Архитектурно-строительная система из объемных модулей для возведения зданий

Изобретение относится к области строительства, в частности к архитектурно-строительной системе из объемных модулей для возведения зданий. Технический результат заключается в обеспечении простоты использования, широком спектре применения и высокой мобильности. Система включает объемные модули, выполненные в плане в виде четырехугольников. Четырехугольник симметричен относительно большей диагонали. Углы, составляющие вершины, через которые проходит большая диагональ, равны соответственно 120 и 60°. Углы, составляющие вершины, через которые проходит меньшая диагональ, равны 90°. Модули размещены с формированием в качестве планировочной фигуры квадрата. Внешняя стена здания образована стенками модулей, пересекающимися под прямыми углами. Каждый модуль контактирует во внутреннем пространстве здания своими стенками с двумя соседними модулями. Длинная сторона модуля контактирует с короткой стороной одного соседнего модуля, а его короткая сторона контактирует с длинной стороной второго соседнего модуля. Модули размещены с образованием внутреннего квадратного в плане ядра. Перекрытие объемного модуля поддерживают вертикальные опоры. Сетка, по которой размещены вертикальные опоры, является ортогональной в пределах его участков, разделенных длинной диагональю. Крайние ряды сеток этих участков параллельны стенкам модуля. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к строительству, в частности жилых и социально-бытовых зданий из объемных блоков заводской готовности.

Известна архитектурно-строительная система многоугольной формы, состоящая из объемных призматических модулей, силовые каркасы которых выполнены в виде трапеций, состыкованных друг с другом при компоновке здания таким образом, что одни из их оснований образуют замкнутое круговое пространство внутри здания, а другие - наружные стены (SU №524897, кл. Е04Н 1/00, 1976).

Описанные конструктивные решения имеют ряд недостатков: при разработке их архитектурно-планировочных решений не используется объединение пространственных форм, дающих новое качество - силовые каркасы призматических объемных модулей при их объединении в здание не учитываются в качестве свайных ростверков, что приводит к усложнению и удорожанию конструкции фундаментов под такие дома. Использование традиционных компоновочных форм здания и сооружений, оправданных для кирпичных стен, железобетонных самонесущих панелей, бетонных блоков несет с собой многие старые недостатки: неэффективное расходование материалов, пространства здания, недогруженность элементов конструкции, наличие ненужных для жилья коридоров.

Известна также архитектурно-строительная система из объемных модулей для возведения зданий, включающая объемные модули, выполненные в плане в виде четырехугольников, одни боковые стенки которых формируют внутреннее замкнутое пространство здания, а другие образуют его внешние стороны (RU №2107137, Е04Н 1/00, 1996 г.).

Известная архитектурно-строительная система из объемных модулей для возведения зданий относится преимущественно к малоэтажному строительству, при этом она плохо вписывается в рельеф. Кроме того, она не имеет готовой системы пешеходных и транспортных коммуникаций, не масштабируется, не предназначена для включения в нее различных функций и не имеет возможности вертикального роста.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей устройства как на область малоэтажного, так и высотного строительства.

Достигаемым техническим результатом является то, что обеспечивается простота использования: можно в сжатые сроки разработать объемно-пространственное решение здания на основе готовых модулей; широкий спектр применения системы: от малоэтажных до высотных зданий, от жилых до производственных; масштабируемость модулей (размеры модуля, высота этажа, шаг вертикальных опор задаются, либо используются предлагаемые варианты); свободная планировка, с возможностью выбора конструктивной системы, от каркасной системы до структурных плит; высокая мобильность системы: возможно изменение плана системы, последовательный рост системы, изменение внутренней структуры; универсальность, модульность размеров; экономия территории (возможно устройство эксплуатируемых кровель с проездами автомобилей и парковками, не требующими дополнительных участков под эти цели); остекленные пассажи или открытые улицы для движения пешеходов либо транспорта заложены в плане модуля; адаптируемость к рельефу; ориентированность на сохранение природы (эксплуатируемые кровли с растительным покровом на них взамен уничтоженного под зданием).

Поставленная задача решается тем, что архитектурно-строительная система из объемных модулей для возведения зданий, включающая объемные модули, выполненные в плане в виде четырехугольников, одни боковые стенки которых формируют внутреннее замкнутое пространство здания, а другие образуют его внешние стороны, отличается тем, что объемному модулю придана в плане форма четырехугольника симметричного относительно большей диагонали, при этом углы, составляющие вершины, через которые проходит большая диагональ, равны, соответственно 120 и 60°, а углы, составляющие вершины, через которые проходит меньшая диагональ, равны 90°, причем при использовании в качестве планировочной фигуры квадрата внешняя стена здания образована стенками модулей, пересекающимися под прямыми углами, причем каждый модуль контактирует во внутреннем пространстве здания своими стенками с двумя соседними модулями так, что его длинная сторона контактирует с короткой стороной одного соседнего модуля, а его короткая сторона контактирует с длинной стороной второго соседнего модуля, при этом модули размещены с образованием внутреннего квадратного в плане ядра, кроме того, сетка, по которой размещены вертикальные опоры, поддерживающие перекрытие объемного модуля, является ортогональной в пределах его участков разделенных длинной диагональю, при этом крайние ряды сеток этих участков параллельны стенкам модуля. При этом размеры сетки, по которой размещены вертикальные опоры, поддерживающие перекрытие объемного модуля, составляют 6×6 м. Кроме того, по меньшей мере, один из модулей содержит в своем объеме коммуникационную зону, предпочтительно занимающую часть его объема и сформированную как пространство между стенками модуля, составляющими друг с другом угол 120°, и расположенной параллельно им внутренней перегородкой модуля, отделяющей функциональную зону.

Сравнение признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:

Признаки «…объемному модулю придана в плане форма четырехугольника симметричного относительно большей диагонали, при этом углы, составляющие вершины, через которые проходит большая диагональ, равны соответственно 120 и 60°, а углы, составляющие вершины через которые проходит меньшая диагональ, равны 90°…» обеспечивают возможность компоновки из объемных модулей широкого спектра планировочных фигур.

Признаки «…при использовании в качестве планировочной фигуры квадрата внешняя стена здания образована стенками модулей, пересекающимися под прямыми углами, причем каждый модуль контактирует во внутреннем пространстве здания своими стенками с двумя соседними модулями так, что его длинная сторона контактирует с короткой стороной одного соседнего модуля, а его короткая сторона контактирует с длинной стороной второго соседнего модуля, при этом модули размещены с образованием внутреннего квадратного в плане ядра…» обеспечивают возможность компоновки из объемных модулей квадратного в плане здания, включающего внутреннее ядро здания, который может быть использован как коридор-пассаж или атриум (многосветное пространство с инсоляцией через световой фонарь в крыше), образованный коммуникационными зонами 2-х модулей четырехугольников и ядром - см. фиг 4), или открытый внутренний двор.

Признаки «…сетка, по которой размещены вертикальные опоры, поддерживающие перекрытие объемного модуля, является ортогональной, в пределах его участков разделенных длинной диагональю, при этом крайние ряды сеток этих участков параллельны стенкам модуля…» упрощают работы по проектированию здания и обеспечивают надежность поддержания кровли, кроме того, упрощается конструкция здания при наличии нескольких уровней размещения модулей (нескольких этажей здания).

Признак «…по меньшей мере, один из модулей содержит в своем объеме коммуникационную зону, предпочтительно занимающую часть его объема и сформированную как пространство между стенками модуля, составляющими друг с другом угол 120°, и расположенной параллельно им внутренней перегородкой модуля, отделяющей функциональную зону…» дает возможность объединения коммуникационных зон соседних модулей для сквозного движения через внутреннее пространство здания и доступа к функциональным зонам здания.

Признаки второго пункта формулы изобретения позволяют минимизировать число вертикальных опор (обеспечивают достаточно большие размеры площадей свободных от вертикальных опор в случае применения альтернативных конструктивных решений перекрытия, таких как пространственные рамы).

Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают заданную компоновку внутреннего пространства модулей и позволяют формировать в объеме модуля коммуникационную (предназначенную для организации потоков перемещения людей и транспорта по зданию) и функциональную зоны (офисные, производственные площади, жилые помещения и т.п.) при использовании модулей для формирования квадратного в плане здания.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 - показан общий вид модуля в плане; на фиг.2 показана сетка вертикальных опор с модульной сеткой для компоновки вертикальных опор и деление модуля на зоны; на фиг.3 показан общий вид компоновки модулей в здание квадратной формы в плане; на фиг.4 показана сетка вертикальных опор для планировочной фигуры квадрата с модульной сеткой для компоновки вертикальных опор и деление модуля на зоны; на фиг.5 показан вариант неравномерного деления здания на зоны; на фиг.6 показана схема отработки компоновки формы здания по планировочной сетке.

На чертежах показаны первые боковые стенки 1, вторые боковые стенки 2, большая диагональ 3, проходящая через вершины 4 и 5, вершины 6 и 7, через которые проходит меньшая диагональ 8, место расположения вертикальных опор 9, коммуникационная 10 и/или функциональная 11 зоны, внутренние перегородки 12, здание 13 и его внешние стороны 14, ядро 15.

Объемный модуль выполнен в виде четырехугольника с первыми боковыми стенками 1 (короткие стороны) и вторыми боковыми стенками 2 (длинные стороны). Форма модуля в плане (см. фиг.1) симметрична относительно большей диагонали 3, при этом углы, составляющие вершины 4 и 5, через которые проходит большая диагональ 3 равны соответственно 120 и 60°, а углы, составляющие вершины 6 и 7, через которые проходит меньшая диагональ 8, равны 90°. Поскольку план модуля условно разбит относительно большей диагонали 3 на две равные части - в плане образуются прямоугольные треугольники с катетами 1, 2 и гипотенузой - большей диагональю 3 четырехугольника. Оба катета разделены на семь и четыре частей (см. фиг.2) соответственно для большого 2 и малого 1 катета. Точное соотношение катетов равно 1,73, используется для построения фигуры в плане. При разделении катетов на части используется округленное значение 1,75. При откладывании перпендикуляров от каждого катета из точек полученных делением катетов на семь и четыре частей образуется сетка, ортогональная в пределах его участков, разделенных длинной диагональю 3. Всего по 2-м катетам отложено одиннадцать частей, каждую из которых можно назвать модулем шага вертикальных опор (на чертежах точками показаны места расположения вертикальных опор 9). Этот параметр переменный и задается проектировщиком для достижения необходимого размера модуля четырехугольника. Таким образом, достигается масштабируемость модулей четырехугольника. Модуль шага вертикальных опор будет зависеть от необходимого шага вертикальных опор. Примеры стандартного модуля шага вертикальных опор: 6; 7,2; 8; 9 метров. Возможны другие размеры.

Модули выполнены с возможностью выделения в их объеме коммуникационной зоны 10 и/или функциональной зоны 11, первая из которых образована первыми боковыми стенками 1 образующими угол 120° и расположенными параллельно им внутренними перегородками 12, отсекающими функциональную зону 11.

Объемно-пространственная система из объемных модулей может быть использована для проектирования зданий многоугольной формы в плане из одинаковых объемных модулей по заданной в плане системе. В процессе сооружения зданий известным образом готовят основание сооружения.

При использовании в качестве планировочной фигуры квадрата (фиг.3) внешняя сторона 14 здания 13 образована стенками модулей, пересекающимися под прямыми углами, причем каждый модуль контактирует во внутреннем пространстве здания своими стенками с двумя соседними модулями так, что его длинная сторона (вторыми боковыми стенками 2) контактирует с короткой стороной (первыми боковыми стенками 1) одного соседнего модуля, а его короткая сторона контактирует с длинной стороной второго соседнего модуля, при этом модули размещены с образованием внутреннего квадратного в плане ядра 15. Сетка, по которой размещены вертикальные опоры 9, поддерживающие перекрытие объемного модуля, является ортогональной в пределах его участков разделенных длинной диагональю 3, при этом крайние ряды сеток этих участков параллельны стенкам модуля. Размеры сетки, по которой размещены вертикальные опоры 9, поддерживающие перекрытие объемного модуля, составляют 6×6 м. (Этот параметр переменный и задается проектировщиком для достижения необходимого размера модуля четырехугольника.) При объединении модуль шага вертикальных опор 9 каждой из сторон модуля-четырехугольника будет соответствовать модулю шага вертикальных опор любой из сторон другого модуля-четырехугольника при одинаковых размерах обоих четырехугольников. При объединении модулей в плане коммуникационные зоны 10 соседних модулей могут быть объединены торцами. Размеры коммуникационной зоны (ширина, длина) могут быть различными и задаются проектировщиком. На фиг.5 показан вариант неравномерного деления здания на зоны. Однако выделение коммуникационной зоны не обязательно.

Компоновка модулей по вертикали производится их укладыванием друг на друга. Требование - вертикальные опоры 9 вышележащих уровней (этажей) должны быть расставлены соответственно осей нижележащих уровней в целях оптимизации конструктивной системы. Однако возможны и другие варианты.

При отработке компоновки формы здания достаточно сложной формы используют модульную сетку (см. фиг.6), представляющую из себя проекции стенок модуля на площадь застройки, при условии компоновки из модулей здания 13 (архитектурного объема), форма которого представлена квадратом (см. фиг.3), когда проекции внешних стенок 14 одного архитектурного объема являются одновременно проекциями внешних стенок контактирующих с ними других архитектурных объемов. В данном случае сразу обеспечивается возможность определения потребного количества модулей.

1. Архитектурно-строительная система из объемных модулей для возведения зданий, включающая объемные модули, выполненные в плане в виде четырехугольников, одни боковые стенки которых формируют внутреннее замкнутое пространство здания, а другие образуют его внешние стороны, отличающаяся тем, что объемному модулю придана в плане форма четырехугольника, симметричного относительно большей диагонали, при этом углы, составляющие вершины, через которые проходит большая диагональ, равны соответственно 120 и 60°, а углы, составляющие вершины, через которые проходит меньшая диагональ, равны 90°, причем при использовании в качестве планировочной фигуры квадрата внешняя стена здания образована стенками модулей, пересекающимися под прямыми углами, причем каждый модуль контактирует во внутреннем пространстве здания своими стенками с двумя соседними модулями так, что его длинная сторона контактирует с короткой стороной одного соседнего модуля, а его короткая сторона контактирует с длинной стороной второго соседнего модуля, при этом модули размещены с образованием внутреннего квадратного в плане ядра, кроме того, сетка, по которой размещены вертикальные опоры, поддерживающие перекрытие объемного модуля, является ортогональной в пределах его участков, разделенных длинной диагональю, при этом крайние ряды сеток этих участков параллельны стенкам модуля.

2. Архитектурно-строительная система из объемных модулей по п.1, отличающаяся тем, что размеры сетки, по которой размещены вертикальные опоры, поддерживающие перекрытие объемного модуля, составляют 6×6 м.

3. Архитектурно-строительная система из объемных модулей по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из модулей содержит в своем объеме коммуникационную зону, предпочтительно занимающую часть его объема и сформированную как пространство между стенками модуля, составляющими друг с другом угол 120°, и расположенной параллельно им внутренней перегородкой модуля, отделяющей функциональную зону.