ЗДАНИЕ ИЗ ПАНЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к области строительства и предназначено для создания быстровозводимых энергоэффективных, экономичных, защищенных в условиях аварийных запроектных воздействий, в том числе огневых, жилых домов повышенной этажности с использованием как существующей базы стройиндустрии, так и новых технологий изготовления панельных железобетонных изделий.
Известен каркас здания из панельных элементов [1], включающий несущие продольные и поперечные стеновые панели, соединенные с плитами перекрытия, наружные самонесущие стены, причем плиты перекрытий над комнатами с выступающим эркером имеют терморазъемы в виде отверстий, заполняемых термоизоляционным материалом, за счет перфорации их края, участки наружных стен выполнены комбинированными в виде кладки из штучных изоляционных блоков, опирающихся по краю плиты.
Приведенное выше конструктивное решение имеет существенный недостаток, заключающийся в недостаточном обеспечении общей устойчивости и живучести при аварийном выключении из работы отдельных конструктивных элементов каркаса при запроектных воздействиях. Возведение наружных стен такого здания невозможно выполнить без завершения работ предыдущего цикла, что увеличивает сроки строительства и, соответственно, его стоимость. Междуэтажные стыки наружных стен в комнатах без эркера подвержены промерзанию в зимнее время года, т.к. такие стыки не утеплены.
Известно также здание из панельных элементов [2], являющееся прототипом настоящего изобретения.
Здание из панельных элементов включает несущие продольные и поперечные стеновые панели, соединенные с плитами перекрытий, наружные самонесущие стены, причем плиты перекрытий над комнатами с выступающим эркером имеют терморазъемы в виде отверстий, заполняемых теплоизоляционным материалом, за счет перфорации их края, участки наружных стен эркеров выполнены комбинированными в виде кладки из штучных изоляционных блоков, опирающихся по краю плиты. При этом несущие продольные и поперечные стеновые панели дополнительно соединены друг с другом по высоте не менее, чем в двух местах, наружные самонесущие стены выполнены с поэтажной разрезкой, плиты перекрытий над комнатами с выступающим эркером имеют утолщение приконтурной зоны, участки наружных стен комнат без эркеров выполнены комбинированными из несущего ригеля с терморазъемами в виде отверстий в полке ригеля и кладки из штучных изоляционных блоков.
Описанное конструктивное решение каркаса здания позволяет осуществлять монтаж каркаса, используя независимые друг от друга замкнутые самонесущие ячейки из отдельных элементов, что повышает скорость возведения здания при уменьшении стоимости строительства.
Недостатками такого конструктивного решения являются высокие показатели энергозатрат при эксплуатации зданий в холодное время года и материалоемкости, и, как следствие, достаточно большая стоимость возведения самого здания из панельных элементов, так и изготовления его составных элементов. Кроме того, многоэтажное здание имеет недостаточный запас живучести при аварийных запроектных воздействиях как сейсмического, так и пожарного характера.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение является снижение энергозатрат на обогрев здания, исключения выпадения точки росы на внутреннюю поверхность наружных стен при повышении живучести каркаса при аварийных запроектных воздействиях как сейсмического, так и пожарного характера.
Это достигается тем, что в предлагаемом здании из панельных элементов, включающих несущие продольные и поперечные стеновые панели, соединенными с плитами перекрытий, наружные несущие стены, где плиты перекрытий над комнатами с балконами и выступающими эркерами имеют терморазъемы вновь введены следующие конструктивные решения:
- терморазъемы между плитами перекрытий и наружными несущими стенами выполнены в виде установленных в предусмотренных замковых соединениях их поверхностей теплоизоляционной вставки с эквидистантными этим поверхностям стенками, при этом наружный слой панели вместе с теплоизоляционным слоем выполнен по высоте с перекрытием толщины плиты перекрытия, а стыковочные зазоры между самими несущими стенами и плитами перекрытий заполнены герметизатором, преимущественно из материалов «Вилатерм-СП» и пенополиуретана с образованием в них воздушных карманов,
- наружные эркеры выполнены виде единой трехслойной панели, где несущим является внутренний слой железобетона, между которым и наружным слоем железобетона размещен внутренний теплоизоляционный слой, преимущественно из полистирольного пенопласта ПСБ-35 ГОСТ 15588-86, а в сечении эта панель по толщине выполнена с обеспечением выпадения точки росы между наружной и внутренней стенками этой панели и отвечает соотношению:
2
3
Н=h1+h+h
где: Н - полная толщина панели
1
h=(0.37-0.38)H - толщина внутреннего слоя панели
2
h=(0.45-0.46)H - толщина теплоизоляционного слоя
3
h=(0.16-0.17)Н - толщина наружного слоя панели,
при этом соединение наружного и внутреннего слоя между собой осуществляется с помощью гибких дискретных металлических связей в виде наклонных в вертикальной плоскости металлических стержней, концы которых отогнуты в зоне наружного слоя параллельно этому слою и закреплены образованными ими торцевыми крюками, преимущественно сваркой, с арматурными стержнями несущего внутреннего и наружного слоев панели, с возможностью размещения в термоизоляционном слое ограничительных бетонных ребер.
- в торцах и на боковых гранях с внутренней или с наружной стороны трехслойных панелей уложены пакеты из минераловатных плит, преимущественно марки M125, с обеспечением перекрытия между собой контактных поверхностей теплоизоляционных слоев пенопласта.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид фрагмента каркаса в изометрии; на фиг.2 - узел терморазъема между плитами перекрытий и наружными несущими стенами; на фиг.3 - узел терморазъема между параллельными наружными самонесущими стенами; на фиг.4 - узел терморазъема между угловыми наружными несущими стенами; на фиг.5 - панель эркера с наружной стороны со схемой армирования; на фиг.6 - разрез по А-А на фиг.1, где показана трехслойная панель эркера; на фиг.7 - разрез по Б-Б на фиг.1, где показано соединение внутреннего и наружного слоя панели эркера гибкими дискретными металлическими связями.
Каркас многоэтажного здания включает несущие продольные и поперечные стеновые панели 1, плиты перекрытия 2, наружные несущие стены 3, наружные эркеры 4, замковые соединения параллельных несущих наружных стеновых панелей 5, замковые соединения угловых наружных несущих стен 6, замковые соединения наружных несущих стен и плит перекрытий 7. Терморазъемы между плитами перекрытий 2 и наружными несущими стенами выполнены в виде (фиг.2) установленных в замковых соединениях их поверхностей 8 теплоизоляционной вставки 9 с эквидистантными этим поверхностям стенками. При этом наружный слой панели выполнен по высоте с перекрытием 10 толщины плиты перекрытия, а стыковочные зазоры (устья) между стенами заполнены герметизатором 11 с образованием в них воздушных карманов 12. Терморазъемы между наружными несущими стенами при параллельном (фиг.3) и угловом (фиг.4) их соединении предусматривают установку в торцах (фиг.4) и на боковых гранях (фиг.3) с внутренней или наружной стороны пакета 13 из минераловатных плит, преимущественно марки М 125, с обеспечением перекрытия между собой контактных поверхностей 14 термоизоляционных слоев пенопласта 15 панелей.
Наружные эркеры 4 выполнены в виде единой трехслойной панели (фиг.5, 6, 7), где несущим является внутренний слой 16 железобетона, между которым и наружным железобетонным слоем 17 размещен внутренний теплоизоляционный слой 18, преимущественно из полистирольного пенопласта ГОСТ 15588-86, а в сечении (фиг.6) эта панель по толщине выполнена с обеспечением выпадения точки росы [3] между наружной и внутренней стенками этой панели и отвечает полученному эмпирическим путем соотношению:
1
2
3
Н=h+h+h
где: Н - полная толщина панели
1
h=(0.37-0.38)H - толщина внутреннего слоя панели
2
h=(0.45-0.46)H - толщина теплоизоляционного слоя
3
h=(0.16-0.17)H - толщина наружного слоя панели,
Соединение наружного слоя 17 и внутреннего слоя 16 панели между собой осуществляется с помощью гибких дискретных металлических связей в виде наклонных в вертикальной плоскости (фиг.7) металлических стержней 19, концы 20 которых отогнуты в зоне наружного слоя 17 параллельно этому слою и закреплены образованными ими крюками 21 сваркой с арматурными стержнями 22 несущего внутреннего слоя железобетона 16 и стержнями 23 наружного слоя панели.
Расположение арматуры и стержней производится по полю панели с возможностью размещения при необходимости между ними в термоизоляционном слое технологических деталей и ограничительных бетонных ребер.
Устройство (здание из панельных элементов) работает следующим образом. Несущие продольные и поперечные стеновые панели соединены закладными деталями с плитами перекрытий. Терморазъемы между плитами перекрытий 2 и наружными несущими стенами 3, благодаря предложенному конструктивному размещению теплоизоляционной вставки 9 эквидистантно поверхностям 8 замкового соединения, обеспечивают гарантированный тепловой барьер на пути теплопроводности, конвекции и излучения. Выполнение наружного слоя панели вместе с теплоизоляционным слоем, перекрывающими толщину панели перекрытия, и заполнение стыковочных зазоров между самими несущими плитами герметизатором с воздушными карманами позволяет надежно теплоизолировать внутренние торцы плит перекрытия от наружного атмосферного воздействия.
Предложенная конструкция эркера в виде трехслойной панели с определенным экспериментальным путем соотношением толщин слоев и обеспечением выпадения точки росы в необходимом месте, позволяет оптимизировать как расход материалов на изготовление панелей, так и теплозащитные свойства здания при его строительстве и эксплуатации в условиях холодных и жарких климатических поясов.
Важным условием эксплуатационной надежности стеновых панелей при работе в составе здания является соединение наружного и внутреннего слоев между собой. Применение для этого гибких дискретных металлических связей в виде наклонных в вертикальной плоскости металлических стержней, концы которых отогнуты в зоне наружного слоя параллельно этому слою и закреплены образованными ими крюками сваркой с арматурными стержнями несущего внутреннего слоя железобетона и стержнями наружного слоя панели, обеспечивает возможность наружному слою деформироваться от температурно-влажностных переменных воздействий окружающей среды, не вызывая дополнительных усилий в бетонных слоях панели, воспринимать все нарушения слоя на всех этапах работы (изгиб, транспортирование, монтаж и эксплуатация).
Предлагаемое конструктивное решение, заключающееся в том, что наружный слой панели вместе с теплоизоляционным слоем выполнен по высоте с перекрытием толщины плиты перекрытия, а в торцах и на боковых гранях с внутренней или наружной стороны уложены пакеты из минеральных плит, позволяет получить как увеличение жесткости каркаса здания, что необходимо для его живучести в условиях запроектных сейсмических воздействий, так и обеспечивает противопожарную защиту.
Предложенное устройство здания из панельных элементов обеспечивает, как показали испытания, значительное (до 40%) снижение энергозатрат на эксплуатацию здания при повышении живучести каркаса здания при аварийных запроектных воздействиях как сейсмического, так и пожарного характера.
Источники информации:
1. Патент РФ №2160347, МПК Е04Н 1/04; 10.12.2000 - аналог.
2. Патент РФ №2281365; МПК Е04Н 1/00 (2006.01) - прототип.
3. Советский энциклопедический словарь. Изд-во «Советская энциклопедия», Москва, 1980 г., стр.1355.