СТРОИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ
STRUCTURAL MODULE FOR BUILDING CONSTRUCTION

Изобретение относится к области строительства зданий, в частности к строительству зданий из модулей.
Известны строительные модули для строительства зданий (патенты РФ №№2000398, 2010094, 2035556, 2037617, 2041330, 2083772, 2109900, 2220263, 2268967; 2285094, 2363820, 2424402, 2460853, 2479697, 2524731, 2543396; патент Великобритании №1194372; патенты Германии №№2400928, 2601850, 4332793; патенты Японии №№52-14525, 6042054, 63-51227, 9291604; патент Китая №104060695; патенты Франции №2052799, 2763613 и другие).
Из известных строительных модулей для строительства зданий наиболее близким аналогом к заявляемому является «Строительный модуль для строительства зданий» (патент РФ №2543396, E04B 1/348, 27.02.2015). Строительный модуль по прототипу обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и монтажа строительных модулей. Это достигается тем, что строительный модуль содержит пол, несущие стены и строительный потолок и предназначен для установки на него других строительных модулей. Несущие стены содержат несущий каркас и легкий бетон между элементами каркаса.
Недостатком прототипа является пониженная устойчивость здания при наращивании этажей, несущий каркас и конструкция самих модулей не позволяют осуществить монтаж большепролетного многоэтажного здания, несущие стены содержат слабый несущий каркас с легким бетоном, несущие стены имеют малую толщину, при этом количество несущих стен удваивается в месте стыка модулей, что, в свою очередь, усложняет конструкцию и монтаж здания, значительный расход материалов, связанный с двойными стенками строительных модулей, а также невысокая точность изготовления и монтажа из-за применения сборных и монолитных конструкций из бетона.
Технической задачей изобретения является создание строительного модуля для строительства зданий, обладающего повышенной заводской готовностью, а также удобного при монтаже и транспортировании.
Поставленная задача решается за счет того, что строительный модуль для строительства зданий, содержащий строительный пол, несущие стены, строительный потолок, в отличие от прототипа, дополнительно снабжен одноуровневыми или двухуровневыми несущими колоннами, строительный пол снабжен верхним бетонным поясом и нижним металлическим поясом, причем строительный пол и строительный потолок снабжены по торцам креплениями в виде шип-гнездо для предварительного крепления ограждающих панелей и стеклопакетов, а одноуровневые или двухуровневые несущие колонны выполнены в виде труб с планками, расположенными с обоих концов трубы, на которых выполнены ребра жесткости, при этом трубы заполнены бетоном, а на планках выполнены болтовые отверстия, места сопряжения на полу и потолке с планками несущих колонн снабжены болтовыми отверстиями и заполнены бетоном, при этом несущие стены, пол, потолок снабжены встроенными инженерными сетями и финишной отделкой, выполненными в заводских условиях.
Строительный модуль может содержать по крайней мере одну наружную несущую стену, выполненную в виде сэндвич-панели с элементами солнечных батарей.
Строительный модуль может быть дополнительно снабжен ограждающими панелями.
Наружные несущие стены строительного модуля могут быть выполнены со встроенными стеклопакетами.
На фиг. 1 представлен общий вид всех элементов заявляемого строительного модуля для строительства зданий; на фиг. 2 представлен общий вид заявляемого строительного модуля в собранном виде; на фиг. 3 представлен вариант установки первых 3-х этажей здания из заявляемых строительных модулей; на фиг. 4 представлен заявляемый строительный модуль с ограждающими панелями и стеклопакетами; на фиг. 5 представлен вариант готового здания из заявляемых строительных модулей.
Строительный модуль для строительства зданий содержит строительный пол 1, несущие стены 3 и строительный потолок 2, ограждающие панели 4. Несущие стены 3, пол 1 и потолок 2 содержат встроенные инженерные сети 5 и финишную отделку 6, выполненные в заводских условиях. Несущие стены 3 устанавливают в центре здания, создавая таким образом ядро жесткости здания. В центре здания строительные модули опираются на несущие стены 3, а по периметру здания - на несущие одноуровневые 9 или двухуровневые 18 колонны. Несущие стены 3 выполнены с финишной отделкой 6, нанесенной на внутреннюю поверхность несущих стен 3. Строительный пол 1 содержит металлический нижний пояс 7, выполненный в виде структурного перекрытия из металлических профилей, обеспечивающий большую жесткость строительному модулю при изгибе и содержащий крепления инженерных сетей, и верхний бетонный пояс 8 для обеспечения большей несущей способности. Несущие одноуровневые колонны 9 выполнены в виде труб с жестко приваренными планками 10, расположенными с обоих концов трубы. На планках 10 выполнены ребра жесткости 11 и болтовые отверстия 12. Несущие колонны 9 прикрепляют к полу 1 и к потолку 2 с помощью высокопрочных болтов 13, установленных в болтовые отверстия 12 на планках 10. В строительных полу 1 и потолке 2 также выполнены болтовые отверстия 14 в местах сопряжения с несущими колоннами 9. Для повышения несущей способности и унификации при повышении этажности здания несущие колонны 9 выполнены из трубы, заполненной бетоном 15, образуя так называемый трубобетон. Для обеспечения передачи нагрузки от несущих колонн 9 и 18 места их сопряжения на строительном полу 1 или потолке 2 также заполнены бетоном 16. Строительные пол 1 и потолок 2 на торцах содержат крепления 17 в виде шип-гнездо, к которым при помощи болтовых соединений крепят ограждающие панели 4.
Двухуровневые несущие колонны 18 имеют конструктивный вид, аналогичный одноуровневым несущим колоннам 6. Использование двухуровневых несущих колонн 18 позволяет возводить двухуровневые апартаменты за счет исключения применения дополнительных промежуточных строительных пола и потолка. Следовательно, возможно увеличение горизонтальных и вертикальных пространств многоэтажных зданий, пригодных к эксплуатации, а также увеличивается площадь свободного пространства, необходимого для размещения мебели, оборудования и людей. Наружные несущие стены здания и ограждающие панели 4 могут быть выполнены в виде сэндвич-панелей с элементами солнечных батарей для выработки электроэнергии, и/или со встроенными стеклопакетами 19. Из строительных модулей в собранном виде возводят многоэтажное здание на заранее подготовленный фундамент 20.
Строительство здания из унифицированных строительных модулей ведут с помощью модулей одного размера, состоящего из жестко сваренных металлоконструкций. С помощью несущих колонн 9 или 18 строительные модули устанавливаются друг на друга, соединенные при помощи высокопрочных болтов 13 через болтовые отверстия 12 на планках 10 несущих колонн 9 или 18. Для опирания двух смежных строительных пола и потолка используют одну колонну.
Строительный модуль для строительства зданий собирают следующим образом.
Строительные модули поставляют на площадку в разобранном виде: пол 1 и потолок 2, несущие стены 3, которые снабжают инженерными сетями 5 и финишной отделкой 6 в заводских условиях, несущие колонны одноуровневые 9 или двухуровневые 18, в зависимости от архитектурно-планировочного решения, ограждающие панели 4 и стеклопакеты 19. Таким образом, в разобранном виде возможна перевозка на одном трейлере за рейс двух таких комплектов строительных модулей, что упрощает и снижает затраты на транспортные расходы.
Несущие колонны 9 устанавливают на места сопряжения со строительным полом 1 таким образом, чтобы расположение болтовых отверстий 12 на планках 10 несущих колонн 9 совпадало с болтовыми отверстиями 14. После чего несущие колонны 9 жестко соединяют со строительным полом 1 с помощью высокопрочных болтов 13. Аналогично крепят несущие колонны 9 к строительному потолку 2.
Соединение несущих колонн 9 и 18 со строительным полом 1 и потолком 2 через планки 10 при помощи высокопрочных болтов 13 обеспечивает высокую точность соединения и скорость монтажа. Кроме этого в строительных полу 1 и потолке 2 в местах сопряжения с колоннами 9 или 18 заложен тяжелый бетон 14, а планки 10 выполнены с ребрами жесткости 11, то прочность соединения между элементами модуля здания может быть доведена до максимума.
После соединения пола 1 и потолка 2 с помощью несущих колонн 9 на строительный модуль крепят при помощи болтовых соединений несущие стены 3 и ограждающие панели 4 на крепления 17, выполненные в виде шип-гнездо и расположенные на торцах пола 1 и потолка 2.
Несущие стены 3 устанавливают в центре здания таким образом, что образуется ядро жесткости получаемого здания, в получившейся шахте размещают лифтовое оборудование или лестничные марши. В центре здания строительные пол 1 и потолок 2 опираются не на колонны 9 или 18, а на несущие стены 3, образующие ядро жесткости здания.
Несущие колонны обеспечивают несущую способность зданию и жесткость узлов благодаря ребрам жесткости 11 и жестко приваренным планкам 10 в вертикальном направлении, несущие стены 3 обеспечивают жесткость здания в горизонтальном направлении.
Монтаж здания производят с помощью траверсы или строп. Основным подъемным устройством является башенный или колесный кран.
Здание состоит из отдельных строительных модулей. Количество модулей, укладываемых друг на друга по вертикали через колонны 9 или 18, зависит от этажности здания и диаметра колонн, обеспечивающих несущую способность. Строительные модули связаны между собой по горизонтали и вертикали.
Возведение строительной конструкции здания из заявляемых строительных модулей повышенной заводской готовности исключает необходимость производства крупных строительных работ на строительной площадке и, соответственно, снижается объем материала, используемый для строительной конструкции здания. Кроме того, исключены наиболее трудоемкие и долгие процессы, такие как «мокрые» процессы и сварочные работы. Строительные модули уже включают все инженерные сети, соединяемые по горизонтали, а несущие стены 3 в центре здания содержат инженерные сети, соединенные по вертикали, остальное пространство этажа включает только несущие колонны 9 или 18. Следовательно, увеличиваются горизонтальные и вертикальные пространства, пригодные к эксплуатации, и, таким образом, может быть увеличена площадь прохода и пространство, необходимое для размещения мебели, оборудования и людей.
Таким образом, предлагаемая конструкция строительного модуля по сравнению с прототипом и другими конструктивными решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение оперативности монтажа и устойчивости здания, снижение трудоемкости изготовления и монтажа строительных модулей, снижение затрат на строительство здания, а также расширение архитектурно-планировочных возможностей при различных вариантах установки модулей, повышение точности изготовления и монтажа конструкций. Это достигается за счет использования строительных модулей повышенной заводской сборки и финишной отделки, устраиваемой в заводских условиях, унификации строительных модулей и крепежных элементов, использование металлических конструкций и ограждающих сэндвич-панелей вместо бетонных, а также полносборности конструкций здания.