Структурная конструкция Никифорова Советский патент 1991 года по МПК E04B7/00 

СО

С

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в пространственных каркасах зданий и сооружений. Целью изобретения является упрощение конструкции при одновременном расширении возможностей формообразования и увеличении пространственной жесткости. Структурная конструкция включает объединенные в узлы 9 стержневые элементы 10, имеющие симметричную угловую ориентацию осей, при этом каждый узел выполнен с возможностью присоединения к нему не более четырнадцати стержневых элементов с образованием условного ромбододекаэдра 2 с центром в центре узла структуры; стержневые элементы ориентированы по осям ромбододекаэдра по семи сквозным направлениям с общей точкой пересечения в центре узла 9. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

о со о ел со ю

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в пространственных каркасах зданий и сооружений.

Цель изобретения - упрощение конструкции при одновременном расширении возможностей формообразования и увеличении пространственной жесткости.

На фиг. 1 изображены соединения узлов модульной сетки с условными ромбододекаэдрами и образование многогранников; на фиг. 2 - схема градации размеров длин стержневых элементов; на фиг. 3 - схема ориентации стержневых элементов, сходящихся в типовом узле: на фиг. 4 - модульная ячейка структурной конструкции в виде многогранника одной трети ромбоэдра и его геометрические параметры; на фиг. 5 - то же, в виде одной шестой куба; на фиг. 6 - план стержневой структурной конструкции, образованной компоновкой многогранников одной шестой куба и одной шестой ромбоэдра и имеющей квадратные ячейки поясов; на фиг. 7 - план стержневой структурной конструкции, образованной компоновкой многогранников одной трети ромбоэдра и одной шестой ромбоэдра и имеющей треугольные ячейки поясов; на фиг, 8 - разрез А-А на фиг. 6; на фиг. 9 - разрез Б-Б на фиг. 7; на фиг. 10 - план стержневой структурной конструкции, образованной компоновкой многогранников ромбоэдров и имеющей треугольные ячейки поясов; на фиг. 11 - схема четырехскатного покрытия со стержневыми структурными конструкциями, образованными компоновкой многогранников одной трети ромбоэдра и одной шестой ромбоэдра; на фиг. 12 - разрез В-В на фиг. 10.

Геометрическая схема структурной конструкции образуется следующим образом.

В модульную сетку 1 с ячейками в форме условного ромбододекаэдра 2 вписывают многогранники; куб 3. одну шестую куба 4, удвоенную одну шестую куба 5, ромбоэдр 6, одну треть ромбоэдра 7, одну шестую ромбоэдра 8 и др.

Размеры ребер многогранников, вписанных в модульную сетку 1 .имеют модульV3ную градацию, кратную -„-, а именно: а,

V3

, где а - размер малой диагонали ромбической грани;

V3

размер ребра ромбододекаэдрической ячейки модульной сетки. Ориентация ребер модульных многогранников в пространстве ограничена направлениями осей симметрии ромбоэдрической ячейки 2 модульной сетки 1, проходящими через вершины ромбододекаэдра 2. Взаимная ориентация ребер остается неизменной при компоновке модульных многогранников в отсутствие модульной сетки 1.

Конструктивное выполнение структурной конструкции заключается в следующем. В одном узле 9 структурной конструкции сходятся не более четырнадцати стержневых элементов, из них шесть стержневых элементов 10, направленных по осям сим0 метрии четвертого порядка 11, и восемь стержневых элементов 12, направленных по осям симметрии третьего порядка 13.

При этом оси стержневых элементов направлены по осям ромбододекаэдра, соеди5 няющим его противоположные вершины с его центром, причем центр ромбододекаэдра совмещен с центром узла структурной конструкции. Их длины соответствуют принятой модульной градации. Стержневые

0 элементы 10, направленные по осям симметрии четвертого порядка 11, имеют длину а; стержневые элементы 12, направленные по осям симметрии третьего порядка 13,

a V3

f. имеют длину . Перечисленные направления используют в стержневых структурных конструкциях полностью или частично. Различные их комбинации приводят к образованию отличных друг от друга типологиче0 ских схем конструкций 14-17, построенных на основе единого унифицированного сортамента стержневых и узловых элементов.

Условные многогранники, вписанные в модульную сетку, имеют характерные гео5 метрические параметры. Углы между ребрами равны 54°44 , 70°32 . 90° и 109°281; углы между гранями 45°, 60°, 90° и 120°. Форма граней имеет вид квадрата 18, ромба 19 и равнобедренного треугольника 20 с соотно0, УЗ

шением сторон 1: . .

Примером выполнения структурной конструкции является стержневая пространственная конструкция 14, образован5 ная путем компоновки системы узлов со стержнями многогранников одна шестая куба 4 и одна шестая ромбоэдра 8, состыкованных одноименными условными треугольными гранями 20 и заполняющих про0 странство без пропусков. Другим примером является конструкция 15, образованная компоновкой условных многогранников одна треть ромбоэдра 7 и одна шестая ромбоэдра 8. Конструкция 16 образуется компо5 новкой условных ромбоэдров 6, в которых для жесткости поставлены малые диагонали ромбических граней длиной а. Пространственная конструкция 17 образуется состыковкой плоских структурных конструкций, имеющих геометрическую схему 15.

Наличие широкого выбора модульных многогранников и высокая вариабельность их взаимных сочетаний, основанная на высокой симметрии модульной сетки, позволяют образовывать множество типов струк- турных конструкций. Эти конструкции отличаются высокой прочностью и жесткостью, возможностью применения в зданиях и сооружениях различного назначения, разнообразием архитектурных форм.

Структурные плиты с квадратными ячейками, применяемые в строительстве, имеют неоправданно большую конструктивную высоту. Это снижает их эстетические качества и ведет к перерасходу матери- ала. Используя данную конструкцию, можно уменьшить высоту этих плит с 0,707 до 0,5 от размера ячейки а. Высоту структурных плит с треугольными ячейками можно снизить с 0,816 др 0,707. Это достигается заменой одной второй октаэдра на одну шестую куба в первом случае, и тетраэдра на одну шестую ромбоэдра - во втором.

Благодаря однотипности геометрических параметров модульных многогранни- ков число типоразмеров узлов, стержней и формы плоскостных граней уменьшено до минимума. По сравнению с известным решением сокращено с 18 до 14 число используемых пространственных направлений стержневых элементов, что способствует упрощению конструкции узловых соединений. Пространственные конструкции 14-17 и другие могут быть собраны из элементов унифицированного сортамента, включаю- щего один типоразмер узловых элементов 9 и два типоразмера стержневых элементов

10 и 12, например длины 3 и 2,6 м. При необходимости градация стержневых элементов 10 и 12 может быть продолжена в

V3

обе стороны, кратно модулю -«-. Унифицируются элементы заполнения пространственных конструкций 18, 19 и 20, например панели ограждения.

Унификация узловых 9 и стержневых 10 и 12 элементов и снижение числа их типоразмеров упрощает организацию индустриального изготовления стержневых пространственных конструкций, что ведет к улучшению их качества, снижению стоимости и трудоемкости изготовления.

Формула изготовления

Фиг. 7

-- е:

Л . с , а , а

а

.

1Ж1 §

i/K

ъ

И

d

..H/J

а со о ел w со

16

Л 9120° Фиг.10

f $fy°W у Фиг.12

17

Ч

« 45е,

и) if & в s 30

Фив.11