РЕКОНСТРУИРОВАННОЕ ЗДАНИЕ

Полезная модель относится к строительству, а именно к реконструкции существующих крупнопанельных, крупноблочных, кирпичных и других зданий с надстройкой дополнительных этажей без остановки эксплуатации существующего здания, в частности без отселения жильцов, в условиях городской застройки.
Из достигнутого уровня техники известно реконструированное здание, содержащее реконструируемое базовое здание, включающее, по крайней мере, наружные и внутренние стены, междуэтажные перекрытия и фундамент, а также установленную при реконструкции вместо кровельного покрытия монолитную железобетонную предохранительную сплошную плиту, а также обстройку, несущие фермы и надстройку. Обстройка базового включает вертикальные опоры, которые возведены по периметру внешней стороны базового здания и имеют высоту, которая не меньше высоты базового здания. Вертикальные опоры возведены на общем независимом от фундамента базового здания дополнительном фундаменте, который расположен по периметру базового здания, вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента базового здания и является более глубоким по сравнению с ним. Несущие фермы установлены на оголовках вертикальных опор, при этом надстройка возведена на несущих фермах, которые выполнены с параллельными поясами (см. патент RU-C1-№2036291, 1995).
Основной недостаток этого реконструированного здания заключается в том, что возведение надстройки на несущих фермах, опертых на оголовки вертикальных опор, накладывает жесткие ограничение на число надстраиваемых этажей, поскольку надстройка, по существу, является лишь нагрузкой на несущие фермы и несущая способность стен и междуэтажных перекрытий надстройки практически не используется. Кроме того, замена кровельного покрытия базового здания предохранительной сплошной плитой, имеющей существенно больший вес по сравнению с кровельным покрытием приводит к увеличению нагрузки на стены и фундамент базового здания. Следовательно известное техническое решение может быть использовано только при наличии резервов несущей способности стен и фундамента базового здания. Здесь необходимо отметить, что размещение вертикальных опор не только вдоль наружных продольных стен базового здания, но и вдоль его наружных поперечных стен приведет к необходимости использования грузоподъемных средств, перемещающихся вдоль базового здания и за пределами пятна застройки. Это обстоятельство ставит под сомнение возможность проведения реконструкции базового здания без остановки его эксплуатации, о которой упоминается в описании к упомянутому выше патенту.
Известно также реконструированное здание, взятое в качестве прототипа и содержащее базовое здание, включающее, по крайней мере, наружные и внутренние стены, междуэтажные перекрытия, фундамент и кровлю, дополнительный фундамент, который выполнен более глубоким по сравнению с фундаментом базового здания, несущие вертикальные опоры, возведенные на дополнительном фундаменте и имеющие высоту, которая не меньше высоты базового здания с кровлей. Несущие вертикальные опоры расположены с внешней стороны базового здания вдоль его продольных наружных стен. Междуэтажные перекрытия выполнены по всей площади надстройки и закреплены на вертикальных опорах. Стены надстройки выполнены виде кладки, опертой на междуэтажные перекрытия, а поверх верхнего междуэтажного перекрытия смонтирована крыша (см. патент RU-C1-№2256046, 2005).
Недостаток прототипа заключается в том, что надстройка не характеризуется высокой несущей способностью, а также высокой жесткостью на кручение, поскольку стены надстройки являются, по существу, лишь нагрузкой на междуэтажные перекрытия. Иными словами, прототип не может быть использован для возведения надстройки с повышенной этажностью например из 8-10 этажей или выше.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по обеспечению высокой несущей способности надстройки, а также высокой ее жесткости на кручение, при одновременном увеличении степени индустриализации работ, снижении трудоемкости и упрощении производства строительных работ.
Поставленная задача решена тем, что в реконструированном здании, содержащим реконструируемое базовое здание с кровлей, вертикальные опоры, возведенные с внешней стороны базового здания вдоль его продольных стен и имеющие высоту, которая не меньше высоты базового здания с кровлей, а также надстройку с междуэтажными перекрытиями, стенами и крышей, согласно полезной модели, надстройка содержит опертый на оголовках вертикальных опор и жестко соединенный с ними стальной каркас из жестко соединенных между собой ярусов, число которых равно числу этажей надстройки, при этом каждый ярус каркаса выполнен из жестко соединенных между собой внешних ферм-стенок, внутренних поперечных ферм-стенок и по крайней мере, одной внутренней продольной, средней фермы-стенки, все упомянутые выше фермы-стенки выполнены с параллельными верхними и нижними поясами, расстояние между которыми равно высоте соответствующего этому ярусу этажа надстройки, при этом внешние фермы-стенки расположены по осям наружных стен надстройки, внутренние поперечные фермы-стенки расположены по осям, по крайней мере, несущих внутренних поперечных стен надстройки, а внутренняя продольная средняя ферма-стенка расположена по центральной продольной оси здания, все упомянутые выше фермы-стенки выполнены из жестко соединенных между собой облегченных сборочных единиц-модулей, которые представляют собой ряд из нескольких типовых фрагментов ферм-стенок, обеспечивающих образование проемов в соответствующих проекту местах расположения окон и дверей, наружные и внутренние фермы-стенки поярусно жестко объединены междуэтажными перекрытиями, которые расположены смежно на уровне нижнего пояса ферм-стенок соответствующего яруса каркаса, причем междуэтажные перекрытия оперты на металлические несущие элементы, которые или жестко закреплены на нижнем поясе ферм-стенок, соответствующих каждому междуэтажному перекрытию, или выполнены за одно целое с нижними поясами этих ферм-стенок, а каждое междуэтажное перекрытие образовано в одно целое при его устройстве и замоноличено по всему своему контуру с окаймляющими его нижними поясами соответствующих каждому междуэтажному перекрытию ферм-стенок одновременно с его устройством.
Кроме того, в реконструированном здании каждое междуэтажное перекрытие выполнено сборно-монолитным и включает металлический профилированный лист и расположенные по всей его верхней поверхности покрытие с плоской верхней поверхностью, которое является верхней поверхностью междуэтажного перекрытия, при этом лист оперт на металлические несущие элементы, а покрытие выполнено из бетона или железобетона и замоноличено при его устройстве по всему контуру междуэтажного перекрытия с окаймляющими его нижними поясами соответствующих ферм-стенок.
Преимущество патентуемой полезной модели по сравнению с прототипом, заключается в том, что патентуемый каркас надстройки в виде высокопрочной пространственной многоярусной ферменной конструкции, совместно с патентуемыми междуэтажными перекрытиями образуют цельную геометрически не изменяемую пространственную систему, воспринимающую внешние воздействия и характеризующуюся высокой жесткостью на кручение, а также высокой несущей способностью, обусловленной не только высокой несущей способностью ферм-стенок, но и несущей способностью объединенных с фермами-стенками междуэтажных перекрытий.
Остальные технические результаты, достигаемые при использовании патентуемой полезной модели станут ясными из дальнейшего изложения.
В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным примером, который однако не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения упомянутых выше технических результатов патентуемой совокупностью существенных признаков.
На фиг.1 схематично изображено реконструированное здание, вид сбоку, частичный разрез; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.2.
Реконструированное здание (фиг.1 и 2) содержит реконструируемое базовое здание 1, например пятиэтажное, которое включает, по крайней мере, наружные 2 и внутренние 3 стены, установленные на фундаменте 4, междуэтажные перекрытия 5 и кровлю 6, а также надстройку в виде этажей лежащих выше кровли 6 базового здания 1, с крышей. Обстройка базового здания 1 включает вертикальные опоры, которые, в предпочтительном воплощении полезной модели, выполнены в виде монолитных железобетонных колонн 7 (пилонов), высота которых не меньше высоты базового здания 1, при этом колонны 7 возведены с внешней стороны базового здания 1, вдоль его продольных наружных стен или, как описано в патенте RU-C1-№2116417, 1998, на общем независимом от фундамента 4 базового здания 1 и более глубоком по сравнению с ним фундаменте, который выполнен в виде буронабивных свай с железобетонным ленточным ростверком в предпочтительном воплощении полезной модели, на соответствующем каждой колонне 7 более глубоком (по сравнению с фундаментом 4) фундаменте 8, при этом каждый фундамент 8 выполнен в виде группы, например из трех, буронабивных свай 9 с железобетонным локальным (иными словами, имеющим площадь, необходимую для опирания на него только одной, соответствующей ему колонны 7) ростверком 10.
Надстройка включает стальной каркас из жестко соединенных между собой (посредством сварки или резьбовых крепежных элементов) ярусов 11, число которых равно числу этажей, расположенных выше кровли 6 базового здания 1. Каркас надстройки оперт на оголовки вертикальных опор, а именно, колонны 7, и жестко закреплен на них.
Каждый ярус 11 каркаса надстройки выполнен из жестко соединенных между собой (посредством сварки или резьбовых крепежных элементов) внешних ферм-стенок 12, а также внутренних, а именно, поперечных ферм-стенок 13 и по крайней мере одной продольной, средней (центральной) фермы стенки 14, при этом все упомянутые выше фермы-стенки выполнены с параллельными верхними 15 и нижними 16 поясами, расстояние - Н между которыми соответствует высоте этажа надстройки, которому соответствует данный ярус каркаса. Здесь необходимо отметить, что в большинстве практически важных случаях этажи надстроенной части реконструированного здания имеют различную высоту. В частности, высота технических этажей отличается от высоты этажей, предназначенных для жилых помещений, офисов, производственных помещений, залов и т.п.
Внешние фермы-стенки 12 расположены по осям 121, 122, 123 и 124 наружных стен надстройки, внутренние поперечные фермы-стенки 13 расположены по осям 131, 132, 133, 134, и 135, по крайней мере, несущих внутренних поперечных стен надстройки, а внутренняя продольная средняя ферма-стенка 14 расположена по центральной оси 141 здания. Все упомянутые выше фермы-стенки выполнены из жестко соединенных (посредством сварки или резьбовых крепежных элементов) между собой облегченных сборочных единиц, а именно, модулей (на чертежах не показаны), которые представляют собой ряд из нескольких типовых фрагментов ферм-стенок, обеспечивающих, в том числе, образование проемов 17 в соответствующих проекту местах расположенных окон и дверей.
Кроме того, надстройка содержит междуэтажные перекрытия 18, которые расположены на уровне нижних поясов 16 ферм-стенок 12-14 каждого яруса 11 каркаса, оперты на металлические несущие элементы, которые или жестко закреплены на нижнем поясе 16 ферм-стенок, соответствующих каждому междуэтажному перекрытию 18, или выполнены за одно целое с нижними поясами 16 этих ферм-стенок, при этом каждое междуэтажное перекрытие образовано в одно целое при его устройстве и замоноличено по всему своему контуру с окаймляющими его нижними поясами 16 соответствующих ему ферм-стенок одновременно с его устройством.
В предпочтительном воплощении полезной модели металлические несущие элементы выполнены в виде балок 19 в форме стержней, полос и т.п., расположенных например в продольном направлении надстройки и закрепленных своими концами на нижних поясах 16 расположенных напротив друг друга ферм-стенок, например, внутренних поперечных ферм-стенок 13 (фиг.2). Однако в качестве металлических несущих элементов могут быть использованы и горизонтально расположенные элементы металлического профиля, из которого выполнены нижние пояса 16 ферм-стенок. Таким образом, в этом случае металлические несущие элементы выполнены за одно целое с нижними поясами 16 ферм-стенок.
В предпочтительном воплощении полезной модели каждое междуэтажное перекрытие 18 выполнено сборно-монолитным и включает металлический профилированный (например, гофрированный) лист 20 и расположенное по всей его поверхности покрытие 21 с плоской верхней поверхностью 22, являющейся верхней поверхностью междуэтажного перекрытия 18, при этом лист 20 оперт на металлические несущие элементы (балки 19), а покрытие 21 выполнено из монолитного бетона или железобетона и замоноличенно при его устройстве по всему контуру междуэтажного перекрытия 18 с окаймляющими его нижними поясами 16 соответствующих ему ферм-стенок. Патентуемое выполнение междуэтажных перекрытий 18 позволяет существенно снизить трудоемкость их монтажа за счет упрощения их конструкции, а следовательно, обеспечивает ускорение темпа строительства и снижение его стоимости.
Здесь необходимо отметить, что для устройства междуэтажных перекрытий 18 могут быть использованы и железобетонные, предпочтительно многопустотные, плиты. В этом случае каждое междуэтажное перекрытие 18 включает упомянутые выше железобетонные плиты, уложенные в ряд и опертые на металлические несущие элементы (например, как в описанном выше примере, на балки 19), при этом посредством бетонных швов и за единый цикл, железобетонные плиты объединены между собой в единое междуэтажное перекрытие 18, которое замоноличенно по всему своему контуру с окаймляющими его нижними поясами 16 соответствующих ферм-стенок. Безусловно, что использование железобетонных плит при устройстве междуэтажных перекрытий 18 не обеспечивает в полной мере (как в описанном выше примере) достижение упомянутых выше результатов.
Таким образом, в обоих описанных выше примерах все сборно-монолитные междуэтажные перекрытия 18 каждого яруса каркаса надстройки замоноличены по соответствующему каждому из них контуру с окаймляющими их нижними поясами 16 соответствующих ферм-стенок. Следовательно в патентуемом реконструированном здании внутри каркаса надстройки и на уровне нижнего пояса 16 ферм-стенок каждого его яруса образуется, по существу, сплошной диск перекрытия, а наружные 12 и внутренние 13 и 14 фермы-стенки поярусно жестко объединены междуэтажными перекрытиями 18, расположенными смежно на уровне нижнего пояса ферм-стенок соответствующего яруса каркаса. В результате патентуемый каркас надстройки, в виде высокопрочной, пространственной, многоярусной ферменной конструкции, совместно с патентуемыми междуэтажными перекрытиями 18 образуют цельную геометрически не изменяемую пространственную систему, воспринимающую внешние (ветровые, температурные) воздействия и характеризующуюся дополнительно высокой жесткостью на кручение, а также высокой несущей способностью, обусловленной не только высокой несущей способностью ферм-стенок, но и несущей способностью междуэтажных перекрытий 18. Следствием вышесказанного является возможность использования патентуемой полезной модели при реконструкции зданий с надстройкой даже большего количества, например от десяти до пятнадцати, этажей.
Для обеспечения максимально возможного полезного использования высоты реконструированного здания междуэтажные перекрытия 18, соответствующие нижнему ярусу каркаса надстройки, размещены с минимальным зазором относительно кровли 6 базового здания 1, обеспечивающим передачу нагрузки от надстройки только на вертикальные опоры даже в случае возможного местного касания междуэтажными перекрытиями 18 кровли базового здания 1, например, в результате неодинаковой осадки старой и новой частей здания после реконструкции.
Реконструкция базового здания 1 осуществляется без отселения жильцов и без остановки его эксплуатации в случаях, когда оно является производственным, офисным или общественным и т.п., в следующей последовательности.
В предпочтительном воплощении полезной модели в непосредственной близости от базового здания 1 вдоль его продольных наружных стен и вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента 4 базового здания 1 сооружают фундаменты 8 более глубокого заложения, расположенные в соответствии с проектом с переменным и постоянным или периодически изменяющимся шагом. Для каждого фундамента 8 выполняется группа буронабивных свай 9, после чего по верху каждой группы буронабивных свай 9 возводят локальный ростверк 10, при этом не происходит нарушения несущей способности сжимаемой толщи грунта под фундаментом 4, поскольку буронабивные сваи 9 опираются на нижележащие слои грунта. Затем на каждом фундаменте 8 возводятся вертикальные опоры, в рассматриваемом примере (фиг.1) колонны 7, высота которых не меньше высоты базового здания 1 (с кровлей 6). Здесь необходимо отметить, что обстройка может включать также различные известные из уровня техники конструктивные элементы. В частности, при выполнении вертикальных опор в виде пилонов, они в каждом ряду могут быть объединены (монолитно соединены между собой) перекрытиями, расположенными горизонтально и на уровне перекрытий этажей базового здания 1 и выполняющими в том числе и функцию потолков и полов лоджий для этажей базового здания 1. Далее на оголовки колонн 7 монтируется многоярусный стальной каркас надстройки, при этом оголовки колонн 7 жестко соединяются с соответствующей каждой из них участком нижнего пояса ферм-стенок 12 нижнего яруса.
Возведение каркаса надстройки ведут поярусно, при этом монтаж ферм-стенок 12-14 каждого яруса ведут поэлементно, а именно, из облегченных сборочных единиц-модулей, представляющих собой ряд из нескольких типовых фрагментов ферм-стенок 12-14, путем подъема модулей на монтажный уровень (например, с помощью мачтового подъемника, стрелового самоходного крана, лебедок и люлек) перемещения их в горизонтальном направлении (вручную, посредством тросовой системы и тяговых лебедок), с последующей установкой их в проектное положение и закреплением посредством сварки или резьбовых крепежных элементов.
Монтаж ферм-стенок из модулей (облегченных сборочных единиц весом, например до 150 кг.) обеспечивает, с одной стороны, увеличение степени индустриализации работ (за счет возможности использования для возведения ферм-стенок ограниченного числа типов готовых модулей, изготовленных на специализированных предприятиях), а следовательно, ускорение темпа строительства и снижение его стоимости, а с другой стороны, - упрощение производства строительных работ, снижение трудоемкости монтажа каркаса, а также возможность осуществлять возведение надстройки без использования грузоподъемных машин, перемещающихся вдоль здания. Последнее обстоятельство является очень важным, так как позволяет производить реконструкцию базового здания без прекращения его эксплуатации, в частности, без отселения жильцов.
В упомянутом выше предпочтительном воплощении полезной модели сначала металлические несущие элементы выполнены в виде балок 19 размещают, например в продольном направлении и закрепляют по концам на нижних поясах 16 расположенных напротив друг друга внутренних поперечных ферм-стенок 13. Количество балок 19 выбирается, исходя из веса устраиваемого на них междуэтажного перекрытия 18. После этого на балки 19 укладывают металлический профилированный лист 20, размеры которого соответствуют размерам устраиваемого сборно-монолитного междуэтажного перекрытия 18. Затем осуществляют формирование покрытия 21 путем бетонирования всей верхней поверхности листа 20 с образованием плоской верхней поверхности 22, являющийся верхней поверхностью полученного междуэтажного перекрытия 18, и с обеспечением при устройстве покрытия 21 замоноличивание по всему своему контуру образуемого междуэтажного перекрытия 18 с окаймляющими его нижними поясами 16 соответствующих ферм-стенок.
Здесь необходимо отметить, что покрытие 21 может быть выполнено из железобетона. В этом случае перед операцией бетонирования осуществляется размещение со стороны верхней поверхности листа 20 соответствующих проекту арматурных элементов.
После возведения каркаса надстройка на проектную высоту сверху него монтируют крышу выполняют внешние ограждения в соответствии с теплотехническими расчетами в зависимости от месторасположения реконструированного здания по строительным нормам, а также осуществляют монтаж ограждающих конструкций внутренних стен. Если в базовом здании 1 отсутствует лифт, то снаружи реконструированного здания устанавливают приставные пристроенные лифты с выходами на лестничные площадки, в том числе и базового здания.
Промышленная применимость патентуемого технического решения подтверждается также возможностью осуществления его с использованием известных из уровня техники средств и материалов.