КАРКАС ЗДАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к гражданскому и промышленному строительству, и может быть использована при сооружении каркасных зданий различного назначения с использованием легких стальных конструкций (ЛСТК), (как в условиях заводского производства, так и на месте строительства здания).
В настоящее время большое распространение получило строительство с использованием монолитных теплоизолирующих стеновых панелей, в которых заформован металлический каркас.
Известна конструкция здания в виде монолитных теплоизолирующих стеновых панелей, в которых заформован предварительно изготовленный и собранный каркас (см. патент RU №2157441, по кл. E04B 2/86, заявл. 25.08.98 г, опубл. 10.10.2000 г) [1]. В известной конструкции каркаса здания, содержащей установленные в проектное положение каркасообразующие элементы, наружную и внутреннюю оставляемые опалубки, соединенные друг с другом анкерными связями и межпалубное пространство, заполненное твердеющим раствором, при этом оставляемую опалубку устанавливают при помощи фиксаторов на заданном расстоянии с обеих сторон каркасообразующих элементов здания, причем в качестве твердеющего раствора, заполняющего межпалубное пространство и пространство между палубами и каркасообразующими элементами используют пенополистиролцементную, или пенополистиролгипсовую, или пеногипсовую теплоизолирующую композицию. Анкерная связь может быть выполнена в виде деревянного двутавра, стенка которого может быть установлена вплотную к каркасообразующему элементу и соединена с ним крепежной деталью или приклеена к нему. Полки деревянного двутавра могут быть расположены на стыке соседних опалубок.
Недостатками известной конструкции являются ее низкие теплоизоляционные и несущие свойства, т.к. заформованный заранее, размещенный в середине стены каркас, не является устойчивой опорой здания, а выполненный из черного металла обладает значительной металлоемкостью, вследствие чего не только является «мостиком холода», но для сохранения тепла нуждается в значительном увеличении толщины бетонной прослойки, что приводит к увеличению веса здания, а, следовательно, его стоимости.
Кроме того, в известной конструкции преобладает большое количество дополнительных элементов для крепления опалубки, что приводит к повышению трудоемкости при изготовлении каркаса здания.
Известна конструктивная система для строительства малоэтажных зданий с металлическим каркасом по патенту на полезную модель №62128 [2], элементы которой изготовлены из тонкостенных стальных профилей, соединенных разъемным соединением с целью формирования укрупненных конструктивных элементов и создания каркаса здания. Для элементов наружных ограждающих конструкций - наружных стен и чердачных перекрытий предусмотрено применение профилей с перфорированной стенкой, исключающих образование «мостиков холода». Теплозвукоизолирующий материал в наружных ограждающих конструкциях располагается в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищается специальными пленками и обшивкой с обеих сторон. Для обеспечения требуемой огнестойкости несущих конструкций используются обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. Коррозионная стойкость стальных элементов конструкций обеспечивается антикоррозионным покрытием.
В известной конструкции применение легких стальных тонкостенных конструкций из перфорированного (просечного) профиля хотя и сокращает потери тепла через стены из-за удлинения пути холодного потока, но не решает проблему «мостика холода».
Кроме того, в известной конструкции ширина стены зависит от размера профиля ЛСТК, и не предусмотрена возможность варьировать ширину стены в зависимости от условий строительства.
Известна конструкция здания, возводимая по технологии компании GENESIS-RUS (см. Интернет-ресурс ) [3]. Она представляет собой комбинацию каркаса из ЛСТК (легкие стальные конструкции - GENESIS-RUS) и наномодифицированного неавтоклавного газобетона. В качестве несущего каркаса используются профили GENESIS, а в качестве теплоизоляционного материала применяются газобетонные панели и монолитный неавтоклавный газобетон. Газобетонные панели представляют собой несъемную опалубку, которая крепится саморезами к стальному каркасу. Пространство между газобетонными обшивками заполнено монолитным газобетоном (газобетон - это ячеистый бетон, который изготовляется путем смешивания цемента, воды, кварцевого песка, извести и добавления алюминиевой пасты в качестве газообразователя) (фиг.4). После твердения газобетона за счет адгезии монолитный газобетон и обшивки становятся единым целым. При монтаже перекрытия к стальному каркасу снизу подшивается СМЛ (стекломагнезитовый лист) в качестве несъемной опалубки и отделочного материала, полости панели перекрытия залиты монолитным неавтоклавным газобетоном, позволяющим создать жесткий диск перекрытия и обеспечить надежную шумозащиту.
В известной конструкции проблема «мостика холода» в конструкции наружной стены решается за счет применения неавтоклавных газобетонных панелей в качестве несъемной опалубки. В конструкции используется одинарный профиль ЛСТК, и не предусмотрена возможность варьировать ширину стены в зависимости от условий строительства.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение более высокой прочности конструкции каркаса, увеличение ширины стены здания до любой в зависимости от расчетной нагрузки и теплотехнического расчета, улучшение его эксплуатационных характеристик, в том числе обеспечение эффективной теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода").
Заявляемый технический результат достигается тем, что каркас здания по варианту 1, содержащий каркасообразующие элементы из ЛСТК и наружные и внутренние панели-опалубки, пространство между которыми содержит заполнитель, согласно полезной модели содержит наружный и внутренний ряд стальных каркасообразующих элементов, установленных на расстоянии L, равном ширине стены, при этом к каждому ряду ЛСТК закреплена, соответственно, наружная и внутренняя панели-опалубки.
При этом использован C-образный профиль ЛСТК.
При этом использованы ЛСТК, изготовленные на роботизированных станках.
При этом в качестве заполнителя использован легкий бетон.
При этом в качестве легкого бетона использован полистиролбетон.
При этом в качестве заполнителя использована эковата.
При этом в качестве несъемной опалубки использован стекломагниевый лист.
При этом каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Заявляемый технический результат достигается тем, что каркас здания по варианту 2, содержащий каркасообразующие элементы из ЛСТК и наружные и внутренние панели-опалубки, согласно полезной модели содержит наружный и внутренний ряд стальных каркасообразующих элементов, установленных на расстоянии L, равном ширине стены, при этом к каждому ряду ЛСТК закреплена, соответственно, наружная и внутренняя панели-опалубки, снабженные, по меньшей мере, одним слоем теплоизоляционного материала.
При этом использован C-образный профиль ЛСТК.
При этом использованы ЛСТК, изготовленные на роботизированных станках.
При этом в качестве теплоизоляционного слоя использована минеральная вата или базальтовая вата.
При этом в качестве несъемной опалубки использован стекломагниевый лист.
При этом каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Заявляемый технический результат достигается тем, что каркас здания по варианту 3, содержащий каркасообразующие элементы из ЛСТК и наружные и внутренние панели-опалубки, пространство между которыми содержит заполнитель, согласно полезной модели содержит наружный и внутренний ряд стальных каркасообразующих элементов, установленных на расстоянии L, равном ширине стены, причем параллельные ряды каркасообразующих элементов одной из стен не пересекают ряды каркасообразующих элементов примыкающей стены, при этом к каждому ряду ЛСТК закреплена, соответственно, наружная и внутренняя панели-опалубки.
При этом использован C-образный профиль ЛСТК.
При этом использованы ЛСТК, изготовленные на роботизированных станках.
При этом в качестве заполнителя использован легкий бетон.
При этом в качестве легкого бетона использован полистиролбетон.
При этом в качестве заполнителя использована эковата.
При этом в качестве несъемной опалубки использован стекломагниевый лист.
При этом каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Заявляемый технический результат достигается тем, что каркас здания по варианту 4, содержащий каркасообразующие элементы из ЛСТК и наружные и внутренние панели-опалубки, согласно полезной модели содержит наружный и внутренний ряд стальных каркасообразующих элементов, установленных на расстоянии L, равном ширине стены, причем параллельные ряды каркасообразующих элементов одной из стен не пересекают ряды каркасообразующих элементов примыкающей стены, при этом к каждому ряду ЛСТК закреплена, соответственно, наружная и внутренняя панели-опалубки, снабженные, по меньшей мере, одним слоем теплоизоляционного материала.
При этом использован С-образный профиль ЛСТК.
При этом использованы ЛСТК, изготовленные на роботизированных станках.
При этом в качестве теплоизоляционного слоя использована минеральная вата или базальтовая вата.
При этом в качестве несъемной опалубки использован стекломагниевый лист.
При этом каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Заявляемый технический результат достигается тем, что каркас здания по варианту 5, содержащий каркасообразующие элементы из ЛСТК и наружные и внутренние панели-опалубки, пространство между которыми содержит заполнитель, согласно полезной модели содержит наружный и внутренний ряд стальных каркасообразующих элементов, установленных на расстоянии L, равном ширине стены, причем одна из стен соединена, по крайней мере, по одному торцу, с другой стеной, при этом к каждому ряду ЛСТК закреплена, соответственно, наружная и внутренняя панели-опалубки.
При этом использован C-образный профиль ЛСТК.
При этом использованы ЛСТК, изготовленные на роботизированных станках.
При этом в качестве заполнителя использован легкий бетон.
При этом в качестве легкого бетона использован полистиролбетон.
При этом в качестве заполнителя использована эковата.
При этом в качестве несъемной опалубки использован стекломагниевый лист.
При этом каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Заявляемый технический результат достигается тем, что каркас здания по варианту 6, содержащий каркасообразующие элементы из ЛСТК и наружные и внутренние панели-опалубки, согласно полезной модели содержит наружный и внутренний ряд стальных каркасообразующих элементов, установленных на расстоянии L, равном ширине стены, причем одна из стен соединена, по крайней мере, по одному торцу, с другой стеной, при этом к каждому ряду ЛСТК закреплена, соответственно, наружная и внутренняя панели-опалубки, снабженные, по меньшей мере, одним слоем теплоизоляционного материала.
При этом использован C-образный профиль ЛСТК.
При этом использованы ЛСТК, изготовленные на роботизированных станках.
При этом в качестве теплоизоляционного слоя использована минеральная вата или базальтовая вата.
При этом в качестве несъемной опалубки использован стекломагниевый лист.
При этом каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Заявляемый каркас здания поясняется следующими графическими материалами.
Фиг.1 - схема строения каркаса по варианту 1;
Фиг.2 - схема строения каркаса по варианту 2;
Фиг.3 - схема строения каркаса по варианту 3;
Фиг.4 - схема строения каркаса по варианту 4;
Фиг.5 - схема строения каркаса по варианту 5;
Фиг.6 - схема строения каркаса по варианту 6;
Фиг.7 - фото фрагмента стены;
Фиг.8 - общий вид профиля ЛСТК, выпускаемого роботизированными станками.
Фиг.9 - схема каркаса стены здания.
Фиг.10 - схема каркаса перекрытия здания.
Фиг.11 - схема строения каркаса GENESIS-RUS- наиболее близкого аналога.
Каркас здания по варианту 1 (фиг.1) состоит из рядов каркасообразующих элементов, наружного 1 и внутреннего 2, установленных на расстоянии L, равном заданной ширине стены, а также наружных 3 и внутренних 4 панелей. Каркасообразующие элементы 1,2 представляют собой легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), готовые для сборки каркаса.
Элементы рамных каркасов (Фиг.8) состоят из металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7-3,0 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости панели. Применение легких стальных тонкостенных конструкций значительно снижает массу конструкции.
Профиль ЛСТК может быть выбран любой, оптимально C-образный профиль, из оцинкованной стали, определенного сечения, зависящего от расчетной несущей способности каркаса здания.
Предпочтительно при этом использовать холодногнутый профиль ЛСТК, выпускаемый роботизированными станками, например, по технологии Scottsdale Construction Systems, Новая Зеландия (); Howick, Новая Зеландия (); «FRAMECAD» () и пр. (фиг.8).
Преимущества ЛСТК, выпускаемые роботизированными станками, заключаются в точности изготовления в соответствии с расчетной нагрузкой, надежности крепежных элементов, полной заводской готовности конструкций для сборки на строительной площадке, что значительно упрощает процесс строительства конструкций из легкой стали.
К наружному ряду 1 каркасообразующих элементов, с внешней стороны, закреплена наружная панель 3, а к внутреннему ряду 2, соответственно, внутренняя панель 4.
Панели 3 и 4 могут выполнять роль опалубок. Они прикреплены к ряду каркасообразующих элементов любым допустимым образом, например, с помощью саморезов.
В качестве панелей могут быть использованы любые листовые строительные материалы, например, стекломагниевые листы (СМЛ), гипсокартонные или гипсоволокнистые листы и т.п., в зависимости от требований конструкции.
Пространство между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами заполнено монолитным быстротвердеющим заполнителем 5.
В качестве заполнителя может быть использован легкий бетон.
3
Легкие бетоны - группа бетонов с объемной массой менее 1800 кг/м. К ней относятся бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, аглопоритобетон, перлитобетон), бетоны на легких органических заполнителях (арболит, костробетон, полистиролбетон) и ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон). В качестве вяжущих могут быть использованы цемент, гипс, магнезиальный цемент.
Предпочтительно использовать полистиролбетон (ГОСТ Р 51263-99 Полистиролбетон. Технические условия). Преимущество полистиролбетона заключаются в том, что при низкой плотности он имеет удовлетворительные прочностные характеристики, не деформируется под нагрузкой, обладает низкой теплопроводностью и высокой звукоизоляцией. Полистиролбетон пожаробезопасен и на порядок долговечнее других теплоизоляционных материалов, так как имеет улучшенные показатели по морозостойкости, водонепроницаемости, химической и биологической стойкости.
Полистиролбетон является композиционным материалом, близким по своему функциональному значению к ячеистым бетонам. Основой состава этого бетона является цементное вяжущее и сверхлегкий заполнитель - вспученный полистирол.
Полистиролбетон паро- и воздухопроницаем, не токсичен и обладает пониженной сорбционной влажностью.
В отличие от ячеистого бетона (газобетона) полистиролбетон имеет меньшие требования к сырьевым материалам. Свойства полистиролбетона в меньшей степени колеблются при применении разных партий одного и того же заполнителя, нежели в пенобетоне, где свойства смеси меняются в зависимости от вида пенообразователя, и даже при постоянном использовании одного и того же пенообразователя в пределах одной партии отсутствует стабильность его показателей. В отличие от ячеистых бетонов, полистиролбетон не имеет проблемы ограничения вариантов отделки.
Сравнительные характеристики стеновых строительных материалов приведены в таблице.
Таблица
Сравнительные характеристики стеновых строительных материалов
Показатели материала
Плотность кг/м<sup>3</sup>
Теплопроводность Вт/мС
Водопоглощение % по массе
Толщина стены при R=3,15 м.
Вес 1 м<sup>2</sup> стены кг.
Кирпич глиняный полнотелый
1700
0,81
12
2,5
4250
Кирпич глиняный с пустотностью до 20%
1400
0,43
12
1,35
1900
Кирпич силикатный
1800
0,87
16
2,7
4860
Кирпич глиняный поризованный
800
0,18
18
0,55
450
Ячеистый бетон (газобетон)
500-600
0,16-0,19
14
0,5-0,6
250-360
Керамзитобетон
500-1200
0,23-0,52
18
0,7-1,6
360-1970
Древесина (сосна)
500
0,14-0,18
20
0,45
225
Полистиролбетон
250-400
0,075-0,010
4
0,24-0,32
60-128
Допустимо использование иных легких бетонов, указанных выше.
В качестве теплоизоляционного материала может быть использована эковата (целлюлозный утеплитель), в волокнах которой находится лигнин, который при увлажнении материала связывает волокна и элементы конструкции, и имеет хорошую адгезию к металлу, стеклу, дереву, кирпичу, бетону. Эковата содержит нетоксичные, нелетучие, безвредные для человека природными компоненты. Целлюлозный утеплитель долго противостоит открытому огню, не гниет, имеет хорошие показатели тепло- и звукоизоляции, на уровне лучших образцов изоляционных материалов. Слой теплоизоляции из эковаты не имеет швов, пустот, а конструкции надежно защищены от разрушительного влияния окружающей среды (фиг.1, 6).
Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением (не показано).
Фермы 8 перекрытия здания (фиг.10) установлены на расстоянии друг от друга с шагом «а», равным, в частности, 600 мм. Снизу подшиты СМЛ-листами 9. Полости залиты легким бетоном 10, предпочтительно, полистиролбетоном. По верху уложен слой фанеры, преимущественно, толщиной = 10 мм. Перекрытие может иметь необходимую финишную отделку. Фермы перекрытия изготовлены на роботизированных станках. При этом использован C-образный профиль. Фермы собраны из отдельных элементов и закреплены с помощью крепежных изделий, в частности, саморезов.
Каркас здания по варианту 2 (фиг.2) состоит из рядов каркасообразующих элементов, наружного 1 и внутреннего 2, установленных на расстоянии L, равном заданной ширине стены, а также наружных 3 и внутренних 4 панелей.
Каркасообразующие элементы 1,2 представляют собой легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), готовые для сборки каркаса.
Элементы рамных каркасов (Фиг.6) состоят из металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7-3,0 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости панели.
Профиль ЛСТК может быть выбран любой, оптимально С-образный профиль, из оцинкованной стали, определенного сечения, зависящего от расчетной несущей способности каркаса здания. Предпочтительно при этом использовать холодногнутый профиль ЛСТК, выпускаемый роботизированными станками, например, по технологии Scottsdale Construction Systems, Новая Зеландия (); Howick, Новая Зеландия (); «FRAMECAD» () и пр. (фиг.6). Параллельные ряды каркасообразующих элементов одной из стен 12 не пересекают ряды каркасообразующих элементов примыкающей стены 13 (фиг.2). Прочность и устойчивость углового соединения осуществляется за счет каркасообразующих элементов 1,2 (фиг.2).
К наружному ряду 1 каркасообразующих элементов, с внешней стороны, закреплена наружная панель 3, а к внутреннему ряду 2, соответственно, внутренняя панель 4 (фиг.2).
Панели 3 и 4 могут выполнять роль опалубок. Они прикреплены к ряду каркасообразующих элементов любым допустимым образом, например, с помощью саморезов.
В качестве панелей могут быть использованы любые листовые строительные материалы, например, стекломагниевые листы, гипсокартонные или гипсоволокнистые листы и т.п., в зависимости от требований конструкции.
Пространство между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами не заполнено. Наружная и внутренняя панели снабжены слоем 6, 7 теплоизоляционного материала, в качестве которого использована минеральная вата или базальтовая вата. Слой теплоизоляционного материала может быть вставлен в каркас и расположен в наружной стеновой панели. Может располагаться в наружной и внутренней панелях, может располагаться только во внутренней. Пространство же между несъемными опалубками 3, 4 с каркасообразующими элементами остается свободным. Оно может быть использовано для прокладки труб, кабеля и других коммуникаций по проекту здания. Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Каркас здания по варианту 3 (фиг.3) состоит из рядов каркасообразующих элементов, наружного 1 и внутреннего 2, установленных на расстоянии L, равном заданной ширине стены, а также наружных 3 и внутренних 4 панелей. Каркасообразующие элементы 1,2 представляют собой легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), готовые для сборки каркаса.
Элементы рамных каркасов (Фиг.8) состоят из металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7- 3,0 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости панели. Применение легких стальных тонкостенных конструкций значительно снижает массу конструкции.
Профиль ЛСТК может быть выбран любой, оптимально C-образный профиль, из оцинкованной стали, определенного сечения, зависящего от расчетной несущей способности каркаса здания.
Предпочтительно при этом использовать холодногнутый профиль ЛСТК, выпускаемый роботизированными станками, например, по технологии Scottsdale Construction Systems, Новая Зеландия (); Howick, Новая Зеландия (); «FRAMECAD» () и пр. (фиг.8).
Преимущества ЛСТК, выпускаемые роботизированными станками, заключаются в точности изготовления в соответствии с расчетной нагрузкой, надежности крепежных элементов, полной заводской готовности конструкций для сборки на строительной площадке, что значительно упрощает процесс строительства конструкций из легкой стали.
Параллельные ряды каркасообразующих элементов одной из стен 12 не пересекают ряды каркасообразующих элементов примыкающей стены 13 (фиг.3). Прочность и устойчивость углового соединения осуществляется за счет каркасообразующих элементов 1,2 (фиг.3). ЛСТК-профиль 1, 2 установлен "в разрыв", создавая два независимых друг от друга контура здания - двойной каркас ЛСТК. Два независимых контура здания могут соединяться, если это требуется в силу конструктивных особенностей. Двойной каркас ЛСТК формирует толщину стен L, например, от 150 мм до необходимой.
К наружному ряду 1 каркасообразующих элементов, с внешней стороны, закреплена наружная панель 3, а к внутреннему ряду 2, соответственно, внутренняя панель 4.
Панели 3 и 4 могут выполнять выполняют роль опалубок. Они прикреплены к ряду каркасообразующих элементов любым допустимым образом, например, с помощью саморезов.
В качестве панелей могут быть использованы любые листовые строительные материалы, например, стекломагниевые листы, гипсокартонные или гипсоволокнистые листы и т.п., в зависимости от требований конструкции.
Пространство между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами заполнено монолитным быстротвердеющим заполнителем 5.
В качестве заполнителя может быть использован легкий бетон.
Предпочтительно использовать полистиролбетон (ГОСТ Р 51263-99 Полистиролбетон. Технические условия).
Допустимо использование иных легких бетонов, указанных выше.
В качестве теплоизоляционного материала может быть использована эковата (целлюлозный утеплитель), в волокнах которой находится лигнин, который при увлажнении материала связывает волокна и элементы конструкции, и имеет хорошую адгезию к металлу, стеклу, дереву, кирпичу, бетону. Эковата содержит нетоксичные, нелетучие, безвредные для человека природными компоненты. Целлюлозный утеплитель долго противостоит открытому огню, не гниет, имеет хорошие показатели тепло- и звукоизоляции, на уровне лучших образцов изоляционных материалов. Слой теплоизоляции из эковаты не имеет швов, пустот, а конструкции надежно защищены от разрушительного влияния окружающей среды (фиг.3, 9).
Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением (не показано).
Фермы 8 перекрытия здания (фиг.10) установлены на расстоянии друг от друга с шагом «а», равным, в частности, 600 мм. Снизу подшиты СМЛ-листами 9. Полости залиты легким бетоном 10, предпочтительно, полистиролбетоном. По верху уложен слой фанеры, преимущественно, толщиной = 10 мм. Перекрытие может иметь необходимую финишную отделку. Фермы перекрытия изготовлены на роботизированных станках. При этом использован C-образный профиль. Фермы собраны из отдельных элементов и закреплены с помощью крепежных изделий, в частности, саморезов.
Каркас здания по варианту 4 (фиг.4) состоит из рядов каркасообразующих элементов, наружного 1 и внутреннего 2, установленных на расстоянии L, равном заданной ширине стены, а также наружных 3 и внутренних 4 панелей.
Каркасообразующие элементы 1,2 представляют собой легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), готовые для сборки каркаса.
Элементы рамных каркасов (Фиг.8) состоят из металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7- 3,0 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости панели.
Профиль ЛСТК может быть выбран любой, оптимально C-образный профиль, из оцинкованной стали, определенного сечения, зависящего от расчетной несущей способности каркаса здания. Предпочтительно при этом использовать холодногнутый профиль ЛСТК, выпускаемый роботизированными станками, например, по технологии Scottsdale Construction Systems, Новая Зеландия (); Howick, Новая Зеландия (); «FRAMECAD» () и пр. (фиг.8). Параллельные ряды каркасообразующих элементов одной из стен 12 не пересекают ряды каркасообразующих элементов примыкающей стены 13 (фиг.4). Прочность и устойчивость углового соединения осуществляется за счет каркасообразующих элементов 1, 2.
К наружному ряду 1 каркасообразующих элементов, с внешней стороны, закреплена наружная панель 3, а к внутреннему ряду 2, соответственно, внутренняя панель 4 (фиг.4).
Панели 3 и 4 могут выполнять роль несъемных опалубок. Они прикреплены к ряду каркасообразующих элементов любым допустимым образом, например, с помощью саморезов.
В качестве панелей могут быть использованы любые листовые строительные материалы, например, СМЛ, гипсокартонные или гипсоволокнистые листы и т.п., в зависимости от требований конструкции.
Пространство между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами не заполнено. Наружная и внутренняя панели снабжены слоем 6, 7 теплоизоляционного материала, в качестве которого использована минеральная вата или базальтовая вата. Слой теплоизоляционного материала может быть вставлен в каркас и расположен в наружной стеновой панели. Может располагаться в наружной и внутренней панелях, может располагаться только во внутренней. Пространство же между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами остается свободным. Оно может быть использовано для прокладки труб, кабеля и других коммуникаций по проекту здания. Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Каркас здания по варианту 5 (фиг.5) состоит из рядов каркасообразующих элементов, наружного 1 и внутреннего 2, установленных на расстоянии L, равном заданной ширине стены, а также наружных 3 и внутренних 4 панелей.
Каркасообразующие элементы 1,2 представляют собой легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), готовые для сборки каркаса.
Элементы рамных каркасов (Фиг.8) состоят из металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7-3,0 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости панели.
Профиль ЛСТК может быть выбран любой, оптимально C-образный профиль, из оцинкованной стали, определенного сечения, зависящего от расчетной несущей способности каркаса здания. Предпочтительно при этом использовать холодногнутый профиль ЛСТК, выпускаемый роботизированными станками, например, по технологии Scottsdale Construction Systems, Новая Зеландия (); Howick, Новая Зеландия (); «FRAMECAD» () и пр. (фиг.8).
Одна из стен 12 соединена, по крайней мере, по одному торцу, с примыкающей стеной 13.
К наружному ряду 1 каркасообразующих элементов, с внешней стороны, закреплена наружная панель 3, а к внутреннему ряду 2, соответственно, внутренняя панель 4 (фиг.5).
Панели 3 и 4 могут выполнять роль несъемных опалубок. Они прикреплены к ряду каркасообразующих элементов любым допустимым образом, например, с помощью саморезов.
В качестве панелей могут быть использованы любые листовые строительные материалы, например, СМЛ, гипсокартонные или гипсоволокнистые листы и т.п., в зависимости от требований конструкции.
Пространство между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами заполнено слоем 5 теплоизоляционного материала.
В качестве заполнителя может быть использован легкий бетон. Предпочтительно использовать полистиролбетон (ГОСТ Р 51263-99 Полистиролбетон. Технические условия). Преимущество полистиролбетона заключаются в том, что при низкой плотности он имеет удовлетворительные прочностные характеристики, не деформируется под нагрузкой, обладает низкой теплопроводностью и высокой звукоизоляцией. Полистиролбетон пожаробезопасен и на порядок долговечнее других теплоизоляционных материалов, так как имеет улучшенные показатели по морозостойкости, водонепроницаемости, химической и биологической стойкости. Полистиролбетон паро- и воздухопроницаем, не токсичен и обладает пониженной сорбционной влажностью.
Допустимо использование иных легких бетонов, указанных выше.
В качестве теплоизоляционного материала может быть использована эковата (целлюлозный утеплитель), в волокнах которой находится лигнин, который при увлажнении материала связывает волокна и элементы конструкции, и имеет хорошую адгезию к металлу, стеклу, дереву, кирпичу, бетону. Эковата содержит нетоксичные, нелетучие, безвредные для человека природными компоненты. Целлюлозный утеплитель долго противостоит открытому огню, не гниет, имеет хорошие показатели тепло- и звукоизоляции, на уровне лучших образцов изоляционных материалов. Слой теплоизоляции из эковаты не имеет швов, пустот, а конструкции надежно защищены от разрушительного влияния окружающей среды (фиг.3, 6).
Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением (не показано).
Каркас здания по варианту 6 (фиг.6) состоит из рядов каркасообразующих элементов, наружного 1 и внутреннего 2, установленных на расстоянии L, равном заданной ширине стены, а также наружных 3 и внутренних 4 панелей.
Каркасообразующие элементы 1, 2 представляют собой легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК), готовые для сборки каркаса.
Элементы рамных каркасов (Фиг.8) состоят из металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7-3,0 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости панели.
Профиль ЛСТК может быть выбран любой, оптимально C-образный профиль, из оцинкованной стали, определенного сечения, зависящего от расчетной несущей способности каркаса здания. Предпочтительно при этом использовать холодногнутый профиль ЛСТК, выпускаемый роботизированными станками, например, по технологии Scottsdale Construction Systems, Новая Зеландия (); Howick, Новая Зеландия (); «FRAMECAD» () и пр. (фиг.8).
Одна из стен 12 каркаса соединена по крайней мере, по одному торцу, с примыкающей стеной 13.
К наружному ряду 1 каркасообразующих элементов, с внешней стороны, закреплена наружная панель 3, а к внутреннему ряду 2, соответственно, внутренняя панель 4 (фиг.6). Они прикреплены к ряду каркасообразующих элементов любым допустимым образом, например, с помощью саморезов.
Панели 3 и 4 могут выполнять роль несъемных опалубок.
В качестве панелей могут быть использованы любые листовые строительные материалы, например, СМЛ, гипсокартонные или гипсоволокнистые листы и т.п., в зависимости от требований конструкции.
Пространство между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами не заполнено. Наружная и внутренняя панели снабжены слоем 6, 7 теплоизоляционного материала, в качестве которого использована минеральная вата или базальтовая вата. Слой теплоизоляционного материала может быть вставлен в каркас и расположен в наружной стеновой панели, может располагаться в наружной и внутренней панелях, может располагаться только во внутренней. Пространство же между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами остается свободным. Оно может быть использовано для прокладки труб, кабеля и других коммуникаций по проекту здания.
Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Технология изготовления заявляемого каркаса здания заключается в следующем.
Для строительства здания используют холодногнутый профиль ЛСТК, например, Howick (Новая Зеландия), изготовленный в соответствии с расчетной нагрузкой и архитектурный проектом, в полной заводской готовности для сборки на строительной площадке. Оптимально использовать профиль C-образного сечения. Устанавливают в проектное положение на требуемое расстояние, определяемое шириной стены L, согласно теплотехническому расчету или по желанию заказчика, наружный 1 и внутренний 2 ряды каркасообразующих элементов, закрепляя их на фундаменте. ЛСТК-профиль 1, 2 установливают "в разрыв", создавая два независимых друг от друга контура здания - двойной каркас ЛСТК. При этом по вариантам 3, 4 параллельные ряды каркасообразующих элементов одной из стен 12 не пересекают ряды каркасообразующих элементов примыкающей стены 13 (фиг.3, 4). Прочность и устойчивость углового соединения осуществляется за счет каркасообразующих элементов 1, 2. Двойной каркас ЛСТК формирует толщину стен L от минимальной, например от 150 мм, до необходимой. Два независимых контура здания могут соединяться, если это требуется в силу конструктивных особенностей. По вариантам 5, 6 стены каркаса могут быть соединены по торцу одной из стен (фиг 5, 6).
К наружному 1 и внутреннему 2 рядам каркасообразующих элементов крепят панели 3 и 4, соответственно.
Согласно вариантам 1, 3, 5 заполняют межпалубное пространство теплоизоляционным материалом. Может быть использован легкий бетоном, например, полистиролбетоном. Допустимо заполнять межпалубное пространство эковатой.
Согласно вариантам 2, 4, 6 межпалубное пространство не заполнено. Слой теплоизоляционного материала 6, 7, в качестве которого использована минеральная вата или базальтовая вата, вставляют в каркас и располагают в наружной стеновой панели, либо в наружной и внутренней панелях, либо только во внутренней (фиг.2, 4, 6). Свободное пространство между панелями 3, 4 с каркасообразующими элементами используют для прокладки труб, кабеля и других коммуникаций по проекту здания.
Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединяют с фундаментом анкерным соединением.
Таким образом, получают каркас здания, который содержит фактически двойной металлический каркас, элементы которого разделены теплоизоляционным слоем легкого бетона или эковаты.
Такая конструкция позволяет добиться оптимальной материалоемкости здания, повышения прочности, равномерного распределения нагрузок и устранения «мостиков холода», в связи с тем, ограничен контакт металлических элементов-проводников холода.
При монтаже перекрытия фермы (фиг.10) перекрытия устанавливают на расстоянии друг от друга с шагом «а», равным, в частности, 600 мм. К стальному каркасу снизу подшивают стекломагнезитовый лист в качестве несъемной опалубки и отделочный материал. Полости панели перекрытия заливают легким бетоном, преимущественно использован полистиролбетон, позволяющим создать жесткий диск перекрытия и обеспечить надежную тепло- и шумозащиту. По верху укладывают фанеру, а следом ведут необходимую финишную отделка. Фермы перекрытия изготовлены на роботизированных станках. При этом использован C-образный профиль. Фермы собираются из отдельных элементов и крепятся с помощью крепежных изделий, в частности, саморезов.
Ниже приведены конкретные примеры выполнения заявленной полезной модели.
Пример 1. Каркас здания (фиг.1) состоит из рядов каркасообразующих элементов, наружного 1 и внутреннего 2, установленных на расстоянии L=300 мм, равном ширине стены, и определяемым теплотехническим расчетом по заполнителю-полистиролбетону. ЛСТК-профиль 1, 2 установлен "в разрыв", создавая два независимых друг от друга контура здания - двойной каркас ЛСТК.
К наружному и внутреннему ряду каркасообразующих элементов C-образного профиля прикреплены наружные 3 и внутренние 4 панели. Каркасообразующие элементы 1,2 представляют собой легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) Howick, Новая Зеландия (), изготовленные роботизированными станками.
Панели 2 и 3 прикреплены к ряду каркасообразующих элементов с помощью саморезов. В качестве панелей использованы листы СМЛ.
Пространство между панелями с каркасообразующими элементами заполнено быстротвердеющим заполнителем 5, в качестве которого использован полистиролбетон ГОСТ Р 51263-99.
Каркасообразующие элементы из ЛСТК соединены с фундаментом анкерным соединением.
Фермы перекрытия здания установлены на расстоянии друг от друга с шагом «а», равным 600 мм. Снизу подшиты СМЛ-листами. Полости залиты полистиролбетоном. По верху уложен слой фанеры толщиной = 10 мм. Фермы собраны из отдельных элементов и закреплены с помощью саморезов.
Пример 2. Каркас здания выполнен аналогично примеру 1, но наружный 1 и внутренний 2 ряды установлены на расстоянии L=400 мм, а в качестве заполнителя использован газобетон. Ширина стены L увеличена по сравнению с примером 1 в связи с тем, что газобетон имеет худшие теплотехнические характеристики по сравнению с полистиролбетоном (см. Таблицу): теплопроводность (Вт/мС) газобетона = 0,16-0,19, полистиролбетона = 0,075-0,010.
Пример 3. Каркас здания выполнен аналогично примеру 1, но параллельные ряды каркасообразующих элементов одной из стен 12 не пересекают ряды каркасообразующих элементов примыкающей стены 13 (фиг.3). Прочность и устойчивость углового соединения осуществляется за счет каркасообразующих элементов 1,2. ЛСТК-профиль 1, 2 установлен "в разрыв", создавая два независимых друг от друга контура здания - двойной каркас ЛСТК.
Пример 4. Каркас здания выполнен аналогично примеру 1, но стены соединены по торцам с примыкающими стенами. ЛСТК-профиль 1, 2 установлен "в разрыв", создавая два независимых друг от друга контура здания - двойной каркас ЛСТК.
Пример 5. Каркас здания выполнен аналогично примеру 1, но наружный 1 и внутренний 2 ряды установлены на расстоянии L=500 мм, а в качестве заполнителя использована эквата. Ширина стены L увеличена по сравнению с примерами 1-2 в связи с тем, что каркас является надстройкой на кирпичном здании, и ширина получаемой стены должна соответствовать ширине стены надстраиваемого здания.
Пример 6. Каркас здания выполнен аналогично примеру 1 и 3, но межпалубное пространство не заполнено. Наружные панели содержат слой теплоизоляционного материала 6,7, вставленного в металлокаркас 1, 2. В качестве теплоизоляционного материала служит базальтовая вата.
Пример 7. Каркас здания выполнен аналогично примеру 6. Наружные и внутренние панели содержат слой теплоизоляционного материала, вставленного в металлокаркас. В качестве теплоизоляционного материала служит минеральная вата.
Пример 8 выполнен аналогично примерам 6-7, но стены каркаса соединены по торцам примыкающими стенами.
Заявляемая полезная модель не ограничивается приведенными примерами. Они приведены лишь для лучшего понимания сущности полезной модели.
Заявляемый каркас здания позволяет получить прочную, надежную конструкцию с шириной стены здания, зависящей только от расчетной нагрузки и теплотехнического расчета, с улучшенными эксплуатационными характеристиками, в том числе эффективной теплоизоляции (отсутствие "мостиков холода") (фиг.7).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент RU №2157441 Способ сооружения теплоизолирующих ограждающих конструкций каркасного здания и теплоизолирующие ограждающие конструкции каркасного здания, по кл. E04B 2/86, опубл. 10.10.2000 г.
2. Патент на полезную модель №62128. Конструктивная система для строительства малоэтажных зданий с металлическим каркасом. Опубликовано: 27.03.2007
3. Технология ЛСТК-газобетон компании GENESIS-RUS. Интернет-ресурс  наиболее близкий аналог.