RU2165505C1

RU2165505C1 - Pyramidal lattice tower

Info

Publication number: RU2165505C1
Application number: RU99120726A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Морозов
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-20

Abstract

FIELD: construction of high-rise buildings such as towers. SUBSTANCE: lattice tower made in the form of pyramid has ledges, lattice members such as struts and thrusts forming flat trapezoidal panels. Novelty is that pairs of panels having equal length of ledge sections and pairs of panels similar in geometry are made in panels adjacent through their height. EFFECT: two times better unification of lengths of tower ledges and junctions between its lattice members and ledges. 7 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при проектировании и строительстве высотных сооружений. The invention relates to the field of construction and can be used in the design and construction of high-rise buildings.

Известна решетчатая башня в форме пирамиды (усеченной пирамиды), состоящая из поясов, расположенных по ребрам призмы и стержней решетки (раскосов и распорок), расположенных между поясами на гранях призмы. Стержни решетки обычно располагаются в некоторой последовательности, которая характеризуется повторением рисунка решетки через интервалы по высоте башни. Повторяемая ячейка с характерным рисунком решетки или плоская трапециевидная панель имеет ограничения по ширине, равной расстояниям между поясами башни, и ограничения по высоте, равной расположению между поясами башни, и ограничения по высоте, равной расположению между узлами примыкания стержней решетки к поясам. Высотная разбивка граней башни на панели определяется при проектировании конструктивными соображениями, номенклатурой используемого сортамента, прочностью и устойчивостью стержней, типом решетки и ее геометрическим рисунком. A lattice tower in the form of a pyramid (truncated pyramid) is known, consisting of belts located along the edges of the prism and lattice rods (braces and struts) located between the belts on the edges of the prism. The lattice rods are usually arranged in some sequence, which is characterized by the repetition of the lattice pattern at intervals along the height of the tower. A repeated cell with a characteristic lattice pattern or a flat trapezoidal panel has restrictions on the width equal to the distances between the tower belts, and restrictions on the height equal to the location between the tower belts, and height restrictions equal to the location between the nodes of the lattice rods adjoining the belts. The height breakdown of the tower faces on the panel is determined during design by structural considerations, the range of products used, the strength and stability of the rods, the type of lattice and its geometric pattern.

Известны следующие конструкции пирамидальных решетчатых башен, а именно:
- с геометрически подобными панелями (см. А.Г. Соколов. "Опоры линий передач", Госстройиздат, М., 1961, стр. 66 (рис. 41) и стр.70 рис. 51);
- с панелями одинаковой высоты или модульными (см. А.Г. Соколов. "Опоры линий передач", Госстройиздат, М., 1961, стр.77, рис. 57).The following structures of the pyramidal trellised towers are known, namely:
- with geometrically similar panels (see A.G. Sokolov. "Transmission Line Support", Gosstroyizdat, Moscow, 1961, p. 66 (Fig. 41) and p. 70 Fig. 51);
- with panels of the same height or modular (see A.G. Sokolov. "Transmission line supports", Gosstroyizdat, Moscow, 1961, p. 77, Fig. 57).

В башнях с геометрически подобными панелями углы наклона раскосов одинаковы, что создает предпосылки для типизации и унификации узлов. Однако длины элементов в каждой панели разные. При увеличении угла наклона поясов к вертикали и увеличении высоты башни трапециевидные панели наверху и внизу башни могут настолько существенно отличаться, что выходят за рамки конструктивных ограничений. In towers with geometrically similar panels, the angles of inclination of the braces are the same, which creates the prerequisites for the typification and unification of nodes. However, the lengths of the elements in each panel are different. With an increase in the angle of inclination of the belts to the vertical and an increase in the height of the tower, the trapezoidal panels at the top and bottom of the tower can differ so significantly that they go beyond the framework of design restrictions.

При модульной разбивке пирамидальной башни ее пояса имеют одинаковую длину, но углы подхода раскосов в каждой панели различны и отсутствуют предпосылки унификации узловых соединений. Кроме того, рисунок решетки может исказиться до такой степени, что раскосы будут слишком круты наверху башни и слишком пологи внизу, когда углы их наклона не оправдываются конструктивными соображениями. Поэтому и модульная, и подобная разбивка башни на панели имеют свои конструктивные ограничения. With a modular breakdown of the pyramidal tower, its belts have the same length, but the angles of approach of the braces in each panel are different and there are no prerequisites for the unification of nodal joints. In addition, the lattice pattern can be distorted to such an extent that the braces will be too steep at the top of the tower and too shallow at the bottom when their angles are not justified by design considerations. Therefore, both modular and similar breakdown of the tower on the panel have their own design limitations.

Предлагается в конструкции пирамидальной башни использовать оба, казалось бы непримиримых, приема модульности и подобия. Новое решение состоит в том, что в башне, имеющей форму пирамиды, соседние по высоте панели сгруппированы в пары панелей с одинаковой длиной участков поясов (свойство модульности) и в пары панелей с геометрически подобными длинами соответствующих стержней. При этом к паре соседних панелей, имеющих одинаковую длину участков поясов, снизу примыкает панель, геометрически подобная нижней панели рассматриваемой пары, а сверху - панель геометрически подобная верхней панели указанной пары. Учитывая, что попарное геометрическое построение башни обладает свойством инверсии, можно указать, что к паре соседних геометрически подобных панелей снизу примыкает панель с участками поясов той же длины, что и нижняя панель рассматриваемой пары, а сверху примыкает панель с участками поясов той же длины, что и верхняя панель рассматриваемой пары. It is proposed in the construction of the pyramidal tower to use both seemingly intransigent receptions of modularity and similarity. The new solution is that in a pyramid-shaped tower, panels adjacent in height are grouped into pairs of panels with the same length of belt sections (modularity property) and into pairs of panels with geometrically similar lengths of the respective rods. In this case, to a pair of adjacent panels having the same length of the belt sections, a panel geometrically similar to the bottom panel of the pair in question is adjacent to the bottom, and a panel geometrically similar to the top panel of the indicated pair is adjacent to the top. Considering that the pairwise geometric construction of the tower has the inverse property, it can be pointed out that a panel with sections of belts of the same length as the bottom panel of the considered pair is adjacent to a pair of neighboring geometrically similar panels, and a panel with sections of belts of the same length adjoins the top and the top panel of the pair in question.

В геометрически подобных панелях углы наклона раскосов одинаковы. Следовательно, возможна унификация узловых соединений раскосов с поясами. In geometrically similar panels, the angles of inclination of the braces are the same. Consequently, it is possible to unify the nodal connections of the braces with belts.

Техническим результатом нового конструктивного решения является повышение унификации длин поясов (в 2 раза по сравнению с аналогичной башней, имеющей геометрически подобные размеры панелей), а также повышение унификации узловых соединений (в 2 раза по сравнению с аналогичной башней, имеющей модульную разбивку панелей). The technical result of the new design solution is to increase the unification of the lengths of the belts (2 times compared to a similar tower, which has geometrically similar panel sizes), as well as to increase the unification of nodal connections (2 times compared to a similar tower, which has a modular breakdown of panels).

При этом длина поясов в паре любых соседних геометрически подобных панелей изменяется на постоянную величину. Это свойство может быть использовано при заказе металла мерными длинами для серийного изготовления конструкций башни. The length of the belts in a pair of any adjacent geometrically similar panels changes by a constant value. This property can be used when ordering metal with measured lengths for serial production of tower structures.

Сущность изобретения поясняется чертежами со схемами башни с модульно-подобной разбивкой панелей, где на фиг. 1 показан общий вид башни в аксонометрии, на фиг. 2 показана грань башни, на фиг. 3 - вид трехгранной башни сверху, на фиг. 4 - вид 4-гранной башни сверху, на фиг. 5 - вид 6-гранной башни сверху, на фиг. 6 и 7 - возможные примеры компоновки пирамидальных башен. The invention is illustrated by drawings with diagrams of a tower with a modular-like breakdown of panels, where in FIG. 1 shows a general view of the tower in a perspective view, in FIG. 2 shows the face of the tower, in FIG. 3 is a top view of a trihedral tower, in FIG. 4 is a top view of a 4-sided tower, in FIG. 5 is a top view of the 6-sided tower, in FIG. 6 and 7 are possible examples of the layout of the pyramidal towers.

Башня содержит пояса 1 и элементы решетки - раскосы 2, распорки 3, образующие плоские трапециевидные панели 4. Могут быть башни с решеткой без распорок. The tower contains belts 1 and lattice elements - braces 2, struts 3 forming flat trapezoidal panels 4. There can be towers with a lattice without struts.

Два соседних яруса панелей с одинаковыми углами наклона раскосов к поясам образуют секции 5, высотой S₁ S₂ S₃....S_n. Если высота панелей a₁ a₂ а₃.. ...a_n, то S₁ = а₁ + a₂; S₂ = a₂ + a₃; S₃ = a₃ + a₄ и т.д.Two adjacent tiers of panels with the same angle of inclination of the braces to the belts form sections 5, a height of S ₁ S ₂ S ₃ .... S _n . If the height of the panels is a ₁ a ₂ a ₃ .. ... a _n , then S ₁ = a ₁ + a ₂ ; S ₂ = a ₂ + a ₃ ; S ₃ = a ₃ + a ₄ etc.

Углы между раскосами и поясами в пределах каждой секции равны:
α₁ - для секции S₁; α₂ - для секции S₂; α₃ - для секции S₃ и т.д.The angles between the braces and belts within each section are equal:
α ₁ - for section S ₁ ; α ₂ - for section S ₂ ; α ₃ - for section S ₃ , etc.

В башне в виде правильной пирамиды высоты панелей и длины поясов в смежных панелях, примыкающих сверху и снизу к секции с одинаковыми углами наклона раскосов, равны между собой:
a₂(S₁) + а₂(S₂); a₃(S₂)+a₃(S₃) и т.д., где а₃-а₂ = Δa₂ - приращение высоты панели.In a tower in the form of a regular pyramid, the height of the panels and the length of the belts in adjacent panels adjacent to the top and bottom to the sections with the same angle of inclination of the braces are equal to each other:
a ₂ (S ₁ ) + a ₂ (S ₂ ); a ₃ (S ₂ ) + a ₃ (S ₃ ), etc., where a ₃ -a ₂ = Δa ₂ is the increment of the panel height.

Если задать уклон поясов i, высоту какой-либо панели (или длину ее пояса), например a₁(l₁) и необходимое приращение высоты Δa₁ (или пояса Δl₁), можно (из условия возможности использования профилей рассматриваемого сортамента для поясов башни снизу доверху) определить ширину соответствующей панели башни:

; b₁₂ = b₁+2ia₂ и далее b₂ = b₁₂+2ia₂ и т.д. (см. фиг. 1).If you set the slope of the belts i, the height of any panel (or the length of its belt), for example a ₁ (l ₁ ) and the necessary increment of the height Δa ₁ (or the belt Δl ₁ ), it is possible (from the condition that profiles of the assortment under consideration can be used for tower belts bottom to top) determine the width of the corresponding tower panel:

; b ₁₂ = b ₁ + 2ia ₂ and further b ₂ = b ₁₂ + 2ia ₂ , etc. (see Fig. 1).

Ширина нижнего основания секции (или верхнего основания нижележащей секции) определяется как
b₂ = b₁+2i(a₁+a₂),
где i - уклон или тангенс угла наклона пояса к вертикали,
S₁ = а₁ + а₂ - высота секции, м;
b₁ - ширина верхнего основания секции, м.The width of the lower base of the section (or upper base of the underlying section) is defined as
b ₂ = b ₁ + 2i (a ₁ + a ₂ ),
where i is the slope or tangent of the angle of inclination of the belt to the vertical,
S ₁ = a ₁ + a ₂ - section height, m;
b ₁ - the width of the upper base of the section, m

Кроме того, в силу геометрического подобия панелей в каждой секции соблюдается условие

.In addition, due to the geometric similarity of the panels in each section, the condition

.

где k₁ - коэффициент подобия размеров в секции высотой S₁.where k ₁ - coefficient of similarity of sizes in the section of height S ₁ .

Используя приведенные равенства, можно установить, что в секции высота нижележащей панели будет определена в зависимости от геометрических размеров верхней

.Using the above equalities, it can be established that in the section the height of the underlying panel will be determined depending on the geometric dimensions of the upper

.

При этом приращение высоты панелей может быть определено так:

.In this case, the increment of the height of the panels can be determined as follows:

.

Следовательно, приращение высоты панели (также - длины пояса) постоянно и может рассматриваться как некий минимодуль в модульно-подобной системе. Благодаря чему длины каждой пары равных поясов (или высоты секций) чередуются в арифметической прогрессии. Therefore, the increment of the panel height (also - the length of the belt) is constant and can be considered as a kind of minimodule in a modular-like system. Due to this, the lengths of each pair of equal belts (or section heights) alternate in arithmetic progression.

На фиг. 6 показан пример компоновки башен на основе заявляемого устройства с высотами A, B, C. Высота башни и ширина верхней панели диктуются параметрами устанавливаемого оборудования и требованиями к нему (высота расположения и допускаемые угловые линейные перемещения). In FIG. 6 shows an example of the layout of the towers on the basis of the claimed device with heights A, B, C. The height of the tower and the width of the upper panel are dictated by the parameters of the installed equipment and the requirements for it (height and permissible angular linear movements).

На фиг. 7 показан пример компоновки башни со сдвижкой панелей в смежных гранях, где не наблюдается отдельных пространственных секций башни, тем не менее условие модульно-подобной разбивки панелей в гранях сохраняется. In FIG. Figure 7 shows an example of a tower layout with a shift of panels in adjacent faces, where there are no separate spatial sections of the tower, nevertheless, the condition for a modular-like breakdown of panels in the faces remains.

Таким образом, в предложенном устройстве наличие признаков подобного и модульного построения позволяет сохранить топологию решетки по всей высоте многоярусной башни, а также в 2 раза повысить унификацию длин поясов и узлов сопряжения элементов решетки с поясами. Thus, in the proposed device, the presence of signs of a similar and modular construction allows you to save the lattice topology along the entire height of the multi-tiered tower, as well as 2-fold increase the unification of the lengths of the belts and the interface nodes of the lattice elements with the belts.

Использование модульно-подобного строения в пирамидальных башнях (по сравнению с башнями, имеющими подобные панели) позволяет замедлить "реакцию подобия", а также выбрать требуемый темп такого замедления, исходя из конструктивных возможностей и используемого сортамента стольных профилей. The use of a modular-like structure in pyramidal towers (compared with towers having similar panels) allows you to slow down the "similarity reaction", as well as select the desired pace of such a slowdown, based on the design capabilities and the range of table profiles used.

Новое техническое решение башни может использоваться при А разработке индивидуальных и типовых проектных решений пирамидальных башен любой высоты, предназначенных для установки различного оборудования. Выбор сечения башни будет определяться шириной верхней панели, необходимой для размещения оборудования. Выбор высоты башни - исходя из высоты установки этого оборудования. Выбор основания башни (следовательно, и уклон поясов) - условиями прочности и деформативности. The new technical solution of the tower can be used in the development of individual and standard design solutions for pyramidal towers of any height, designed for the installation of various equipment. The choice of the cross section of the tower will be determined by the width of the upper panel needed to place the equipment. The choice of tower height is based on the installation height of this equipment. The choice of the base of the tower (therefore, the slope of the belts) - the conditions of strength and deformability.

Claims

A pyramidal lattice tower having girdle rods on the edges of the pyramid and on the edges, which form a trapezoidal panel bounded by sections of girdles and nodes of the grating rods, characterized in that the joints are grouped along the height of the panel in pairs with the same length of belts and in geometrically similar pairs moreover, to a pair of neighboring panels having the same length of the belt sections, a panel geometrically similar to the bottom panel of the indicated pair is adjacent to the bottom, and a geometrically similar panel to the top panel a pair, and to a pair of neighboring geometrically similar panels, a panel having the same lengths of belts as in the bottom panel of a similar pair is adjacent to the bottom, and a panel having the same lengths of belts as the top panel of a similar pair is on top.