RU2657553C1 - Сборный сферический купол - Google Patents
Сборный сферический купол Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657553C1 RU2657553C1 RU2017119827A RU2017119827A RU2657553C1 RU 2657553 C1 RU2657553 C1 RU 2657553C1 RU 2017119827 A RU2017119827 A RU 2017119827A RU 2017119827 A RU2017119827 A RU 2017119827A RU 2657553 C1 RU2657553 C1 RU 2657553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- panels
- icosahedron
- hexagonal
- pyramids
- rods
- Prior art date
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 5
- 241000282376 Panthera tigris Species 0.000 claims 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
- E04B7/08—Vaulted roofs
- E04B7/10—Shell structures, e.g. of hyperbolic-parabolic shape; Grid-like formations acting as shell structures; Folded structures
- E04B7/102—Shell structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Tents Or Canopies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к строительству, в частности к сборным сферическим куполам. Технический результат изобретения – снижение числа типоразмеров узловых элементов. В сборном куполе, состоящем из 320 треугольных граней, выполненных на основе правильного икосаэдра, включающего по одной шестиугольной пирамиде-панели по серединам ребер, по одной правильной пятиугольной пирамиде-панели по вершинам граней икосаэдра и с панелями в виде треугольников между ними, в центрах граней икосаэдра панель выполнена в виде равностороннего треугольника. Стержни соединены в узлах с помощью узловых элементов и устройства их на одном уровне ниже или выше экватора. 320-тигранник образован путем разбиения на элементы в виде равнобедренных треугольников с вершинами в центрах шестиугольных и правильных пятиугольных пирамид-панелей. Между пятиугольными и шестиугольными пирамидами-панелями расположены равнобедренные треугольные панели. Между только шестиугольными пирамидами-панелями расположены панели в виде равносторонних треугольников со сторонами, равными сторонам основания панелей в виде правильных пятиугольных пирамид. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к строительству зданий и сооружений из сборных составных оболочек, пригодных, в частности, для полносборных покрытий зданий различного назначения, а также ограждающих и несущих конструкций сооружений в виде навесов, дебаркадеров и т.п.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является сборный сферический купол, состоящий в целом из 320 треугольных граней, выполненных на основе правильного икосаэдра, включающего пространственные элементы по одной шестиугольной пирамиде-панели по серединам ребер, по одной правильной пятиугольной пирамиде-панели по вершинам граней икосаэдра и с панелями в виде треугольников между ними, в центрах граней икосаэдра панель выполнена в виде равностороннего треугольника; стержни, образующие каркас панелей и ребра многогранника, соединены в узлах с помощью узловых элементов (SU 1548376, МПК Е04В 5/08, опубл. 07.03.90).
Недостатком известного решения является большое число типоразмеров стержней и узлов соединения, а также разнотипность и сложность выполнения опорных узлов купола, обусловленные тем, что опорные узлы находятся на разных уровнях.
Технический результат заключается в обеспечении определенности воспроизведения геометрии каркаса покрытия или ограждения, следовательно, его надежности, а также в упрощении изготовления опорных узлов купола, за счет уменьшения числа соединяемых опорных монтажных элементов, снижения материалоемкости опорных узловых соединений и обеспечения, за счет оптимизации геометрии разрезки сферы расположения опор на одном уровне выше или ниже экватора сферы, значительного снижения числа типоразмеров узловых элементов.
Сущность изобретения заключается в том, что в сборном сферическом куполе, состоящем из 320-ти треугольных граней, выполненных на основе правильного икосаэдра, включающем пространственные элементы по одной шестиугольной пирамиде-панели по серединам ребер, по одной правильной пятиугольной пирамиде-панели по вершинам граней икосаэдра и с панелями в виде треугольников между ними, в центрах граней икосаэдра панель выполнена в виде равностороннего треугольника, стержни, образующие ребра 320-тигранника, соединены в узлах с помощью узловых элементов. Для уменьшения числа типоразмеров опорных узлов и устройства их на одном уровне ниже или выше экватора, 320-тигранник получают путем разбиения на элементы в виде равнобедренных треугольников с вершинами в центрах шестиугольных и правильных пятиугольных пирамид-панелей, представляющих в основании плоские фигуры, между пятиугольными и шестиугольными пирамидами-панелями расположены равнобедренные треугольные панели, а в центрах граней икосаэдра между шестиугольными пирамидами-панелями расположены панели в виде равносторонних треугольников со сторонами, равными сторонам основания панелей в виде правильных пятиугольных пирамид.
Стержни каркаса панелей, которые соединены в узлах с помощью цилиндрических обойм с пазами, выполненными заранее или по месту для сборки панелей в виде пирамид, торцы стержней каркаса попарно соединены с внутренней частью обоймы сваркой, причем часть стержней в монтажных узлах могут быть закреплены сначала прихватками без обойм, а окончательной сваркой соединены в разбежку в построечных условиях с обоймами.
На фиг. 1 показана сфера в целом из 320-ти треугольных граней; фиг. 2 - сборный сферический купол с опорами на одном уровне ниже экватора; фиг. 3 - сборный сферический купол, включающий стержни; фиг. 4 - схемы монтажа купольного покрытия.
Сборный сферический купол (фиг. 1), состоящий в целом из 320-ти треугольных граней, выполненных на основе правильного сферического икосаэдра, включает по одной шестиугольной пирамиде-панели 1, с вершиной по серединам O2 ребер 2, и по одной правильной пятиугольной пирамиде-панели 3 по вершинам О2 граней 4 икосаэдра с панелями в виде равнобедренных треугольников 5 между ними. Стержни 6 каркаса пирамид-панелей 1 и 3, образующие ребра 320-тигранника, соединены в узлах 7 с помощью узловых элементов. Для уменьшения числа типоразмеров опорных узлов 8 (фиг. 1, 2) и устройства их на одном уровне 9 ниже или выше экватора 10, 320-тигранник получается путем разбиения на элементы в виде равнобедренных треугольников 11 с вершинами в центрах 2 и 4 шестиугольных 1 и правильных пятиугольных 3 пирамид-панелей, которые к тому же представляют в основании плоские фигуры, а в центрах граней O1 икосаэдра между шестиугольными пирамидами-панелями 1 расположены панели 12 в виде равносторонних треугольников со сторонами 13, равными сторонам 13 основания панелей в виде правильных пятиугольных пирамид-панелей 4.
Условие расположения опорных узлов 8 купола на одном уровне (фиг. 1), т.е. на одной горизонтальной плоскости, обеспечивается, если в равных и симметричных секторах, относительно меридиана, проходящего через середину O2 ребра икосаэдра, дуги О2А2 и О2В2, А1А2 и B1B2 будут равными. Решение найдено из системы уравнений сферической тригонометрии. Разрезка купола имеет четыре типоразмера стержней, три типоразмера монтажных элементов, два, но симметричных типоразмера опорного узла 8.
В сборном сферическом куполе, включающем стержни 6, соединенные в узле 7 (фиг. 3) с помощью цилиндрических обойм 14 с пазами 15, выполнены заранее или по месту для сборки в виде плоских по основанию пятиугольных 1 и шестиугольных 3 пирамид-панелей, стержни 6 попарно соединены с обоймой сваркой 16, затем к опорным пирамидам-панелям 1 и 3 присоединены опорные пластины 17. Причем часть узлов 7 или 8 со стержнями 6 без обойм у монтажных панелей сваривают прихваткой 18, а сваркой соединяют в построечных условиях готовые монтажные панели и стержни. Сверху обоймы закрывают крышками 19, которые могут служить для крепления покрытия купола. Соединение выполнено с подкладкой 20 в обойме, либо обойма сама служит подкладкой.
Сопоставление характеристик, которые имеют предлагаемый купол и прототип, показывает, что число типоразмеров стержней купола остается неизменным. Однако число монтажных элементов по сравнению с прототипом уменьшается в полтора раза и становится равным трем, число типоразмеров узлов 7 уменьшается тоже в полтора раза, а опорных узлов 8 в два раза.
На фиг. 4 показана схема монтажа купольного покрытия с монтажных опор 21. Монтаж купольного покрытия может быть выполнен способом подъема с поворотом собранной части купола. При монтаже способом «подъема с поворотом конструкции в целом» (SU 1174546, МПК Е04Р 3/16, опубл. 23.08.1985) не используют подъемные средства для пролетов до 12 м. При больших пролетах можно использовать реечные домкраты, которые либо имеют эксцентриситет опирания, либо устанавливают наклонно. При пролетах предлагаемого купола монтажные горизонтальные перемещения при прямых неподвижных и качающихся опорах 22 могут превысить 10 мм. Поэтому предусматривают наклон опор до 15°, с учетом сил трения. Далее собирают следующие ряды панелей 1 и 3 и 12, собранную часть поднимают с поворотом вокруг монтажных опор 21 в положение «а» и затем «б». На завершении монтируют ненесущие треугольные панели 12 у опор и заменяют монтажные опоры 21 на рабочие опорные узлы 8, из положения «в» купол устанавливают в проектное положение.
Предлагаемое решение позволяет производить укрупнительную сборку элементов купола, так как основания пирамид-панелей представляют собой плоскости. Небольшие неточности в изготовлении элементов (до 3 мм) нивелируются предложенным устройством узлов. Жесткие узлы увеличивают несущую способность куполов и уменьшают деформативность при опорах ниже экватора. Подобные решения возможно применить для других разрезок геодезических куполов. Например, для 128-ми гранника на основе октаэдра можно расположить на его грани 15 равнобедренных и один равносторонний треугольник предложенным способом и конструкцией, обеспечив один уровень опор на двух плоскостях купола.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет упростить изготовление и монтаж купола за счет обеспечения определенности геометрии каркаса покрытия или ограждения, следовательно, его надежности, жесткости работы монтажных соединений, упростить изготовление опорных узлов купола, за счет уменьшения числа соединяемых монтажных элементов, снижения материалоемкости и энергоемкости узловых соединений, и обеспечения, за счет оптимизации геометрии разрезки сферы расположения опор на одном уровне выше или ниже экватора сферы, значительного снижения числа типоразмеров узловых элементов.
Claims (2)
1. Сборный сферический купол, состоящий из 320-ти треугольных граней, выполненных на основе правильного икосаэдра, включающий пространственные элементы по одной шестиугольной пирамиде-панели по серединам ребер, по одной правильной пятиугольной пирамиде-панели по вершинам граней икосаэдра и с панелями в виде треугольников между ними, в центрах граней икосаэдра панель выполнена в виде равностороннего треугольника, стержни, образующие ребра 320-тигранника, соединены в узлах с помощью узловых элементов, отличающийся тем, что для уменьшения числа типоразмеров опорных узлов и устройства их на одном уровне ниже или выше экватора, 320-ти гранник получают путем разбиения на элементы в виде равнобедренных треугольников с вершинами в центрах шестиугольных и правильных пятиугольных пирамид-панелей, представляющих в основании плоские фигуры, между пятиугольными и шестиугольными пирамидами-панелями расположены равнобедренные треугольные панели, а в центрах граней икосаэдра между шестиугольными пирамидами-панелями расположены панели в виде равносторонних треугольников со сторонами, равными сторонам основания панелей в виде правильных пятиугольных пирамид.
2. Сборный сферический купол по п. 1, отличающийся тем, что сплющенные торцы стержней каркаса панелей соединены в узлах с помощью цилиндрических обойм с пазами, выполненными заранее или по месту для сборки панелей в виде пирамид, торцы стержней каркаса попарно соединены с внутренней частью обоймы сваркой, причем часть стержней в монтажных узлах могут быть закреплены сначала прихватками без обойм, а окончательной сваркой соединены в разбежку в построечных условиях с обоймами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017119827A RU2657553C1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Сборный сферический купол |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017119827A RU2657553C1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Сборный сферический купол |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657553C1 true RU2657553C1 (ru) | 2018-06-14 |
Family
ID=62620359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017119827A RU2657553C1 (ru) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Сборный сферический купол |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657553C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189926U1 (ru) * | 2019-01-10 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Сетчатая оболочка |
RU204605U1 (ru) * | 2021-03-09 | 2021-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Модуль сферический |
RU217174U1 (ru) * | 2023-02-03 | 2023-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Модуль сферический |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1263777A1 (ru) * | 1984-04-12 | 1986-10-15 | Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Металлоконструкций Им.Н.П.Мельникова | Сварной узел трубчатых стержней |
RU2564545C1 (ru) * | 2014-07-28 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Сборная сферическая оболочка |
-
2017
- 2017-06-07 RU RU2017119827A patent/RU2657553C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1263777A1 (ru) * | 1984-04-12 | 1986-10-15 | Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Металлоконструкций Им.Н.П.Мельникова | Сварной узел трубчатых стержней |
RU2564545C1 (ru) * | 2014-07-28 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Сборная сферическая оболочка |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТРАВУШ В.И. и др. Современные конструктивно-технологические решения сферических оболочек. Строительство и реконструкция. 2012, N6, с.45-55. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189926U1 (ru) * | 2019-01-10 | 2019-06-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Сетчатая оболочка |
RU204605U1 (ru) * | 2021-03-09 | 2021-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Модуль сферический |
RU217174U1 (ru) * | 2023-02-03 | 2023-03-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Модуль сферический |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3959937A (en) | Modular dome structure | |
CN1105814C (zh) | 双层网架球顶结构 | |
RU2657553C1 (ru) | Сборный сферический купол | |
US3139957A (en) | Suspension building | |
RU2631285C1 (ru) | Универсальное здание | |
US20200086222A1 (en) | Habitable Support Structure for Observation Wheels | |
CN115434428B (zh) | 环形交叉编织索网结构、立体城市穹顶及大跨度建筑穹顶 | |
US2886855A (en) | Buildings with multangular rooms, the ground plan of which is combined from hexagonal elements | |
RU2685602C1 (ru) | Сферическая оболочка с покрытием | |
CN215858228U (zh) | 一种菱形网格立面结构体系及大型建筑立面结构 | |
US20160008724A1 (en) | Habitable Support Structure for Observation Wheels | |
CN209817106U (zh) | 圆形平面大跨度蜂窝型混凝土空间网格盒式结构 | |
CN210597598U (zh) | 一种边界不规则的网架结构 | |
RU88698U1 (ru) | Здание с куполообразной крышей | |
RU2564545C1 (ru) | Сборная сферическая оболочка | |
RU2780895C1 (ru) | Вантовое покрытие для сейсмически опасных районов | |
RU2520192C2 (ru) | Сборная сферическая оболочка | |
RU2613696C2 (ru) | Многоэтажное здание с несущим центральным стволом | |
RU128229U1 (ru) | Элемент строительный | |
JP2009257082A5 (ru) | ||
Xu et al. | Structural design of irregular curved lattice shells in China | |
RU2823366C1 (ru) | Сборная сферическая оболочка с шестиугольными панелями | |
RU101467U1 (ru) | Ребристый купол | |
RU129534U1 (ru) | Сборная сферическая оболочка | |
JP6308240B2 (ja) | 組立式ドーム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200608 |