Пространственное покрытие зданий и сооружений

Использование: В строительстве для покрытий спортивных сооружений, ангаров, выставочных павильонов, концертных и других сооружений с применением герметичных оболочек различной формы, наполненных газом легче воздуха. Существо: Покрытие выполнено в виде герметичной оболочки, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами, например, тросами или растяжками, к удерживающим элементам, крепежные элементы оболочки выполнены и расположены с обеспечением покрытия больших пространств, зданий или сооружений, при этом висящая оболочка зафиксирована в пространстве посредством крепления тросов или растяжек с использованием столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, высота которых больше или равна верхнему уровню оболочки, причем крепление оболочки осуществлено одновременно к верхней и нижней части столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, а также к удерживающим элементам, расположенным на поверхности земли, а в газонаполненной оболочке выполнено отверстие для вентиляции и/или освещения, над которым расположен перекрывающий отверстие конструктивный элемент. Перекрывающий отверстие конструктивный элемент выполнен непрозрачным или светопрозрачным с возможностью регулировки его положения по высоте.В одном из вариантов конструкции газонаполненная оболочка выполнена в форме кольца с отверстием, закрытым тентовым покрытием, опирающимся на ванты или фермы, расположенными в отверстии, и с жестким кольцевым опорным элементом для соединения по контуру с верхней частью здания или сооружения. В другом варианте конструкции покрытие содержит дополнительную газонаполненную оболочку с обеспечением возможности закрытия отверстия в основной оболочке дополнительной оболочкой, размеры и форма которой соответствует размерам и форме отверстия. В третьем варианте в газонаполненной оболочке выполнены отверстие для вентиляции и/или освещения, а также ниши для установки осветительных, звукоусилительных, технологических и иных устройств.

1 н.п. ф.п.м. 4 илл.

Полезная модель относится к строительству и может быть использовано при возведении временных и капитальных общественных и производственных зданий и сооружений, требующих покрытия больших пролетов в обычных и сложных условиях строительства.

Известно солнцезащитное укрытие для открытых спортивно-зрелищных сооружений [1], несущим элементом которого является аэростат, заполненный легким газом закрепленный фалами и растяжками к перекрываемому сооружению. Сооружение снабжается закрепленной к фалам сеткой с лентами, выполняющими роль жалюзи солнцезащиты. Недостатком такой конструкции является ее подвижность под действием атмосферных явлений, а также невозможность ее использования для защиты от дождя и ветра и низких температур.

Известно также пространственное пневматическое покрытие [2], несущим элементом которого является оболочка в форме тора наполненная газом легче воздуха. Внутри несущего элемента размещена двойная или тройная мембрана выполняющая функцию покрытия, кривизна которой регулируется заполнением воздухом пространства между этими мембранами. Для фиксации покрытия на определенной высоте применяются растяжки, соединяющие несущие элементы и конструкции покрываемого здания. Недостатком такой конструкции является ее сложность и нестабильность в горизонтальном и вертикальном направлении, т.к. гибкость тросов не позволяет жестко стабилизировать оболочку под воздействием изменяющихся ветровых нагрузок и подъемной силы.

Известно также покрытие из наполненной газом легче воздуха оболочки (аэростата) в форме овального диска [3], покрывающего все отверстие в покрытии над футбольным стадионом. Аэростат крепится к конструкциям покрываемого здания гибкими тросами. Как и в предыдущих случаях, в известном техническом решении не обеспечивается стабильность и неподвижность конструкции покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аэростатическая опора крыши сооружения [4], содержащая аэростат, прозрачное гибкое покрытие, канаты и лебедки, причем покрытие выполнено в виде полога из отдельных косынок, соединенных друг с другом, каждая из которых одним концом закреплена к поверхности аэростата, а другим концом при помощи канатов к лебедкам, установленных на конструкции сооружения.

Лебедки снабжены электроприводом, управление которым осуществляется посредством компьютера.

Крыша снабжена датчиками: натяжения канатов, давления газа в аэростатической опоре, а также изменений погодных условий, при этом указанные датчики также соединены с компьютером.

Недостатком известного технического решения является конструктивная и эксплуатационная сложность, ненадежность, большая стоимость электронной системы обеспечения стабильности, а также ограниченные функциональные и эксплуатационные возможности.

Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструктивной и эксплуатационной сложности за счет применения механических способов стабилизации газонаполненной оболочке, а также использование таких конструктивных признаков (размеров, форм), которые позволяют достичь оптимальных технических показателей и наилучшим образом обеспечивают выполнение функций покрытия больших пространств, зданий и сооружений.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков прототипа [4], достигается в предлагаемом пространственном покрытии зданий и сооружений, выполненном в виде герметичной оболочки, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами, например, тросами или растяжками, к удерживающим элементам, тем, что крепежные элементы оболочки выполнены и расположены с обеспечением покрытия больших пространств, зданий или сооружений, при этом висящая оболочка зафиксирована в пространстве посредством крепления тросов или растяжек с использованием столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, высота которых больше или равна верхнему уровню оболочки, причем крепление оболочки осуществлено одновременно к верхней и нижней части столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, а также к удерживающим элементам, расположенным на поверхности земли, а в газонаполненной оболочке выполнено отверстие для вентиляции и/или освещения, над которым расположен перекрывающий отверстие конструктивный элемент.

Технический результат достигается также тем, что перекрывающий отверстие конструктивный элемент перекрывающий отверстие конструктивный элемент выполнен непрозрачным или светопрозрачным с возможностью регулировки его положения по высоте.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что газонаполненная оболочка выполняется в форме кольца с отверстием, закрытым тентовым покрытием, опирающимся на ванты или фермы, расположенными в отверстии, и тем, что оно содержит дополнительную газонаполненную оболочку с обеспечением возможности закрытия отверстия в основной оболочке дополнительной оболочкой, размеры и форма которой соответствует размерам и форме отверстия.

При этом кольцевая газонаполненная оболочка соединена с жестким кольцевым элементом для соединения по контуру с верхней частью здания или сооружения.

Технический результат, заключающийся в расширении эксплуатационных возможностей, достигается тем, что в газонаполненной оболочке выполнены отверстие для вентиляции и/или освещения, а также ниши для установки осветительных, звукоусилительных, технологических и иных устройств.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 представлен первый вариант конструкции покрытия;

- на фиг.2 показан второй вариант конструкции покрытия;

- на фиг.3 представлен третий вариант конструкции покрытия;

- на фиг.4 показан четвертый вариант конструкции покрытия.

Пространственное покрытие (фиг.1, 2, 3, 4) выполнено в виде герметичной оболочки 1, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами 2, например, тросами или растяжками, к удерживающим элементам 3. Крепежные элементы 2 оболочки 1 выполнены и расположены с обеспечением покрытия больших пространств, зданий или сооружений.

В первом варианте конструкции покрытия (фиг.1) газонаполненные оболочки 1 используются для покрытия двух помещений (основного - большой площади и вспомогательного - меньшей площади). При этом в покрытии вспомогательного помещения используются основная оболочка 1 с центральным отверстием для вентиляции и дополнительная оболочка 4, размеры и форма которой соответствуют размерам и форме отверстия в основной оболочке 1. Дополнительная оболочка 4 выполняет функции перекрывающего отверстие конструктивного элемента, положение которого по высоте регулируется с помощью троса 5.

В покрытии помещения большой площади использована газонаполненная оболочка 1 с центральным отверстием для вентиляции и/или освещения, над которым расположен перекрывающий отверстие конструктивный элемент 6, опирающийся на фермы 7.

Во втором варианте конструкции покрытия (фиг.2) дополнительно введены защитные тенты 8, а газонаполненная оболочка 1 выполнена с конусообразной формой с центральным отверстием 9, над которым расположен регулируемый по высоте перекрывающий отверстие конструктивный элемент 10, выполненный непрозрачным или светопрозрачным.

Висящая газонаполненная оболочка 1 зафиксирована в пространстве посредством крепления тросов или растяжек 2 с использованием столбов, мачт, вышек 11 или конструктивных элементов зданий и сооружений, высота которых больше или равна верхнему уровню оболочки 1 (фиг.3, 4). Крепление оболочки осуществлено одновременно к верхней и нижней части столбов, мачт, вышек 11 или конструктивных элементов зданий и сооружений, а также к удерживающим элементам 3, расположенным на поверхности земли.

В третьем варианте конструкции (фиг.3) пространственного покрытия в газонаполненной оболочке 1 выполнено отверстие или ниша 12, предназначенная для установки осветительных, звукоусилительных, технологических и иных устройств 13.

В четвертом варианте конструкции (фиг.4) покрытия газонаполненная оболочка 1 выполняется в форме кольца с отверстием и соединена с жестким кольцевым элементом 14, предназначенным для соединения по контуру с верхней частью сооружения или здания (например, цирковой арены). При этом оболочка закрыта тентом 15, опирающимся на ванты или фермы, установленные в центральном отверстии оболочки 1.

Устройство работает следующим образом.

Газонаполненная оболочка 1 наполняется газом легче воздуха. Висящая в воздухе оболочка 1 подвешивается над пространством, сооружением или помещением, выполняющими функцию спортивной арены, театра, цирка, выставочного или конференц-зала, музея, оранжереи, аквапарка, вокзала, храма, рынка, поля для массовых мероприятий, ангара, цеха и т.д.

С целью стабилизации оболочки 1 в пространстве на заданной высоте она крепится тросами 2 к земле или конструкциям зданий или сооружений 3 через удерживающие элементы 3 или специальные столбы, мачты, вышки 11, высота которых больше или равна высоте расположения оболочки 1.

При этом столбы, мачты, вышки 11 должны располагаться по периметру оболочки 1, которая должна быть закреплена к верху и основанию столбов, мачт, вышек или зданий. Такое крепление повышает устойчивость покрытия к воздействию ветровых нагрузок.

Выполнение отверстий в верхней части оболочек позволяет повысить комфортность для пользователей помещений за счет обеспечения вентиляции помещения путем подъема дополнительной оболочки 4 удерживающим тросом 5, закрывающего элемента 6 (фиг.1), конструктивного конусообразного элемента 10 (фиг.2) или тента 15 (фиг.4).

Наличие встроенных в оболочку 1 ниш 12 расширяет функциональные возможности, поскольку позволяет разместить в нем различное технологическое оборудование и использовать его для различных эксплуатационных целей.

Для покрытия сооружений круглой формы (цирки, арены) используется газонаполненная оболочка 1, выполненная в форме кольца с жестким кольцевым элементом 14 (фиг.4), наличие которого облегчает монтаж покрытия на здании.

Предлагаемое покрытие позволяет покрывать пространства значительно больших размеров, чем при любом другом, известном в настоящее время, способе покрытия. При этом качество покрытия может значительно повышаться, т.к. изготовление оболочки производится в заводских условиях, а доставка к месту установки осуществляется в полной заводской готовности путем буксировки по воздуху.

Оболочка 1 покрытия выполняется из пленочного прочного полимерного и синтетического материала в заводских условиях и доставляется на место подвески и установки путем буксировки по воздуху. Тенты выполняются из прочного и легкого синтетического материала.

Полезная модель позволяет значительно сократить время и трудозатраты на устройство покрытия, а также на его демонтаж и перемещение на другое место.

Нагрузки от веса покрытия на конструкции стен и фундаментов, а также на основание зданий и сооружений стремятся нулю или направлены вверх за счет подъемной силы газонаполненной оболочки. Эти свойства дают значительные преимущества, а также экономию средств и трудозатрат при сложных и особо сложных условиях строительства, в частности:

- в труднодоступных местностях, удаленных от баз индустриального строительства;

- на сложном крутом рельефе;

- на слабых и посадочных грунтах;

- на вечной мерзлоте;

- при высокой сейсмической активности;

- при особых экологических, археологических, геологических и иных требованиях к сохранению почвы, рельефа растительного или культурного слоя, и т.д.;

- при необходимости в кратчайшие сроки устроить временное покрытие, и при необходимости последующего перемещения его в другие места, например, для проведения олимпиад, чемпионатов, массовых праздничных мероприятий;

- при необходимости срочного устройства временного покрытия ангаров и цехов, временных укрытий и т.д.

Источники информации:

1. Патент РФ 2032053, МКИ Е04Н 15/14, Е04Н 15/00 от 1995 г.

2. Авторское свидетельство СССР 1260492, МКИ Е04 15/20 от 1986 г.

3. Патент Японии 56421, МКИ Е04Н 15/20 Е04Н 7/1 от 2006 г.

4. Патент РФ 56421, МКИ Е04В 1/00 от 2006 г.

1. Пространственное покрытие зданий и сооружений, выполненное в виде герметичной оболочки, заполненной газом легче воздуха и прикрепленной натяжными крепежными элементами, например тросами или растяжками, к удерживающим элементам, отличающееся тем, что крепежные элементы оболочки выполнены и расположены с обеспечением покрытия больших пространств, зданий или сооружений, при этом висящая оболочка зафиксирована в пространстве посредством крепления тросов или растяжек с использованием столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, высота которых больше или равна верхнему уровню оболочки, причем крепление оболочки осуществлено одновременно к верхней и нижней части столбов, мачт, вышек или конструктивных элементов зданий и сооружений, а также к удерживающим элементам, расположенным на поверхности земли, а в газонаполненной оболочке выполнено отверстие для вентиляции и/или освещения, над которым расположен перекрывающий отверстие конструктивный элемент.

2. Пространственное покрытие зданий и сооружений по п.1, отличающееся тем, что перекрывающий отверстие конструктивный элемент выполнен с возможностью регулировки его положения по высоте.

3. Пространственное покрытие зданий и сооружений по п.1, отличающееся тем, что перекрывающий отверстие конструктивный элемент выполнен непрозрачным.

4. Пространственное покрытие зданий и сооружений по п.1, отличающееся тем, что перекрывающий отверстие конструктивный элемент выполнен светопрозрачным.

5. Пространственное покрытие зданий и сооружений по п.1, отличающееся тем, что газонаполненная оболочка выполняется в форме кольца с отверстием, закрытым тентовым покрытием, опирающимся на ванты или фермы, расположении в отверстии.

6. Пространственное покрытие зданий и сооружений по п.5, отличающееся тем, что газонаполненная оболочка соединена с жестким кольцевым опорным элементом для соединения по контуру с верхней частью здания или сооружения.

7. Пространственное покрытие зданий и сооружений по п.1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительную газонаполненную оболочку с обеспечением возможности закрытия отверстия в основной оболочке дополнительной оболочкой, размеры и форма которой соответствует размерам и форме отверстия.

8. Пространственное покрытие зданий и сооружений по п.1, отличающееся тем, что в газонаполненной оболочке выполнены отверстие для вентиляции и/или освещения, а также ниши для установки осветительных, звукоусилительных, технологических и иных устройств.