КУПОЛЬНОЕ БОЛЬШЕПРОЛЕТНОЕ РЕШЕТЧАТОЕ ДВУХСЛОЙНОЕ ПОКРЫТИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ
DOME HIGH-SPAN LATTCHED DOUBLE-LAYER COVERING OF BUILDING STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства, а именно к пространственным решетчатым конструкциям купольного вида, применяемым в покрытии различных зданий с большими пролетами.
В строительной практике издавна широко применяются купольные и сфероидальные покрытия из металла и бетона.
Известен купол культового сооружения, который содержит радиально расположенные ребра в виде ферм, верхний пояс которых образует формообразующий контур купола, с опорой в нижней части на несущую конструкцию, центральную стойку, покрытие и колпак. Каждая ферма выполнена в верхней части с консолью, жестко соединенной с опорным кольцом, на котором жестко закреплена верхней частью центральная стойка. Фермы соединены между собой внутренними связями через центральную стойку и концентрически расположенными относительно центральной стойки прогонами. На поверхности ребер и прогонов установлен сплошной настил из досок, по которому через гидроизоляционный слой уложено покрытие из отдельных листов металлопласта, которые соединены между собой посредством лежачих и стоячих фальцев с возможностью образования козырька над узлом опирания ферм на несущую конструкцию. Колпак выполнен со стержнем, имеющим ребра в виде радиально расположенных металлических пластин и соединенным в верхней части с кольцевой опорой, а в нижней части с опорным кольцом центральной стойки. Данное техническое решение было принято в качестве прототипа (RU 123432, дата публикации 27.12.2012).
Недостаток данного аналога в том, что возможности его ограничены в покрытиях больших пролетов, так как резко возрастают расходы материалов.
Задача, на решение которой направлено изобретение, - увеличение длины покрытия, повышение эксплуатационных свойств покрытия, в частности усиление несущей способности, прочности, надежности и улучшение архитектурной выразительности.
Указанная задача достигается посредством купольного большепролетного решетчатого двухслойного покрытия строительного сооружения, содержащего сдвоенный внутренний и внешний купола, опирающиеся на распорный барабан, который опирается на распорно-металлические фермы треугольного сечения, фермы широким концом соединены с барабаном, а узким концом с опорным пилоном, в зоне верхнего соединения фермы с внешним куполом монтируется навесной металлический козырек, аналогичный козырек монтируется по нижнему соединению ферм с барабаном, узкий край фермы соединяется с опорной пятой, канаты соединяют фермы с бетонными внешними противовесами, распорные несущие фермы связываются ригелями и прогонами, между которыми укладываются металлические и стеклянные пакеты, в местах соединения ферм с пилонами или стенами фермы подпираются снизу консолями, на вершине сдвоенного купола монтируется вентиляционная шахта.
Также при необходимости предполагается частичное раскрытие купола посредством устройства в куполе воздушно-световых проемов 16 в нижней его части, примыкающей к барабану фиг. 9. Проем состоит из козырька (полукруглой или треугольной формы), внешней декоративной решетки и двух створок 17, закрепленных на одном стояке, расположенном по центру проема. Створки открываются внутрь проема и закрывают проем, вращаясь по оси стояка, аналогично крыльям бабочки. Створки приводятся в движение электроприводами. Количество световоздушных проемов зависит от размеров купола.
Фиг. 1, фиг. 2 - общий вид купольного большепролетного решетчатого двухслойного покрытия строительного сооружения.
Фиг. 3. Вид купольного покрытия сверху.
Фиг. 4. Внешний купол.
Фиг. 5. Внутренний купол.
Фиг. 6. Сдвоенные купола в разрезе с соединительными элементами.
Фиг. 7. Сдвоенные внутренний и внешний купола.
Фиг. 8. Распорно-металлическая ферма треугольного сечения.
Фиг. 9. Общий вид купольного большепролетного решетчатого двухслойного покрытия строительного сооружения со световыми проемами.
Фиг. 10. Общий вид купольного большепролетного решетчатого двухслойного покрытия строительного сооружения со световыми проемами.
Купольное большепролетное решетчатое двухслойное покрытие строительного сооружения состоит из нескольких элементов: распорного барабана 1, сваренного из металлических уголков или труб, сдвоенных внутреннего и внешнего куполов 2, распорных металлических ферм треугольного сечения 3, навесного металлического козырька 4, опорных пят 5, несущих пилонов или кольцевых стен 6, канатов 7, соединяющих фермы с бетонными внешними противовесами 8. Распорные несущие фермы связываются ригелями 9 и прогонами 10, между которыми укладываются металлические и стеклянные пакеты 11 (показаны на фиг. 3). В местах соединения ферм с пилонами или стенами фермы подпираются снизу консолями 12. На вершине сдвоенных внутреннего и внешнего куполов 2 монтируется вентиляционная шахта 13.
Распорный барабан 1 имеет пространственную конструкцию с внутренними соединительными элементами, которая придает ему жесткость и прочность, необходимые при опоре на него наклонных распорных металлических ферм треугольного сечения 3. Верхняя окружность барабана больше нижней его окружности (показана на фиг. 1 и фиг. 2). Образующиеся секции в барабане закрываются стеклянными рамами. Барабан изолируется от сдвоенного купола металлическим покрытием в верхней части. Покрытие центральной части пролета состоит из сдвоенных внутреннего и внешнего куполов 2 (фиг. 4 и 5), соединенных металлическими стойками и распорами (фиг. 6). Внутренний купол собирается из дюралевых или титановых элементов в целях облегчения его веса. Внешний купол выполняется из прочной нержавеющей стали или дюраля. Образуемые в куполах ячейки заполняются застекленными рамами или пакетами. Общий вид купола изображен на фиг. 7. На вершине сдвоенного купола монтируется вентиляционная шахта 13, регулирующая воздушную тягу. На вершине внутреннего купола монтируется горизонтально круглая площадка 14, которая соединяется с внешним куполом и усиливает жесткость и прочность всей купольной конструкции (показана на фиг. 3). На нее же устанавливается вентиляционная шахта.
Распорно-металлические фермы треугольного сечения 3 имеют дополнительную внутреннюю пространственную структуру в виде образования дополнительных внутренних ферм, образуемых за счет внутренних соединительных стоек и распоров (фиг. 8). Эта структура позволяет усилить сопротивляемость фермы на излом и сжатие, что необходимо для удержания купола под определенным углом. Фермы собираются из нескольких секций (2, 3 и более) в зависимости от длины пролета. Распорно-металлические фермы треугольного сечения поддерживаются канатами 7 для устранения прогибов под тяжестью снега и обледенения. Устанавливаются фермы высоким и широким концом к барабану, а узким - на опорный пилон, показано на фиг. 1. Тонкий край фермы соединяется с опорной пятой 5, расположенной на бетонном основании, и примыкает к бетонному внешнему противовесу 8. Концы распорно-металлических ферм треугольного сечения соединяются металлическими стяжками 15 во избежание их расползания фиг. 3.
В зоне верхнего соединения фермы с внешним куполом монтируется навесной металлический козырек 4, который защищает стыки соединения ферм с барабаном от внешних осадков (фиг. 3). Аналогичный козырек монтируется и по нижнему соединению ферм с барабаном. Оба козырька соединяются вертикальными и распорными стойками по их краям. Таким образом, получается усиление связки барабана с фермами, и давление ферм на барабан частично передается на эти козырьки.
При больших размерах пролетов распорно-металлические фермы треугольного сечения могут подпираться снизу консолями 12, установленными на стенах под фермами и под прогонами 10 для усиления их несущей силы. Крайние концы ферм связываются металлическими стяжками 15 во избежание их расползания.
Между фермами устанавливаются ригели 9, на которые кладутся прогоны 10. Пространство между прогонами закрывается металлическими и стеклянными пакетами 11, которые заполняются легким изоляционным материалом (фиг. 2 и 3). Металлическими и стеклянными пакетами укладываются на прогоны с двумя полками. Сверху пакеты застилаются кровельными элементами.