Большепролетное здание с купольно-плитно-вантовым (КПВ) покрытием Российский патент 2021 года по МПК E04B7/08 

Изобретение относится к строительству, а именно к строительству общественных большепролетных зданий и сооружений с разной архитектурной формой и конфигурацией.

Известны решения с отдельными конструкциями покрытий, такие как купольные и вантовые, перекрывающие большие пролеты и создающие архитектурную выразительность здания (сооружения) (см. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 560 с., ил. - Рис. 18.12. «Схемы куполов», стр. 432 и Кирсанов Н.М. Висячие и вантовые конструкции. М.: Стройиздат, 1981. - 158 с.).

Недостатком известных решений является возникновение в несущих конструкциях покрытия значительных усилий и большой расход материалов, а также ограниченная возможность наращивания перекрываемых площадей при сохранении разнообразия конструктивной формы и архитектурного образа зданий и сооружений.

Наиболее близким техническим решением является большепролетное здание, включающее опирающиеся на колонны центральную часть покрытия, вантовые покрытия с криволинейными незамкнутыми опорными контурами и плоское покрытие, расположенное между центральной частью покрытия и Байтовыми покрытиями (см. Кужахметова Э.Р. и Сапожников А.И. Архитектурная выразительность и физиологическая целесообразность зданий с криволинейными поверхностями // Строительные материалы оборудование технологии XXI века. - М.: ООО "Композит XXI век", 2012. - №11, - стр. 42-45).

Конструкция покрытия состоит из цилиндрической оболочки и ее продольных и торцевых бортовых элементов. По краям (справа и слева) от продольных бортовых элементов оболочки расположены плоские покрытия прямоугольной формы. Длина плиты плоского покрытия зависит от параметров (ширины) наружного опорного контура Байтового покрытия, поскольку концы наружного опорного контура жестко соединены с плитой плоского покрытия и торцевой диафрагмой.

Недостатком известного решения является то, что в покрытии возникают значительные деформации и внутренние усилия от вертикальных и горизонтальных (ветровых) и сейсмических воздействий, а также из-за прямоугольной формы в плане цилиндрической оболочки образуются только два (справа и слева) блока - помещения с вантовым покрытием. Отсюда, уменьшается общая полезная площадь большепролетного здания.

Цель изобретения - снижение материалоемкости и повышение несущей способности покрытия большепролетного общественного здания за счет конструктивного единства разных видов покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что в большепролетном здании с комплексным покрытием, включающем опирающиеся на колонны центральную часть покрытия, вантовые покрытия с криволинейными незамкнутыми опорными контурами и плоское покрытие, расположенное между центральной частью покрытия и Байтовыми покрытиями, согласно изобретению центральная часть покрытия выполнена в виде ребристого купола с радиально расположенными ребрами и кольцевыми прогонами, плоское покрытие имеет форму кольца в плане, опирающееся на радиально расположенные стеновые диафрагмы жесткости, снабженное кольцевыми ребрами, размещенными по внутреннему и наружному периметрам кольца, и радиальными ребрами, при этом радиально расположенные ребра купола опираются на кольцевые ребра внутреннего периметра плоского покрытия в зоне расположения его радиальных ребер, а концы каждого криволинейного контура Байтового покрытия жестко соединены с кольцевыми ребрами внешнего периметра плоского покрытия и стеновыми диафрагмами жесткости, причем кольцевые ребра внешнего периметра плоского покрытия и криволинейные контуры Байтового покрытия снабжены закладными деталями для крепления вант.

На фиг. 1 представлен план большепролетного здания с комплексным покрытием.

Большепролетное здание с комплексным покрытием содержит наружные и внутренние колонны 1, стеновые диафрагмы жесткости 2, плоское покрытие в форме кольца в плане 3, радиальные ребра 4, кольцевые ребра, размещенные по внутреннему 5 и наружному 6 периметрам кольца 3, ребристый купол 7, с ребрами 8 и связанные между собой кольцевыми прогонами 9, наружные опорные криволинейные контуры вантового покрытия 10, ванты 11 и закладные детали 12.

Длина заделки арматурных выпусков наружных опорных криволинейных контуров 10 вантового покрытия определяется расчетом в зависимости от величины внутренних усилий, возникающих от вант при действии на них вертикальных и горизонтальных (весовых, ветровых, сейсмических) нагрузок.

Кроме того, расположение вант 11 рационально применять веерным или параллельно друг к другу. Одним концом шарнирно крепятся к закладным деталям 12 в виде петли с шагом s наружного опорного криволинейного контура 10, а другим концом - к закладным деталям 12 кольцевого ребра внешнего периметра плоского покрытия.

Данное конструктивное решение позволяет равномерно распределять внутренние усилия и напряжения от вант в плоском покрытии с ребрами, тем самым благоприятно влияя на напряженно-деформированное состояние купольной конструкции при действии на нее вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Объединение в одной конструкции трех видов покрытий: круглого купольного, кольцевого плоского и криволинейного вантового в указанном варианте, обеспечивает конструктивное единство покрытия большепролетного здания, позволяет решить задачу снижения материалоемкости и наращивать перекрываемые площади в различных направлениях, обеспечивая при этом необходимую прочность и жесткость большепролетного общественного здания при действии на него вертикальных, горизонтальных и эксплуатационных нагрузок.

Изобретение относится к строительству, а именно к большепролетным зданиям. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости. Большепролетное здание с купольно-плитно-вантовым покрытием включает каркас в виде колонн и опорных стеновых диафрагм жесткости, установленное на каркас покрытие, содержащее единую комплексную конструкцию, в центральной ее части выполнено купольно-плитное покрытие из плоской плитно-балочной конструкции в форме кольца с продольными и торцевыми ребрами в виде балок и купольной конструкции, установленной на внутреннее замкнутое продольное ребро диаметром d, а по кругу наружного продольного ребра диаметром D расположены помещения с вантовым покрытием разной кружальной формы, концы каждого опорного контура жестко связаны с наружным ребром плоского покрытия и с диафрагмой жесткости в виде монолитной стены. 1 ил.

Большепролетное здание с комплексным покрытием, включающее опирающиеся на колонны центральную часть покрытия, вантовые покрытия с криволинейными незамкнутыми опорными контурами и плоское покрытие, расположенное между центральной частью покрытия и Байтовыми покрытиями, отличающееся тем, что центральная часть покрытия выполнена в виде ребристого купола с радиально расположенными ребрами и кольцевыми прогонами, плоское покрытие имеет форму кольца в плане, опирающееся на радиально расположенные стеновые диафрагмы жесткости, снабженное кольцевыми ребрами, размещенными по внутреннему и наружному периметрам кольца, и радиальными ребрами, при этом радиально расположенные ребра купола опираются на кольцевые ребра внутреннего периметра плоского покрытия в зоне расположения его радиальных ребер, а концы каждого криволинейного контура Байтового покрытия жестко соединены с кольцевыми ребрами внешнего периметра плоского покрытия и стеновыми диафрагмами жесткости, причем кольцевые ребра внешнего периметра плоского покрытия и криволинейные контуры Байтового покрытия снабжены закладными деталями для крепления вант.