КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНОЕ ЗДАНИЕ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области строительства зданий и сооружений с использованием навесных стеновых панелей заводской готовности.
Уровень техники
Каркасно-панельная строительная система с полным сборным несущим железобетонным каркасом включает колонны, ригели, панельные наружные стены и перекрытия из панелей. Эта система в наибольшей степени удовлетворяет требованиям свободы планировки и перепланировки помещений, однако имеет ограниченное использование в массовом жилищном строительстве вследствие высокой трудоемкости и повышенного расхода стали. К упомянутой строительной системе относится известная серия унифицированных сборных железобетонных изделий 1.020-1, предназначенная для строительства общественных и многоэтажных производственных каркасно-панельных зданий. Известно здание, построенное с использованием упомянутой серии, содержащее колонны каркаса и наружное ограждение из навесных стеновых панелей, закрепленных к опорным элементам колонн в трех точках (см. книгу Т.Г.Маклакова. Конструкции гражданских зданий. М.: изд-во ассоциации строительных ВУЗов, 2004 г., стр.64-69, рис.3.7 и 3.8). Навесные стеновые панели являются ненесущими элементами здания, а для опирания панелей перекрытия предусмотрены фасадные ригели, устанавливаемые на опорные элементы колонн по другую сторону от наружного ограждения.
Известно каркасно-панельное многопролетное здание, содержащее колонны, смонтированные между ними ригели и наружное ограждение из стеновых панелей, выполненных с полкой на внутренней стороне, предназначенной для опирания панелей перекрытия (см. патент №2129195, МПК: Е04В 1/38, опубл. 1999.04.20). Благодаря тому, что наружные стеновые панели обеспечивают установку панелей перекрытия, в здании исключены такие сборные элементы как фасадные ригели. Однако упомянутые стеновые панели являются несущими, и они, воспринимая нагрузку от собственного веса и веса плит перекрытий, передают ее на фундамент здания, а не на колонны фасада, которые в этой конструкции также отсутствуют, а их опорные функции выполняют вертикальные ребра смежных стеновых панелей.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого решения принята конструкция, приведенная в патенте на изобретение SU №1390326, МПК: Е04В 1/38, опубл. 1988.04.23). Согласно упомянутому патенту каркасно-панельное здание включает колонны каркаса и навешиваемые на них наружные стеновые панели. Для навешивания панели служат Г-образные элементы, сформированные в т.ч. на боковых гранях колонны. Конструкция такого здания предполагает наличие фасадных и внутренних ригелей, установленных на опорных элементах колонн и выполненных с полками для опирания плит перекрытия. К недостаткам упомянутого здания следует отнести высокую трудоемкость монтажных и сварочных работ, обусловленную большим количеством сборных элементов. Кроме того, конструктивное исполнение элементов навешивания панели обуславливает сложность монтажа, предполагающего наклонное расположение панели в процессе навешивания.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение конструкции сборного каркасно-панельного здания с навесными стеновыми панелями, повышение технологичности монтажа, снижение трудоемкости сборочных работ.
Поставленная задача решена тем, что в каркасно-панельном здании, содержащем наружные стеновые панели, навешиваемые на колонны каркаса, выполненные с элементами навешивания на боковых гранях, согласно заявляемой полезной модели, стеновые панели выполнены с полкой для опирания плит перекрытия, сформированной на внутренней стороне панели и размещенной в створе между колонн, при этом элементы навешивания панели сформированы в боковых торцах этой полки.
Выполнение стеновой панели с горизонтальной полкой, предназначенной для опирания плит перекрытия, позволило передать часть несущих функций на наружные навесные стеновые панели и за счет этого исключить фасадные ригели, как отдельные сборные элементы, из конструкции здания. Уменьшение общего количества сборных единиц позволило значительно упростить и ускорить монтаж здания, уменьшить количество сварочных работ.
При этом выполнение ригельной составляющей как единого целого со стеновой панелью позволило значительно уменьшить ее размеры, по-сравнению с отдельно взятым ригелем.
Размеры балки-ригеля в плоскости приложения нагрузок от плит перекрытий, т.е. его толщина (высота) значительно меньше его протяженности между опорами, вследствие чего балка-ригель подвержена прогибу. Для обеспечения достаточной жесткости и прочности увеличивают толщину и ширину ригеля, повышают его армирование.
В заявляемой конструкции стеновой панели, включающей ригельную часть, действующая вертикальная нагрузка от веса плит перекрытия передается с полки на панель, характеризующуюся значительно большей жесткостью в поперечном сечении (по высоте панели), чем балка-ригель.
Таким образом, несущая способность ригельной части с полкой предлагаемой стеновой панели значительно превышает несущую способность аналогичного по размерам ригеля, что позволило значительно уменьшить размеры упомянутой ригельной части при сохранении расчетной прочности и несущей способности. В результате использования в конструкции здания вместо обычных навесных панелей и связевых ригелей заявляемой гибридной панели, произошло значительное сокращение расхода бетона и стали, уменьшилась общая материалоемкость здания.
Более того, за счет того, что формирование несущей ригельной части осуществляется одновременно с изготовлением панели, стало возможным сокращение временных и прочих затрат, связанных с производством сборных элементов, и как следствие, удешевление строительства.
Из уровня техники известны наружные стеновые панели с полками для опирания плит перекрытия, см. патент №1663159, опубл. 15.07.91 г, или патент №1032140, опубл. 30.07.83 г. Однако во всех решениях полки выполнены на несущих наружных стеновых панелях, которые сами воспринимают нагрузки и передают их на фундамент здания.
В заявляемом же решении наружные стеновые панели являются ненесущими элементами здания и только передают нагрузки на состыкованные с ними колонны каркаса. Размещение полки в створе между соседними колоннами и выполнение элементов навешивания в боковых торцевых частях полки, взаимодействующих с элементами навешивания колонн, размещенными на боковых гранях последних, позволило осуществить передачу нагрузки от веса стеновых панелей и плит перекрытия на колонны каркаса практически без эксцентриситета. Колонны это центральносжатый элемент. При наличии эксцентриситета появляется плечо, возникают неравномерно сжатые и растянутые зоны бетона. Для сохранения прочности в таких случаях требуется дополнительное армирование, поэтому наилучшим вариантом передачи нагрузки является передача через центр колонны.
Чтобы полностью исключить эксцентриситет, элементы навешивания колонн размещают на геометрических осях колон в поперечном сечении.
Вместе с тем, такое решение позволило ввести стеновые панели (или их часть) в створы колонн, что позволило увеличить полезную площадь здания и повысить жесткость стенового ограждения, а также значительно облегчило монтаж стенового ограждения, т.к. при установке панель заводят в створ между колоннами, которые при этом выполняют функции направляющих ориентирующих элементов.
Полка выполняется на расстоянии от верхнего торца панели, соответствующем толщине панели перекрытия, что позволяет получить ровное половое перекрытие вышележащего помещения.
Часть панели, расположенная над полкой обычно выполняется утолщенной, что обусловлено несущими функциями полки.
В предпочтительном случае реализации изобретения полка выполнена с длиной, меньшей длины панели на величину ширины колонны, и расположена на расстоянии от боковых торцов панели, соответствующем половине ширины колонны. При этом часть панели, по ее толщине, также целесообразно выполнить соразмерно полке, что позволит расположить ее в створе колонн. В этом случае «неукороченные» выступающие наружные части стыкуемых стеновых панелей охватывают колонну со стороны наружной грани, защищая ее. Такое решение повышает теплотехнические характеристики здания. Разнесение вертикального шва с наружной и внутренней сторон позволило получить «теплый» вертикальный шов. Традиционно, например как в прототипе, вертикальный шов панелей сквозной. В заявляемом же решении вертикальный шов между панелями осуществлен со сдвигом слоев, что исключает продувание и промерзание в местах стыка панели и облегчает процесс заделки швов.
1
2
В качестве стеновых панелей могут быть использованы однослойные стеновые панели из легкого ячеистого бетона либо трехслойные стеновые панели на гибких связях со средним слоем из эффективного утеплителя, пенополистирола или минеральной ваты. Трехслойные стеновые панели обладают повышенными тепло- и звукоизолирующими характеристиками, долговечностью. В конкретном случае осуществления внутренний и средний слои панели выполнены соразмерно длине полки и размещены в створе между колоннами, наружный слой панели выступает за грани колонн, обычно на / ширины колонны.
Элементы навешивания колонны включают опорную консоль. Элементы навешивания стеновой панели содержат сформированный по торцу полки сквозной паз, предназначенный для размещения консоли, и пересекающую паз перемычку, надеваемую сверху на консоль. Такое решение позволяет осуществить быстрый и безвыверочный монтаж стеновых панелей.
Сквозной паз может быть сформирован посредством закладной детали, выполненной в виде открытого снизу и сверху полого короба, при этом перемычка образована П-образной пластиной, образующей лицевую стенку короба. Для облегчения монтажа опорная консоль может быть выполнена съемной.
Возможность осуществления быстрого безвыверочного монтажа обеспечивается также выполнением центрирующего выступа - шипа в верхнем торце панели, предпочтительно в центральной его части. В нижнем торце панели выполняется ответная выемка, взаимодействующая с центрирующим выступом нижележащей панели. Соединение панелей по принципу «шип-паз» значительно облегчает монтаж стенового ограждения.
Стеновые панели дополнительно закрепляют к колонне, по меньшей мере, еще в одном уровне по высоте панели.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 - изображен фрагмент каркасно-панельного здания, вид в плане;
На фиг.2 - фрагмент с фиг.1, увеличено;
На фиг.3 - вид А с фиг.2, вид на стеновое наружное ограждение изнутри здания,
На фиг.4 - показана облегченная однослойная стеновая панель, выполненная согласно заявляемой полезной модели,
На фиг.5 - тоже, вид В с фиг.4,
На фиг.6 - показана трехслойная стеновая панель, выполненная согласно заявляемой полезной модели,
На фиг.7 - тоже, вид С с фиг.6,
На фиг.8 - фрагмент с фиг.3, показан узел соединения панели с колонной, увеличено.
На фиг.9 - схематично показана установка стеновой панели.
Осуществление полезной модели
Каркасно-панельное здание (см. фиг.1-3) содержит колонны 1 каркаса и навешиваемые на них наружные стеновые панели 2, выполненные с горизонтальной полкой 3, сформированной на внутренней стороне панели 2 и размещенной в створе между соседними колоннами 1. На полку 3 опираются одним концом плиты перекрытия 4, опертые другим концом на внутренние ригели 5. Полка 3 расположена на расстоянии от верхнего торца панели 2, соответствующем толщине h плит перекрытия 4.
В качестве стеновых панелей 2 могут быть использованы однослойные стеновые панели из легкого ячеистого бетона (см. фиг.4, 5), или трехслойные стеновые панели на гибких связях, например из керамзитобетона с эффективным утеплителем из пенополистирола или минеральной ваты (см. фиг.6, 7). Внутренний несущий слой 6 и средний слой 7 утеплителя выполнены соразмерно полке 3 и заведены в створ колонн 1. В верхнем торце панели 2 выполнен центрирующий выступ 8, а в нижнем - ответная выемка 9, взаимодействующая с центрирующим выступом 8 нижележащей панели 2. Верхняя часть 10, расположенная над полкой 3 выполнена утолщенной. Узел соединения панели 2 с колонной 1 показан на фиг.8. На боковых гранях 11 колонн 1 смонтированы закладные детали с Г-образной опорной консолью 12, которая может быть выполнена съемной. Ответные элементы навешивания сформированы в боковых торцах полки 3 стеновой панели 2 и включают сквозной паз 13, сформированный посредством закладной детали в виде открытого снизу и сверху полого короба 14 с лицевой стенкой в виде П-образной пластины 15.
Формирование навесных стеновых панелей с полкой для опирания плит перекрытия осуществляется на обычном оборудовании известными методами в специально изготовленной опалубке, обеспечивающей формирование полки. Сначала в опалубке (форме) с закрепленной в ней армирующей конструкцией формируют внутренний слой с полкой, затем заливают слой утеплителя и последним формируется наружный фасадный слой, который может подвергаться дополнительной отделке (офактуриванию).
Монтаж каркасно-панельного здания осуществляется следующим образом.
Стеновая панель 2 горизонтально вводится (см. фиг.9) в створ между соседними колоннами 1 каркаса. При этом панель 2 строго ориентирована относительно колонн 1, боковые поверхности 11 которых ограничивают возможные отклонения панелей. Панель 2 опускают до упора перемычки 15 в консоль 12 колонны, при этом последняя свободно входит в организованный паз 13.
Таким образом, панель 2 свободно надевается на консоли 12 соседних колонн 1. При этом правильность установки панели и ее вертикальное расположение также обеспечивается совмещением расположенной по нижнему торцу панели 2 выемки 9 с шипом 8 нижележащей панели. Таким образом, панель выставлена по трем точкам. После навешивания узлы соединения (навешивания) омоноличивают.
Панель 2 дополнительно закрепляют, по меньшей мере еще в одном уровне по высоте панели, путем приваривания закладных деталей 16 панели 2 к ответным закладным деталям 17 колонн 1.
Конструктивное исполнение элементов навешивания позволяет совершить быстрый и безвыверочный монтаж панелей, что также экономит время строительства здания в целом.