинейных участков с чередующимся знаками кривизны, криволинейные участки выполнены в виде дуг окружностей с радиусами r_k образующими замкнутый контур из n дуг, где n ≥ 4 - четное число, удовлетворяющее соотношению: (X₁ - X₂) + (X₂ - X₃) + (X₃ - X₄) +...+ (X_k-1 - X_k) = 0, где X₁ = r₁ + r₂, X₂ = r₂ + r₃, X₃ = r₃ + r₄,..., X_k = r_k + r₁, k = 1. . .n, причем площади пересечения любых двух соседних треугольников с вершинами в центрах двух выпуклых относительно центра контура дуг и одной вогнутой дуги стенового ограждения, лежащей между ними, равна нулю, а габаритные размеры контура L-длина, H-ширина удовлетворяют соотношению: 1/3 L < H < 2/3 L. Для усиления биоэнергетического эффекта все дуги окружностей образующих стеновое ограждение, выполнены равномерносжатыми по одной из осей. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Стеновое ограждение здания, сооружения, криволинейное в плане, состоящее из плавно переходящих один в другой криволинейных участков с чередующимися знаками кривизны, отличающееся тем, что криволинейные участки выполнены в виде дуг окружностей с радиусами r_к, образующих замкнутый контур из n дуг, где n ≥ 4 - четное число, удовлетворяющих соотношению
(x₁ - x₂) + (x₂ - x₃) + (x₃ - x₄) + ... + (x_k - 1 - x_k) = 0,

причем площади пересечения любых двух соседних треугольников с вершинами в центрах двух выпуклых относительно центра контура дуг и одной вогнутой дуги стенового ограждения, лежащей между ними, равны нулю, а габаритные размеры контура: L - длина, H - ширина, удовлетворяют соотношению
1/3 L < H < 2/3 L. 2. Ограждение по п. 1, отличающееся тем, что все дуги окружностей выполнены равномерносжатыми по одной из осей.