PL232526B1 - Ustrój konstrukcyjny dla budynku wielokondygnacyjnego - Google Patents

Abstract

Ustrój konstrukcyjny budynku, którego poszczególne kondygnacje różnią się kształtem lub wymiarami lub zorientowaniem w przestrzeni, zawiera pionowe słupy (1) i wsparte na nich poziome dźwigary (2), na których są oparte płyty stropowe (3). Ustrój konstrukcyjny jest przeznaczony dla budynku wielokondygnacyjnego, zwłaszcza dla budynku o formie skręconej. Każdy z dźwigarów (2) jest ponadto oparty na jednym innym dźwigarze (2) przynależnym do zespołu (5) podpierającego tę samą płytę stropową (3) oraz sam stanowi podporę dla następnego dźwigara (2) tego zespołu (5). Dźwigary (2) wsparte na tym samym słupie (1) kolejnych płyt stropowych (3) są obrócone względem siebie wokół osi pionowej słupa (1), który patrząc wzdłuż wysokości jest w jednej linii pionowej. Wszystkie słupy (1) są rozmieszczone na pionowych krawędziach graniastosłupa prawidłowego. Ilość dźwigarów (2) w zespole (5) jest równa ilości słupów (1) i wynosi co najmniej trzy, a każdy dźwigar (2) jest połączony z dwoma sąsiednimi dźwigarami (2) i podparty na jednym słupie (1). W zespole (5) punkty wzajemnego połączenia dźwigarów (2) są położone na wierzchołkach drugiego wielokąta, foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem (Δ), także foremnym i wyznaczonym przez punkty podparcia dźwigarów (2) na słupach (1). Brzegi płyty stropowej (3) są bokami trzeciego wielokąta foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem (Δ), a te boki leżą na prostych przechodzących przez końce dźwigarów (2) w zespole (5). Połączenia wzajemne sąsiednich dźwigarów (2) w zespole (5) podpierającym tę samą płytę stropową są w ich końcach albo z przewieszeniem jednostronnym albo z przewieszeniami dwustronnymi.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ustrój konstrukcyjny dla budynku wielokondygnacyjnego, którego poszczególne kondygnacje różnią się kształtem lub wymiarami lub zorientowaniem w przestrzeni, zawierający pionowe słupy i wsparte na nich poziome dźwigary, na których są oparte płyty stropowe, zwłaszcza ustrój konstrukcyjny dla budynku o formie skręconej.

Budynki, w których powierzchnie ścian zewnętrznych nie są zawarte w pionowych płaszczyznach charakteryzują się tym, że nie wszystkie płyty stropowe są jednakowe pod względem kształtu, wymiarów lub zorientowania w przestrzeni. Ponieważ najkorzystniejszym sposobem przeniesienia obciążeń grawitacyjnych z płyt stropowych na fundamenty jest wykorzystanie do tego celu pionowych elementów konstrukcyjnych, zastosowanie w budynku płyt stropowych różniących się kształtem, wymiarami lub zorientowaniem w przestrzeni skutkuje niejednakowym rozmieszczeniem miejsc podparcia płyt stropowych przez pionowe elementy konstrukcyjne w stosunku do brzegów poszczególnych płyt stropowych.

Znane są z istniejących budynków oraz na przykład z publikacji opisów zgłoszeniowych wynalazków nr US 2011/0219712 A1 i US 2014/0150360 A1 ustroje konstrukcyjne budynków, zwłas zcza o formie skręconej, w której poszczególne kondygnacje, każda względem innych, są obrócone wokół pionowej osi o pewien kąt. Istotnymi elementami konstrukcyjnymi w tym znanym rozwiązaniu są pionowe ściany płaskie albo ściany stanowiące płaszcz walcowego rdzenia lub słupy, których osie nie są zawarte w pionowych prostych.

Znany jest także z publikacji opisu patentowego nr PL200604 strop belkowy wyposażony w belki i płyty, który składa się z jednakowych, krótszych od rozstawu słupów belek, przy czym każda belka oparta jest jednym końcem na nośnym słupie usytuowanym w węźle kwadratowej siatki modularnej, zaś drugim końcem połączona jest sztywno z prostopadle skierowaną, sąsiednią stropową belką w połowie jej długości dzieląc kwadratowe pole modularnej siatki na cztery jednakowe trójkąty prostokątne i centralnie położony kwadrat o boku równym połowie długości belki tworząc węzeł turbinowy oraz z płyt wypełniających wolne przestrzenie między nośnymi belkami, korzystnie kasetonami.

Ustrój konstrukcyjny dla budynku wielokondygnacyjnego, zwłaszcza o formie skręconej, którego poszczególne kondygnacje różnią się kształtem lub wymiarami lub zorientowaniem w przestrzeni, zawierający pionowe słupy i wsparte na nich poziome dźwigary, na których są oparte płyty stropowe, a każdy z dźwigarów wspartych na słupie jest ponadto oparty na jednym innym dźwigarze przynależnym do zespołu podpierającego tę samą płytę stropową oraz sam stanowi podporę dla następnego dźwigara przynależnego do tego zespołu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dźwigary wsparte na tym samym słupie, podpierające kolejne płyty stropowe są obrócone względem siebie na wspólnej osi obrotu stanowiącej oś pionową tego słupa, zaś słup patrząc wzdłuż wysokości budynku poprzez wszystkie kondygnacje jest w jednej linii pionowej.

Korzystnie słupy są rozmieszczone na pionowych krawędziach graniastosłupa prawidłowego, zaś ilość dźwigarów w zespole podpierającym płytę stropową jest równa ilości słupów i wynosi co najmniej trzy, przy czym w zespole podpierającym płytę stropową każdy dźwigar jest połączony z dwoma sąsiednimi dźwigarami i podparty na jednym słupie.

Dalsze korzyści są uzyskiwane, jeśli w zespole podpierającym płytę stropową punkty wzajemnego połączenia dźwigarów są położone na wierzchołkach drugiego wielokąta, foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem, także foremnym i wyznaczonym przez punkty podparcia dźwigarów na słupach, a ponadto dźwigary mają zróżnicowane odległości górne w stosunku do odległości dolnych, pomiędzy wierzchołkami drugich wielokątów a końcami dźwigarów, przy czym brzegi płyty stropowej są bokami trzeciego wielokąta, foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem, a te boki leżą na prostych przechodzących przez końce dźwigarów zespołu podpierającego tę płytę stropową.

Kolejne korzyści uzyskuje się, jeżeli połączenia wzajemne sąsiednich dźwigarów w zespole podpierającym tę samą płytę stropową są w ich końcach albo są z przewieszeniem jednostronnym albo są z przewieszeniami dwustronnymi, w których przewieszenia tego samego dźwigara poza sąsiednie są jednakowe albo różne.

Ustrój konstrukcyjny według wynalazku składa się z pionowych słupów oraz zespołów poziomych dźwigarów podpierających poszczególne płyty stropowe, przy czym dźwigary podpierające tę samą płytę stropową współdziałają ze sobą w przenoszeniu obciążeń oddziaływujących na płytę stropową na skutek tego, że każdy z dźwigarów podparty jest na jednym słupie oraz na jednym innym dźwigarze przynależnym do zespołu dźwigarów podpierających tę samą płytę stropową oraz sam

PL 232 526 B1 stanowi podporę dla następnego dźwigara przynależnego do tego zespołu. Dźwigary podpierające kolejne płyty stropowe są obrócone względem siebie wokół osi słupów zaś miejsca połączeń sąsiednich dźwigarów oraz miejsca podparcia na słupie mogą być dowolnymi punktami położonymi wzdłuż długości dźwigarów, co oznacza, że przy różnych położeniach tych punktów zespoły identycznych dźwigarów mogą podpierać płyty stropowe o zróżnicowanym kształcie, wymiarach lub zorientowaniu w przestrzeni. Korzyścią wynikającą z zastosowania ustroju konstrukcyjnego według wynalazku jest przeniesienie na fundamenty obciążeń grawitacyjnych ze stropów budynku wielokondygnacyjnego różniących się kształtem, wymiarami lub zorientowaniem w przestrzeni wyłącznie za pomocą pionowych słupów, co nie wymusza działania w tych słupach sił innych niż ściskające oraz pozostawia swobodę dysponowania przestrzenią poszczególnych kondygnacji, której dostępność jest ograniczona jedynie obecnością słupów. Ponadto, ustrój konstrukcyjny według wynalazku umożliwia stosowanie w tym samym budynku wielokondygnacyjnym płyt stropowych o zasadniczo różnych kształtach, wymiarach lub zorientowaniu w przestrzeni, stanowiąc tym samym narzędzie swobodnego kształtowania form architektonicznych budynków wielokondygnacyjnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku poglądowym, na którym fig. 1+5 przedstawiają ustrój konstrukcyjny w preferowanym wykonaniu z czterema pionowymi słupami i poziomymi dźwigarami połączonymi po cztery w zespoły podpierające poszczególne płyty stropowe budynku wielokondygnacyjnego o formie skręconej, przy czym fig. 1 przedstawia słupy i dźwigary jednego zespołu podpierającego w ustroju konstrukcyjnym z zarysem jednej podpartej nimi płyty stropowej, w widoku z góry, fig. 2 - słupy i dźwigary dwóch zespołów podpierających w ustroju konstrukcyjnym z zarysami dwóch kolejnych podpartych nimi płyt stropowych, w widoku z góry, fig. 3 - słupy podpierające dźwigary w ustroju konstrukcyjnym w widoku perspektywicznym z przodu, boku i góry, fig. 4 - słupy podpierające płyty stropowe w ustroju konstrukcyjnym, w widoku perspektywicznym z przodu, boku i góry, a fig. 5 - ściany budynku wielokondygnacyjnego z ustrojem konstrukcyjnym, w widoku perspektywicznym z przodu, boku i góry, a ponadto fig. 6+14 przedstawiają słupy i dźwigary dwóch zespołów podpierających w ustroju konstrukcyjnym z zarysami dwóch kolejnych podpartych nimi płyt stropowych, w widoku z góry, w różnych wykonaniach w zależności od ilości dźwigarów w zespole podpierającym, odpowiednio: trzy na fig. 6+8, cztery na fig. 9+11 albo pięć na fig. 12+14 oraz punktów podparcia pomiędzy dźwigarami w zespole podpierającym, odpowiednio dla dźwigarów: połączonych ze sobą w swoich końcach, jak na fig. 6, 9 i 12, z przewieszeniem jednostronnym, jak na fig. 7, 10 i 13, albo przewieszeniem dwustronnym, jak na fig. 8, 11 i 14.

Ustrój konstrukcyjny dla budynku o formie skręconej, według wynalazku w przykładach wykonania, zawiera pionowe słupy 1 i wsparte na nich poziome dźwigary 2, na których jest oparta płyta stropowa 3, przy czym ten ustrój konstrukcyjny jest przeznaczony dla budynku wielokondygnacyjnego 4, gdzie jego poszczególne kondygnacje różnią się wymiarami i zorientowaniem w przestrzeni. Każdy z dźwigarów 2 jest wsparty na słupie 1 i ponadto oparty na jednym innym dźwigarze 2 przynależnym do zespołu 5 podpierającego tę samą płytę stropową 3, a ponadto sam stanowi podporę dla następnego dźwigara 2 przynależnego do tego zespołu 5. Dźwigary 2 wsparte na tym samym słupie 1, podpierające kolejne płyty stropowe 3 są obrócone względem siebie na wspólnej osi obrotu stanowiącej oś pionowej tego słupa 1 o niezerowy kąt wewnętrzny σ. Słup 1 patrząc wzdłuż wysokości budynku wielokondygnacyjnego 4 poprzez wszystkie jego kondygnacje jest w jednej linii pionowej, przy czym słupy 1 są rozmieszczone na pionowych krawędziach graniastosłupa prawidłowego. Ilość dźwigarów 2 w zespole 5 podpierającym jedną płytę stropową 3 jest równa liczbie słupów 1. Punkty podparcia dźwigarów 2 na słupach 1 są położone na wierzchołkach pierwszego wielokąta Δ, który jest foremny. W zespole 5 podpierającym jedną płytę stropową 3 każdy dźwigar 2 jest połączony z dwoma sąsiednimi dźwigarami 2 i podparty na jednym słupie 1, przy czym punkty wzajemnego połączenia dźwigarów 2 są położone na wierzchołkach drugiego wielokąta Γ1, Γ2, foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem Δ. Dźwigary 2 w zespole 5 podpierającym kolejną płytę stropową 3 są obrócone względem poprzedniego zespołu 5 wokół wspólnej osi 6 słupów 1 o kąt wewnętrzny σ i mają zróżnicowane długości górne e1 w stosunku do długości dolnych e2, odpowiednio dla boków drugiego wielokąta górnego Γ1 i drugiego wielokąta dolnego Γ2. Brzegi płyty stropowej 3 są bokami trzeciego wielokąta Λ1, Λ2, foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem Δ i drugim wielokątem Γ1, Γ2, a te boki leżą na prostych przechodzących przez końce dźwigarów 2 zespołu 5 podpierającego tę płytę stropową 3. W kolejnych płytach stropowych 3 ich brzegi są obrócone względem siebie o niezerowy kąt zewnętrzny γ, przez co kolejna płyta stropowa 3 jest obrócona względem poprzedniej wokół wspólnej osi 6 słupów 1 o ten kąt zewnętrzny γ.

PL 232 526 B1

W odmianach ustroju konstrukcyjnego ilość dźwigarów 2 w zespole 5 podpierającym płytę stropową 3, równa ilości słupów 1, wynosi trzy albo cztery albo pięć albo więcej, a ponadto w kolejnych odmianach ustroju konstrukcyjnego te dźwigary 2 są w różny sposób połączone wzajemnie w zespole 5 podpierającym tę samą płytę stropową 3, jak opisano poniżej. Ponadto w odmianach równe boki trzeciego wielokąta górnego Λι, wyznaczającego kolejną płytę stropową 3 mają zróżnicowaną albo równą długość w stosunku do równych długości boków trzeciego wielokąta dolnego Λ2, wyznaczającego poprzednią płytę stropową 3.

W pierwszej odmianie połączenia wzajemne sąsiednich dźwigarów 2 w zespole 5 są w ich końcach, to znaczy długość dźwigara 2 jest równa długości boku drugiego wielokąta Γ1 albo Γ2, jak pokazano przykładowo na fig. 6, 9 i 12.

W drugiej odmianie połączenia wzajemne sąsiednich dźwigarów 2 w zespole 5 są z przewieszeniami jednostronnymi, a długość dźwigara 2 jest większa od długości boku drugiego wielokąta Γ1 albo Γ2, a ponadto w różnych wykonaniach dźwigary 2 w zespołach podpierających kolejne płyty stropowe 3 mają zróżnicowane albo równe odległości górne lewe I11 w stosunku do odległości dolnych lewych l2i pomiędzy wierzchołkami drugich wielokątów Γι, Γ2 a końcami dźwigarów 2, jak pokazano przykładowo na fig. 7, 10 i 13.

W trzeciej odmianie połączenia wzajemne sąsiednich dźwigarów 2 w zespole 5 są z przewieszeniami dwustronnymi, przy czym przewieszenia tego samego dźwigara 2 poza sąsiednie są jednakowe. Długość dźwigara 2 jest większa od długości boku drugiego wielokąta Γ1 albo Γ2, przy czym dźwigar 2 ma jednakowe odległości górne lewe I11 i prawe I12 albo dolne lewe I21 i prawe I22, a ponadto w różnych wykonaniach dźwigary 2 w zespołach podpierających kolejne płyty stropowe 3 mają zróżnicowane albo równe odległości górne ln, I12 w stosunku do odległości dolnych I21, I22, pomiędzy wierzchołkami drugich wielokątów Γ1, Γ2, a końcami dźwigarów 2, jak pokazano przykładowo na fig. 8, 11 i 14.

W czwartej odmianie połączenia wzajemne dźwigarów 2 w zespole 5 są z przewieszeniami dwustronnymi, podobnie jak w odmianie trzeciej, przy czym przewieszenia tego samego dźwigara 2 poza sąsiednie są różne. Długość dźwigara 2 jest większa od długości boku drugiego wielokąta Γ1 albo Γ2, przy czym dźwigar 2 ma różne odległości górne lewe ln i prawe I12 albo dolne lewe I21 i prawe I22, a ponadto w różnych wykonaniach dźwigary 2 w zespołach podpierających kolejne płyt y stropowe 3 mają zróżnicowane odległości górne ln, I12 w stosunku do odległości dolnych I21, l22 pomiędzy wierzchołkami drugich wielokątów Γ1, Γ2, a końcami dźwigarów 2.

Na fig. 1-5 przedstawiono ustrój konstrukcyjny w preferowanym wykonaniu z czterema pionowymi słupami 1 i poziomymi dźwigarami 2 połączonymi po cztery w zespoły 5 podpierające poszczególne płyty stropowe 3 budynku wielokondygnacyjnego 4 o formie skręconej. Na fig. 2 pokazano dźwigary 2 podpierające dwie kolejne płyty stropowe 3 oraz zarysy tych płyt stropowych 3. Każdy z dźwigarów 2 składających się na konstrukcję dowolnej płyty stropowej 3 jest podparty na jednym słupie 1 oraz połączony z innym dźwigarem 2, umieszczonym prostopadle. Dźwigary 2 podpierające kolejną płytę stropową 3 są podparte i połączone ze sobą według tej samej zasady co dźwigary 2 podpierające poprzednią płytę stropową 3, przy czym długość górna e1 części dźwigara pomiędzy miejscami styku dwóch dźwigarów 2 jest różna w konstrukcji podpierającej tę płytę stropową 3 od analogicznej długości dolnej e2, mierzonej wzdłuż dźwigarów 2 podpierających poprzednią płytę stropową 3, skutkiem czego dźwigary 2 podpierające kolejne płyty stropowe 3 są obrócone wokół wspólnej osi 6 słupów 1 o niezerowy kąt wewnętrzny σ, zaś brzegi płyt stropowych 3 są obrócone względem siebie o niezerowy kąt zewnętrzny γ. W następstwie obrotów kolejnych płyt stropowych 3 powierzchnie ścian zewnętrznych 7 budynku wielokondygnacyjnego 4, w którym zastosowano ustrój konstrukcyjny według wynalazku nie są zawarte w pionowych płaszczyznach jak pokazano na fig. 5.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ustrój konstrukcyjny dla budynku wielokondygnacyjnego, zwłaszcza o formie skręconej, którego poszczególne kondygnacje różnią się kształtem lub wymiarami lub zorientowaniem w przestrzeni, zawierający pionowe słupy i wsparte na nich poziome dźwigary, na których są oparte płyty stropowe, a każdy z dźwigarów wspartych na słupie jest ponadto oparty na jednym innym dźwigarze przynależnym do zespołu podpierającego tę samą płytę stropową oraz sam stanowi podporę dla następnego dźwigara przynależnego do tego zespołu, znamienny tym, że dźwigary (2) wsparte na tym samym słupie (1), podpierające kolejne płyty stropoPL 232 526 B1 we (3) są obrócone względem siebie na wspólnej osi obrotu stanowiącej oś pionową tego słupa (1), a słup (1) patrząc wzdłuż wysokości budynku poprzez wszystkie kondygnacje jest w jednej linii pionowej.
2. 2. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że słupy (1) są rozmieszczone na pionowych krawędziach graniastosłupa prawidłowego.
3. 3. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że ilość dźwigarów (2) w zespole (5) podpierającym płytę stropową (3) jest równa ilości słupów (1) i wynosi co najmniej trzy.
4. 4. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że w zespole (5) podpierającym płytę stropową (3) każdy dźwigar (2) jest połączony z dwoma sąsiednimi dźwigarami (2) i podparty na jednym słupie (1).
5. 5. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że w zespole (5) podpierającym płytę stropową (3) punkty wzajemnego połączenia dźwigarów (2) są położone na wierzchołkach drugiego wielokąta (Γι, Γ2), foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem (Δ), foremnym i wyznaczonym przez punkty podparcia dźwigarów (2) na słupach (1).
6. 6. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 5, znamienny tym, że dźwigary (2) mają zróżnicowane odległości górne (ln lub I12) w stosunku do odległości dolnych (I21 lub I22), pomiędzy wierzchołkami drugich wielokątów (Γ1, Γ2) a końcami dźwigarów (2).
7. 7. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że brzegi płyty stropowej (3) są bokami trzeciego wielokąta (Λ1, Λ2), foremnego i współśrodkowego z pierwszym wielokątem (Δ), a te boki leżą na prostych przechodzących przez końce dźwigarów (2) zespołu (5) podpierającego tę płytę stropową (3).
8. 8. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 7, znamienny tym, że połączenia wzajemne sąsiednich dźwigarów (2) w zespole (5) podpierającym tę samą płytę stropową (3) są w ich końcach.
9. 9. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że połączenie wzajemne sąsiednich dźwigarów (2) w zespole (5) podpierającym tę samą płytę stropową (3) są z przewieszeniem jednostronnym.
10. 10. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że połączenia wzajemne sąsiednich dźwigarów (2) w zespole (5) podpierającym tę samą płytę stropową (3) są z przewieszeniami dwustronnymi.
11. 11. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 10, znamienny tym, że przewieszenia tego samego dźwigara (2) poza sąsiednie są jednakowe.
12. 12. Ustrój konstrukcyjny według zastrz. 10, znamienny tym, że przewieszenia tego samego dźwigara (2) poza sąsiednie są różne.