НАВЕСНАЯ ФАСАДНАЯ СИСТЕМА
CURTAIN WALL SYSTEM

Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к конструкциям навесных фасадов зданий и сооружений, устанавливаемых при строительстве и реконструкции зданий.
Известны конструкции навесных фасадных систем (патенты на изобретение РФ 2312190, кл. E04F 13/08, 2312189, кл. E04F 13/00; патенты на полезную модель РФ 73686, кл. E04F 13/07, 54056, кл. E04B  1/00), содержащих кронштейны для крепления системы к строительному основанию, установленные на кронштейны направляющие для крепления облицовочных панелей, а также элементы крепления облицовочных панелей, при этом направляющие выполнены профильными и имеют в сечении не замкнутую форму. Каждая направляющая в таких системах устанавливается и крепится на трех и более кронштейнах, а кронштейны крепятся по плоскости строительного основания в соответствии с проектом на устройство навесной фасадной системы. Когда строительное основание имеет недостаточные прочностные характеристики и крепление к нему кронштейнов практически невозможно, единственным надежным основанием для крепления навесных фасадных систем (НФС) являются железобетонные пояса межэтажных перекрытий. Для этих случаев известные конструкции НФС непригодны, т.к. входящие в них кронштейны и направляющие не обладают достаточной несущей способностью и, кроме того, направляющие таких НФС не могут быть закреплены только на одном кронштейне, установленном на межэтажное перекрытие. Если же направляющие крепить к двум и более кронштейнам, установленным на межэтажных перекрытиях, то при вертикальном расположении направляющих образуются непрерывные вертикальные «металлические пояса». В этом случае при изменении температуры окружающей среды температурные расширения «металлических поясов» будут приводить к повреждению НФС.
Наиболее близкой к предложенной конструкции НФС является система (патент на изобретение РФ 2381341, кл. E04F 13/072), содержащая кронштейны для крепления системы к строительному основанию, закрепленные на кронштейны горизонтальные профили, на которые установлены вертикальные направляющие для крепления облицовочных панелей, а также элементы крепления облицовочных панелей, соединительные вкладыши и замыкающие скобы, причем направляющие выполнены профильными и имеют в сечении не замкнутую форму, каждый соединительный вкладыш также выполнен профильным, устанавливается внутри двух смежных направляющих, между торцами которых имеется зазор, и закреплен на конце одной из смежных направляющих, а внутри второй смежной направляющей соединительный вкладыш установлен плотно для обеспечения соосности смежных направляющих, кроме того, на этом конце второй смежной направляющей закреплена замыкающая скоба. Причем соединительные вкладыши закреплены на горизонтальных профилях, которые, в свою очередь, закреплены на кронштейнах. Здесь же образован зазор между торцами смежных направляющих. Указанные закрепления находятся в местах, где в направляющих возникают максимальные изгибающие моменты, передаваемые от облицовочных панелей через элементы их крепления. Это ограничивает надежность и несущую способность системы и приводит к необходимости усиливать элементы системы в узлах крепления соединительных вкладышей с направляющими и горизонтальными профилями, замыкающих скоб с направляющими. Усиление этих элементов, например, путем увеличения площади их сечения, приводит к увеличению металлоемкости системы и, следовательно, к повышению ее стоимости. Кроме того, в такой системе между направляющими и кронштейнами имеются промежуточные элементы - горизонтальные профили, на которые воздействует такая же нагрузка, как и на направляющие, передаваемая от облицовочных панелей через элементы из крепления. Наличие в системе промежуточных элементов, не повышая нагрузочную способность системы, является затратным, повышая металлоемкость и стоимость системы.
Таким образом, известная навесная фасадная система имеет ограниченную несущую способность и надежность, а также повышенную металлоемкость.
Целью изобретения является уменьшение металлоемкости, повышение несущей способности и надежности навесной фасадной системы.
Для достижения указанной цели предложена навесная фасадная система, содержащая кронштейны для крепления системы к строительному основанию, установленные на кронштейны направляющие для крепления облицовочных панелей, а также элементы крепления облицовочных панелей, соединительные вкладыши и замыкающие скобы, причем направляющие выполнены профильными и имеют в сечении не замкнутую форму, каждый соединительный вкладыш также выполнен профильным, устанавливается внутри двух смежных направляющих, между торцами которых имеется зазор, и закреплен на конце одной из смежных направляющих, а внутри второй смежной направляющей соединительный вкладыш установлен плотно для обеспечения соосности смежных направляющих, кроме того, на этом конце второй смежной направляющей закреплена замыкающая скоба, каждая направляющая закреплена на кронштейне, при этом зазоры между торцами направляющих находятся на расстоянии от мест крепления направляющих на кронштейнах, причем предпочтительно на таком расстоянии, на котором в направляющих по их длине возникает минимальный изгибающий момент, предаваемый от облицовочных панелей через элементы их крепления, кроме того, соединительные вкладыши в местах их закрепления на направляющих образуют совместно с внутренними поверхностями направляющих замкнутые поверхности, а замыкающие скобы в местах их закрепления на направляющих образуют совместно с внешними поверхностями направляющих замкнутые поверхности.
Замыкающие скобы могут иметь П-образную форму, а направляющие П- или С-образную форму, причем внутренние размеры поперечного сечения замыкающих скоб соответствуют внешним размерам поперечного сечения направляющих.
Соединительные вкладыши могут иметь освобождения (выборки, выдавки) в местах крепления замыкающих скоб на направляющих, причем габаритные размеры поперечного сечения соединительных вкладышей соответствуют внутренним размерам поперечного сечения направляющих.
Соединительные вкладыши могут быть выполнены и установлены таким образом, что центральная полка вкладыша перпендикулярна боковым полкам направляющей, имеющей П- или С-образную форму, а боковые полки вкладыша параллельны боковым полкам направляющей, перпендикулярны центральной полке вкладыша и направлены в сторону центральной полки направляющей, причем на боковых полках вкладыша выполнены выдавки (отгибы) таким образом, чтобы положение торцов этих полок в направлении к соответствующим внутренним углам направляющей приближалось к биссектрисе этих углов, образованных центральной и боковыми полками направляющей, при этом выдавки (отгибы) на полках вкладыша совпадают с местом крепления замыкающей скобы на направляющей, кроме того, габаритные размеры поперечного сечения вкладыша соответствуют внутренним размерам поперечного сечения направляющей.
Кронштейны для крепления системы к строительному основанию могут содержать заднюю стенку с отверстиями, через которые они крепятся, например, с помощью анкеров на строительное основание, и две пластины Г-образной формы, первые полки которых предназначены для крепления направляющих, например, с помощью вытяжных заклепок, при этом вторые полки пластин направлены от оси симметрии кронштейна, кроме того, в центральной части задней стенки вырублены и отогнуты в направлении направляющих полки, перпендикулярные плоскости задней стенки, причем вторые полки пластин расположены параллельно задней стенке с ее обратной стороны, при этом лицевая сторона задней стенки обращена в направлении направляющих, а первые полки пластин расположены параллельно полкам задней стенки и жестко с ними соединены, например, с помощью вытяжных заклепок, причем ребра углов, образованных плоскостью и полками задней стенки, расположены во внутренних углах пластин, а на вторых полках пластин выполнены отверстия, совпадающие с отверстиями на задней стенке.
В кронштейны для крепления системы к строительному основанию могут быть введены одна или две накладки, центральная полка которых выполнена с отгибами, параллельными задней стенке и имеющими отверстия, совпадающие с отверстиями на задней стенке, причем центральная полка перпендикулярна задней стенке и первым полкам пластин Г-образной формы, кроме того, центральная полка имеет отгибы, параллельные первым полкам пластин Г-образной формы и плотно размещенные между ними, при этом отгибы, параллельные задней стенке, размещены с ее лицевой стороны.
Пластины Г-образной формы кронштейнов для крепления системы к строительному основанию могут состоять из неподвижной и подвижной частей, одна из которых или обе имеют отбортовки для перемещения подвижной части по длине неподвижной части кронштейна.
В навесную фасадную систему могут быть введены дополнительные замыкающие скобы, закрепляемые по длине направляющих предпочтительно в местах возникновения максимальных изгибающих моментов, передаваемых от облицовочных панелей через элементы их крепления, причем внутренние размеры поперечного сечения дополнительных замыкающих скоб соответствуют внешним размерам поперечного сечения направляющих, при этом дополнительные замыкающие скобы в местах их закрепления на направляющих образуют совместно с внешними поверхностями направляющих замкнутые поверхности.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен пример выполнения навесной фасадной системы; на фиг.2 показано закрепление соединительных вкладышей и замыкающих скоб на смежных направляющих; на фиг.3 показано выполнение соединительных вкладышей (фиг.3,а), замыкающих скоб (фиг.3,б) и направляющих (фиг.3,в); на фиг.4 показано распределение изгибающих моментов по длине направляющих; на фиг.5 показана конструкция кронштейна; на фиг.6 приведены варианты выполнения кронштейна; на фиг.7 показана направляющая с дополнительными замыкающими скобами.
Навесная фасадная система содержит кронштейны 1 (фиг.1) для крепления системы к строительному основанию 2, установленные на кронштейны 1 направляющие 3 для крепления облицовочных панелей 4, а также элементы 5 крепления облицовочных панелей 4, соединительные вкладыши 6 и замыкающие скобы 7. Направляющие 3 выполнены профильными и имеют в сечении не замкнутую форму. Каждый соединительный вкладыш 6 (фиг.2) также выполнен профильным (фиг.3,а), устанавливается внутри двух смежных направляющих 3 (фиг.2), между торцами которых имеется зазор 8, и закреплен на конце 9 одной из смежных направляющих 3. Внутри второй смежной направляющей 3 соединительный вкладыш 6 установлен плотно для обеспечения соосности смежных направляющих 3, кроме того, на этом конце 10 второй смежной направляющей 3 закреплена замыкающая скоба 7. Каждая направляющая 3 (фиг.1) закреплена на одном кронштейне 1. Зазоры 8 между торцами направляющих 3 находятся на расстоянии от мест крепления направляющих 3 на кронштейнах 1, причем предпочтительно на таком расстоянии, на котором в направляющих 3 по их длине возникает минимальный изгибающий момент, предаваемый от облицовочных панелей 4 через элементы 5 их крепления. Соединительные вкладыши 6 (фиг.2) в местах их закрепления на направляющих 3 образуют совместно с внутренними поверхностями направляющих 3 замкнутые поверхности (фиг.2, Б-Б), а замыкающие скобы 7 в местах их закрепления на направляющих 3 образуют совместно с внешними поверхностями направляющих 3 замкнутые поверхности (фиг.2, А-А).
При таком выполнении навесной фасадной системы отсутствуют промежуточные элементы между направляющими 3 (фиг.1) и кронштейнами 1 и, следовательно, при той же нагрузочной способности системы уменьшается металлоемкость и стоимость системы. Кроме того, зазоры 8 между смежными направляющими 3 смещены от мест закрепления направляющих 3, т.е. от мест, в которых в направляющих 3 возникают большие изгибающие моменты, передаваемые от облицовочных панелей 4 через элементы 5 их крепления. На фиг.4 показано распределение изгибающих моментов М по длине направляющих 3, которые представляют собой многопролетную балку. Как видно (фиг.4), в местах закрепления направляющих 3 на кронштейнах 1 возникают максимальные изгибающие моменты М. Поэтому целесообразно зазоры 8 между смежными направляющими 3 сместить от мест 1 закрепления направляющих 3 на такое расстояние, где в направляющих 3 возникают минимальные изгибающие моменты. Как показывают расчеты, это расстояние равно (0,22-0,27) от длины направляющих 3. Таким образом, сместив положение зазоров 8 от мест закрепления направляющих 3 в те места, где в направляющих 3 минимальные изгибающие моменты, можно снизить нагрузки на элементы (соединительные вкладыши 6, замыкающие скобы 7) в узлах крепления соединительных вкладышей 6 и замыкающих скоб 7 с направляющими 3. Тем самым, повысить несущую способность и надежность системы, а также уменьшить металлоемкость элементов в указанных узлах системы.
Замыкающие скобы 7 могут иметь П-образную форму (фиг.3,б), а направляющие 3 П- или С-образную форму (фиг.3,в), причем внутренние размеры поперечного сечения замыкающих скоб 7 (фиг.2, А-А) соответствуют внешним размерам поперечного сечения направляющих 3.
Указанное выполнение замыкающих скоб 7 и направляющих 3 обеспечивает простоту монтажа навесной фасадной системы на конкретном объекте. Как правило, крепление элементов системы производят с помощью вытяжных заклепок. В данном случае, наложив замыкающую скобу 7 (фиг.2) на соответствующий конец 10 направляющей 3, сверлят отверстия в направляющей 3 через отверстия 11 (фиг.3,б) на замыкающей скобе 7 для установки вытяжных заклепок 12 (фиг.2). Замыкающая скоба 7 используется в качестве кондуктора, что обеспечивает достаточную точность установки заклепок без дополнительной разметки мест их установки. Отверстия 11 в замыкающей скобе 7 выполняются при ее изготовлении в едином технологическом цикле, например, путем штамповки. Упрощение процесса монтажа системы снижает ее стоимость. Кроме того, в местах образования замкнутых поверхностей соответствие внутренних размеров поперечного сечения замыкающих скоб 7 (фиг.2, А-А) и внешних размеров поперечного сечения направляющих 3 обеспечивает плотное прилегание замыкающих скоб 7 и направляющих 3, повышает жесткость конструкции в указанных узлах и способствует повышению несущей способности и надежности системы.
Соединительные вкладыши 6 (фиг.3,а) могут иметь освобождения (выборки, выдавки) 13 в местах крепления замыкающих скоб 7 (фиг.2) на направляющих 3, причем габаритные размеры поперечного сечения соединительных вкладышей 6 соответствуют внутренним размерам поперечного сечения направляющих 3.
Такое выполнение конструкции соединительных вкладышей 6 упрощает монтаж навесной фасадной системы. Как указано выше, крепление замыкающих скоб 7 может осуществляться, например, с помощью вытяжных заклепок 12 (фиг.2). При этом выполняется соединение замыкающей скобы 7 и направляющей 3, причем соединительный вкладыш 6 в этих узлах не должен быть соединен с направляющей 3 (фиг.2, А-А). Это обеспечивается за счет освобождений (выборок, выдавок) 13, выполненных на соединительном вкладыше 6. Освобождения (выборки, выдавки) 13 на соединительных вкладышах 6 выполняются при их изготовлении в едином технологическом цикле, например, путем штамповки. В этом случае при монтаже системы отпадает необходимость делать дополнительную разметку и выполнять дополнительные операции (например, сверление отверстий) на соединительных вкладышах 6 в местах крепления замыкающих скоб 7 на направляющих 3 в условиях монтажа системы. Упрощение процесса монтажа системы снижает ее стоимость. Кроме того, соответствие габаритных размеров поперечного сечения соединительных вкладышей 6 внутренним размерам поперечного сечения направляющих 3 повышает жесткость конструкции в этих узлах и, следовательно, несущую способность и надежность системы, а также обеспечивает необходимую соосность смежных направляющих 3, и, следовательно, плоскостность облицовочных панелей 4 (фиг.1) навесной фасадной системы.
Соединительные вкладыши 6 (фиг.2, Б-Б) могут быть выполнены и установлены таким образом, что центральная полка вкладыша 6 перпендикулярна боковым полкам направляющей 3, имеющей П- или С-образную форму, а боковые полки вкладыша 6 параллельны боковым полкам направляющей 3, перпендикулярны центральной полке вкладыша 6 и направлены в сторону центральной полки направляющей 3. На боковых полках вкладыша 6 выполнены выдавки (отгибы) таким образом, чтобы положение торцов этих полок в направлении к соответствующим внутренним углам направляющей 3 приближалось к биссектрисе этих углов, образованных центральной и боковыми полками направляющей 3. При этом выдавки (отгибы) на полках вкладыша 6 (фиг.2, А-А) совпадают с местом крепления замыкающей скобы 7 на направляющей 3, кроме того, габаритные размеры поперечного сечения вкладыша 6 соответствуют внутренним размерам поперечного сечения направляющей 3.
Такое техническое решение конструкции навесной фасадной системы позволяет упростить монтаж системы и снизить ее стоимость, повысить несущую способность и надежность системы, а также обеспечить требуемую соосность смежных направляющих 3 (фиг.1) и плоскостность облицовочных панелей 4 системы.
Кронштейны 1 (фиг.1) для крепления системы к строительному основанию 2 могут содержать заднюю стенку 14 (фиг.5) с отверстиями 15, через которые они крепятся, например, с помощью анкеров на строительное основание 2 (фиг.1), и две пластины 16 (фиг.5) Г-образной формы, первые полки 17 которых предназначены для крепления направляющих 3 (фиг.1), например, с помощью вытяжных заклепок, при этом вторые полки 18 (фиг.5) пластин 16 направлены от оси симметрии 19 кронштейна. В центральной части задней стенки 14 вырублены и отогнуты в направлении направляющих 3 (фиг.1) полки 20 (фиг.5), перпендикулярные плоскости задней стенки 14, причем вторые полки 18 пластин 16 расположены параллельно задней стенке 14 с ее обратной стороны, при этом лицевая сторона задней стенки 14 обращена в направлении направляющих 3 (фиг.1), а первые полки 17 (фиг.5) пластин 16 расположены параллельно полкам 20 задней стенки 14 и жестко с ними соединены, например, с помощью вытяжных заклепок 21, причем ребра углов, образованных плоскостью и полками 20 задней стенки 14, расположены во внутренних углах пластин 16, а на вторых полках 18 пластин 16 выполнены отверстия, совпадающие с отверстиями 15 на задней стенке 14.
При таком выполнении конструкции кронштейна оптимально используется материал в задней стенке 14 (фиг.5). В центральной части задней стенки 14, где возникают меньшие напряжения при нагружении кронштейна 1 (фиг.1) со стороны направляющих 3, вырублены и отогнуты полки 20 (фиг.5). При нагружении кронштейна 1 (фиг.1) со стороны направляющих 3 наибольшие напряжения возникают в местах его крепления (части задней стенки 14 с отверстиями 15 на фиг.5 и вторые полки 18 пластин 16) и вблизи основания полок 17 (фиг.5) пластин 16. В предложенной конструкции кронштейна в указанных областях площадь сечения (эквивалентная толщина) увеличена за счет жесткого соединения (например, с помощь заклепок 21) полок 20 задней стенки 14 с первыми полками 17 пластин 16, а также жесткого соединения вторых полок 18 пластин 16 с задней стенкой 14 в местах крепления кронштейна 1 (фиг.1) к строительному основанию 2, т.к. отверстия на вторых полках 18 (фиг.5) пластин 16 совпадают с отверстиями 15 для крепления кронштейна на задней стенке 14. Таким образом, в местах наибольших напряжений в кронштейне увеличена площадь сечения без привлечения дополнительных материалов путем использования материала из недогруженной области кронштейна. Это позволяет повысить несущую способность и надежность кронштейна и снизить его металлоемкость. Кроме того, при жестком соединении задней стенки 14 и полок 17 и 18 пластин 16 нагрузка от направляющих 3 (фиг.1) на кронштейн 1 перераспределяется между первыми полками 17 (фиг.5) пластин 16 и полками 20 задней стенки 14, а также между вторыми полками 18 пластин 16 и задней стенкой 14 в местах крепления кронштейна через отверстия 15. Все это позволяет, оптимизируя толщину задней стенки 14 и пластин 16, обеспечить максимальное снижение металлоемкости кронштейна при заданных на него нагрузках, а также повысить несущую способность и надежность при минимальной металлоемкости кронштейна. Это, в свою очередь, приводит к повышению несущей способности и надежности системы в целом, а также к снижению ее металлоемкости.
В кронштейны 1 (фиг.1) для крепления системы к строительному основанию 2 могут быть введены одна или две накладки 22 (фиг.6), центральная полка 23 которых выполнена с отгибами 24, параллельными задней стенке 14 и имеющими отверстия 25, совпадающие с отверстиями 15 на задней стенке 14. Причем центральная полка 23 перпендикулярна задней стенке 14 и первым полкам 17 пластин 16 Г-образной формы. Кроме того, центральная полка 23 имеет отгибы 26, параллельные первым полкам 17 пластин 16 Г-образной формы и плотно размещенные между ними, при этом отгибы 24, параллельные задней стенке 14, размещены с ее лицевой стороны.
Количество (одна или две) накладок 22 определяется в зависимости от нагрузок, действующих на кронштейн, по результатам статического расчета. Накладки 22 повышают устойчивость кронштейна при боковых (горизонтальных) нагрузках на него. Это обеспечивается плотным размещением отгибов 26 центральной полки 23 между первыми полками 17 пластин 16, что препятствует перемещению полок 17 пластин 16 при боковых нагрузках на кронштейн. При этом повышается несущая способность и надежность кронштейна. Кроме того, накладки 22 имеют жесткое соединение с задней стенкой 14 в местах крепления кронштейна через отверстия 15 в задней стенке 14 и отверстия 25 в отгибах 24 центральной полки 23 и, тем самым, укрепляют заднюю стенку 14 и повышают несущую способность и надежность кронштейна. При этом ребро между центральной полкой 23 и ее отгибами 24 при жестком соединение накладки 22 и задней стенки 14 также укрепляет заднюю стенку 14 и повышает несущую способность и надежность кронштейна.
Отгибы 26 центральной полки 23 накладки 22 могут быть жестко соединены (например, с помощью заклепок) с первыми полками 17 пластин 16 и/или с полками 20 задней стенки 14.
Такое выполнение конструкции кронштейна наиболее эффективно повышает устойчивость кронштейна, а также его несущую способность и надежность, и, следовательно, системы в целом.
Пластины 16 (фиг.6) Г-образной формы кронштейнов 1 (фиг.1) для крепления системы к строительному основанию 2 могут состоять из неподвижной 27 (фиг.6) и подвижной 28 частей, одна из которых или обе имеют отбортовки 29 для перемещения подвижной части по длине неподвижной части кронштейна.
Такое выполнение кронштейна 1 (фиг.1) обеспечивает удобство монтажа направляющих 3 и навесной фасадной системы в целом на строительном основании 2, т.к. позволяет точно выставить плоскость направляющих 3 (плоскость фасадной системы в целом) независимо от неровностей строительного основания 2 за счет перемещения подвижной 28 (фиг.6) части пластины 16 вдоль неподвижной 27 части. Перемещение подвижной 28 части пластины 16 вдоль неподвижной 27 части может обеспечиваться, например, за счет отбортовок 29. Выравнивание плоскости фасадной системы происходит без приложения каких-либо дополнительных нагрузок к кронштейну, а, следовательно, обеспечивается его высокая надежность и несущая способность.
В навесную фасадную систему могут быть введены дополнительные замыкающие скобы 30 (фиг.7), закрепляемые по длине направляющих 3 предпочтительно в местах возникновения максимальных изгибающих моментов (фиг.4), передаваемых от облицовочных панелей 4 (фиг.1) через элементы 5 их крепления. Внутренние размеры поперечного сечения дополнительных замыкающих скоб 30 (фиг.7) соответствуют внешним размерам поперечного сечения направляющих 3, при этом дополнительные замыкающие скобы 30 в местах их закрепления на направляющих 3 образуют совместно с внешними поверхностями направляющих 3 замкнутые поверхности.
Дополнительные замыкающие скобы 30 (фиг.7), установленные локально в местах возникновения максимальных изгибающих моментов (фиг.4) в направляющих 3, повышают несущую способность и надежность как самих направляющих 3, так и системы в целом. Причем для достижения указанного эффекта не требуется усиливать сами направляющие 3 по всей их длине, например, увеличивая площадь сечения направляющих 3 (путем увеличения толщины стенок направляющих 3 или увеличения ширины их развертки или путем того и другого одновременно) по всей их длине. Тем самым достигается снижение металлоемкости навесной фасадной системы при увеличенной нагрузочной способности и надежности системы. В каждом конкретном случае может быть выбрано оптимальное для этого случая количество дополнительных замыкающих скоб 30, что, в свою очередь, позволяет оптимизировать металлоемкость конструкции системы.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет уменьшить металлоемкость, повысить несущую способность и надежность навесной фасадной системы.