УКРУПНЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЛОК ДЛЯ КАРКАСНО-БЛОЧНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И СТРОИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОГО БЛОКА

Полезная модель относится к области строительства и касается конструкции, укрупненного строительного блока и строительного модуля для строительного блока, которые предназначены для монтажа каркасно-блочных конструкций зданий, сооружений промышленного или гражданского назначения и состоит из множества модулей. Применение укрупненных блоков при монтаже зданий и сооружений обеспечит индустриальные методы строительства.
Известна модульная конструкция стены, включающая первую и вторую протяженные конгруэнтные боковые стены прямоугольной формы, выполненные из вспененного пластического материала и расположенные оппозитно на некотором расстоянии одна от другой, и торцевые стены, на боковых поверхностях которых выполнены вертикальные ребра. На внутренней поверхности каждой из боковых стен между ее верхней и нижней поверхностями выполнено множество вертикальных пазов, а между ее верхней поверхностью и уступами, расположенными между верхней и нижней поверхностями, выполнено множество Т-образных пазов. Вертикальные пазы и Т-образные пазы на первой и второй боковых стенах расположены оппозитно друг к другу, в каждую пару оппозитно расположенных Т-образных пазов до упора в уступ установлен один из поперечных соединителей, поддерживающий интервал между боковыми стенками. Каждый поперечный соединитель включает два оппозитно расположенных хвостовика, между которыми размещена перфорированная перемычка, расположенная перпендикулярно к хвостовикам, и держатель горизонтальных стержней арматуры. По краям боковых стен в оппозитно расположенные вертикальные пазы установлены вертикальные ребра торцевых стен, образуя совместно с боковыми стенками полость, заполненную отвержденным текучим материалом. На верхних и нижних поверхностях боковых и торцевых стен выполнены узлы взаимного соединения боковых и торцевых стен между собой для формирования стены сооружения в вертикальном направлении из отдельных модулей конструкции. Вертикальные пазы сгруппированы попарно и расположены между Т-образными пазами. В центре перемычки поперечного соединителя размещен держатель вертикального стержня арматуры, выполненный за одно целое с перемычкой в виде цилиндрического утолщения, по оси которого выполнено сквозное отверстие, в который установлен вертикальный стержень арматуры (см. US 5570552, 1996). Известная конструкция является сложной как с точки зрения ее конструктивного выполнения, так и с точки зрения ее монтажа.
Известна модульная конструкция стены, включающая, как минимум, две стеновые панели, выполненные из вспененного пластического материала. Стеновые панели расположены оппозитно на некотором расстоянии друг от друга и соединены между собой поперечным соединителем. На обращенной внутрь поверхности каждой стеновой панели выполнены вертикально ориентированные Т-образные пазы. Поперечный соединитель имеет распорку, снабженную средствами фиксации продольной арматуры. Распорка выполнена в виде рамной конструкции, состоящей из торцевых вертикальных пластин, соединенных горизонтальными перемычками. К распорке присоединены, как минимум, два хвостовика, ориентированные в плоскости, перпендикулярной плоскости распорки, и установленные в оппозитно расположенных Т-образных пазах выполненных сквозными от верхней до нижней поверхности стеновой панели. Зазор между стеновыми панелями заполнен отвержденным текучим материалом (см. RU 37740 U1, 2004). Известная конструкция требует значительных временных затрат и трудозатрат на ее монтаж.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи по созданию конструкции укрупненного строительного блока, строительного модуля для строительного блока, предназначенных для укрупненного монтажа каркасно-блочных конструкций зданий или сооружений и набираемого из отдельных строительных модулей.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности, долговечности и унификации конструкции зданий и сооружений в целом и строительного укрупненного блока в частности, в упрощении технологии монтажа, демонтажа, в повышении производительности и снижении трудозатрат при производстве монтажных работ в строительстве за счет унифицированной конструкции элемента стены или укрупненного блока, замена объема высотных работ по месту в конструкции на укрупненный блочный монтаж, в упрощении технологии прокладки и ремонта технологических коммуникаций проходящих внутри стены (блока) в процессе эксплуатации здания, в повышении ремонтопригодности за счет сборно-разборной конструкция с обеспечением локальной замены модулей в случае разрушения, в возможности снижения затрат при получении архитектурного многообразия за счет изменения геометрической связи и форм унифицированных модулей в строительном укрупненном блоке и одновременным креплением навесного фасада.
Для достижения указанного технического результата предлагается конструкция элемента здания (сооружения) или укрупненного строительного блока для каркасно-блочного строительства. Строительный укрупненный блок включает слой строительных модулей, состыкованных между собой по их горизонтальным и вертикальным торцам с образованием единой поверхности слоя, и содержит единый каркас блока и вертикальные опоры строительных модулей, закрепленные на едином каркасе блока. Каждый строительный модуль содержит, по меньшей мере, одну бетонную плиту, в которую вмонтирован армирующий каркас, и, по меньшей мере, две закладные пластины, закрепленные на армирующем каркасе плиты и снабженные связующими элементами, служащими для крепления модуля к соответствующей вертикальной опоре.
В качестве предпочтительного исполнения единый каркас блока является элементом каркаса возводимого сооружения.
Строительный модуль может состоять из двух параллельных бетонных плит, установленных на расстоянии одна от другой симметрично и скрепленных между собой посредством связующих элементов, которые служат для крепления модуля к соответствующей вертикальной опоре или вертикальному элементу каркаса здания.
Строительный укрупненный блок может быть выполнен в виде однослойной конструкции из строительных модулей с общим каркасом.
Строительный укрупненный блок может состоять из двух слоев, внешнего и внутреннего, каждый из которых представляет собой слой строительных модулей, которые крепятся на элементе каркаса расположенным внутри блока. Строительный укрупненный блок может быть выполнен в виде двухслойной конструкции из строительных модулей, состоящей из среднего и внутреннего слоев с навесным фасадом.
Возможно, также выполнение строительного укрупненного блока из трех слоев, внешний и внутренний из которых представляют собой слой строительных модулей, а средний слой выполнен из теплоизоляционного и/или звукопоглощающего материала с одновременным креплением навесного фасада на внешнем слое.
Строительный блок может состоять из трех слоев, внутренний из которых представляет собой слой строительных модулей, средний слой выполнен из теплоизоляционного и/или звукопоглощающего материала, а вместо внешнего слоя закреплен навесной фасад.
Блок может быть выполнен плоским или криволинейным.
В качестве еще одного объекта полезной модели предлагается строительный модуль строительного укрупненного блока для каркасно-блочного строительства, который содержит, по меньшей мере, одну бетонную плиту, в которую вмонтирован армирующий каркас и, по меньшей мере, две закладные пластины, закрепленные на армирующем каркасе плиты и снабженные связующими элементами, служащими для крепления модуля к соответствующей вертикальной опоре, монтируемой на каркасе строительного блока.
Строительный модуль может состоять их двух параллельных бетонных плит, установленных на расстоянии одна от другой и скрепленных между собой посредством связующих элементов, которые служат для крепления модуля к соответствующей вертикальной опоре, монтируемой на каркасе строительного блока.
Оба объекта полезной модели характеризуются следующими общими для них дополнительными признаками, показанными в зависимых пунктах формулы полезной модели.
Армирующий каркас состоит из параллельных между собой продольных прутьев и жестко скрепленных с ними параллельных между собой поперечных прутьев, расположенных соответственно в плоскости, параллельной боковой поверхности плиты, причем каждая из закладных пластин смонтирована, по меньшей мере, на двух поперечных прутьях армирующего каркаса с образованием линейного контакта с этими прутьями.
Плита модуля выполнена плоской или криволинейной, а ее размеры выбираются в следующем диапазоне: длина плиты 250-3000 мм, ширина плиты 250-3000 мм, толщина 20-100 мм.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
На фиг.1 изображен предлагаемый укрупненный строительный блок для каркасно-блочного строительства, вертикальный разрез; на фиг.2 - то же, при различных модификациях выполнения блока; на фиг.3 - монтаж укрупненных блоков на каркасе здания, в разрезе; на фиг.4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - фрагмент блока в разрезе; на фиг.6 - вид по Б-Б на фиг.5; на фиг.7 - вид по В-В на фиг.6; на фиг.8 - вид по Г-Г на фиг.6.
Укрупненный строительный блок (фиг.4) для каркасно-блочного строительства имеет в основе своего конструктивного выполнения слой строительных модулей 1, состыкованных между собой по их горизонтальным торцам 2 и вертикальным торцам 3 с образованием единой поверхности слоя. Укрупненный строительный блок может быть выполнен в виде однослойной (Фиг.2, фрагмент I), двухслойной (Фиг.2, фрагмент II), или трехслойной конструкции (Фиг.3, фрагмент III или фиг.5). Строительный блок однослойной конструкции (Фиг.2, фрагмент I) представляет собой слой, набранный из множества строительных модулей 1.
Строительный блок двухслойной конструкции (Фиг.2, фрагмент II)., состоит из внешнего слоя 4 и внутреннего изоляционного слоя 5, внешний из которых выполняется (набирается) из множества строительных модулей 1. При этом внешний слой может быть выполнен из различных по назначению бетонов. Изоляционный слой может состоять из волокнистых теплоизоляционных материалов или теплоизоляционного бетона.
Укрупненный строительный блок трехслойной конструкции (Фиг.2 фрагмент III или фиг.5) состоит из внешнего 4 и внутреннего 6 слоев и из среднего слоя 7. Внешний слой 4 трехслойной конструкция набран из множества строительных модулей 1. Внутренний слой 6 также может быть набран из множества строительных модулей 1 и/или из декоративного покрытия, например, из оцинкованного листа 8. Средний слой 7 может состоять из теплоизоляционных, звукопоглощающих материалов или выполнять роль несущей конструкции из бетона, при этом внешний и внутренний слои являются опалубкой, а при эксплуатации сооружения могут выполнять роль защитного покрытия.
При всех модификациях множество модулей внешней и внутренней части крепится на едином каркасе 9 укрупненного строительного блока. Единый каркас 9 может являться элементом каркаса здания или другого сооружения.
В основе конструкции каждого строительного модуля 1 лежит плита из конструктивно-теплоизоляционного бетона или специального, например, кислотоупорного или жаростойкого, которая имеет форму прямоугольного параллелепипеда (может быть и дугообразная форма).
Плита модуля 1 может быть выполнена плоской или криволинейной на основе прямоугольного параллелепипеда. Размеры плиты выбираются в следующем диапазоне: длина плиты 250-3000 мм, ширина плиты 250-3000 мм, толщина 20-100 мм.
В плиту модуля вмонтирован армирующий каркас 10, состоящий из параллельных между собой продольных прутьев и жестко скрепленных с ними параллельных между собой поперечных прутьев, расположенных соответственно в плоскости, параллельной боковой поверхности плиты модуля 1. К каркасу 10 с внутренней стороны плиты приварены две или четыре закладные пластины 11 с образованием линейного контакта с прутьями каркаса.
К закладным пластинам 11 приварены связующие элементы 12, служащие для крепления модулей 1 к соответствующим вертикальным опорам 13, закрепленным на едином каркасе 9 блока.
Строительный модуль 1 может быть образован также из двух параллельно установленных плит, скрепленных между собой по закладным пластинам 11 двумя или четырьмя связующими элементами 12. При этом плиты могут быть изготовлены из различных по назначению бетонов в зависимости от требований к строительной конструкции.
Внешняя часть укрупненного блока или элемента фасада здания набирается из множества модулей, которые крепятся на общем каркасе блока при помощи связующих элементов 12, которые одним концом крепятся к закладной пластине плиты, а другим на каркасе 9 блока. Внутренняя часть блока набирается аналогично со смещением относительно наружной для приварки каркаса 9 блока к несущим балкам каркаса здания или закладным элементам в бетонном межэтажном перекрытии 14 (Фиг 1) или без смещения. По мере установки плит внутренней части блока производится укладка слоя 7, который может состоять из различных теплоизоляционных материалов обеспечивающих заданные тепловые потери и в том числе из волокнистого материала или из теплоизоляционного бетона.
Возможен набор укрупненного блока методом крепления сразу пары плит на каркас 9 блока с последующей укладкой тепловой изоляции. Соответственно, возможен монтаж укрупненного блока (однослойная конструкция) состоящего из внешних (слой 4) плит на каркасе стены с навесным фасадом или крепление внешних и внутренних плит (двухслойная конструкция) на каркасе стены с последующим подъемом конструкции в проектное положение, или вариант крепления внешних (слой 4), внутренних (слой 6) плит с укладкой теплоизоляционного слоя (трехслойной конструкция) и навесного фасада.
Особенности установки укрупненного блока. После завершения монтажа блока на строительной площадке, при помощи специальной траверсы конструкция поднимается в монтажное положение в соответствии с конструкторской документацией и производится приварка металлического элемента каркаса 9 укрупненного блока к межэтажному перекрытию, несущим балкам каркаса или к колоннам каркаса здания.
Строительный модуль 1 и конструкция укрупненного блока, набранная из модулей, имеют следующие преимущества:
укрупненный блок из модулей может иметь габаритные размеры более 15 м по длине и ширине, что значительно превышает габариты типовой строительной панели и других крупноблочных конструкций, которые крепятся на каркасе здания по месту установки в проектное положение (габариты типовой строительной панели ограничены требованиями транспортировки нестандартных грузов и технологией ЖБК, которая не рассчитана на производство укрупненных блоков; габариты монолитной конструкции ограничены конструкцией опалубки и технологией укладки бетона, например, при отрицательных температурах или при температурах выше 30С);
существующие конструкции укрупненных блоков заливаются на строительной площадке в опалубку, а предлагаемом случае - набираются из готовых модулей заводского изготовления;
отсутствие процессов укладки, арматурных работ, контроля качества бетона и т.д., что позволяет исключить все недостатки технологии и конструкции, которые возникают при каркасно-монолитном или каркасно-панельном строительстве;
плиты или модули крепят на каркасе блока на строительной площадке (раскладываются в горизонтальной или вертикальной плоскости), что приводит к крупноблочному монтажу с сокращением высотных работ;
строительный модуль (плита или две плиты) и укрупненный строительный блок имеют простую конструкцию;
габариты укрупненного блока определяются возможностями грузоподъемных механизмов находящихся на строительной площадке;
на укрупненный строительный блок может сразу навешиваться навесной вентилируемый фасад, вместо выполнения работ после строительства здания с применением лесов;
элементы крепления навесного фасада могут устанавливаться по стыкам модулей;
в предлагаемом укрупненном строительном блоке строительные модули крепятся на элементе каркаса здания, и вместе с ним устанавливаются в проектное положение, т.е. сразу производится монтаж не только укрупненного блока и элемента фасада сложной формы, но и элемента каркаса здания, монтаж которых производится на строительной площадке, а не на высоте, т.е. блок навешивается на колонны здания вместе с элементами каркаса и внешней декоративной отделкой (навесным фасадом);
толщина блока меняется за счет изменения длины пластин, которые крепятся между закладной пластиной плиты и каркасом блока, что позволяет без больших изменений конструкторской документации уменьшить или увеличить толщину стены, и обеспечить требования теплопотерь или изменить функциональное назначение конструкции, например, за счет изменения материала среднего и внутреннего слоя блока;
для промышленных сооружений, плиты на одной стене для технологического помещения могут изготавливаться из разных бетонов, например, нижняя часть из специального кислотоупорного бетона, а верхняя часть из типового строительного или внутренняя по отношению к наружной;
применение в теплоизоляционном слое звукопоглощающих материалов обеспечивает санитарные нормы по снижению шума для любых промышленных помещений без изменения конструкции модуля, внешнего и внутреннего слоя блока (меняется толщина между внешним и внутренним слоями блока, что невозможно для панельного или монолитного строительства, так как необходима конструкция панели под необходимые шумопоглощающие свойства, а для монолитной конструкции материалы крепятся дополнительно на внутренней или внешней поверхности стены после окончания монтажа с декоративной отделкой;
между внешним и внутренним слоями допускается укладка различных теплоизоляционных материалов, в том числе теплоизоляционный бетон объемным весом 450-500 кг/м, а также волокнистые теплоизоляционные материалы с объемным весом от 120 кг/м для набивки между стенами; т.е. конструкция позволяет укладывать в средний (теплоизоляционный) слой широкий спектр теплоизоляционных материалов (ограничения исключительно по сроку службы);
имея несколько типоразмеров плит разной длины, возможно набирать различные типоразмеры и конфигурации блоков без изменения опалубочной формы плиты для различных индивидуальных проектов, которая меняется для изготовления строительных панелей под разные типовые проекты, т.е. строительная конструкция приобретает унифицированные элементы для различных проектов и конструкций;
при необходимости получить дополнительный типоразмер в небольшом количестве, плиты режутся типовым инструментом по месту производства работ без нарушения механических свойств;
плиты могут иметь криволинейную форму;
конструкция обеспечивает любые изменения требований по теплопотерям;
возрастает скорость монтажа здания за счет установки укрупненных блоков в виде стены с элементами каркаса и снижается объем такелажных работ на высоте;
при выполнении специального узла крепления плит к опорной полосе, конструкция будет сборно-разборной, что обеспечит прокладку и ремонт технологических коммуникаций проходящих внутри стены в процессе эксплуатации здания и замену плит в случае разрушения;
возможна прокладка технологических коммуникаций внутри стены на строительной площадке до подъема в проектное положение;
конструкция ремонтопригодна, так как строительный модуль не является силовым элементом здания по отношению к монолитным и любая из плит демонтируется из плоскости блока без нарушения элемента каркаса;
сейсмоустойчивость конструкции выше за счет большей величины деформации без разрушения по отношению к железобетонным конструкциям;
применение внешнего и внутреннего слоя блока в виде опалубки и при этом выполняющего функцию специального защитного слоя обеспечивает изготовление нестандартной силовой железобетонной конструкции по месту, что приводит к сокращению транспортных затрат при нестандартных габаритах силовой конструкции и отсутствием необходимости изготовления, монтажа и демонтажа опалубки;
изготовление элементов модуля и строительного блока из сборных частей (плита, опора, крепление плиты) позволяет обеспечить малоэтажное индивидуальное строительство типовыми проектами при выполнении которых отсутствует необходимость в грузоподъемных механизмах (плита весит не более 20-30 кг);
в малоэтажном строительстве конструкция укрупненных блоков может собираться на винтовых сваях;
конструкция блока имеет многофункциональное назначение для различных зданий и сооружений каркасно-блочной конструкции, унифицированную конструкцию, которая применима без крупных изменений и разработок в проектной документации;
унифицированная конструкция блока и модуля обеспечивают снижение затрат при строительстве различных архитектурных форм.