СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ КАРКАСА ОДНОЭТАЖНОГО КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ
METHOD OF ERECTING FRAMEWORK OF ONE-STOREY FRAMEWORK BUILDING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к строительству, а именно к особым способам быстрого возведения одноэтажных зданий и сооружений различного назначения, отличающихся разборными или складными частями для обеспечения транспортировки путем сборки непосредственно на стройплощадке всех строительных конструкций, включая каркас здания.
Уровень техники
Известен бескрановый способ возведения каркаса одноэтажного каркасного здания с использованием средств и операций, заменяющих подъемный кран (использование четырехзвенного механизма и технологических операций, обусловленных спецификой четырехзвенного механизма). Известный способ заключается в том, что на фундаменте вертикально в соответствующих проектных положениях устанавливают множество ферм, которые соединяют между собой с образованием искомого каркаса. Для этого предварительно элементы ферм каркаса доставляют на строительную площадку, после чего каждую ферму собирают в узлах и закрепляют шарнирно к опорам на фундаменте, так что участки подкосов, примыкающие к ригелям, жестко соединены с ригелями таким образом, что вместе с элементами стойки и ригеля образуют ячейку выпуклого четырехзвенного механизма abcd. Поскольку четырехзвенный механизм является системой с одной степенью свободы, конструкция фермы может трансформироваться упорядоченно за счет изменения длин диагоналей четырехугольника abcd. Такая трансформация достигается стягиванием противоположных узлов ячейки abcd (b и d, например) с помощью лебедки или полиспаста. Могут быть при этом использованы и другие приспособления, например винтовые стяжки. Далее с помощью лебедок или полиспастов, тросы которых прикрепляют к узлам указанных четырехзвенных механизмов, стягивают узлы этих механизмов так, что их вертикально ориентированные диагонали укорачивают свою длину. Это приводит ферму каркаса в проектную форму. Затем производится окончательная фиксация конструкции путем установки дополнительных связей или болтов в шарнирных фланцевых соединениях (см. описание изобретения к патенту RU №2449093 С2, МПК Е04В 1/343, дата подачи заявки 12.04.2010, опубликовано 27.04.2012).
Признаки известного способа, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в том, что на фундаменте вертикально в соответствующих проектных положениях устанавливают множество ферм, которые соединяют между собой с образованием искомого каркаса.
Причина, препятствующая получению в известном способе технического результата, который обеспечивается заявленным изобретением, заключается в том, что каждую ферму собирают непосредственно в ее проектном положении с применением в конструкции фермы шарнирного четырехзвенника, который затем трансформируют и тем самым придают ферме проектную форму. Необходимым условием работы такой конструкции является рациональный выбор геометрии, при которой центральный шарнир конструкции фермы всегда находится выше опорных шарниров на всех стадиях трансформации шарнирного четырехзвенника. В противном случае (если центральный шарнир расположен ниже опорных шарниров) стягивание противоположных узлов ячейки abcd (b и d, например) приведет к увеличению расстояний между центральным и опорными узлами и исключит трансформацию необходимой формы. От величины превышения центрального шарнира над опорными зависит величина усилия, необходимого для стягивания противоположных узлов ячейки abcd. Очевидно при этом, что когда центральный шарнир находится на одном уровне с опорными шарнирами, усилие для стягивания противоположных узлов ячейки abcd будет бесконечно большим. Отсюда следует прямая зависимость усилия, требуемого для стягивания противоположных узлов ячейки abcd, от указанного превышения центрального шарнира над опорными шарнирами, что обусловливает значительное усложнение технологии возведения каркаса.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ возведения каркаса одноэтажного каркасного здания, заключающийся в том, что на фундаменте вертикально в соответствующих проектных положениях устанавливают множество ферм, которые фиксируют в этих проектных положениях с образованием искомого каркаса. Для этого предварительно элементы ферм каркаса доставляют на строительную площадку, на которой также (за пределами фундамента здания) изготавливают боек, т.е. площадку из досок, имеющую размеры, несколько превышающие размеры фермы. После этого на бойке в горизонтальном положении изготавливают каждую ферму, которую затем при помощи подъемного крана устанавливают на фундаменте в проектное положение (Иванов В.Ф. Деревянные конструкции. - Л.-М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре. 1956. - 318 с. - С. 177-178).
Признаки известного способа, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в изготовлении ферм на стройплощадке в горизонтальном положении и последующей установке ферм в соответствующие проектные положения на фундаменте.
Причина, препятствующая получению в известном способе технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в применении подъемного крана для установки каждой фермы в соответствующее проектное положение на фундаменте, что усложняет технологию возведения каркаса.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в необходимости упрощения технологии возведения каркаса одноэтажного каркасного здания, что позволяет уменьшить себестоимость монтажных работ, сократить время и снизить трудоемкость возведения каркаса одноэтажного каркасного здания. Техническая проблема также заключается в необходимости расширения арсенала бескрановых способов (технологических средств) возведения каркасов одноэтажных каркасных зданий за счет возможности осуществления монтажных работ без использования подъемного крана или заменяющих его средств.
Раскрытие сущности изобретения
Технический результат, опосредствующий решение указанной технической проблемы, заключается в исключении операций, требующих применения подъемного крана или заменяющих его средств, что упрощает технологию возведения каркаса одноэтажного каркасного здания. Технический результат также заключается в реализации указанного назначения (расширение арсенала бескрановых способов возведения каркасов одноэтажных каркасных зданий).
Достигается технический результат тем, что в способе возведения каркаса одноэтажного каркасного здания из множества ферм первоначально каждую ферму, относящуюся к указанному множеству ферм или к подмножеству указанного множества ферм предварительно собирают из готовых элементов в горизонтальном положении либо на фундаменте, либо на внешней по отношению к фундаменту монтажной площадке, после чего осуществляют горизонтальное перемещение собранной таким образом фермы вдоль поверхности фундамента до совмещения основания фермы с предварительно сформированной условной линией ее проектного положения на фундаменте, после этого при помощи поворота фермы относительно указанной линии осуществляют перевод фермы из горизонтального положения в вертикальное проектное положение. Установленные таким образом фермы фиксируют в их проектных положениях с образованием искомого каркаса.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан каркас одноэтажного каркасного здания в сборе;
на фиг. 2 показана установленная на фундаменте в проектном положении задняя ферма 6, а также процесс формирования на фундаменте монтажного участка 18;
на фиг. 3 показан процесс изготовления центральной фермы 7 на монтажном участке 18;
на фиг. 4 показано положение центральной фермы 7 на фундаменте непосредственно перед ее поворотом в проектное положение при помощи полиспаста;
на фиг. 5 показан процесс поворота центральной фермы 7 в проектное положение;
на фиг. 6 показаны задняя ферма 6 и центральная ферма 7 в проектных положениях на фундаменте;
на фиг. 7 показаны задняя ферма 6 и центральные фермы 7÷13 в проектных положениях на фундаменте;
на фиг. 8 показаны задняя ферма 6 и центральные фермы 7÷13 в проектных положениях на фундаменте, а также центральная ферма 17 на монтажном участке 18 непосредственно перед ее переносом в пакет временного складирования около фундамента;
на фиг. 9 показаны задняя ферма 6 и центральные фермы 7÷13 в проектных положениях на фундаменте, а также пакет временно складированных около фундамента ферм, включающий центральную ферму 14, ферму 15 витража и две фермы 16 и 17 крыльца (фермы 15 и 16 на фиг. 9 не обозначены);
на фиг. 10 показаны задняя ферма 6, центральные фермы 7÷14, ферма 15 витража и ферма 16 крыльца в проектных положениях на фундаменте, а также ферма 17 крыльца непосредственно перед ее переносом из пакета временного складирования около фундамента на фундамент;
на фиг. 11 показаны задняя ферма 6, центральные фермы 7÷14, ферма 15 витража и ферма 16 крыльца в проектных положениях на фундаменте, а также ферма 17 крыльца в горизонтальном положении на фундаменте непосредственно перед ее поворотом в проектное положение на фундаменте;
на фиг. 12 показаны задняя ферма 6, центральные фермы 7÷14, ферма 15 витража и ферма 16 крыльца в проектных положениях на фундаменте, а также ферма 17 крыльца в процессе ее поворота при помощи полиспаста из горизонтального положения на фундаменте в проектное положение на фундаменте.
Осуществление изобретения
В качестве примера на фиг. 1 показан каркас одноэтажного знания, который содержит:
- фундамент, выполненный в виде ростверка 1, установленного на сваях 2; при этом ростверк представляет собой вытянутый прямоугольник, образованный двумя продольными элементами 3 и двумя поперечными элементами
- передним 4 и задним 5; ростверк также дополнительно для усиления содержит один промежуточный продольный элемент и три промежуточных поперечных элемента (не обозначены);
- множество двускатных стропильных ферм 6÷17, установленных на фундаменте в соответствующих проектных (вертикальных) положениях и соединенных между собой; при этом ферма 6 является задней фермой, фермы 7÷14 являются центральными фермами, ферма 15 является фермой витража, а фермы 16 и 17 - фермами крыльца здания.
Возведение данного каркаса в предпочтительном варианте осуществления заявленного способа заключается в следующем (первый пример).
Первоначально (первый этап) изготавливают фундамент, представляющий собой ростверк 1, установленный на сваях 2. Затем в любом порядке на ростверке 1 возводят заднюю ферму 6 и формируют монтажный участок 18 (фиг. 2). В предпочтительном варианте осуществления способа заднюю ферму 6 возводят непосредственно в ее проектном (вертикальном) положении на заднем поперечном элементе 5 ростверка 1 из заранее заготовленных прямолинейных элементов, а другие фермы (подмножество 7÷17) возводят согласно предлагаемому способу. Причиной возведения задней фермы 6 сразу же в проектном положении является ее относительно большая масса, затрудняющая ее установку в проектное положение без использования подъемного крана или заменяющих его средств.
Кроме того, на фундаменте (ростверке 1) непосредственно вблизи переднего поперечного элемента 4 формируют монтажный участок 18, предназначенный для сборки всех других ферм, т.е. ферм подмножества 7÷17 в горизонтальном (т.е. технологическом) положении.
Монтажный участок 18 (фиг. 2) представляет собой выделенную на фундаменте (ростверке 1) площадку, непосредственно примыкающую к переднему поперечному элементу 4 ростверка 1. При этом для формирования монтажного участка 18 на ростверк 1 в пределах данной выделенной площадки наносят контурный чертеж фермы (показан штриховыми линями), а также устанавливают опорные бруски 19. Нанесение контурного чертежа фермы осуществляют путем выполнения изображений линий на элементах ростверка 1 каким-либо пишущим прибором; а там, где изображение той или иной линии выполнить пишущим прибором невозможно по причине отсутствия у ростверка соответствующего элемента, вместо изображения линии может быть использована, например, натянутая нить (или луч лазера), определяющая положение соответствующей линии контура фермы на монтажном участке (например, линия 20 на фиг. 2). На фиг. 2 указанный контурный чертеж фермы на ростверке 1 представлен штриховыми линиями; при этом монтажный участок ограничен, с одной стороны, передним поперечным элементом 4 ростверка 1, а с другой стороны штриховой линией 20, изображающей основание фермы.
На втором этапе осуществляют последовательное изготовление и установку в проектное положение на фундаменте центральных ферм 7÷13, т.е. тех ферм подмножества 7÷17, которые в готовой конструкции каркаса расположены между задней фермой 6 и штриховой линией 20 (иначе говоря, на площади ростверка 1 за вычетом площади, занимаемой задней фермой 6 и монтажным участком 18). Начинают с фермы 7, которую изготавливают в технологическом (горизонтальном) положении на монтажном участке 18 из готовых прямолинейных элементов. Затем на фундаменте (ростверке 1) с упором в ферму 6 (точнее в ее основание) горизонтально устанавливают прямолинейные ограничительные элементы 21 одинаковой длины (см. фиг. 3, где показано три элемента 21). Тем самым элементы 21 своими свободными концами автоматически формируют на фундаменте (на ростверке 1) условную линию проектного положения фермы 7 на фундаменте (на фиг. 3 эта линия показана штрихпунктирной линией 22). После этого ферму 7 горизонтально перемещают вдоль фундамента (по ростверку 1) до упора ее основанием в свободные концы ограничительных элементов 21, вследствие чего происходит совмещение основания фермы 7 с упомянутой условной линией 22 проектного положения фермы 7 на фундаменте (на ростверке 1). После этого верхнюю точку фермы 7 полиспастом соединяют с верхней точкой фермы 6, являющейся опорной (фиг. 4). Далее осуществляют при помощи полиспаста поворот фермы 7 относительно упомянутой условной линии 22 с одновременным упором в свободные концы ограничительных элементов 21 (фиг. 5) и тем самым осуществляют перевод фермы 7 из горизонтального положения в вертикальное проектное положение. Затем фиксируют ферму 7 в указанном проектном положении, соединяя ее соответствующим образом с фермой 6 (фиг. 6).
Далее поочередно изготавливают и устанавливают в соответствующие проектные положения другие фермы рассматриваемой группы (т.е. фермы 8÷13), применяя те же технологические операции с той разницей, что для каждой монтируемой в данный момент фермы функцию опорной фермы выполняет непосредственно предыдущая ферма. Результатом рассматриваемого второго этапа является пакет установленных в соответствующие проектные положения на фундаменте и связанных между собой ферм 6÷13 (фиг. 7).
На третьем этапе осуществляют последовательное изготовление и установку в проектное положение центральной фермы 14, фермы 15 витража и двух ферм 16 и 17 крыльца, т.е. тех ферм, которые в готовой конструкции каркаса расположены «на территории» монтажного участка 18. Каждую из них изготавливают на монтажном участке 18 аналогично процессу изготовления фермы на втором этапе. Особенность третьего этапа в том, что после изготовления фермы на монтажном участке 18 эту ферму при сохранении ее горизонтального положения вручную переносят на площадку рядом с фундаментом, формируя около фундамента пакет временно складированных ферм 14÷17. Процесс начинают с фермы 17 (фиг. 8) и заканчивают фермой 14, в результате чего около фундамента возникает пакет временно складированных ферм 14÷17 (фиг. 9). После этого монтажный участок 18 демонтируют и на освободившейся «территории» фундамента (ростверка 1) устанавливают в соответствующие проектные положения фермы 14÷17; при этом установку начинают с фермы 14, которая в пакете временно складированных ферм расположена сверху (фиг. 9). Последней устанавливают ферму 17. Все фермы рассматриваемой группы ферм устанавливают в проектное положение с использованием одинаковых операций. Рассмотрим процесс на примере фермы 17 (фиг. 10, 11, 12).
На фундаменте (ростверке 1) с упором в ферму 16 (точнее в ее основание) горизонтально устанавливают прямолинейные ограничительные элементы 21 одинаковой длины (см. фиг. 10, где показано три элемента 21). Тем самым элементы 21 своими свободными концами автоматически формируют на фундаменте (на ростверке 1) условную линию проектного положения фермы 17 на фундаменте (на фиг. 10 эта линия показана штрихпунктирной линией 22). После этого ферму 17 при сохранении ее горизонтального положения вручную поднимают на уровень фундамента (ростверка 1), опирают ферму 17 ее основанием на ростверк 1 с упором в свободные концы ограничительных элементов 21, вследствие чего основание фермы 17 оказывается совмещенным с упомянутой условной линией 22. Затем верхнюю точку фермы 17 полиспастом соединяют с верхней точкой фермы 16, являющейся опорной (фиг. 11, 12). Далее осуществляют при помощи полиспаста поворот фермы 17 относительно упомянутой условной линии 22 с упором основания фермы 17 в свободные концы ограничительных элементов 21 (фиг. 12), вследствие чего ферму 17 устанавливают в вертикальное проектное положение, в котором затем ферму соответствующим образом фиксируют.
Во втором примере осуществления заявленного способа описанный выше поворот фермы относительно условной линии 22 производится без использования полиспаста, т.е. исключительно вручную при условии, что ферма имеет относительно небольшой вес. Остальные операции способа во втором примере те же, что и в первом примере (представленном выше).
В третьем примере осуществления заявленного способа описанный выше поворот относительно условной линии 22 производится также в отношении фермы 6. Другими словами, ферму 6 собирают на фундаменте (ростверке 1) на монтажном участке 18 в горизонтальном положении; устанавливают на фундаменте ограничительные элементы (не показаны), фиксирующие условную линию проектного положения фермы 6 на фундаменте в области поперечного элемента 5; перемещают собранную ферму 6 горизонтально вдоль фундамента (ростверка 1) до совмещения основания фермы 6 с указанной условной линией; после этого при помощи поворота фермы 6 относительно указанной условной линии осуществляют перевод фермы из горизонтального положения в вертикальное проектное положение. Остальные операции способа в третьем примере те же, что и в первом примере (представленном выше).
В четвертом примере осуществления заявленного способа каждую ферму, относящуюся ко всему множеству ферм каркаса или к подмножеству указанного множества, предварительно собирают из готовых элементов в горизонтальном положении на внешней по отношению к фундаменту монтажной площадке (не показана). При этом данную внешнюю площадку (внешний монтажный участок) располагают на одном уровне с фундаментом (с ростверком 1 фундамента) и с непосредственным примыканием к ростверку со стороны поперечного элемента 4. Это дает возможность не создавать монтажный участок 18, не производить сборку ферм на фундаменте (на ростверке 1) и не осуществлять временное складирование ферм 14÷17 около фундамента. В этом случае ферму после ее сборки на указанной внешней площадке горизонтально перемещают с этой площадке на фундамент (ростверк 1) и далее горизонтально перемещают вдоль фундамента (ростверка 1) до совмещения основания фермы с предварительно сформированной условной линией ее проектного положения на фундаменте. При этом в рамках заявленного способа, представленного в данном четвертом примере, возможен вариант, когда условие, заключающееся в расположении внешней площадки на одном уровне с фундаментом (с ростверком 1 фундамента) и непосредственном примыкании внешней площадки к ростверку 1 со стороны поперечного элемента 4, не выполняется. Это значит, что в рассматриваемом варианте внешняя площадка располагается на расстоянии от фундамента и монтажники вручную осуществляют перемещение собранной на внешней площадке фермы на фундамент, вдоль которого затем горизонтально перемещают до совмещения основания фермы с предварительно сформированной условной линией ее проектного положения на фундаменте. Очевидно, что такой вариант возможно осуществить только в отношении деревянных ферм. Остальные операции способа в четвертом примере те же, что и в первом (представленном выше).
Таким образом, в заявленном способе возведение каркаса осуществляется без использования подъемного крана или заменяющих его средств независимо от массы ферм, т.е. от того, из какого материала выполнены фермы (металл, дерево, пластик), что упрощает способ. При этом полиспаст, применяемый для поворота ферм, в действие приводится исключительно вручную. Однако возможен поворот ферм и без использования полиспаста за счет непосредственного применения физической силы монтажников (преимущественно в отношении деревянных или пластиковых ферм).