МАЛОЭТАЖНОЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЖИЛОЕ ЗДАНИЕ В ФОРМЕ МНОГОГРАННИКА
LOW-RISE RESIDENTIAL BUILDING IN FORM OF POLYHEDRA

Изобретение относится к области строительства, а именно, жилых бескаркасных симметричной композиции зданий коттеджного типа, несущие крупноразмерные элементы которых изготовлены промышленным способом предпочтительно из стального фибробетона.
Здания в форме многогранников известны.
В частности известен строительный модуль по патенту США на изобретение (RU 4000589, E04B 1/00, 04.01.1977). Он включает множество совпадающих строительных частей, соединенных друг с другом подходящими сторонами, причем части пола и потолка выполнены совпадающими секторообразными (в форме пятиугольника), у которых один конец имеет V-образную форму, другой противоположный конец более узкий прямолинейный, боковые стороны выполнены одинаковой длины); стена с оконными проемами выполнена V-образной формы, а стена с дверным проемом выполнена прямолинейной. Боковые стены выполнены в виде рам. Строительные модули могут быть расположены в ряд, близкого к прямолинейному, одного уровня или двух уровней. Недостатком такой конструкции является то, что она не дает возможности рационального их встраивание в функциональные части зданий.
Известно здание в форме многогранника по патенту США на изобретение (US 5029420, E04B 1/26, 09.07. 1991). Оно выполнено в форме восьмигранника, представляющего каркас (в один или два этажа) с использованием вертикальных (колонны) и горизонтальных элементов из деревянных брусьев. Здание экологично. Недостатком этого известного здания является ограниченные функциональные возможности при высокой пожарной опасности.
Известен также строительный комплекс по международной заявке на изобретение (WO 9218725, E04V1/34, 29.10 1992). Он включает один (с индивидуальным входом) или несколько одинаковых строительных блоков, связанных переходами с центральным зданием с общим входом. Строительный блок представляет собой малоэтажное здание гостиничного типа в форме восьмигранника и содержит несущие стены - наружную (периферийную), внутреннюю (центральную) и разделяющие (радиальные), перегородки, перекрытия из трапециевидных элементов, лестничный узел с центральной винтовой лестницей, крышу и фундамент. Разделяющие стены установлены с шагом в 45 градусов. Каждая перегородка расположена параллельно одной из разделяющих стен. Строительный блок для своего функционирования имеет системы энергетического и водоснабжения, канализации и отопления. Недостатком этого известного здания, принятого в качестве прототипа, является нецелесообразность использования его для индивидуального жилья по ограниченным функциональным возможностям и трудоемкости строительства (из-за невозможности осуществления полной механической сборки здания из заводских элементов).
Задачей изобретения было создание такого малоэтажного индивидуального жилого здания в форме многогранника, для которого при повышенной его функциональности требовалось бы ограниченное количество видов строительных элементов с простой конфигурацией и обеспечивалась технологичность их изготовления из стального фибробетона и возможность бессварочного монтажа при строительстве и повышаемой этажность реконструкции.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата малоэтажное индивидуальное жилое здание в форме многогранника включает несущие периферийную, центральную и радиальные стены, перегородки, перекрытия из трапециевидных элементов, лестничный узел, крышу, фундамент и по крайней мере одно крыльцо, а также системы энергетического и водоснабжения, канализации и отопления. Отличительной особенностью патентуемого здания является то, что его лестничный узел имеет центральные этажные грузовые проемы, радиальные стены установлены с угловым шагом в 90 градусов, трапециевидные элементы каждого перекрытия имеют угол между боковыми сторонами в 30 градусов и выполнены по крайней мере двух типоразмеров по длине - неконсольных, обеспечивающих образование лестничных проемов, и консольных, внутренние торцы которых образуют участки этажных грузовых проемов, причем часть помещений между смежными радиальными стенами образована двумя радиальными перегородками с угловым шагом в 30 градусов или одной радиальной перегородкой, образующей с одной из смежных радиальных стен угол в 60 градусов.
Для повышения технологичности изготовления строительных элементов из стального фибробетона и упрощения их монтажа основные элементы здания имеют следующие особенности.
Периферийные и центральные несущие стены здания состоят из панелей, представляющих собой призмы с горизонтальными основаниями в виде равнобоких трапеций, вертикальные боковые стороны призм образуют с плоскими поверхностями углы в 75 градусов, присоединительные торцы имеют углубления под соответствующие вертикальные и горизонтальные уплотняющие элементы, призмы на своих поверхностях имеют зацепляющие элементы в виде глухих отверстий, сопряженных с углублениями под замыкающие элементы связи, причем периферийные призмы выполнены с оконными, дверными или вентиляционными проемами, а центральные призмы - с дверными, оконными проемами или цельными.
Каждая радиальная несущая стена здания выполнена из одной призмообразной панели, стыковочные вертикальные плоские поверхности которой пересекаются под углом 150 градусов с образованием симметричных выступа и впадины соответственно и имеют на боковых вертикальных поверхностях зацепляющие элементы в виде глухих и/или сквозных отверстий, сопряженных с углублениями под замыкающие элементы связи.
Перегородки здания выполнены в виде удлиненных в вертикальном направлении пластинчатых элементов, которые размещены в направляющих, закрепленных на верхних и нижних перекрытиях, и входят попарно в зацепление между собой за счет выступов и впадин на соответствующих их вертикальных поверхностях.
Замыкающие элементы связи стен здания между собой и перекрытиями соответственно выполнены в виде набора угловых пластин, изогнутых под углом в 75, 90 и 105 градусов, и в виде пластин для связи элементов перекрытия меду собой, причем замыкающие элементы связи имеют отверстия под клиновые анкеры и/или болты с возможностью регулирования фиксирующего расстояния.
Для уменьшения радиального габарита здания при наличии грузового проема и обеспечения простоты изготовления и монтажа лестничные проемы его лестничного узла образованы на каждом этаже внутренними торцами смежных несущих радиальную стену неконсольных плит перекрытия, боковыми торцами консольных плит перекрытия, торцом размещенной у грузового проема трапециевидной вставки и треугольной вставки у одной из сторон консольных плит перекрытия, лестница является одномаршевой, лестничные марши выполнены прямолинейными сборными с различной длиной верхних концевых опор косоуров, закреплены своими верхними и нижними концами на смежных по этажам соответствующих консольных плитах перекрытия и снабжены сборным ограждением, ограждение лестничных проемов закреплено на трапециевидных вставках, а в открытой треугольной части лестничных проемов размещен трубопроводный блок.
Для удобства эксплуатации здания его лестничный узел снабжен грузовой кабиной, размещенной с возможностью перемещения в вертикальных направляющих через грузовые проемы, грузовая кабина кинематически связана с приводом, а грузовой проем по высоте каждого этажа снабжен закрепленным на вертикальных опорах ограждением с дверью, оснащенной механическим блокирующим устройством, исключающим ее открывание при отсутствии грузовой кабины на этаже.
Для упрощения изготовления и сборки вертикальные направляющие грузовой кабины здания размещены с угловым шагом в 120 градусов, имеют кольцевое поперечное сечение, соединены с беззазорным примыкание своих частей, например с помощью цилиндрических вставок, закрепленных радиально ориентированными винтами, и связаны с плитами перекрытий узлами продольно-поперечного смещения. Последние включают П-образные скобы, цилиндрические эксцентричные кольца и разрезные торообразные опорно-центрирующие кольца, скобы своими опорными концами зафиксированы с помощью винтовых соединений на составных частях вертикальных направляющих и охватывают с зазором эксцентричные кольца, взаимодействующие своей наружной поверхностью с поверхностью составных частей вертикальных направляющих и с продольными участками скоб, а также с торцами винтов, ввинченных в поперечные участки скоб, причем эксцентричные кольца размещены на разрезных торообразных опорно-центрирующих кольцах, зафиксированных винтовыми соединениями на кронштейнах плит перекрытий.
Для повышения удобства монтажа и повышения несущей способности вертикальные опоры предпочтительно сеточного ограждения грузового проема ленточного узла здания являются опорными колоннами консольных плит перекрытий и выполнены идентично вертикальным направляющим грузовой кабины с аналогичным креплением и размещением между вертикальных направляющих со сдвигом в 60 градусов.
Для обеспечения автоматического срабатывания без дополнительных энергетических затрат механическое блокирующее устройство двери ограждения грузового проема включает стопор, ограничитель и нажимной элемент, причем стопор состоит из корпуса и подпружиненного запорного элемента с тремя скосами - верхним и нижнем симметрично расположенными и боковым, корпус стопора установлен на нижней части рамы двери у направляющей грузовой кабины, ограничитель выполнен в виде П-образной пластины с перемычкой и параллельными боковыми частями - базовой, зафиксированной на несущей завесы двери направляющей, и контактной, а нажимной элемент выполнен в виде изогнутой пластины, имеющей вертикальную плоскую рабочую часть с двумя противоположно ориентированными скосами, разделенными прямолинейным участком, и опорную часть, жестко соединенную с нижней обоймой ролика грузовой кабины с возможностью поочередного взаимодействия с верхним и нижним скосами запорного элемента стопора.
Для обеспечения возможности повышающей этажность реконструкции вне зависимости от модификации здания на потолочном перекрытии верхнего его этажа возведена башня, выполненная с помощью возвышения центральной стены и закрытия центрального пространства, например тремя плитами с контактными плоскостями - центральной и одинаковых боковых, а покрытие крыши выполнено из размещенных в зоне над периферийной стеной секторообразных двухступенчатых карнизных блоков и трапециевидных плит, опирающихся на меньшие ступени карнизных блоков и блоков герметизированной стенки углубления, примыкающего к центральной стене, полость под трациевидными плитами между их опорными частями заполнена утеплителем, например из базальтовой ваты, причем у малых оснований трапециевидных плит выполнены проемы, а в центральной стене выполнено по крайней мере одно отверстие, гидравлически связанное с трубопроводом для отвода воды от атмосферных осадков.
Для обеспечения надежности работы водоотлива при оттепелях углубление в кровле здания вокруг его башни снабжено лотком, имеющим наружное подогревающее по крайней мере трехслойное покрытие, средний слой которого выполнен из электропроводного материала, а остальные слои выполнены из диэлектрического материала, прием такое же трехслойное покрытие имеет элемент гидравлической связи лотка с трубопроводом для отвода воды от атмосферных осадков.
Для расширения эксплуатационных возможностей здания по крайней мере часть его крыши выполнена в виде балкона, имеющего установленного на карнизных блоках ограждение и выход на него через башню, а на остальной части крыши возведена веранда в виде каркаса из трубчатых элементов - вертикальных закрепленных на карнизных блоках, радиальных наклоненных к центру с закреплением на перекрытии башни и соединенных между собой горизонтальными перемычками, причем на каркас натянут тент, вертикальные стенки которого имеют прозрачные участки. Также возможна модификация здания, в котором на перекрытии его верхнего этажа выполнены, кроме комнат, балкон и две лоджии, комнаты занимают сектор в 180 градусов, лоджии - сектор в 30 градусов каждая, в секторе балкона в 120 градусов на перекрытии возведено покрытие из блоков карнизного ограждения и наклонных в сторону центральной стены трапециевидных плит с образованием проемов и углубления, гидравлического связанного с внутренним или внешнем трубопроводом для сброса воды от атмосферных осадков, консольные плиты потолочного перекрытия в секторе балкона опираются на колонны, причем каждая из лоджий примыкает к радиальной стене и оснащена наклонной трапециевидной плитой, а выход по крайней мере на одну из лоджий выполнен в центральной стене.
Для энергосбережения по крайней мере части потребляемой энергии здание снабжено ветроэлектроустановкой с вертикальноосевой воздушной турбиной, расположенной на опоре, закрепленной в центральной части крыши.
Для расширения использования нетрадиционных источников энергии и возможности их объединения с синергическим эффектом здание снабжено аэродинамической гелиоустановкой со стационарными солнечными коллекторами, совмещенными с вытяжной башней и ее основанием, причем опора ветроэлектроустановки выполнена трубчатой формы из теплопроводного материала и совмещена с вытяжной башней гелиоустановки.
Улучшение характеристик комплексной энергетической установки здания достигается тем, что основание его гелиоустановки имеет вертикальную часть с турбогенератором и горизонтальную часть с горизонтальными каналами, идущими от периферии к центру при вертикальных нижних входах, причем верх горизонтальной части частично выполнен из оптического прозрачного материала, например градостойкого стекла и/или градостойкого стекла, покрытого полимерной пленкой, способной преобразовывать ультрафиолетовую часть солнечного излучения в красную. Дополнительно входы каналов гелиоустановки оснащены дефлекторами, а поворотный торцевой элемент ветроэлектроустановки оснащен сегнеровым колесом, пневматически связанной с полостью вытяжной башни.
Для получения горячей воды или нагрева незамерзающего теплоносителя здание снабжено расположенными на его покрытии в секторе от 60 до 120 градусов несколькими солнечными коллекторами предпочтительно плоскими, которые установлены с охватом по крайней мере южной части башни наклонно с возвышением у башни и с фиксированным углом наклона или с возможностью сезонного дискретного изменения угла наклона при обеспечении свободного прохода дождевой воды в направлении башни.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображено индивидуальное жилое здание в форме двенадцатигранника (двухэтажная модификация с балконом и верандой), вид (с частичным разрезом) со стороны входа;
на фиг. 2 то же - вид А на фиг. 1 (и на фиг. 28) с частичным разрезом;
на фиг. 3, 4 и 5 то же - разрезы Б-Б, В-В и Г-Г. соответственно на фиг. 1 (поэтажные планы);
на фиг. 6 то же - фрагмент плана этажа здания с общим сопряжением периферийной и центральной стен с помощью радиальной стены и перегородки;
на фиг. 7 то же - сопряжение периферийной и центральной стен с радиальной стеной, часть вида сверху с местными разрезами;
на фиг. 8 то же - вид Д на фиг. 7;
на фиг. 9 то же - разрез Е-Е на фиг. 8;
на фиг. 10 то же - сопряжение периферийной и центральной стен с перегородкой, горизонтальный разрез;
на фиг. 11 то же - модификация неконсольного элемента перекрытия в форме равнобокой трапеции (с углом α между боковыми сторонами в 30 градусов);
на фиг. 12 то же - модификация с консольным внутренним участком элемента перекрытия в форме равнобокой трапеции (с углом α между боковыми сторонами в 30 градусов);
на фиг. 13 то же - часть повернутого горизонтального разреза по лестничному узлу второго этажа здания;
фиг. 14 то же - часть разреза Ж-Ж на фиг. 13 (размещение лестницы в лестничном проеме здания);
на фиг. 15 то же - лестничный марш с ограждением, вид сбоку;
на фиг. 16 то же - фрагмент разреза З-З на фиг. 15;
на фиг. 17 то же - фрагмент регулируемого соединения направляющей грузовой кабины с опорно-центрирующим кольцом, установленным на перекрытии;
на фиг. 18 то же - узел крепления опорно-центрирующего кольца на перекрытии (вертикальный радиальный разрез);
на фиг. 19 то же - фрагмент разреза И-И на фиг. 13;
на фиг. 20 то же - разрез К-К на фиг. 19;
на фиг. 21 то же - блокирующее устройство этажной двери лестничного ограждения зоны перемещения грузовой кабины, часть горизонтальной проекции с разрезом;
на фиг. 22 то же - ограничитель блокирующего устройства, аксонометрическое изображение;
на фиг. 23 то же - блокирующее устройство, часть вертикальной проекции;
на фиг. 24 то же - часть повернутого сечения по Л-Л на фиг. 2;
на фиг. 25 то же - трехэтажная модификация здания с балконом, двумя лоджиями и комнатами и/или оранжереей, вид со стороны входа;
на фиг .26 то же - вид М на фиг.25 (и на фиг. 29);
на фиг. 27 то же - разрез Н-Н на фиг. 25;
на фиг. 28 то же - одноэтажная модификация здания с балконом и верандой, вид со стороны входа;
на фиг. 29 то же - двухэтажная модификация здания с балконом, двумя лоджиями и комнатами и/или оранжереей, вид со стороны входа;
на фиг. 30 то же - верхняя часть здания, оснащенной ветроэлектроустановкой с вертикальноосевой турбиной с тремя прямолинейными симметричного профиля лопастями ограниченного поворота, вертикальный вид с частичным разрезом;
на фиг. 31 то же - часть вида П на фиг. 30;
на фиг. 32 то же - верхняя часть здания, оснащенная аэродинамической со стационарными солнечными коллекторами гелиоустановкой, совмещенной с ветроэлектроустановкой с вертикальноосевой турбиной, вид с частичными разрезами;
на фиг. 33 то же - вид Р на фиг.32;
на фиг. 34 то же - выносной элемент I на фиг.32;
на фиг. 35 то же - сечение С-С на фиг. 26 (по раме блока плоского солнечного коллектора);
на фиг. 36 то же - узел крепления к башне и покрытию рамы, на котором установлен плоский солнечный коллектор.
Изобретение представляет собой малоэтажное, например двухэтажное, индивидуальное жилое здание в форме двенадцатигранника (фиг. 1…5) и включает несущие стены (периферийную 1, центральную 2, радиальные 3), радиальные перегородки 4, трапециевидные перекрытия 5, лестничный центральный узел 6, бесчердачную крышу 7, фундамент 8 и крыльцо 9.
Несущая периферийная стена 1 состоит из крупноразмерных плит (панелей) трех модификаций: панелей 1а с оконными проемами 10, панелей 16 с дверными проемами 11 и панелей 1в (подвальных) с вентиляционными проемами (продухами) 12. Несущая центральная стена 2 состоит тоже из плит (панелей) трех модификаций: простеночных панелей 2а, панелей 26 с дверными проемами 13 и панелей 2в (башенных оконно-дверных) с оконными проемами 14 или дверными (с высоким порогом) проемами 14а. Несущие радиальные стены 3 выполнены в виде простеночных монолитных (каждая из одной панели). Они установлены с угловым шагом в 90 градусов и состыкованы со смежными панелями соответствующих модификаций периферийной 1 и центральной 2 стен.
Панели периферийной стены 1 имеют одинаковую базовую конструкцию, поэтому достаточно рассмотреть одну ее модификацию - панель 1а с оконным проемом 10 (фиг. 6…9). Панель 1а представляет собой призму с горизонтальными основаниями верхним 15 и нижним 15а в виде равнобоких трапеций. Вертикальные стыковые стороны 16 и 16а панели 1а образуют между собой угол α=360°:12=30° (по номиналу), а с плоскими поверхностями 17 (17а) - углы β=180°-90°-0,5α=90°-0,5-30=75. Присоединительные торцы (стороны 15, 15а и 16, 16а) панелей 1а имеют углубления 18 (18а) и 19 (19а) под соответствующие горизонтальные и вертикальные уплотнения, причем углубления могут иметь угловое сечение - симметричное для углублений 18 (18а) и асимметричных для углублений 19 (19а), например с наклоном плоскостей паза к торцам 16 (16а) под углом β=75° и 0,5α=0,5-30°=15° соответственно. Панели 1а на своих поверхностях 17 (наружной) и 17а (внутренней) имеют соответственно зацепляющие элементы 20, 20а и 20б в виде приконтурных горизонтальных глухих отверстий, сопряженных соответственно с углублениями в виде пазов - горизонтальных 21, 21а и вертикальных 21б под соответствующие замыкающие элементы связи.
Панели центральной стены 2 имеют одинаковую базовую конструкцию, поэтому достаточно рассмотреть одну его модификацию - простеночную панель 2а (фиг. 6, 7 и 10). Панель 2а аналогична панели 1а периферийной стены 1, т.е. представляет собой призму с горизонтальными основаниями верхним 15б и нижним 15в в виде равнобоких трапеций, имеет такие же угловые параметры (α, β, γ), зацепляющие элементы, пазы и прочее. Отличие состоит по крайней мере только в длине панелей: длина боковой поверхности, например, 176 панели 2а меньше аналогичной длины боковой поверхности 17 панели 1а.
Каждая радиальная несущая стена 3 выполнена из одной в виде призмообразной панели (с вертикальной плоскостью симметрии). Ее стыковые вертикальные поверхности 22 и 22а, а также 23 и 23а пересекаются под углом γ=150° с образованием симметричных выступа 24 и впадины 25 соответственно. Боковые поверхности 26 и 27 панели 3 имеют размещенные вдоль ее контуров зацепляющие элементы в виде предпочтительно соосных сквозных отверстий 28 или глухих отверстий (на чертеже не показано), сопряженных соответственно с углублениями в виде пазов - горизонтальных 29 и вертикальных 30 под замыкающие элементы связи.
Радиальные перегородки 4 (фиг. 6 и 10) выполнены сборно-разборными в виде набора удлиненных в вертикальном направлении пластинчатых элементов 31, входящих попарно в зацепление между собой за счет выступов 32 и впадин 33 на соответствующих их узких продольных поверхностях 31а и 31б, размещенных в горизонтальных направляющих (нижних 34 и верхних 34а), например в виде швеллеров, и взаимодействующих со стенными панелями 1а и 2а через деформируемые концевые элементы 35 и 36. В перегородках 4 может быть выполнен дверной проем 4а или оставлен проход 46 у центральной стены 2, например в подвальных помещениях или при зональном делении жилого помещения.
Перекрытия 5 являются сборными и состоят из набора трапециевидных элементов в виде плит двух разновидностей 5а и 5б - неконсольной и консольной соответственно (фиг. 11 и 12) и имеют приконтурные зацепляющие элементы 37 в виде глухих и/или сквозных отверстий, сопряженных с углублениями замкнутыми 38 или открытыми с одной стороны 38а (фиг. 7) под замыкающие элементы связи.
1
2
1
Контур неконсольных плит 5а перекрытия 5 (фиг. 11) имеет вид равнобокой трапеции с основаниями большим 39 и меньшим 40. Длина b большого основания 39 соответствует длине наружного контура участка периферийной стены 1, а длина bменьшего основания 40 соответствует меньшей длине контура участка центральной стены 2. Угол между боковыми сторонами 41 и 42 α=30°. Размер L боковой стороны 41 (42) определяется зависимостью
1
1
L=R-r,
где R - максимальный радиальный размер поперечного сечения здания (от точки симметрии O расположения стен 1 и 2 здания);
1
r - максимальный радиальный размер лестничного центрального узла 6.
1
Размер L определяется из условия, что чистая площадь (без учета толщины стен) должна составлять, например 8…10 м при радиальном размере зданиями R<14 м.
Неконсольные плиты 5а перекрытия 5 обеспечивают разделение этажного пространства между периферийной стеной 1 центральной стеной 2.
1
2
Контур консольных плит 5б перекрытия 5 (фиг. 12) имеет вид равнобокой трапеции с основаниями большим 43 (длиной размером b) и меньшим 44 (являющегося частью контура грузового проема 6а) с углом α=30° между боковыми сторонами 41а и 42а. Плита 5б перекрытии 5 отличается от разновидности 5а только размером L боковой его стороны 41а (42а), который определяется по зависимости
2
2
L=R-r,
2
где r - максимальный радиальный размер грузового проема 6а.
3
1
2
Консольные плиты 5б перекрытия 5 имеют консольный внутренний участок 5в с размером r=r-r и обеспечивают, кроме разделения этажного пространства между стенами 1 и 2, еще и разделение части такого пространства в пределах лестничного узла 6.
Плиты 5а и 5б перекрытий 5 имеют на своих боковых сторонах (соответственно 41 и 42, 41а и 42а) углубления 45 и 45а (конгруэнтные углублениям 19 и 19а панелей 1а) под уплотняющие элементы 46 из эластичного материала, обычно применяемого в уплотнителях для строительных панелей. Из такого же материала выполнены уплотняющие элементы 46а, расположенные в углублениях 18 и 18а панелей 1а (фиг. 9).
Замыкающие элементы связи 47 (фиг. 6) частей несущих стен 1 здания между собой и перекрытиями 5 или последних между собой могут быть выполнены в виде изогнутых или неизогнутых пластин нескольких модификаций.
Замыкающий элемент связи 47 панелей 1а периферийной стены 1 между собой (фиг. 7) выполнен в виде двух пар изогнутых (фиг. 6) под углом δ=180°-β=180°-75°=105° металлических наружных пластин 47а. Каждая пластин 47а размещена в пазе 21 смежных панелей 1а и закреплена проходящем через ее сквозное отверстие 48 клиновым анкером 49 в глухом отверстии 20 соответствующей панели 1а и стянута через сквозное отверстие 50 болтовым соединением 51. Замыкающий элемент связи 47 панелей 2а центральной стены 2 тождественен вышеуказанному, т.е. выполнен в виде двух пластин 47а, стянутым болтовым соединением 51. Клиновые анкеры 49 выпускаются промышленностью в виде расширяющейся металлической гильзы 49а с клиновинтововым механизмом, винт 496 которого фиксируется гайкой 49в с пружинной шайбой 49г.
Замыкающие элементы связи 47 панелей 1а и 2а с радиальной стеной 3 выполнены в виде металлических пластин 47б и 47в, изогнутых соответственно под углом 75 градусов и 105 градусов и имеющих сквозные отверстия 48 под клиновые анкеры 49 (или под один анкер 49 и болтовое соединение 52 в случае сквозного отверстия 28 в радиальной стене 4). Близкие пары замыкающих элементов 47 размещают на разных уровнях по высоте. Замыкающие элементы связи 47 панелей 1а, 2а, радиальной стены 3 и перегородок 4 с перекрытиями 5 выполнены в виде изогнутых под углов в 90 градусов пластин 47г и 47д, а для соединения перекрытий 5 между собой - в виде обычных пластин 47е. Замыкающие элементы 47д могут быть соединены с направляющими 34 и 34а перегородок 4 с помощью винтов 34б.
Для удобства монтажа регулирование расстояния между осями пар зацепляющих элементов (отверстий 20, 20а, 20в панелей 1а и 2а; отверстий 28 и 29 радиальной стены 3 и отверстий 37 элементов перекрытий 5) может быть обеспечено за счет эксцентричных втулок, размещенных в соответствующих отверстиях замыкающих элементов связи 47 (на чертеже не показано).
Лестничный узел 6 здания (фиг. 13 и 14) включает центральную (ограниченную центральной стеной 2) часть здания и оснащен лестницей 53, включающей прямолинейные лестничные марши 54 с ограждением 55. Лестничные марши 54 размещены в лестничных проемах 56, которые образованы на каждом этаже внутренними торцами смежных несущих радиальную стену 3 бесконсольные плиты 5а перекрытия 5 и боковыми торцами плит 56 с внутренними консольными частями 5в и закреплены своими торцами с боковыми сторонами смежных по этажам и противоположных по расположению элементов перекрытий с внутренними консольными участками. Незанятая лестничными маршами 54 часть лестничных проем 56 прикрыта трапециевидными (с клиновым углублением 57а вместо малого основания) вставками 57, жестко связанными с помощью пластинчатых замыкающих элементов связи 47е и анкеров 49 с зацепляющими элементами 37 консольных частей 5в плит 56 перекрытий 5 и самих вставок 57. Лестничный проем 56 снабжен ограждением 58.
Лестничные марши 54 могут быть выполнены монолитными или сборными, что технологически более целесообразно. Сборный лестничный марш 54 (фиг. 13, 15 и 16) состоит из двух балок (косоуров) 59 и 59а со ступенчатыми консольными опорами 60 под съемные ступени 61 в виде прямоугольных пластин и концевыми горизонтальными опорами 62 (верхними) и 63 (нижними) с монтажными сквозными отверстиями 62а и 63а соответственно. Длина концевой опоры 62 балки 59 превышает длину опоры 62 балки 59а на размер
2
1
2
1
0
ΔS=S-S=(а-а)·tg 0,5α=а·tg 0,5α,
1
2
где S (S) - горизонтальное расстояние в вертикальной срединной плоскости балки 59 (59а) от бокового контура элемента 5б перекрытия 5 до продольного контура ближней ступени 61;
1
2
a (a) - горизонтальное расстояние от ближнего к грузовому проему 6а торца ступени 61 до вертикальной срединной продольной плоскости балки 59 (59а);
0
a - база лестничного марша 54, т.е. расстояние между продольными срединными плоскостями их балок 59 и 59а;
α - угол между боковыми сторонами элементов 5а (5б) перекрытий 5.
Ограждение 55 лестничных маршей 54 выполнено из набора спаренных опор 64, перил 65 и решеток 66. Каждая спаренная опора 64 представляет трубчатый элемент из двух параллельных (вертикально ориентированных) участков 64а и 64б, длина которых отличается на высоту ступени. Участки 64а и 64б связаны наклонной перемычкой 64в (с углом наклона φ, соответствующий углу наклона лестничного марша 54). Решетка 66 выполнена в виде Z-образных стержней (или трубок), зафиксированных на участках 64а и 64б смежных опор 64 с помощью винтового соединения 67. Перила 65 закреплены на перемычках 64в опор 64 с помощью винтовых соединений 68. Съемные ступени 61 имеют по два сквозных крепежных отверстия 61а, совпадающими со сквозными отверстиями 60а консольных опор 60 балок 59 и 59а и зафиксированы на последних винтовыми соединениями 69 опор 64 совместно с регулирующими винтовыми соединениями 70.
Часть ступеней 61 может быть закреплена болтовыми соединениями 69а. Балки 59 и 59а лестничного марша 54 своими опорами 62 (63) связаны с плитами 56 перекрытий 5, причем опоры 62 расположены под плитами 56, а опоры 63 - на плитах 56 и зафиксированы на них с помощью болтовых соединений 71 и 71а соответственно. Возможна установка укороченного ограждения 55а со стороны используемого для трубопроводного блока 72 открытой части 56а лестничного проема 56 (у радиальной стены 3).
Ограждение 58 лестничного проема 56 установлено на вставке 57 каждого этажа. По конструкции ограждение 58 может быть аналогично ограждению 55 (только спаренные опоры выполнены с вертикальными частями одинаковой длины и при горизонтальной перемычке).
У верхних торцов лестничных маршей 54 на консольных частях 5в плит 56 перекрытий 5 установлены вставки 73 треугольного контура (например, Г-образного поперечного сечения), которые контактируют винтовыми упорами 73а с опорами 62 балок 59. Они перекрывают часть лестничного проема 56 перед первыми по спуску ступенями 61 и зафиксированы с помощью анкеров 49. Консольные части 5в элементов 56 перекрытий 5 со вставками 57 и 73 являются этажными лестничными площадками и в совокупности с лестничными маршами 54 и ограждением 55 образуют лестницу 53 здания (фиг. 14).
Лестничный узел 6 снабжен грузовой кабиной 74 (фиг. 13, 14, 17…20), размещенной с возможностью перемещения в вертикальных проходящих через этажные грузовые проемы 6а направляющих 75 и кинематически связанной тросом 76 с приводом 77, а зона перемещения грузовой кабины 74, т.е. пространство, включающее грузовые проемы 6а, имеет ограждение 78 (по высоте каждого этажа).
В качестве привода 77 можно использовать известный строительный подъемник, например модели НЕ500 (производитель Италия), представляющий электрическую лебедку (тельфер на монорельсе) с монофазным асинхронным самотормозящимся двигателем мощностью 1500 Вт, питаемый от сети напряжением 220 В при частоте 50 Гц. Подъемник обеспечивает скорость подъема 22 м/мин при высоте подъема 40 м и имеет массу 59 кг при грузоподъемности 500 кг. Подъемник снабжен тормозом, аварийным выключателем ограничения подъема и монорельсом 77а.
Вертикальные направляющие 75 грузовой кабины 74 размещены с угловым шагом в 120°, имеют кольцевое поперечное сечение, соединены с беззазорным примыканием своих монтажных частей 75а (за счет цилиндрических вставок 79, закрепленных радиально ориентированными винтами 80) и установлены с возможностью взаимодействия с расположенными на плитах 56 перекрытий 5 узлами 81 продольно-поперечного смещения. Направляющие 75 одновременно выполняют функцию поддерживающих колонн для консольных частей 5в плит 56 перекрытий 5, поэтому целесообразно иметь такое же выполнение для остальных трех поддерживающих колонн 82, размещенных с шагом в 120° со смещением относительно направляющих 75 в 60° (фиг. 13).
Узлы 81 (фиг. 17) включают П-образные скобы 83, цилиндрические эксцентричные кольца 84 и разрезные торообразные опоро-центрирующие кольца 85. П-образные скобы 83 своими концами 83а зафиксированы с помощью винтового соединения 86 на монтажных частях 75а вертикальных направляющих 75 и охватывают с зазором эксцентричные кольца 84, взаимодействующие своей цилиндрической наружной поверхностью 84а с поверхностью монтажных частей 75а и с продольными участками 836 скоб 83, а также своим кольцевым пазом с 87 торцами винтов 88, ввинченных в поперечные участки 83в скоб 83. Кольцевые пазы 87 служат для обеспечения необходимого положения скоб 83. Опорно-центрирующие кольца 85 зафиксированы винтовыми соединениями 89 в виде хомутов на кронштейнах 90 в виде консольных пластинчатых элементов плит 56 перекрытий 5. Кронштейны 90 размещены в открытых с торцов пазах 38а и закреплены анкерами 49 или болтовыми соединениями 91 (фиг. 18). Эксцентричные кольца 84 для возможности их поворота при монтаже имеют торцевые углубления 92. Эксцентричные кольца 84 могут быть оснащены втулками из эластичного материала, а их положение на опорно-центрирующих кольцах 85 может определяться ограничителями в виде пар винтов с цилиндрическими головками (на чертеже втулки и ограничители не показаны).
Грузовая кабина 74 (фиг. 13 и 19) состоит из двух поперечных шестиугольной формы элементов - нижнего 93 (пола) и верхнего 94 (козырька), связанных продольными вертикальными трубчатыми стойками 95, несущими ограждение 95а, например в виде сетки, в угловом диапазоне в 300°. Элементы 93 и 94 имеют ребра жесткости 96 швеллерного сечения, расположены с шагом в 120° в совпадающих попарно в общих продольных плоскостях. Каждое ребро 96 оснащено на своем наружном торце обоймой 97 с роликом 98. Обойма 97 установлена с возможностью ограниченного радиального перемещения под действием пружины сжатия 99 (при максимальном перемещении большим рабочего). Для этого пружина 99 размещена между двумя винтовыми упорами 97а и 96а, ввинченными в обойму 97 и ребро жесткости 96 соответственно. Каждый ролик 98 имеет две конические контактные поверхности 98а для фиксированного взаимодействия с направляющей 75 и размещен на оси 100, зафиксированной в обойме 97.
Сеточное ограждения 78 грузовых проемов 6а закреплено на опорных колонах (75 и 82) консольных плит 56 перекрытий 5. В угловом секторе в 60° сеточного ограждения 78 выполнены двери 101 с блокирующим устройством 102 их открывания (только при наличии грузовой кабины на этаже). Часть грузового проема 6а (от основания 44 плит 5а перекрытия 5 или от вставки 57 до участка ограждения 78) прикрыты пятью одинаковыми щитками 66 (фиг. 13) и одним щитком 6в (до грузовой кабины 74 в зоне двери 101 ограждения 78). Щитки 66 закреплены с помощью винтового соединения 91а (фиг. 18) на головке винтов 91, фиксирующих кронштейны 90 опорно-центрирующие кольца 85, а щиток 6в закреплен аналогично с использованием удлиненных кронштейнов 90а, оснащенных концевыми опорами 906.
Блокирующее устройство 102 (фиг. 13, 19…23) включает стопор 103, ограничитель 104 и нажимной элемент 105.
1
2
3
Стопор 103 содержит запирающий клиновой элемент 103а, подпружиненный пружиной сжатия 1036 в корпусе 103в. Запирающий элемент 103а имеет три скоса - верхний С нижний С и боковой С (в передней части) и продольный паз 103 г (в хвостовой части, если она выполнена цилиндрической формы), взаимодействующий с винтовым ограничителем 103д корпуса 103в. Корпус 103в зафиксирован на нижней части рамы 101а двери 101 (если дверь двустворчатая, то на ее прижимающей створке) близ ее петли (шарнира подвеса) 101б на направляющей 75. Для возможности монтажного регулирования положения корпуса 103в его фиксация на нижней раме 101а, например на его пластине 101в, выполнена в виде винтового соединения 101г с контргайкой 101д. Стопор 103 снабжен съемным ключевым элементом 101 е в виде винта для ввинчивания в резьбовое отверстие 103е клинового элемента 103а (с проходом через осевое отверстие 103ж корпуса 103в) для обеспечения открытия двери 101 не в автоматическом режиме (при ремонте) путем оттягивания подпружиненного запирающего элемента 103а перед его взаимодействием с ограничителем 104.
Ограничитель 104 выполнен из пластины П-образной формы, плоские параллельные концы (присоединительная часть 104а и рабочая часть 104б) которой направлены в противоположные стороны и по крайней мере конец 104б удален от перемычки 104в своей ближней к ней кромкой.
Нажимной элемент 105 выполнен из изогнутой пластины, имеет рабочий вертикальный прямолинейный участок 105а с двумя удаленными друг от друга симметричными скосами 105б и 105в и закреплена своей отогнутой частью 105г на обойме 97 того нижнего ролика 98, который контактирует с направляющей 75, связанный с дверью 101 с помощью шарнира подвеса 101б, с возможностью взаимодействия своими участками 105а, 105б и 105в с запирающим элементом 103а стопора 103.
Совокупность рассмотренных выше таких функциональных элементов, как грузовая кабина 74, привод 77, направляющие 75, ограждение 78 грузового проема 6а с блокирующими устройствами 102 его этажных дверей 101, представляют собой грузоподъемник. Малая интенсивность в использовании грузоподъемника при эксплуатации коттеджа и наличие вышеуказанного блокирующего устройства механического принципа действия дают возможность упростить как его автоматику управления, так и общую конструкцию: требуется только наличие пускателя, конечного выключателя от переспуска (от переподъема модель НЕ500 уже снабжена), этажных кнопок пуска («Вверх», «Вниз») и остановки («Стоп») и буфера, причем исключается необходимость автоматической дотяжки грузовой кабины на этажах (это легко обеспечивается ручным управлением), необходимость блокировки двери кабины или даже необходимость в самой двери, противовеса и пр. В силу этого можно обойтись без использования дорогих, громоздких и энергозатратных специализированных лифтов.
Крыша 7 здания (фиг.1, 2 и 24) выполнена в виде покрытия 106, имеющего форму усеченной двенадцатигранной пирамиды и образованного из трапециевидных симметричных элементов 106а с углом между боковыми сторонами, близким к 30°. Покрытие 106 размещено на внешней стороне верхнего перекрытия 5 из плит 5а и 56 с образование углубления 106б, примыкающего к центральной стене 2, возведенной на верхнем перекрытии 5. Углубление 106б по крайней мере через одно отверстие 107 в стене 2 (в открытой зоне 56а лестничного проема 56, фиг. 2 и 13) гидравлически связано с трубопроводами (основным 108 и резервными 108а и 108б) для отвода воды от атмосферных осадков, например, в накопительную емкость (на чертеже не показано). Пространство в пределах центральной стены 2 верхнего перекрытия 5 ограничено сверху перекрытием 109, например из трех плит - центральной прямоугольной 109а и двух крайних 1096 с контуром в виде равнобоких трапеций. Возвышающаяся часть центральной стены 2, состоящая из простеночных 2а и оконно-дверных панелей 2в и опирающееся на них перекрытие 109, образуют башню 110, в которой с дверным проемом 14а панели 2в связаны две короткие лестницы - внутренняя 111 и наружная 112 из конструктивных элементов, аналогичных лестнице 53. Верхнее перекрытие 5 несет карниз 113, выполненный из секторообразных двухступенчатых карнизные блоков 113а (в зоне над периферийной стеной 1) и внешнюю (относительно башни 110) состоящую из блоков 114а стенку 114 для углублении 106б. На блоки 113а и 114а опираются элементы 106а покрытия 106, их крепление между собой и к покрытию аналогично креплению панелей стен 1 и 2. Элементы 106а имеют поперечные открытые у своих малых оснований проемы 106в для пропускания дождевой воды и установлены наклонно (в сторону башни 110) с уклоном 2,5%. Углубление 1066 (в кровле вокруг башни 110) снабжено лотком 106г, имеющим наружное подогревающее устройство по крайней мере трехслойное, средний слой которого выполнен из электропроводного материала, а остальные слои выполнены из диэлектрического материала (на чертеже не показано). Такое же трехслойное покрытие имеет и элемент гидравлической связи лотка 106г с трубопроводом 108 для отвода воды от атмосферных осадков (на чертеже не показано). Карнизные блоки 113а оснащены ограждением 113б любой конструкции (предпочтительно с анкерным крепление кронштейнов под стойки). Часть крыши 7 между ограждением 113б и башней 110 является балконом 115. Пространство между перекрытием 5, покрытием 106, карнизом 113 и стенкой 114 заполнено утеплителем 116 предпочтительно из базальтовой ваты. Элементы крыши 7 соединены аналогично вышеописанным частям здания и герметизированы общеизвестными в строительстве способами. В башне 110 на перекрытии 109 снизу закреплен монорельс 77а подъемника 77 грузовой кабины 74.
В секторе в 150° к башне 110 (фиг. 1 и 2) может быть пристроена веранда 117 (как затененная на летний период часть балкона 114) в виде каркаса из трубчатых элементов - вертикальных 117а (закрепленных на карнизе 113), наклоненных к центру радиальных 117б (закрепленных на перекрытии 109), соединенных горизонтальными перемычками 117в, а на каркас натянут тент (на чертеже не показан), наружные вертикальные стенки которого имеют прозрачные участки. На покрытие 106 в зоне веранды 117 возможно наложение горизонтального пола из трапециевидных плит (на чертеже не показано).
Фундамент 8 здания (фиг. 1) может быть ленточным, выполненным из прямоугольного или Т-образного поперечного сечения блоков трех типоразмеров: двух блоков типоразмеров 8а и 8б, размещенных под половым подвальным набранным из консольных элементов 5б перекрытием 5 в зоне несущих стен 1 и 2 и одного типоразмера 8в как опор консольных частей 5в элементов 56. Элементы 56 полового перекрытия 5 могут опираться на блоки фундамента 8 через деформируемую прокладку (на чертеже не показано).
Подвал 118 (фиг. 5) как (-1)-й этаж отличается от этажных помещений наличием связи с приемником 119 для спуска продуктов на хранение и связи с подземным переходом 120 в гараж (на чертеже не показан), а также использованием частично укороченных радиальных перегородок 4 (с проходом 46 у центральной стены 2) и отсутствием оконных проемов в панелях 1в периферийной стены 1, в которых выполнены только вентиляционные окна (продухи) 12. Для связи с приемником 119 и переходом 120 использованы панели 16 с дверными проемами 11. Гидроизоляция подвала 118 может быть осуществлена любим известным способом (на чертеже не показано).
Вход в здание обеспечен через крыльцо 9 и тамбур 9а (фиг. 1 и 3). Крыльцо 9 оформлено с помощью прямоугольных по контуру плит - двух разных горизонтальных (верхней 121 и нижней 121а уже и короче, чем верхняя) и двух одинаковых вертикальных 122. Верхняя плита 121 закреплена на панели 16 периферийной стены 1 выше дверного проема 11. а нижняя плита 121а - на уровне плиты 56 перекрытия 5 на торцах трех плит приемника 119 подвала 118 (боковых одинаковых 119а и передней 119б с люком 119в). Приемник 119 подвала 118 имеет и нижнюю плиту 119г. К нижней горизонтальной плите 121а с боков примыкают одинаковые лестничные марши 123 с поручнями 123а, закрепленными на вертикальных плитах 122. Напротив дверного проема 11 панели 16 первого этажа размещены поворотные части 124а ограждения 124 крыльца 9. Шарниры 124б поворотных частей 124а закреплены на вертикальных плитах 122 крыльца 9. Возможно наличие и второго входа в здание через второе крыльцо, противоположно (предпочтительно через 150°) расположенное первому крыльцу и имеющее аналогичную конструкцию (на чертеже не показано).
В состав помещений здания входят встроенные шкафы: тамбурные 96, лестничные 6 г и комнатные 2г (фиг. 3).
Возможна модификация выполнения здания в виде трехэтажного двенадцатигранника (фиг. 25, 26 и 27). В этом случае на части полового перекрытия его верхнего, т.е. второго, этажа возведены балкон 115, две лоджии 125 и минимум два (при отсутствии перегородок) максимальных по площади помещения (которыми могут быть две комнаты, или две оранжереи, или одна комната и одна оранжерея) 126. Комнаты 126 занимают сектор в 180 градусов, лоджии - сектор 30 градусов каждая. В секторе в 120 градусов на перекрытии 5 второго этажа возведено покрытие 106 из блоков 113а карнизного ограждения 113 с ограждением 113б и наклонных в сторону центральной стены 2 трапециевидных плит 106а с образованием проемов 106в и полукольцевого углубления 106б, гидравлически связанным с внутренним трубопроводом 108 или внешним трубопроводом (на чертеже не показано) для сброса воды от атмосферных осадков. Каждая из лоджий 125 примыкает к радиальной стене 3 и оснащена наклонной трапециевидной плитой 106а, опирающейся на верхний дополный опорный блок 125а и на нижний блок 114а стенки 114 углубления 106а. Выход по крайней мере на одну из лоджий 125 выполнен с помощью лестниц 111 и 112 через проем 14а панелей 2в центральной стены 2. Покрытие третьего этажа аналогично покрытию второго этажа для двухэтажного здания (только без ограждения или с ограждением 113в упрощенной конструкции) с возведением башни 110 и кольцеобразного углубления 106в, гидравлически связанного с трубопроводом 108, а выход из башни 110 осуществлен с помощью двух внутренней и наружной лестниц (на чертеже не показано). Для поддержания плит 56 над балконом 115 установлены опоры 115а, например, в виде узких плит прямоугольного поперечного сечения.
Возможны модификации выполнения здания в виде двенадцатигранника - одноэтажного с балконом и верандой (фиг. 28) и двухэтажного с балконом и двумя лоджиями (фиг. 29), а так же и двухэтажного, и трехэтажного с балконом, двумя лоджиями и верандой (на чертеже не показано).
Несущие панели стен здания, все разновидности плит (этажных и башенных перекрытий, элементов крыльца и приемника подвала), лестничные марши (косоуры и ступени), блоки карниза и фундамента выполнены из сталефибробетона (СФБ), т.е. композитного материала, состоящего из бетона (матрица) и армирующей стальной фибры. СФБ по сравнению с железобетоном обладает весьма значительными технико-экономическими преимуществами и качественным улучшением эксплуатационных свойств, а именно: увеличивается прочность на растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг; увеличивается ударная прочность; обеспечивается трещиностойкость, морозостойкость, огнестойкость, водонепроницаемость и стойкость к агрессивным воздействиям; уменьшается деформация усадки и ползучести; улучшается сопротивление истиранию и абразивному износу; увеличивается долговечность; сокращается время строительства, толщина элементов конструкции и расход бетона; улучшается защита от скола углов и кромок строительных элементов. Для обеспечения архитектурной выразительности может быть использована целая цветовая гамма элементов периферийной стены из СФБ за счет введения при их изготовлении известных красителей.
Рабочие элементы перегородок могут быть изготовлены из базальтового фибробетона.
Панели периферийной стены могут иметь на своей внутренней поверхности утепляющий слой из базальтовой ваты, прикрытый пластинами (например, в наборе по типу перегородки) из базальтового фибробетона (на чертеже не показано).
Швы между панелями стен и перекрытий, а также углубления в них могут быть заделаны пенным уплотнителем.
Здание может быть подключено к центральным системах водоснабжения и канализации. По крайней мере на его первом и втором этажах (по одной вертикали у радиальной стены 3 напротив лестничных проемов 56 в секторе в 30°) размещены ванная комната 128 и туалет 129, которые разделены перегородкой 130 и оснащены соответственно сантехническим оборудованием: ванной 131, умывальником 132, душевой кабиной 133 и унитазом 134 (обычным или с электронной крышкой биде). Примыкающая к общей с ванной комнатой 128 радиальной стене 3 кухня 135 оснащена мойкой 136 и плитой (электрической и газовой) 135а, а предшествующая ей бытовая комната 137 (137а) - умывальником 132. Указанное выше сантехническое оборудование гидравлически соединено наклонными трубами через открытые с торца каналы простеночной панели 2а центральной стены 2 (на чертеже не показано) соответственно с вертикальными трубами трубопроводного блока 72 (водяными трубами 138 и 139 и канализационной трубой 140), проходящих через открытую часть 56а лестничного проема 56 (фиг. 13) совместно с трубами 108, 108а и 108б для отвода воды атмосферных осадков.
Системы отопления и энергоснабжения могут быть комбинированными (централизованными и автономными) как наиболее надежными. Например, автономная система отопления включает автоматический электронагреватель 141 (фиг. 5), размещенный в подвале 118 и гидравлически связанный с размещенными на этажах радиаторами, например плинтусного типа (на чертеже не показано).
Автономная система электроснабжения представлена ветроэлектроустановкой 142 (фиг. 30 и 31), включающей ветродвигатель 143 и электрогенератор 144. Ветродвигатель 143 расположен на трубчатой опоре 145, закрепленной в центральной части крыши 7. Электогенератор 144 размещен внутри опоры 145 на извлекаемой раме 146 и кинематически связан с ветродвигателем 143, а электрически - с нагрузкой (электроприборами) и при необходимости с накопителем электроэнергии, например электролизного типа (на чертеже не показано). В качестве ветродвигателя 143, т.е. воздушной турбины, может быть использована любая известная его разновидность, но предпочтительно вертикальноосевая (с вертикальным валам 147). Например, такой разновидностью может быть известный саморазгоняющийся ветродвигатель с повышенным коэффициентом использования энергии ветра, который имеет удлиненные с аэродинамическими поверхностями лопасти 148 постоянного поперечного сечения. Лопасти связаны своими осями 149 с помощью цилиндрических шарниров 150 с двумя трехлучевыми элементами 151, которые жестко зафиксированы на валу 147. Поворот каждой лопасти 148 ограничен двумя упорами 152 установленных на луче 151а элементов 151. Трубчатая опора 145 является вытяжной трубой для здания, для чего она пневматически связана с этажами через грузовые проемы 6а и центральное отверстие 110а, выполненное в центральной плите 109а перекрытия 109 башни 110. Для исключения попадания атмосферных осадков внутрь башни 110 верхний торец трубчатой опоры 145 перекрыт зафиксированным на валу 147 колпаком 145а с зазором 145в для сообщения полости 1456 трубчатой опоры 145 с атмосферой.
Автономная система энергоснабжения здания может быть выполнена комбинированной (по сочетанию возобновляемых энергетических источников) - с более полным использованием солнечной энергии непосредственно (солнечной радиации) и ветровой. Для возможности одновременного использования энергии ветра (естественного воздушного потока) и солнечной радиации (непосредственно и порождаемую ею движения локального потока нагретого воздуха) здание снабжено комбинированной (гелиоветровой) автономной энергоустановкой 153 (фиг. 32), состоящей из аэродинамической гелиоустановки 154 и ветроэлектроустановки 142. Аэродинамическая гелиоустановка 154 включает стационарные солнечные коллекторы 155а и 156а, совмещенные с вытяжной башней 155 и ее основанием 156 соответственно. Причем опора воздушной турбины 143 ветроэлектроустановки 142 совмещена с вытяжной башней 155 и выполнена из теплопроводящего материала (например, из алюминиевого сплава).
Основание 156 вытяжной башни 155 аэродинамической гелиоустановки 154 имеет вертикальную коническую часть 157 с турбогенератором 158 и горизонтальную с контуром многоугольника многоканальную часть 159. Турбогенератор 158 включает воздушную турбину 158а, кинематически связанную с электрогенератором 1586, размещенным внутри конического кожуха 158в. Горизонтальная многоканальная часть 159 (фиг. 33) имеет идущие от периферии к центру две чередующиеся группы 160а и 161а каналов 160 и 161 соответственно постоянного по длине прямоугольного поперечного сечения (по крайней на значительном расстоянии) и переменного. В центре каналы 160 и 161 сообщены с вертикальной конической кольцевой (между кожухом 158в и внутренней поверхностью вертикальной части 157 основания 156) полостью 162 вытяжной башни 155, ведущей к воздушной турбине 158а, размещенной на входе в цилиндрическую полость 162а вытяжной башни 155. Общие стенки 161б смежных каналов 161 являются ребрами жесткости многоканальной части 159 как горизонтального основания 156 вытяжной башни 155. Снаружи горизонтальные каналы 160 и 161 перекрыты вертикальными щитками 163 (как защита от атмосферных осадков) с образованием зазоров 164 (фиг. 34), служащими вертикальными входными каналами. Для обеспечения плавного входа горизонтального ветрового потока последние снабжены дефлекторами 165, а для плавного поворота воздушного потока из вертикальных каналов (зазоров 164) установлены дефлекторы 165а, противоположно ориентированные дефлекторам 165. Поверхность перекрытия 109, на котором установлено основание 156 вытяжной башни 155, служит общим дном для горизонтальных каналов 160 и 161. а общий контур трех составных частей перекрытия 109 (центральной 109а и двух боковых 109б) представляют собой двенадцатиугольник. Солнечный коллектор 156а включает периферийный (вне зоны вертикальной части 157 ее основания 156 вытяжной башни 155) участок горизонтальной части 159, верх которого выполнен в виде двух типов вставок 166 и 167 из оптически прозрачного материала, причем в периферийной зоне (между треугольными узлами жесткости 159а) и в центральной зоне (между четырехугольными узлами жесткости 159б) вставки 166 и 167 выполнены прямоугольными по форме, но разной длины (меньшей в центральной зоне). Узлы жесткости 159а и 159б изготовлены из металлических листов, покрытых слоем черной краски. Вставки 166 выполнены из градостойкого стекла, а вставки 167 - из градостойкого стекла, покрытого полимерной пленкой, способной преобразовывать ультрафиолетовую часть солнечного излучения в красную. В качестве такой пленки может быть использована полиэтиленовая пленка, изготовленная с использованием известного люминофора, например состоящего из смеси оксидов иттрия и европия в соотношении 95:5 и дибутилфталата при соотношении компонентов, масс.%: люминофор 0,008…0,0088, дибутилфталат 0,5…1,5, полиэтилен - остальное.
Автономная комбинированная энергосистема здания может быть снабжена сегнеровым колесом 168 (фиг. 33 и 34), установленным на торцевом поворотном элементе 169, прикрывающим герметично полость 162а вытяжной башни 155 и зафиксированным на вертикальном валу 147. Г-образные трубки 168а и 1686 сегнерового колеса 168 своими входами пневматически связаны с полостью 162а вытяжной башни 155.
0
1
2
Здание может быть снабжено расположенными на его крыши 7 (покрытии 106) в секторе от 60° (фиг. 1 и 2) до 120° (фиг. 25 и 26) солнечными коллекторами 170 (трубчатыми вакуумированными или плоскими как наиболее простыми, надежными и дешевыми, например, типа СК-1АСМ компании Sungrup) для получения горячей воды или нагрева теплоносителя в виде незамерзающей жидкости. Солнечные коллекторы 170 (фиг. 35) зафиксированы на рамах 171, которые могут быть установлены стационарно наклонно (с углом наклона α=45°) при охвате по крайней мере южной части башни 110 с возвышением у башни 110. Более эффективное использование солнечной радиации будет, если сезонно изменять угол наклона рам 171, т.е. для зимы α=30°, а для лета α=60° (известно, что отклонение до ±15° от истинной географической широты существенно не влияет на эффективность). Для этого рама 171 снабжена четырьмя присоединительными узлами 172, каждый из которых включает (фиг. 36) винтовой механизм 173. Винтовой механизм 173 состоит из винта 173а, образующий винтовую пару 1736 с рамой 171 и цилиндрическую пару 173в с вилкой 173г, несущей анкер 174. С помощью анкеров 174 рамы 171 закреплены на башне 110 и покрытии 106 соответственно (в отверстиях их плит), при этом обеспечен зазор h для прохода дождевых вод в направлении башни 110 (к углублению 106б). Блоки 170 солнечных коллекторов при использовании в них в качестве теплоносителя воды работают по одноконтурной схеме и гидравлически связаны непосредственно с теплоаккумулирующим баком (на чертеже не показано). При использовании незамерзающего теплоносителя применяется известная двухконтурная схема с регулирующей аппаратурой (на чертеже не показано).
Принцип возведения предложенного здания одинаков для каждой из его модификаций (одно-, двух- или трехэтажного). После создания фундамента 8 возведение здания сводится к его монтажу из строительных элементов поэтажно снизу вверх.
Возведение здания, например двухэтажного с балконом и верандой (фиг. 1), начинают с монтажа подвала 118, предварительно герметизировав его дно. Далее укладывают нижнее подвальное перекрытие 5, набирая его полностью из консольных элементов 56 и соединяя с помощью клиновых анкеров 49 и замыкающих элементов связи 47е. Затем в пределах подвала возводят центральную стену 2 из панелей 2а и 26, устанавливают радиальные стены 3 и возводят наружную стену 1 из десяти панелей 1в и двух панелей 16 с укладкой уплотняющих стыковых уплотняющих элементов 46 и 46а, используя соответственно замыкающие элементы связи 47 (47а, 476 и 47в) и анкеры 49. После герметизации подвала и засыпки котлована возводят первый этаж здания, начиная с полового перекрытия 5 из двух смежных неконсольных плит 5а и остальных консольных плит 56. Напротив смежных неконсольных плит 5а устанавливают вставку 57. Последовательность установки несущих стен 1, 2 и 3 на первом и втором этажах аналогично подвальному этажу. При этом оконные проемы 10 панелей 1а стены 1 предварительно (в заводских условиях) могут быть оснащены оконными коробками и оконными переплетами. В зоне грузового проема 6а на половых перекрытиях 5 подвального и первого этажей устанавливают разрезные опорно-центрирующие кольца 85, оснащенное эксцентриками 84 с П-образными скобами 83, к которым присоединяют направляющие части 75а направляющих 75 грузовой кабины 74 и части 82а поддерживающих колонн 82. При этом обеспечивают вертикальность частей 75а и 82а за счет взаимного необходимого углового смещения поворотом верхнего и нижнего эксцентриков 84 с последующей фиксацией, а при установки вертикальных частей 75а и 82а первого этажа и выше производят еще их наращивание с фиксацией. Вслед за созданием опор для консольных частей 5в элементов 56 перекрытий 5 производят монтаж лестничных маршей 54, их ограждений 55 и 55а, ограждений 58 лестничных проемов 56 и ограждений 78 грузовых проемов 6а и установку щитков 66 и 6в. После завершения монтажа крыши 7 (покрытия 106 с балконом 115) и башни ПО производят монтаж перегородок 4 (в необходимых для эксплуатации местах), функциональных элементов грузоподъемника (привода 77, грузовой кабины 74, блокировочного устройства 102), сантехнического оборудования, приборов и коммуникаций, а также солнечных коллекторов для нагрева воды 170 и ветроэлектроустановки 142 или комбинированной (гелиоветровой) энергетической установки 153, а также каркаса веранды 117.
Завершающая стадия строительных работ является обычной.
1
2
3
3
3
1
11
Блокировочное устройство 102 дверей 101 ограждения 78 грузовых проемов 6а работает следующим образом (фиг. 19, 21 и 23). При приближении, например сверху, к этажной отметки пола 93 грузовой кабины 74 скос 105б нажимного элемента 105 воздействует на верхний скос С запирающего элемента 103а стопора 103 и переводит его, сжимая пружину 103б, в утопленное положение уже при контакте рабочего участка 105а нажимного элемента 105 с запирающим элементом 103а. В этом положении запирающий элемент 103а выведен из зацепления с рабочей частью 104б ограничителя 104, следовательно дверь 101 разблокирована, т.е. обеспечено ее открытие (поворот). В случае подъема грузовой кабины 74 положение симметричное: скос 105в нажимного элемента 105 воздействует на нижний скос С запирающего элемента 103а стопора 103, переводя его в утопленное положение. При закрытии двери 101 (ее повороте в завесах 101б), находящийся под воздействием пружины 1036 в крайнем наружном положении запорный элемент 103а своим скосом С, последовательно взаимодействуя с вертикальными торцами рабочей части 1046 ограничителя 104 (положение скоса С ) и рабочей части 105а нажимного элемента 105, занимает свое предрабочее (при сжатой пружине 103б) положение со скосом С . После перемещения (вверх или вниз) грузовой кабины 74 ее нажимной элемент 105 уходит из зоны контакта с запорным элементом 103а стопора 103, который под воздействием пружины 1036 занимает свое наружное крайнее рабочее (стопорящее) положение в ограничителе 104, так как ее рабочая часть 1046 препятствует повороту (открыванию) двери 101.
Работа комбинированной энергетической установки 153 состоит в двух одновременных преобразованиях солнечной радиации и воздушного потока. Воздушный поток 175 (фиг. 32 и 34), входящий в каналы 160 и 161 горизонтального солнечного коллектора 156а, обусловлен уменьшением плотности воздуха из-за его нагрева через вставки 166 и 167 и в полости вертикального солнечного коллектора 155а от нагрева поверхности вытяжной башни 155. При этом воздушный поток приводит во вращение воздушную турбину 158а турбогенератора 158, электрогенератор 158в вырабатывает электрический ток. При наличии ветра ветровой воздушный поток 176, направленный дефлектором 165, создает дополнительный воздушный напор в каналах 160 с последующим воздействием на воздушную турбину 158а, а также приводит во вращение воздушную турбину (ветродвигатель) 143 ветроэлектроустановки 142, электрогенератор 144 которого вырабатывает электрический ток. При этом выходящий из вытяжной башни 155 через сегнерово колесо 168 воздушный поток 177 создает еще дополнительный (реактивный) вращающий момент для воздушной турбины 143. Все это способствует увеличению выработки электроэнергии.
2
Расширенные технологические возможности (позволяющие производить бессварочную сборку при строительстве и реконструкции из ограниченного по номенклатуре и простых по конфигурации строительных элементов из СФБ), высокая пожарная безопасность, планировочная гибкость за счет сборно-разборных перегородок, улучшенные эксплуатационные возможности (обеспечиваемые упрощенным по конструкции грузоподъемником) и повышенная энергосберегаемость (за счет использования комплексной гелиоветровой энергетики) позволяет использовать патентуемое малоэтажное здание в качестве одно-, двух- и трехэтажных загородных домов и домов фермерских хозяйств. Причем при эксплуатации одно- и двухэтажных домов обеспечивается демонтажно-монтажная простота повышения их этажности. Здание может иметь площадь этажа в 100…120 м (без учета площади лестничного узла) при максимальном радиальном размере здания до 7 м.