Многоэтажное здание
HIGH-RISE BUILDING

Изобретение относится к строительству многоэтажных зданий.
Известно многоэтажное здание, включающее прямоугольные в плане корпуса, выполненные с остекленными участками стен, установленные радиально и соединенные торцами с образованием центрального ядра (см. Калиш В.Г., Косаковский В.Α., Ржехина О.И. Типы домов и квартир за рубежом. М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1959, с. 171-172, рис. 319).
Недостатками указанного здания являются относительно сложные условия эксплуатации здания, низкие теплотехнические характеристики и плохая обтекаемость ветровыми потоками.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому (прототипом) является многоэтажное здание, включающее прямоугольные в плане корпуса, выполненные с остекленными участками стен, установленные радиально и соединенные между собой торцами с образованием центрального ядра. Здание снабжено наружным светопрозрачным покрытием и непрерывным по периметру здания стеновым ограждением, выполненным в плане круглой формы. Светопрозрачное покрытие и стеновое ограждение прикреплены к корпусам с образованием между ними внутренних замкнутых двориков (см. патент СССР на изобретение №1303042, фиг. 1 и 2).
Основными недостатками здания-прототипа являются относительно ограниченные устойчивость, прочность и степень обтекаемости ветровыми воздушными потоками.
Задачей изобретения является повышение устойчивости, прочности и степени обтекаемости ветровыми воздушными потоками конструкции многоэтажного здания.
Для решения поставленной задачи в многоэтажном здании, включающем прямоугольные в плане корпуса, выполненные с остекленными участками стен, установленные радиально и соединенные между собой торцами с образованием центрального ядра, наружное светопрозрачное покрытие и наружное светопрозрачное стеновое ограждение, выполненное непрерывным по периметру и в плане в виде фигуры постоянной ширины, светопрозрачные покрытие и стеновое ограждение прикреплены к корпусам с образованием между ними внутренних замкнутых двориков, наружное светопрозрачное стеновое ограждение выполнены в плане в виде треугольника Релло, корпуса внешними торцами упираются в углы треугольника Релло, а здание в плане одним из углов установлено против направления основного вектора розы ветров.
Сущность изобретения заключается в том, что наружное светопрозрачное стеновое ограждение выполнено в плане в виде треугольника Релло, причем корпуса внешними торцами упираются в углы треугольника Релло, а здание одним из углов установлено против направления основного вектора розы ветров. Такой новый признак, как выполнение в плане наружного светопрозрачного стенового ограждения в виде треугольника Релло, позволяет предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что у наружного светопрозрачного стенового ограждения повышается внешняя боковая поверхность и внутренняя поверхность, а также у наружных конструкций здания повышается прочность. Второй новый признак, как упирание корпусов внешними торцами в углы треугольника Релло, позволяет предлагаемому техническому решению проявить новое свойство, заключающееся в достижении максимальной жесткости и прочности конструкции здания в целом. Третий новый признак, как установка здания одним из углов против направления основного вектора розы ветров, позволяет предложенному техническому решению достигнуть нового свойства, заключающегося в заметном уменьшении сопротивления конструкции здания движению ветровых воздушных потоков.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть эффектов, заключающихся в повышении устойчивости, жесткости и степени обтекаемости воздушными потоками конструкции здания. Это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
На фиг. 1 изображено многоэтажное здание; на фиг. 2 изображено здание, поперечное сечение.
Многоэтажное здание включает корпуса 1, выполненные с остекленными участками стен 2, установленные радиально и соединенные между собой торцами 3 с образованием центрального ядра 4. Здание снабжено наружными светопрозрачными покрытием 5 и непрерывным по периметру здания стеновым ограждением 6, выполненным в плане в виде треугольника Релло. Светопрозрачное покрытие 5 и стеновое ограждение 6 прикреплены к корпусам 1 с образованием между ними внутренних замкнутых двориков 7.
Помещения корпусов 1 могут быть использованы для жилья, комнат отелей и офисов. Расположение корпусов 1 обеспечивает максимальный визуальный обзор как окружающего замкнутого дворика 7, так и внешнего пространства через стеновое ограждение 6, выполненное, например, из стеклоблоков, укрепленных на металлическом каркасе.
При использовании корпусов 1 в качестве жилых помещений, чтобы возможность визуального наблюдения каждого жилого помещения со стороны жилых помещений смежных корпусов 1, обращенных к одному дворику 7, была сведена к минимуму, часть каждого жилого помещения, обращенного к дворику 7, выполняется непрозрачной для соответствующей части всех других жилых помещений, в связи с чем количество корпусов 1 должно быть равно трем (это требование полностью реализуется предложенным техническим решением).
Корпуса 1 могут иметь балконы, расположенные по их продольным фасадам, что обеспечивает обзор двориков и внешнего пространства.
Центральное ядро 4 здания, имеющее наружное светопрозрачное покрытие 5, образует дополнительное пространство, используемое для различных целей, например для размещения лифтовых шахт 8, а также для размещения оборудования различного назначения.
Покрытие 5 может иметь форму свода, а в отдельных случаях здание может быть выполнено и без покрытия 5 над ядром 4. По периметру ядра 4 может быть выполнен замкнутый в плане проход 9, обеспечивающий доступ из лифтов 8 в любой из корпусов 1.
Каждый из корпусов 1 содержит центральный идущий в продольном направлении проход 10, отходящий от прохода 9 к внешнему торцу корпусов 1, где размещается лестничная клетка 11.
По сторонам прохода 10 размещаются комнаты 12, каждая из которых имеет стенку, образующую часть фасада здания.
а
а
Треугольник Релло представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса , центры которых находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной .
а
Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Релло обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна , то его площадь равна . Следовательно, при равных площадях треугольник Релло имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с многоэтажным зданием с наружным светопрозрачным стеновым ограждением, выполненным в плане в виде круга, многоэтажное здание с наружным светопрозрачным стеновым ограждением, выполненным в плане в виде треугольника Релло, имеет больший суммарный периметр (внешний плюс внутренний), а следовательно, большую суммарную поверхность, что имеет существенное значение для более эффективного рассеивания поверхностных механических и температурных напряжений и повышения трещиностойкости.
Поверхность (внешняя плюс внутренняя) у наружного стенового ограждения многоэтажного здания, выполненного в плане в виде треугольника Релло, по сравнению с наружным стеновым ограждением многоэтажного здания, выполненным в плане в виде круга, увеличивается более чем на 5%.
У треугольника Релло, по сравнению с кругом той же площади, диаметр практически во всех направлениях, проходящих через центр тяжести фигуры, больше на 5%, за исключением нескольких направлений, где они равны. Следовательно, жесткость сечения наружного стенового ограждения, выполненного в плане в виде треугольника Релло, увеличивается.
Кроме этого упирание внешних торцов трех корпусов (это количество корпусов для данного типа здания, как было отмечено нами ранее, является наиболее оптимальным) в углы треугольника Релло стенового ограждения является наиболее жестким и прочным вариантом конструкции всего многоэтажного здания в целом.
В предложенной конструкции многоэтажного здания один из трех углов реллообразного стенового ограждения устанавливается напротив направления основного вектора розы ветров, установленного для территории возведения многоэтажного здания.
Углы при вершинах треугольника равны 120°, это более чем на 30% меньше угла, образованного касательными пересекающимися линиями, куда может вписаться круг. Естественно, обтекаемость здания с реллообразным стеновым ограждением, при установке его одним из углов напротив ветрового воздушного потока будет заметно лучше обтекаемости здания с круглым стеновым ограждением. Следовательно, ветровые нагрузки на здание предложенной конструкции уменьшаются.
Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, заключается в повышении жесткости, прочности и устойчивости по отношению к статическим, динамическим и сейсмическим нагрузкам, кроме этого у конструкции здания повышается степень обтекаемости ветровыми воздушными потоками.