Способ возведения зданий криволинейной формы

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам возведения зданий криволинейной формы. Сущность изобретения заключается в том, что способ возведения здания включает установку фундамента и крепление к нему предварительно изогнутых армирующих элементов, образующих жесткую сетку. Сверху сетки укладывают слой утеплителя и наносят торкрет-бетон сначала на внутреннюю поверхность здания, а затем на внешнюю. Предложенный способ позволяет возводить здания различной формы. 8 з.п. ф-лы, 36 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам возведения отапливаемых, преимущественно малогабаритных зданий различного функционального назначения: коттеджи, садовые домики, кафе, павильоны и т.п.

Известен способ возведения здания, включающий установку панелей из вспененной пластмассы с имеющимися на них проволочными сетками, которые сшиваются одна с другой и сетками смежных панелей, и нанесение на наружную поверхность здания сырого бетона (патент США N 4094110, кл. E 04 В 1/32, 1978).

В данном способе панели из вспененной пластмассы являются элементами несъемной опалубки, для изготовления которых в виде криволинейности здания требуется значительное количество их типоразмеров, что увеличивает трудозатраты на возведение данного сооружения.

Известен способ возведения здания, в котором на предварительно изготовленные фундаменты устанавливают арочные элементы двутаврового профиля, жестко соединенные вверху. К арочным элементам присоединена сетка с уложенным по ней структурообразующего материала и армирующие стержни, залитые цементирующим материалом (патент США N 4352260, кл. E 04 В 1/32, 1980).

Основным несущим элементом в известной конструкции является арка, воспринимающая сжимающие усилия и распор от сетки. В зданиях с малыми пролетами, где требования по жесткости могут быть снижены, применение профильных арочных элементов приведет к перерасходу материала. Кроме того, значительный вес арок требует индустриальных методов возведения с использованием кранового оборудования.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ возведения здания криволинейной формы, включающий изготовление фундамента, установку на нем вертикальных армирующих элементов и присоединение к ним под углом армирующих элементов второго направления с образованием сетки, формирующей заданную оболочку здания, и нанесение на сетку торкрет-бетона (патент США N 5305576, кл. E 04 В 1/32, 1994).

В известном способе по периметру фундамента замоноличивают концы вертикальных армирующих стержней без предварительного их искривления, т.е. прямолинейные. Затем в центре фундамента устанавливают специальное приспособление в виде мачты с вертикально и горизонтально поворачивающейся стрелой, с помощью которой изгибают и соединяют армирующие элементы с образованием сетки, на которую впоследствии наносят торкрет-бетон.

Сетчатая оболочка в известном способе обладает малой жесткостью и способна выдерживать лишь незначительный вес торкретируемого слоя, в связи с чем известный способ может быть использован только для не отапливаемых зданий.

Технической задачей настоящего изобретения является создание сетчатой оболочки с предварительно изогнутыми армирующими стержнями, образующими жесткую конструкцию с минимальными затратами на ее изготовление и повышение теплотехнических характеристик здания.

Поставленная задача решается тем, что в способе возведения здания криволинейной формы, включающем изготовление фундамента, установку на нем вертикальных армирующих элементов и присоединение к ним под углом армирующих элементов второго направления с образованием сетки, формирующей оболочку здания, и нанесение на сетку торкрет-бетона, фундамент изготавливают с выпусками арматуры, к которым прикрепляют предварительно изогнутые с начальной кривизной, соответствующий кривизне оболочки данного направления, вертикальные армирующие элементы, образующие совместно с армирующими элементами второго направления жесткую сетку, затем по меньшей мере на части наружной поверхности жесткой сетки укладывают последовательно утеплитель и гибкую сетку, стержни которой соединяют с армирующими элементами жесткой сетки, максимальный диаметр стержней которой составляет от 2,1 до 4,6 диаметра стержней гибкой сетки, после чего на внутреннюю поверхность жесткой сетки, а затем на наружную поверхность гибкой сетки наносят слой торкрет-бетона.

Слой торкрет-бетона, наносимый на внутреннюю поверхность жесткой сетки, выполняют переменной толщины, увеличивающейся к основанию оболочки, при этом толщина наружного слоя торкрет-бетона составляет от 0,3 до 0,7 толщины внутреннего слоя.

По крайней мере часть вертикальных армирующих элементов выполняют из двух стержней, между которыми располагают армирующие элементы второго направления.

Фундамент здания изготавливают в виде свайного ростверка, ленточным или в виде плиты.

Жесткую сетку могут выполнять в виде сферической или гиперболической или тороидальной оболочки.

Жесткую сетку могут выполнять в виде оболочки произвольной формы.

Жесткая оболочка может быть выполнена в форме сферических сегментов, сочлененных по высоте по меньшей мере в двух ярусах, при этом основание оболочки может быть расположено ниже уровня земли.

Жесткая оболочка может быть выполнена в виде по меньшей мере двух сочлененных по вертикальным плоскостям сегментов.

Жесткая оболочка может быть выполнена в виде сферических сегментов, сочлененных по радиальным и/или параллельным вертикальным плоскостям.

Козырьки над входными и/или оконными проемами выполняют в виде цилиндрической или сферической, или гиперболической оболочек.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены на фиг. 1 - разрез оболочки здания, возводимого предлагаемым способом; на фиг. 2 - общий вид здания с жесткой сеткой, изготовленной в виде сферической оболочки; на фиг. 3 - разрез 1-1 на фиг.2; на фиг. 4 - фрагмент жесткой сетки сферической оболочки; на фиг. 5 - общий вид здания с жесткой сеткой в виде гиперболической оболочки; на фиг. 6 - разрез 2-2, на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез 3-3 на фиг. 5; на фиг. 8 - общий вид здания из трех сочленных сферических сегментов; на фиг. 9 - разрез 4-4 на фиг.8;
на фиг. 10 - общий вид здания из трех сферических сегментов;
на фиг. 11 - продольный разрез здания на фиг. 8;
на фиг. 12 - здание с расположением основания оболочки ниже уровня земли;
на фиг. 13, 14 - общий вид здания из многоярусных сферических сегментов;
на фиг. 15, 17 - здание из сферических секторов, сочленных по радиальным плоскостям;
на фиг. 16 - поперечный разрез здания из сферических секторов, сочлененных по радиальным плоскостям;
на фиг.18 - разрез 6-6 на фиг. 15, 17;
на фиг. 19 - план здания с разомкнутым контуром;
на фиг. 20, 22, 24 - варианты выполнения здания с тороидальными оболочками;
на фиг. 21 - разрез 7-7 на фиг. 20;
на фиг. 23 - разрез 8-8 на фиг. 22;
на фиг. 25, 26, 28 - 36 - оболочки произвольной формы;
на фиг. 27 - разрез 9-9 на фиг. 26;
на фиг. 29 - разрез 10-10 на фиг. 28;
на фиг. 36 - разрез 11-11 на фиг. 35.

Возведение здания криволинейной формы осуществляется следующим образом.

Изготавливают фундамент 1 в виде плиты, ленточный или в виде свайного ростверка, преимущественного из монолитного бетона с выпусками арматуры.

Предварительно изготавливают армирующие элементы 2 и 3 с начальной кривизной, соответствующей кривизне оболочки здания. Вертикальные армирующие элементы 2 прикрепляют к выпускам арматуры фундамента посредством кольцевого элемента, сечение которого превышает сечение армирующего элемента второго направления.

В зависимости от формы оболочки здания элементы второго направления 3, пересекающиеся с вертикальными элементами 2, могут быть горизонтальными и пересекаться под прямым углом с вертикальными элементами, или наклонными, расположенными под углом к вертикальным элементам отличным от прямого угла.

Вертикальные армирующие элементы, соединенные с элементами второго направления образуют жесткую сетку 4, форма которой соответствует форме оболочки здания.

Затем на жесткую сетку 4 укладывают преимущественно плитный утеплитель 5 и сверху него гибкую сетку 6.

Утеплитель может быть установлен с наружной стороны жесткой сетки только на части поверхности оболочки. Например, на выступающих частях оболочки, образующих козырьки над входом, утеплитель может быть не уложен.

Стержни гибкой сетки с армирующими элементами жесткой сетки посредством гибких связей, проходящих через слой утеплителя 5.

В зависимости от размеров оболочки здания, принятой ячейки сетки, действующих нагрузок, максимальный диаметр стержней жесткой сетки составляет от 2,1 до 4,6 диаметра стержней гибкой сетки.

После соединения гибкой и жесткой сеток на внутреннюю поверхность последней наносят слой торкрет-бетона, образующий несущую конструкцию оболочки. Затем наносят слой торкрет-бетона с наружной стороны оболочки, обеспечивая при этом дополнительную жесткость и повышая теплоизоляционные свойства здания.

Предложенный способ возведения здания криволинейного очертания позволяет широко использовать его для различных типов оболочек, преимущественно "малых форм", для которых преобладает требование не сколько перекрытия больших пролетов, сколько стремление создать архитектурно-выразительное сооружение.

Варианты наиболее характерных оболочек с использованием данного способа приводятся ниже.

Жесткая сетка здания может быть выполнена в виде сферической оболочки круглой в плане 7 из вертикальных меридианальных армирующих элементов, соединенных с армирующими элементами второго направления, в данном случае горизонтальными.

Часть вертикальных элементов 8 может состоять из двух армирующих стержней, между которыми пропущены горизонтальные армирующие элементы 3. Между вертикальными элементами 8 располагаются не менее двух вертикальных элемента 3.

В средней части жесткой сетки по ее контуру выполняют проемы 9, окантованные дополнительной арматурой. В нижней зоне жесткой сетки выполнен входной проем 10, кромки которого соединены внутренними стенками-перегородками 11, объединенные внутренней кольцевой перегородкой 12 с образованием террасы 13 или лоджии здания.

Жесткая сетка может быть также изготовлена в форме гиперболической оболочки 14 с консольным вылетом 15 над входным проемом в здание.

Возможны также варианты выполнения жесткой сетки в виде сочлененных сферических сегментов.

На фиг. 8 показана оболочка волнообразная в плане, состоящая из трех сферических сегментов 16, сочлененных между собой по вертикальным параллельным плоскостям.

Жесткая сетка крайнего сегмента выполнена с вырезом в виде сферического двуугольника, образованного пересечением горизонтальной 16 и наклонной 17 плоскостями. При этом полученная таким образом поверхность оболочки выполняет функцию ограждения 18 и навеса 19 террасы. Жесткая сетка может быть выполнена в виде многоярусных сочлененных сферических сегментов: в два яруса 20 или в три яруса 21 с образованием пирамидальной конструкции здания.

Для повышения краевой жесткости проемов жесткой сетки устраивают козырьки 22, представляющие собой также часть сферического сегмента, ограниченного вертикальной плоскостью и пересекающейся с ней в нижней зоне наклонной плоскостью.

При многоярусном расположении жестких сеток в виде сферических сегментов основание оболочки 23 может быть расположено ниже уровня земли.

Сочленение жестких сеток в виде сферических оболочек может осуществляться по радиальным плоскостям 24 вокруг цилиндрической оболочки 25 с образованием периметра здания в плане в виде полуокружности 26, сектора 27 или окружности 28 с разомкнутым контуром.

В цилиндрической оболочке 25 может быть расположена лестничная клетка, естественное освещение которой осуществляется устройством светового фонаря 29, высота которого превышает высоту примыкающих к цилиндрической оболочке сферических сегментов.

В общественных зданиях в центральной цилиндрической оболочке может быть устроен бассейн 30.

Жесткие сетки могут быть также изготовлены в виде тороидальных оболочек, имеющих постоянное поперечное сечение 31 или переменное 32.

Изготовление жесткой сетки в виде тороидальной оболочки переменного сечения позволяет сместить центральную кольцевую часть оболочки от центра и тем самым обеспечить разнообразие планировки внутренних помещений, разделенных радиальными перегородками.

Внутренняя поверхность тороидальной оболочки может быть ограничена цилиндрической поверхностью 33, покрытие которой также может быть выполнено в виде жесткой сетки сферической формы 34.

Предложенный способ возведения здания криволинейной формы позволяет изготавливать его не только с простейшими геометрическими формами такими, как сфера, цилиндр, тор, но и любой другой произвольной формы, поверхность которой образована сопряжением нескольких форм.

Жесткая сетка здания может быть выполнена в виде установленных на общем фундаменте групп оболочек, каждая из которых состоит из вертикальных и горизонтальных армирующих элементов, образующих оболочки в виде однополосного гиперболоида 35. Данные оболочки равномерно устанавливают по периметру фундамента и образуют стойки здания. В центре здания располагают аналогичную по форме оболочку большего размера 36, являющуюся одновременно стойкой и холлом здания. Данные оболочки сопряжены верхними частями с установленной на них тороидальной оболочкой 37, центральная часть которой перекрыта сферой 38.

Жесткая сетка может быть образована в форме сегментов 39, сочлененных в одном ярусе по параллельным вертикальным поверхностям, а по высоте с гладкой оболочкой 40 отрицательной гауссовой кривизны.

Жесткая сетка также может быть выполнена в виде трехъярусной оболочки, нижние два яруса которой представляют собой сферическую оболочку из радиально расположенных волн-оболочек 41 двоякой кривизны, а верхний ярус представляет собой висячую оболочку 42.

Здания, возводимые предлагаемым способом, могут бить каплевидной формы 43, сопряженными с группой кольцевых оболочек 44 или состоять из нескольких купольных оболочек 45 с отсеченными вертикальными плоскостями перпендикулярными плоскостям, проходящим под углом 60^o сегментами и сопряженными с соседними купольными оболочками кольцевыми оболочками 46 или трехлучевыми оболочками 47 отрицательной гауссовой кривизной.

Жесткая сетка может быть образованна путем сочленения сферических секторов 48 с различными диаметрами, расположенными в плане по спирали.

Формула изобретения

1. Способ возведения здания криволинейной формы, включающий изготовление фундамента, установку на нем вертикальных армирующих элементов и присоединение к ним под углом армирующих элементов второго направления с образованием сетки, формирующей заданную оболочку здания, и нанесение на сетку торкрет-бетона, отличающийся тем, что фундамент изготавливают с выпусками арматуры, к которым прикрепляют предварительно изогнутые с начальной кривизной, соответствующей кривизне оболочки данного направления, вертикальные армирующие элементы, образующие совместно с армирующими элементами второго направления жесткую сетку, затем по меньшей мере на части наружной поверхности жесткой сетки укладывают последовательно утеплитель и гибкую сетку, стержни которой соединяют с армирующими элементами жесткой сетки, максимальный диаметр стержней которой составляет 2,1 - 4,6 диаметра стержней гибкой сетки, после чего на внутреннюю поверхность жесткой сетки, а затем на наружную поверхность гибкой сетки наносят слой торкрет-бетона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой торкрет-бетона, наносимый на внутреннюю поверхность жесткой сетки, выполняют переменной толщины, увеличивающейся к основанию оболочки, при этом толщина наружного слоя торкрет-бетона составляет 0,3 - 0,7 толщины внутреннего слоя.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть вертикальных армирующих элементов выполняют из двух стержней, между которыми располагают армирующие элементы второго направления.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что фундамент здания изготавливают в виде свайного ростверка, плиты или ленточным.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что жесткую сетку выполняют в форме сферической, или гиперболической, или тороидальной, или произвольной оболочек.

6. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что жесткую сетку выполняют в виде по меньшей мере двух сочлененных по вертикальным плоскостям сферических сегментов.

7. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что жесткую сетку выполняют в виде сферических сегментов, сочлененных по высоте, по меньшей мере в двух ярусах, при этом основание оболочки может быть расположено ниже уровня земли.

8. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что жесткую сетку изготавливают в виде сферических сегментов, сочлененных по радиальным плоскостям и/или параллельным вертикальным плоскостям.

9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что козырьки над входными и/или оконными проемами выполняют в виде цилиндрической, или части сферической, или гиперболической оболочек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36