Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями для создания из них полносборных зданий и сооружений различного вида
Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями для создания из них полносборных зданий и сооружений различного вида относится к строительству, к строительству зданий и сооружений различного вида и назначения. Целью полезной модели является создание эффективной конструкции из композитного пространственного строительного элемента различной формы с дискретными связями для монтажа из этих однотипных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида, а также создание зданий и сооружений из элементов одного типа и однотипных связей между элементами и фундаментом, причем каждый из материалов находится в выгодных условиях работы, данные здания и сооружения являются экономичными по показателям расхода материалов, технологии изготовления, монтажа и эксплуатационным расходам. Задача достигается тем, что композитный пространственный строительный элемент с, дискретными связями, включающий модульные элементы, соединенные между собой в сборно-разборную несущую конструкцию болтами, у которого модульные элементы состоят из панели, прокатных подкрепляющих стержней, в частности из прокатных уголков, образующих раскосы и пояса пространственного шпренгеля, соединенного с панелью, стержни сцентрированы с помощью концевых пластин для соединений с панелью и друг с другом, каждый раскос имеет концевые пластины в виде вилки с отверстием под болт, в которые входят основная
пластина из панели, а от нижнего пояса шпренгеля фасонка с отверстием, панель и шпренгель соединены в узлах, которые имеют закладные элементы в виде трех и более соединенных между собой пластин, в которых выделены основная с отверстием под болт и не менее чем две дополнительных, расположенных под углом к основной. Ппанель имеет положительную, или отрицательную или нулевую Гауссовую кривизну, может быть выполнена прямоугольной формы в плане, трапециевидной формы в плане, ажурной или перфорированной, из комбинации пластика и алюминия, панель выполнена из комбинации армоцемента и металла. Полносборное здание или сооружение из композитных строительных элементов, включающее модульные элементы, соединенные между собой в сборно-разборные несущие конструкции болтами, у которого композитные строительные элементы, включающие стены, покрытие, перекрытия, состоящие из однотипных строительных элементов, при этом пространственные элементы в поперечном сечении соединены между собой и с фундаментом связями, по меньшей мере, в трех узлах, не лежащих на одной прямой в двух угловых узлах соединены панели, а третий - узел соединения поясов шпренгеля с закладной промежуточного узла смежной панели, а в продольном направлении шпренгели между собой соединены металлическими стержнями, панели между собой соединены накладками, а швы между панелями замоноличены, причем здание может быть выполнено
со сплошной и разряженной компоновками, при этом созданные промежутки между несущими конструкциями могут дополняться доборными панелями из пространственных строительных элементов, шпренгели могут быть выполнены с предварительным напряжением внутрь или наружу здания, причем здание выполнено в виде башни или силосов или куполов, из комбинации пластика и алюминия, из комбинации армоцемента и металла.
Полезная модель относится к строительству, к строительству зданий и сооружений различного вида и назначения.
Известны конструкции многоэтажных панельных зданий, которые собираются из плоских железобетонных стеновых панелей и панелей покрытий и перекрытий (см. книгу Байков В.И., Сигалов Э.Е., Железобетонные конструкции: Общий курс, учебник для вузов, стр.495-468). Панельные конструкции применяются для жилых домов, гостиниц, пансионов с часто расположенными перегородками и стенами. В панельных зданиях основными несущими конструкциями служат вертикальные диафрагмы, образованные панелями несущих стен, расположенными в поперечном, иногда в продольном направлении, и связывающие их междуэтажные перекрытия. Многоэтажное панельное здание как в поперечном, так и в продольном направлениях воспринимает горизонтальную нагрузку по связевой системе (стр.506).
| Сопоставительный анализ | |
| Панели для многоэтажных панельных зданий | Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями для создания из них полносборных зданий и сооружений различного вида |
| Формы панелей плоские и прямоугольной формы. | Применяемый строительный элемент выполнен композитным пространственным с дискретными связями.Панель может выполняться различной пространственной формы, например, иметь положительную, отрицательную и двояковыпуклую кривизну, Гауссову кривизну и иметь различную форму в плане, например, прямоугольную, трапециевидную, шестиугольную и др. |
| Применяются разные типы панелей для стен и перекрытий, покрытий. | Применяются однотипные элементы: строительный элемент выполнен композитным пространственным с дискретными связями, которые |
| обеспечивают полносборность здания. | |
| Применяется один тип материала (железобетон). | Применяется сочетание материалов с учетом их свойств. |
| Связь материалов внутри элемента континуальная. | Связь материалов внутри элемента дискретная. |
| Связи элементов между собой постоянные (сварка). | Связь элементов между собой сборно-разборная. |
| Пространственная жесткость и неизменяемость конструкции здания обеспечивается за счет установки специальных связей (соединения или элементы). | Пространственная жесткость и неизменяемость конструкции здания обеспечивается при отсутствии дополнительных связевых элементов. |
| Здания прямоугольной формы, малопролетные и, как правило, жилые и административные. | Пространственные полносборные здания из композитных пространственных строительных элементов с дикретными связями могут выполняться различного типа по форме и назначению: башни, силосы, малые формы, купола, павильоны, градирни, резервуары, эстакады и др. |
Известен немецкий патент №1501824 «Трехмерные структуры», (М. кл. 2 Е 04 С 3/294, 1978 г.) который представляет собой трехмерную каркасную конструкцию для использования в производстве разборных потолков и стен, включая множество пирамидообразных элементов, каждый из которых имеет сталежелезобетонную панель и удлиненные стальные элементы, фиксированные на углах панели и идущие пирамидально к узлу; пирамидообразные элементы, собираемые вместе на углах панелей посредством соединяющих пластин, которые держат пирамидообразные элементы в определенном относительном расположении со смежными гранями смежных панелей с промежутками между ними, пластины соединения прикреплены к панелям с помощью набора пластин, надежно сидящих в панелях, которые имеют соединительные части, выступающие из панелей и плотно прикрепленные к пластинам. Каждая из этих частей и соответственная пластина обеспечена клинообразными элементами и совместно действующим конусообразным отверстием, которые взаимозаменяются для осуществления центрирования соединяющей части по отношению к пластине.
| Сопоставительный анализ | |
| Немецкий патент №1501824 | Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями для создания из них полносборных зданий и сооружений различного вида |
| Предложены трехмерные каркасные конструкции для разборных потолков и стен, т.е. отдельные конструкции, а не здание в целом, только потолки (покрытия) и стены. Причем устройство стен в патенте не описано: нет рисунков (чертежей и устройств) и соответствующего описания работы конструкции стен. Узлы сопряжения с фундаментом в патенте отсутствуют и не оговариваются.Таким образом, патент не претендует на здания в целом, в том числе и на их полносборность из однотипных элементов и обеспечение выгодных условий работы каждого из материалов. | Предложено создание полносборных зданий из однотипных композитных пространственных строительных элементов, включающие описание однотипного элемента, однотипных узлов соединения между собой и всеми элементами здания, т.е. покрытия и стен, стен и фундаментов и всех элементов между собой. |
| Используются разные элементы даже в покрытии. | Используются однотипные элементы. |
| Таким образом, поставлена цель -создание эффективных зданий и сооружений из этих однотипных элементов, экономичных по показателям расхода материалов, технологии изготовления, монтажа и эксплуатации. При этом обеспечиваются следующие принципы: выгодные условия работы каждого материала и элементов между собой, а также выбор рациональной формы здания. В немецком патенте 1501824 эти принципы не ставятся и не оговаривается их выполнение.Имеются выгодные условия эксплуатации (сокращение отапливаемого объема), а также эффективные условия производства работ и изготовления. | |
| Фиг.1. Сталежелезобетонная панель 1. В патенте не объяснено, в чем суть сталежелезобетонной, а не железобетоне | Применяется сочетание материалов с учетом их свойств. |
| панели.Узел соединения металлической и сталежелезобетонной плиты весьма сложный по передаче усилий и многодельный по набору деталей и их изготовлению и расходу материалов.Действительно, узел соединения состоит из 18 элементов (по 9 к каждой панели) с повышенной точностью на изготовление (как машиностроительных конструкций).Используется сложное болтовое соединение со специальной закладой (шпонка с нарезным болтом). | Используемый данный узел прост и надежен, состоит из закладных элементов, имеет три сваренных между собой пластины, одна из которых имеет отверстие под болт для присоединения металлического раскоса. |
| Передача усилий от стальных элементов на панель имеет ломаную (не прямую) траекторию через перфорированную пластину 10, болт 15, другие детали и шпонку 6. | Передача усилий от раскоса имеет прямой путь по металлическим элементам и передается на бетон плиты только в виде усилий сжатия (при любом усилии в раскосе).Обеспечено центрирование и выгодная |
| работа каждого из материалов, и тем самым надежность и прочность конструкции. | |
| Установка элементов 6 на фиг.2 требует наличия достаточно большого объема бетона, т.е. использование тонких плит вряд ли возможно. В итоге в панели создается сложное напряжение, невыгодное, включая растяжение, состояние, что может приводить к растрескиванию бетона и снижению надежности конструкции. Передача усилий между смежными панелями также сложна и не центрирована (через пластину 13, присоединяемую снизу плит). | По количеству деталей, а также простоте их изготовления и сборке конструкции, ясности, эффективности и экономичности очевидны качественные отличия и ее преимущества и возможность применения в тонких ребристых плитах, где мало бетона. Во всем здании узлы одинаковы (между элементами, с фундаментом и вертикальными элементами) Весьма важно, что в предлагаемой заявке узлы соединения однотипны и элементы однотипны, чего нет в патенте 1501824. Этим обеспечивается эффективность, надежность и отличные условия монтажа, т.е. достигается поставленная цель. |
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является изобретение СССР №1647097 «Сборно-разборная рама», МКИ 5 Е 04 В 1/24, 1/343 (опубл. 07.05.91 бюл. №17, 1991 г.), которая содержит модульные элементы в виде призм, соединенные между собой по граням болтами и шипами. Поперечное сечение призмы выполнено в виде прямоугольного равнобедренного треугольника, катет которого равен высоте призмы. Модульные элементы соединены между собой по граням, в плоскости которых расположены катеты поперечного сечения призм, катет и гипотенуза поперечного сечения призм, а также по всем граням.
| Сопоставительный анализ | |
| Изобретение №1647097 «Сборно-разборная рама» | Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями для создания из них полносборных зданий и сооружений различного вида |
| Форма элемента - треугольная, составленная из трех пластинчатых элементов, жестко соединенных вдоль линии контакта. | Используется один однотипный элемент, состоящий из панели (плиты или оболочки), подкрепленной пространственным стержневым шпренгелем из металлических стержней, в частности, одиночных уголков. Связи между панелью и шпренгелем дискретны |
| в отдельных узлах. Панель выполняется различной формы в плане и имеет различную кривизну и форму выполнения в плане. | |
| Соединение элементов между собой производится по граням, а непосредственного соединения между поясами нет, т.е. усилия от одного участка пояса передаются изгибным характером к другому участку пояса, что ведет к нерациональному использованию материалов. | Соединение элементов между поясами происходит непосредственно, центрировано, как и между другими элементами, т.е. материал используется рационально, и передача усилий происходит без изгибающих воздействий прямым путем. |
| Применяются только модульные треугольные сквозные элементы из одного материала в виде призм нескольких типов с плоскими гранями. | У однотипного композитного пространственного строительного элемента с дискретными связями панель может выполняться различной пространственной формы, например, иметь положительную или отрицательную или нулевую Гауссову кривизну и иметь различную форму в плане, например, прямоугольную, |
| трапециевидную и др. | |
| Применяются только модульные треугольные сквозные элементы из одного материала в виде призм нескольких типов с плоскими гранями. Материал для всех элементов одинаков. | Композитный пространственный строительный элемент различной формы с дискретными однотипными связями для создания из этих однотипных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида может выполняться в сочетании из различных материалов, например, железобетона и металла, металла и дерева, стекла и металла и др. |
| Применяются только модульные треугольные сквозные элементы в виде призм нескольких типов, конструкция не преднапрягается. Пластинчатые элементы призм стыкуются вдоль линий жестким образом. Применяются только модульные треугольные сквозные элементы в виде призм нескольких типов для | Композитный пространственный строительный элемент различной формы с дискретными однотипными связями для создания из этих однотипных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида может предварительно напрягаться, что повышает несущую способность строительного элемента и жесткость. |
| создания только рамных конструкций. | Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями содержит панель и металлический подкрепляющий шпренгель, соединенный с панелью дискретно. Шпренгель выполнен из центрированных стержней, которые снабжены концевыми пластинами для соединения с панелью, в закладных элементах панелт имеются отверстия под болт, закладные элементы состоят из пластин, одна основная и две другие, присоединенные под углом. Все элементы (стены, покрытие и перекрытия) пространственного полносборного здания создаются из однотипных композитных пространственных строительных элементов. Пространственные полносборные здания и сооружения могут выполняться различного типа по форме и |
| назначению: башни, силосы, малые формы, купола, павильоны, башни, градирни и др. Таким образом, создана эффективная конструкция полносборных зданий и сооружений, выполненная из однотипного композитного пространственного строительного элемента различной формы с дискретными однотипными связями между строительными элементами и фундаментом. |
Задачей полезной модели является создание эффективной конструкции из композитного пространственного строительного элемента различной формы с дискретными связями для монтажа из этих однотипных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида, а также создание зданий и сооружений из элементов одного типа и однотипных связей между элементами и фундаментом, причем каждый из материалов находится в выгодных условиях работы, данные здания и сооружения являются экономичными по показателям расхода материалов, технологии изготовления, монтажа и эксплуатационным расходам.
Цель достигается тем, что композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями, включающий модульные элементы, соединенные между собой в сборно-разбррную несущую конструкцию болтами, у которого модульные элементы состоят из панели, прокатных подкрепляющих стержней, в частности из прокатных уголков, образующих раскосы и пояса пространственного шпренгеля, соединенного с панелью, стержни сцентрированы с помощью концевых пластин для соединений с панелью и друг с другом, каждый раскос имеет концевые пластины в виде вилки с отверстием под болт, в которые входят основная пластина из панели, а от нижнего пояса шпренгеля фасонка с отверстием, панель и шпренгель соединены в узлах, которые имеют закладные элементы в виде трех и более соединенных между собой пластин, в которых выделены основная с отверстием под болт и не менее чем две дополнительных, расположенных под углом к основной.
У композитного пространственного строительного элемента с дискретными связями панель имеет положительную или отрицательную иди нулевую Гаусоовую кривизну, а также панель выполнена прямоугольной формы в плане, трапециевидной формы в плане, ажурной или перфорированной, из комбинации пластика и алюминия, из комбинации армоцемента и металла.
Полносборное здание или сооружение из композитных строительных элементов, включающее модульные элементы, соединенные между собой в сборно-разборные несущие конструкции болтами, у которого композитные строительные элементы, включающие стены, покрытие, перекрытия, состоящие из однотипных строительных элементов, при этом пространственные элементы в поперечном сечении соединены между собой и с фундаментом связями, по меньшей мере, в трех узлах, не лежащих на одной прямой -в двух угловых узлах соединены панели, а третий - узел соединения поясов шпренгеля с закладной промежуточного узла смежной панели, а в продольном направлении шпренгели между собой соединены металлическими стержнями, панели между собой соединены накладками, а швы между панелями замоноличены, причем здание может быть выполнено со сплошной и разряженной компоновками, при этом созданные промежутки между несущими конструкциями могут дополняться доборными панелями из пространственных строительных элементов, шпренгели могут быть выполнены с предварительным напряжением внутрь или наружу здания.
Причем полносборное здание или сооружение из композитный пространственных строительных элементов выполнено в виде башни или силосов или куполов, выполнено из комбинации пластика и алюминия, из комбинации армоцемента и металла.
Создана эффективная надежная конструкция зданий и сооружений из композитного пространственного строительного элемента различной формы с дискретными связями за счет того, что элемент различной формы с дискретными связями является однотипным.
Выполнение панели различной пространственной формы, например она может иметь положительную, отрицательную, нулевую Гауссову кривизну (т.е. формы: плоскую, цилиндрическую, двоякой кривизны и др.), иметь различную форму в плане, например, прямоугольную, трапециевидную и др., могут выполняться ажурными, перфорированными, сетчатыми и создавать архитектурную выразительность; это дает возможность создать пространственные здания и сооружения различной формы и объемов.
Выполнение композитного пространственного строительного элемента различной формы с дискретными связями для создания из этих однотипных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида может выполняться в сочетании из различных материалов, например, железобетона и металла, металла и дерева, стекла и металла, пластика с алюминием, деревянные и металлические, цельные, металлические плиты и др. Это создает композиционные свойства, т.е. возможность комбинировать и использовать разные материалы в гармоничной пропорции и рациональных условиях работы каждого из них и всего строительного элемента в целом.
Дискретность соединения разных материалов в композитном пространственном строительном элементе различной формы создает удобство изготовления каждого элемента из разных материалов (в соответствии с тенденциями развития разных производств этих материалов), причем эти соединения сборно-разборного типа просты, надежны, обеспечивают центрированные выгодные условия работы для каждого из материалов.
Для создания пространственного полносборного здания и сооружения различного типа все однотипные композитные пространственные строительные элементы в поперечном сечении соединены между собой и с фундаментом однотипными связями, по меньшей мере, в трех узлах, не лежащих на одной прямой, с каждой стороны стыкуемых элементов в двух узлах соединение панелей, третий - узел соединения поясов шпренгелей, обеспечивая при этом геометрическую неизменяемость соединения в пространстве, а в другом продольном направлении для образования общей геометрической неизменяемости пространственной системы шпренгели между собой в узлах соединяются дополнительными металлическими стержнями, образуя взаимосвязанную общую пространственную систему, панели в узлах соединяются накладками, а швы между панелями замоноличиваются, этим создается эффективная конструкция полносборных зданий и сооружений из строительных элементов одного типа и однотипных связей между строительными элементами, экономичной с точки зрения расхода материала, технологичных при монтаже и эксплуатации, при этомгеометрическая неизменяемость, монтаж стеновых строительных элементов здания производится методом наращивания без кондуктора, причем размеры (пролет, длина и высота) определяются в зависимости от числа набора строительных элементов, т.е. могут создаваться в том числе большепролетные здания.
Эти здания и сооружения просты, надежны, обеспечивают центрированные выгодные условия работы для каждого из материалов.
Пространственность создается путем соединения между собой длинномерными стержнями и дискретного соединения; причем форма пространственности такова, что обеспечивается удобное композиционное пространственное формообразование различных зданий и сооружений, геометрически неизменяемое (без привлечения дополнительных связей).
Созданное пространственное полносборное здание из сталежелезобетонных пространственных строительных элементов с дискретными связями позволяет эффективно использовать материал: металл и железобетон благодаря его расположению, т.е. металл растянут, а бетон сжат, что позволяет экономить материал.
Выполнение данного композитного пространственного строительного элемента разнообразной формы с дискретными однотипными связями для создания из этих однотипных элементов пространственных полносборных зданий и сооружений различного вида позволяет совмещать несущие и ограждающие свойства.
Выполнение данного композитного пространственного строительного элемента разнообразной формы с дискретными однотипными связями для создания из этих однотипных элементов пространственных полносборных зданий и сооружений различного вида удобно при транспортировке и производстве сборочно-монтажных работ на строительной площадке.
Благодаря пространственности соединения между собой и с фундаментом обеспечивается геометрическая неизменяемость, монтаж стеновых строительных элементов здания производится методом наращивания без кондуктора, что создает удобство при транспортировке и производстве сборочно-монтажных работ на строительной площадке и тем самым создать эффективную конструкцию здания и сооружения.
Композитный пространственный строительный элемент различной формы с дискретными однотипными связями для создания из этих однотипных элементов пространственных полносборных зданий и сооружений различного вида, у которого панель может выполняться различной пространственной формы, например, иметь положительную, отрицательную, нулевую и двоякую кривизну, Гауссову кривизну, плоскую, цилиндрическую, двоякой кривизны, могут выполняться ажурными,.перфорированными, сетчатыми и иметь различную форму в плане, например, прямоугольную, трапециевидную и др., позволяет иметь архитектурную выразительность, т.е. создавать здания и сооружения различной формы.
Данная полезная модель обладает возможностью архитектурной выразительности при создании оригинальных зданий и дизайнерского воплощения.
Соединение между собой в общую пространственную систему металлических шпренгельных элементов предварительно напряженных на систему из железобетонных панелей позволяет повысить надежность соединения строительных конструкций.
Пространственное полносборное здание и сооружение различного вида может выполняться со сплошной и разреженной компоновками, при этом созданные промежутки могут заполняться доборными панелями из тех же однотипных композитных пространственных строительных элементов; а шпренгели могут устанавливаться наружу или во внутрь здания, также комбинироваться из этих вариантов. Этим обеспечивается компоновка зданий и сооружений и позволяет иметь архитектурную выразительность.
Композитный пространственный строительный элемент различной формы с дискретными связями для создания из этих однотипных элементов пространственных полносборных зданий и сооружений различного вида представлен на фигурах:
Фиг.1 - композитный пространственный строительный элемент.
Фиг.2 - соединение композитных пространственных строительных элементов между собой.
Фиг.3 - соединение композитных пространственных строительных элементов для сборки полносборного здания и сооружения.
Фиг.4 - вид пространственного полносборного здания, выполненного из композитного пространственного строительного элемента с комбинированным расположением шпренгеля внутрь и наружу здания.
Фото 1-10 фотографии моделей композитного пространственного строительного элемента и модели строительных конструкций.
Композитный пространственный строительный элемент различней формы 1 с дискретными связями (см. фиг.1) для создания из этих однотипных элементов пространственных полносборных зданий и сооружений различного вида состоит из панели 2 (плиты или оболочки различной формы и кривизны) и прокатных металлических подкрепляющих стержней, в частности, одиночных уголков, образующих шпренгель пространственного типа, выполненный из раскосов 3 и пояса 4, центрированы с помощью концевых пластин 5 для соединений с панелью 2 и друг с другом.
Каждый раскос 3 шпренгеля из одиночного уголка имеет концевые пластины 5 в виде вилки с отверстием под болт (см. фиг.2), в которые входит основная пластина 6 из панели 2 и не менее чем две дополнительные пластины 7, шпренгель соединен панелью 2.
Основная пластина 6 имеет отверстие под болт. Фасонка 8 с отверстием под болт отходит от нижнего пояса шпренгеля 4.
Раскосы 3 выполнены из центрированных прокатных стержней.
Панель 2 и металлический подкрепляющий шпренгель соединены в узлах (см. фиг.2), которые имеют закладные элементы в виде трех и более соединенных между собой пластин, в которых выделены основная и 6 и не менее чем две дополнительные, расположенные под углом к основной 7, основная пластина 6 имеет отверстие под болт для соединения с раскосом 3.
Для создания пространственного полносборного здания и сооружения различного типа все однотипные композитные пространственные строительные элементы 1 с дискретными связями (см. фиг.3, 4) в поперечном сечении здания соединены между собой и с фундаментом однотипными связями, по меньшей мере, в трех узлах, не лежащих на одной прямой, с каждой стороны стыкуемых элементов. В двух угловых узлах 9 и 10 соединяются панели 2. Узел 9 - промежуточный узел соединения смежных панелей 2. В узлах 10 - соединение панелей 2 между собой, а третий - это узлы 11: соединения поясов стержней шпренгеля или узла шпренгеля с закладной промежуточного узла смежной панели болтами. Узлы шпренгелей 11 соединяются между собой стержнями (по прямой или под углом), а также могут присоединяться к закладным деталям смежных панелей в узлах 9 и 10. Ориентация этих стержней соответствует взаимному наклону соединяемых элементов. Этим обеспечивается геометрическая неизменяемость соединения в пространстве.
Соединение композиционных пространственных элементов между собой в продольном сечении осуществляется следующим образом: для соединения шпренгелей 3 между собой в узлах 11. ставятся дополнительные металлические стержни 12, образуя взаимосвязанную общую систему, швы между панелями 2 замоноличиваются.
Все конструкции (стены, покрытия, перекрытия) пространственного полносборного здания конструируются из однотипных композитных пространственных строительных элементов 1 с дискретными однотипными связями, и из них могут выполняться здания и сооружения различного типа по форме и назначению.
Панель 2 композитного пространственного строительного элемента 1 с дискретными связями для создания из этих однотипных строительных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида может выполняться различной пространственной формы, например, иметь положительную, отрицательную, нулевую Гауссову кривизну, (т.е. формы: плоскую, цилиндрическую, двоякой кривизны и др.), могут выполняться ажурными, перфорированными, сетчатыми и иметь различную форму в плане, например, прямоугольную, трапециевидную и др. и иметь архитектурную выразимтельность.
Композитный пространственный строительный элемент 1 с дискретными связями для создания из этих однотипных строительных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида может выполняться в комбинации из различных материалов, например, железобетона и металла, металла и дерева (в том числе, клееной древесиной), пластика с алюминием, армоцемента и металла и других комбинаций материалов.
Соединенные между собой в общую систему металлические шпренгельные элементы композитного пространственного строительного элемента 1 с дискретными однотипными связями для создания из этих однотипных строительных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида могут предварительно напрягаться на систему из железобетонных панелей 2.
Композитный пространственный строительный элемент 1 с дискретными связями для создания из этих однотипных строительных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида может выполняться со сплошной и разреженной компоновками, при этом созданные промежутки между несущими конструкциями могут заполняться доборными панелями.
Композитный пространственный строительный элемент 1 с дискретными связями для создания из этих однотипных строительных элементов полносборных зданий и сооружений различного вида может устанавливаться шпренгелями наружу или во внутрь здания или в комбинированном варианте.
Благодаря пространственности соединения между собой и с фундаментом обеспечивается геометрическая неизменяемость, монтаж стеновых строительных элементов здания производится методом наращивания без кондукторов, а также может комбинироваться из этих вариантов.
Монтаж пространственного полносборного здания из композитного пространственного строительного элемента 1 с дискретными однотипными связями осуществляется следующим образом:
Для создания пространственного полносборного здания и сооруженная Различного типа все композитные пространственные строительные элементы 1 (см. фиг.3, 4) в поперечном сечении соединены между собой, по меньшей мере, в трех узлах, не лежащих на одной прямой, с каждой стороны стыкуемых элементов. В двух угловых узлах 10 соединение панелей 2 и третий - 11 узлы соединения поясов шпренгеля болтами. Или соединение узла шпренгеля 11 к закладной промежуточного узла 9 смежной панели. Ориентация и соответственно длина этих стержневых соединений соответствует взаимному наклону соединяемых элементов. Этим обеспечивается геометрическая неизменяемость соединения элементов между собой и с фундаментом.
Соединение композиционных пространственных строительных элементов между собой в продольном сечении здания осуществляется следующим образом:
для соединения шпренгелей между собой в узлах 11 ставятся дополнительные металлические стержни 12, образуя взаимосвязанную общую систему, швы между панелями 2 замоноличиваются.
Все конструкции (стены, покрытия, перекрытия) пространственного полносборного здания конструируются из однотипных композитных пространственных строительных элементов 1 с дискретными связями, и из них могут выполняться пространственные здания и сооружения различного типа по форме и назначению.
В связи с этим монтаж данных конструкций может производиться последовательным наращиванием их без кондуктора или других поддерживающих устройств. Изготовление плит и стержней, из которых состоит строительных элемент, может производиться по поточной технологии.
Под полносборностью здания и сооружения понимается не только заводское изготовление строительных элементов, а создание зданий и сооружений из строительных элементов одного типа и однотипных связей между нпми и фундаментом.
Технико-экономическое обоснование
На данном современном этапе развития техники предлагается строительный элемент нового типа, характеризующий следующими обобщающими и новыми качествами:
- Надежностью.
- Композиционностью, т.е. возможностью комбинировать разные материалы в гармоничной пропорции и рациональных условиях работы каждого из них и всего строительного элемента в целом.
- Однотипностью строительных элементов и связей, обеспечивающей возможность создания из однотипного набора строительных элементов большепролетных зданий и сооружений разной формы и размеров, в зависимости от их числа и комбинации.
- Дискретностью соединения разных материалов в строительном элементе, что создает удобство изготовления каждого из материалов (в соответствии с тенденциями развития разных производств этих материалов, в том числе, по поточной технологии), причем эти соединения сборно-разборного типа просты, надежны, обеспечивают центрированные выгодные условия работы для каждого из материалов. Они однотипны как для соединения строительных элементов между собой, так и между элементами строительного кирпича.
- Пространственностью, которая создается не за счет трехмерности каждого из элементов «кирпича», а путем пространственности размещения плит (оболочек) и подкрепляющих стержней между собой стержнями (раскосами) и дискретного соединения; причем форма пространственности такова, что обеспечивает удобное композиционное пространственное формообразование различных зданий и сооружений, геометрически неизменяемое (без привлечения дополнительных связей).
- Совмещением несущих и ограждающих свойств.
- Удобством транстпортировки и производства сборочно-монтажных работ на строительной площадке.
- Архитектурной выразительностью оригинальных зданий и дизайнерским воплощением.
- Эффективностью зданий и сооружений по технико-экономическим показателям (расходы материалов и трудозатрат и др. и эксплуатационные расходы).
- Созданием многообразных форм зданий и сооружений.
Формула полезной модели
1. Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями, включающий модульные элементы, соединенные между собой в сборно-разборную несущую конструкцию болтами, отличающийся тем, что модульные элементы состоят из панели, прокатных подкрепляющих стержней, в частности из прокатных уголков, образующих раскосы и пояса пространственного шпренгеля, соединенного с панелью, стержни сцентрированы с помощью концевых пластин для соединений с панелью и друг с другом, каждый раскос имеет концевые пластины в виде вилки с отверстием под болт, в которые входят основная пластина из панели, а от нижнего пояса шпренгеля фасонка с отверстием, панель и шпренгель соединены в узлах, которые имеют закладные элементы в виде трех и более соединенных между собой пластин, в которых выделены основная с отверстием под болт и не менее чем две дополнительных, расположенных под углом к основной.
2. Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями по п.1, отличающийся тем, что панель имеет положительную, или отрицательную или нулевую Гауссовую кривизну.
3. Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями по п.1 или 2, отличающийся тем, что панель выполнена прямоугольной формы в плане.
4. Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями по п.1 или 2, отличающийся тем, что панель выполнена трапециевидной формы в плане.
5. Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями по п.1 или 2, отличающийся тем, что панель выполнена ажурной или перфорированной.
6. Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями по п.1 или 2, отличающийся тем, что панель выполнена из комбинации пластика и алюминия.
7. Композитный пространственный строительный элемент с дискретными связями по п.1 или 2, отличающийся тем, что панель выполнена из комбинации армоцемента и металла.
8. Полносборное здание или сооружение из композитных строительных элементов, включающее модульные элементы, соединенные между собой в сборно-разборные несущие конструкции болтами, отличающиеся тем, что композитные строительные элементы, включающие стены, покрытие, перекрытия, состоящие из однотипных строительных элементов, при этом пространственные элементы в поперечном сечении соединены между собой и с фундаментом связями, по меньшей мере, в трех узлах, не лежащих на одной прямой в двух угловых узлах соединены панели, а третий - узел соединения поясов шпренгеля с закладной промежуточного узла смежной панели, а в продольном направлении шпренгели между собой соединены металлическими стержнями, панели между собой соединены накладками, а швы между панелями замоноличены, причем здание может быть выполнено со сплошной и разряженной компоновками, при этом созданные промежутки между несущими конструкциями могут дополняться доборными панелями из пространственных строительных элементов, шпренгели могут быть выполнены с предварительным напряжением внутрь или наружу здания.
9. Полносборное здание или сооружение из композитных пространственных строительных элементов по п.8 выполнено в виде башни или силосов или куполов.
10. Полносборное здание или сооружение из композитных пространственных строительных элементов по п.8 выполнено из комбинации пластика и алюминия.
11. Полносборное здание или сооружение из пространственных строительных элементов по п.8 выполнено из комбинации армоцемента и металла.
