БЫСТРОВОЗВОДИМОЕ ЗДАНИЕ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использовано для строительства малоэтажных быстровозводимых гражданских и промышленных зданий на основе металлического каркаса из легких стальных тонкостенных конструкций.
Известны конструкции малоэтажных быстровозводимых зданий SU №№604907, 33988, 1819316, RU №№3776, 8387, 26807, 27603, 32510, 33136, 36117, 37338, 41774, 45410, 48193, 51647, 54056, 54599, 54979, 55388, 59096, 62128, 65924, 66767, 69094, 69547, 69548, 70906, 74932, 79584, 81218, 84873, US №№Des392745, D 502997, D 535756, 3996709, 4037371, 4464877, 4641468, 4718205, 4768322, 4920711, 5327699, 5660005, 5765316, 6976337, 7007434, 7021020, 7036276, 7444782, 7475514, DE №№2400928, 10305273, 19914079, 202004007442, FR №№, 2547340, 2636994, 2907814, GB №2103696, CN №101074585, EP №№1321596, 1426521.
Наиболее близким техническим решением предлагаемому является быстровозводимое здание для строительства малоэтажных зданий с металлическим каркасом, включающее наружные несущие стены, внутренние несущие стены, перегородки, конструкции междуэтажных и чердачных перекрытий с каркасом из стальных профилей, несущие стропильные фермы или балки, кровельные и стеновые прогоны из стальных профилей, заказанные конструктивные элементы сформированы на базе рамных каркасов, изготовленных из тонкостенных стальных профилей, соединенных разъемным соединением, тонкостенные профили каркаса наружных стен и чердачных перекрытий имеют перфорированную стенку, а теплозвукоизолирующий материал в стенах и перекрытиях располагается в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищается изнутри пароизоляционной пленкой, а снаружи - диффузионной гидроизоляционной пленкой. Рамные каркасы стен, перегородок и перекрытий изнутри обшиты гипсокартонными или гипсоволокнистыми листами. Снаружи на рамных каркасах наружных стен, несущих стропильных фермах или балках покрытия установлены вентилируемые стеновые или кровельные прогоны для монтажа фасадных или кровельных систем. Стальные конструктивные элементы стен, перекрытий и крыши снабжены антикоррозионным покрытием. Система использует фундамент, на котором устанавливаются рамные каркасы стен. (RU №62128 прототип).
Существенными недостатками известной конструкции являются: преимущественное использование для заполнения стен минераловатного утеплителя, имеющего ограниченный срок эксплуатации, низкая степень пожаростойкости и коррозостойкости незащищенных от доступа влажного воздуха металлических конструкций, увеличенная масса (материалоемкость) последних, обусловленная тем, что они нагружены практически всем весом здания, в том числе, и плит, низкая теплоэффективность ограждающих конструкций, недостаточное разнообразие архитектурных форм. Здание, построенное с использованием вышеуказанных технических решений прототипа, не обладает преимуществами капитального.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной конструкции быстровозводимого дома и расширение арсенала конструкций быстровозводимых домов.
Технический результат полезной модели состоит в том, что в нем одновременно реализуются технологические преимущества быстровозводимых зданий на металлокаркасе и эксплуатационные преимущества капитальных железобетонных зданий, при этом обеспечивается разнообразие архитектурных форм и планировки, снижение себестоимости и материалоемкости малоэтажных зданий, улучшение условий их эксплуатации и обеспечение современных требований по энергосбережению, пожарной безопасности, экологичности, прочности, надежности и долговечности. Техническим результатом является также снижение расхода дорогостоящих материалов, снижение трудозатрат на возведение здания, экономия энергии при эксплуатации. Расширяются компоновочные возможности и область применения конструкции, поскольку снижены требования к несущей способности грунта и фундамента.
Сущность полезной модели состоит в том, что быстровозводимое здание содержит крышу, перегородки, наружные стены с внешней и внутренней обшивками, образующими несъемную опалубку, внутри которой размещен сборный металлический каркас из стальных тонкостенных профилей, и монолитно заполненную легким ячеистым бетоном с образованием несущих стен.
В частных предпочтительных случаях реализации в качестве легкого ячеистого бетона опалубка заполнена полистиролбетоном, внешняя неметаллическая обшивка-опалубка наружных стен выполнена из фиброцементной плиты, а внутренняя неметаллическая обшивка-опалубка этих стен, а также перегородок и перекрытий выполнена из стекломагнезитовых листов или фибролитовых плит, крыша выполнена с обшивками образующими несъемную опалубку, внутри которой размещен металлический каркас из стальных тонкостенных профилей, заполненную легким ячеистым бетоном с образованием монолитных несущих стен.
При этом здание снабжено междуэтажным перекрытием, выполненным из стальных тонкостенных профилей с обшивкой из группы: стекломагнезитовые листы, фибролитовые плиты, металлопрофиль, образующими опалубку, залитую полистиролбетоном или цементно-песчанной стяжкой, перегородки выполнены с обшивками образующими несъемную опалубку, внутри которой размещен металлический каркас из стальных тонкостенных профилей, заполненную легким ячеистым бетоном с образованием монолитных несущих стен.
Кроме того, здание снабжено лестницей, лестничные марши которой выполнены из стальных тонкостенных профилей, залитых армированным бетоном.
Предпочтительно металлический объемный каркас выполнен в виде перфорированных оцинкованных профилей из полосы тонколистовой стали, соединенных между собой разъемными соединениями, например, самонарезающими винтами, а внутри несъемной опалубки, по меньшей мере, частично размещены устройства и коммуникации инженерных систем из группы: горячего и холодного водоснабжения, отопления, канализации, электроснабжения, вентиляции, пылеудаления, обеззараживания.
Здание предпочтительно выполнено с облегченным фундаментом, на котором устанавливается металлический каркас.
Технический результат обусловлен тем, что технологической основой конструктивной системы зданий, также как и у прототипа, является каркас из стальных тонкостенных оцинкованных профилей. Однако, в отличие от прототипа наружная обшивка стен выполняется из облицовочной фиброцементной фасадной плиты. Внутренняя обшивка наружных стен, перегородок и перекрытий выполняется из стекломагнезитовых (СМЛ) листов, фибролитовых плит и т.п.. В «тело» стены производится заливка легкого ячеистого бетона (например, полистиролбетона (ППСБ D-250) согласно ГОСТ Р 51263-99). В результате, металлический каркас оказывается глубоко «залитым» в бетоне, заключенном в несъемную опалубку и является, преимущественно, не несущим, а армирующим элементом конструкции. Высокая адгезия фасадной плиты и ППСБ обеспечивает монолитность конструкции, в которой несущими элементами являются не профили металлокаркаса, а стены в целом. Междуэтажные перекрытия состоят из стальных тонкостенных оцинкованных профилей с подшивкой стекломагнезитовыми (СМЛ) листами, фибролитовыми плитами или металлопрофилем и т.д., и залитые: на многоквартирных домах армированным бетоном, на индивидуальных домах ППСБ и цементно-песчанной стяжкой. Междуэтажные лестничные марши выполнены из ЛСТК и залиты армированным бетоном. Внутренние инженерные системы (Горячее и Холодное водоснабжение, Отопление, Канализация, Электроснабжение, Вентиляция и сопутствующие системы (Центральный пылесос, пылеудаление, обеззараживание и т.д.) закладываются в «тело» стен, что существенно снижает стоимость монтажа и срок монтажа.
Материалы, используемые для конструктивной системы, относятся к классам горючести «НГ» и «Г1» и являются экологически безопасными.
2
Заявляемая конструкция обеспечивает снижение расходов на отопление и кондиционирование в 2-4 раза - приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен и чердачных перекрытий толщиной при толщине заливки полистиролбетона D250, равной 240 мм, и применении фасадной плиты по ТУ СТО 33928817-001-009 «Панели фасадные. Технические условия» в качестве наружной несъемной опалубки составит не менее 3,2 (м×°С)/Вт, что соответствует требованиям СНиП 23-02-2003 для большинства климатических зон РФ. Увеличение, при необходимости, сопротивления теплопередачи стен и перекрытий легко достигается увеличением толщины заливки полистиролбетонного ядра стены. Снижение расходов на техническое содержание обусловлено высокой долговечностью здания из стальных конструкций с защитным покрытием и монолитной заливкой в условиях неагрессивной или слабоагрессивной среды составляет не менее 100 лет. Высокая паропроницаемость (0,09-0,1 Мг/м Ч Па) и малое водопоглощение (3-5%) полистиролбетона стены согласно ГОСТ Р 51263-99 делают комфортным проживание, и препятствуют возникновению грибков и плесени.
На чертеже фиг.1 изображена пространственная конструкция металлического каркаса двухэтажного здания; на фиг.2 - конструктивная схема наружных несущих стен; на фиг.3 - конструктивная схема перегородок; на фиг.4 - конструктивная схема устройства пола первого этажа; на фиг.5 - конструктивная схема наклонной утепленной кровли; на фиг.6 - конструктивная схема горизонтальной утепленной кровли.
Металлический каркас 1 здания выполнен из перфорированных оцинкованных профилей, изготовленных из полосы тонколистовой стали, соединенных между собой самонарезающими винтами (фиг.1).
Наружные стены состоят из внешней обшивки 2 в виде фасадных панелей (например, фиброцементные плиты), закрепленной на обрешетке 3, установленной на стоечных профилях 4 (стойках) металлического каркаса 1, с внутренней стороны которых установлена обрешетка 5 или специальный профиль, на котором закреплена внутренняя обшивка 6 (например, фибролитовые плиты или стекломагнезитовый лист). Пространство между внешней и внутренней обшивками 2, 6 монолитно заполнено легким ячеистым бетоном - полистиролбетоном (например, ППСБ D-250, согласно ГОСТ Р 51263-99). Таким образом, каркас 1 оказывается «залитым» полистиролбетоном, заключенным в несъемную опалубку из внешней и внутренней обшивок 2, 6 и является не несущим, а армирующим элементом конструкции. Толщина ядра полистиролбетона между панелями 2 и плитами 6 выбирается, например, равной 240 мм, исходя из требуемого коэффициента теплопередачи, ограждающей конструкции согласно СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий”.
Перегородка (внутренняя несущая стена), как и наружная стена, содержит внешнюю и внутреннюю обшивки, например, из гипсокартонных или иных листов 7, образующих несъемную опалубку, внутри которой размещены стоечные профили 4 (стойки) металлического каркаса 1. Пространство между внешней и внутренней обшивками (листами 7) может быть заполнено утеплителем UPSA и/или монолитно заполнено легким ячеистым бетоном - полистиролбетоном (например, ППСБ D-250, согласно ГОСТ Р 51263-99).
В состав стен и перегородок из полистиролбетона может быть дополнительно введен и утеплитель UPSA (не изображен).
Устройство пола первого этажа содержит установленные ниже горизонта промерзания грунта (не обозначен) бурозаливные сваи 8, установленный на сваи 8 железобетонный ростверк 9 с обмазочной гидроизоляцией (не обозначена), к которому сверху по листовой гидроизоляции 10 анкерами 11 (болтами, имеющими разжимные муфты) закреплены направляющие профили 12 и стоечные профили 4 металлического каркаса 1. Над грунтом пол содержит слой 13 послойно утрамбованного песка, который служит для устранения механической связи между пучинистым грунтом и фундаментом, слой 14 монолитного легкого ячеистого бетона - полистиролбетона (например, ППСБ D-600, согласно ГОСТ Р 51263-99) толщиной 200 мм, слой 15 цементно-песчаной стяжки M150 толщиной от 15 до 40 мм и чистовой пол 16. Сваи 8 ростверковых фундаментов могут быть реализованы как стоящие и/или висящие. Упрощенно говоря, стоящие сваи «стоят» на несжимаемых слоях грунтов и передают им нагрузку от здания, висящие же держатся в грунте за счет сил бокового трения, возникающих между частицами грунта и всей поверхностью заглубленной части сваи.
Наклонная утепленная кровля содержит кровельное покрытие 17, обрешетку 18, наружную обшивку 19, контрбрус (не обозначен), гидроветрозащитную пленку (не изображена), подшивной профиль и стропильную ногу 20 из состава металлического каркаса 1. С внутренней стороны кровли установлены внутренняя обшивка - гипсокартонный лист 21. Пространство между внешней и внутренней обшивками (19,21) монолитно заполнено легким ячеистым бетоном полистиролбетоном (например, ППСБ D-150, согласно ГОСТ Р 51263-99) и/или утеплителем UPSA.
Горизонтальная утепленная кровля содержит ходовые доски 22, подшивной профиль (не обозначен) и балки 23 перекрытия из состава металлического каркаса 1, верхнюю и нижнюю обшивки (не обозначены), пространство между которыми монолитно заполнено легким ячеистым бетоном - полистиролбетоном (например, ППСБ D-150, согласно ГОСТ Р 51263-99) с образованием горизонтальной жесткой диафрагмы.
Подшивные профили кровли устанавливаются через пароизоляционную пленку (не изображена). Верхние и нижние обшивки кровли выполняются, преимущественно из стекломагнезитового листа и/или фибролитовых плит, нижние могут быть выполнены из листа гипсокартона.
Таким образом конструктивная схема здания формируется из рамных каркасов наружных несущих стен, внутренних несущих стен, перегородок, конструкций междуэтажных и чердачных перекрытий, несущих стропильных ферм или балок, кровельных и стеновых прогонов открытой конструкции с заранее заданной конфигурацией, изготовленных из тонкостенных стальных профилей. Устойчивость конструктивных элементов и общая устойчивость конструктивной системы в целом обеспечивается созданием пространственно неизменяемой рамно-связевой системы, подкрепленной элементами обшивки стен, монолитным заполнением легким ячеистым бетоном, жесткими дисками перекрытия и покрытия. Наружная обшивка стен выполняется из долговечной облицовочной фиброцементной фасадной плиты. Внутренняя обшивка наружных стен, перегородок и перекрытий выполняется из стекломагнезитовых (СМЛ) листов, фибролитовых плит и т.п.. В «тело» стены производится заливка легкого ячеистого бетона (например, полистиролбетона (ППСБ D-250) согласно ГОСТ Р 51263-99). Таким образом, каркас оказывается «залит» бетоном, заключенным в несъемную опалубку и является не несущим, а армирующим элементом конструкции. Высокая адгезия фасадной плиты и полистиролбетона обеспечивает монолитность конструкции. В результате, несущими элементами является не металлокаркас, а сами стены. Междуэтажные перекрытия состоят из стальных тонкостенных оцинкованных профилей с подшивкой стекломагнезитовых (СМЛ) листов, фибролитовьми плитами или металлопрофилем и т.д. На многоквартирных домах профили перекрытия залиты армированным бетоном, на индивидуальных домах -полистиролбетоном и цементно-песчанной стяжкой. Междуэтажные лестничные марши выполнены из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) и залиты армированным бетоном. Внутренние инженерные системы (Горячее и Холодное водоснабжение, Отопление, Канализация, Электроснабжение, Вентиляция и сопутствующие системы (Центральный пылесос, пылеудаление, обеззараживание и т.д.) закладываются в «тело» стен, что существенно снижает стоимость монтажа и сокращает длительность монтажа.
Материалы, используемые для конструктивной системы, относятся к классам горючести «НГ» и «Г1» и являются экологически безопасными.
Фибролит, из которого выполнены фибролитовые плиты, - это многофункциональный строительный материал, который исключает гниение материала и является практически негорючим. Элементы металлического каркаса наружных и иных стен здания состоят из перфорированных (просечных) металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 1,5-2,0 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости стены. Применение легких стальных тонкостенных конструкций из перфорированного (просечного) профиля значительно снижает массу конструкции и сокращает потери тепла через стены из-за удлинения пути холодного потока и придает дополнительную жесткость.
Быстровозводимое здание строится следующим образом.
Металлический каркас 1 быстро и полностью собирается на месте и соединяется с предварительно изготовленным бетонным фундаментом у узлов сопряжения стоек 4 с горизонтальной направляющей каркаса 1 стен посредством болтов 11, имеющих разжимные муфты. Внешний облик здания формируется практически сразу. Затем, как правило, сразу же монтируется двухсторонняя (наружная и внутренняя) неметаллическая обшивка монолитных стен (а также, при необходимости, перегородок, перекрытий, крыши) - несъемная опалубка из декоративных плит и/или листов и/или панелей. При этом исключены основные, трудоемкие и практически не контролируемые операции соединения арматуры - электросварка, вязка проволокой. Обычные операции по монтажу-демонтажу съемной опалубки также не требуются.
2
Поверхности, обращенные наружу или внутрь здания не требуют отделки или покрытия. Расход стали на несущий каркас зданий из легких стальных тонкостенных конструкций составляет 18-23 кг для двухэтажного здания из расчета на 1 м строительной площади. Масса любого монтажного элемента конструкций здания не превышает 80-100 кг, что позволяет устанавливать их на место вручную. Одновременно с установкой внутренней и наружной опалубки стен в пустоты каркаса закладываются кабельные каналы для электропроводки, связи и других коммуникаций, идет проводка отопления, воды, размещаются линии пылеудаления и кондиционирования помещений. После окончания всех работ по монтажу опалубки, прокладке коммуникаций в стены заливается пенополистирол (ППСБ). Полы, перекрытия и крыша изготавливаются аналогично, в соответствии с их конструкцией. Монтаж конструкций здания может выполняться без применения грузоподъемной техники в короткие сроки: бригада из 4-5 человек может построить дома подготовленные под чистовую отделку общей площадью 150-200 м за 12-15 дней. Операции по соединению отдельных блоков не требуются.
Вышеуказанные результаты достигаются за счет того, что конструктивная схема здания для строительства зданий с металлическим каркасом состоит из следующих конструктивных элементов и процессов:
- наружные несущие стены, внутренние несущие стены или опорные колонны, перегородки, конструкции междуэтажных и чердачных перекрытий сформированных на базе стальных рамных каркасов, а также несущих стропильных ферм или балок, кровельных и стеновых прогонов открытой конструкции с заранее заданной конфигурацией. Все элементы изготовлены из тонкостенных стальных оцинкованных профилей и соединяются разъемным соединением для формирования укрупненных конструктивных элементов и создания каркаса здания. Для элементов наружных ограждающих конструкций - наружных стен и чердачных перекрытий предусмотрено применение профилей с перфорированной стенкой (просечной), исключающих образование «мостиков холода» и придающих дополнительную прочность конструкции.
- несъемная опалубка (наружная и внутренняя обшивка):
С фасадной части - фасадная облицовочная фиброцементная плита (элемент наружной отделки)
С внутренней части - лист СМЛ, фибролитовая плита и т.д. (элемент внутренней отделки).
- внутренние инженерные системы, уложенные в «тело» стен и перекрытий.
- непрерывная монолитная заливка легким ячеистым бетоном «тела» стен и перекрытий.
- непрерывная монолитная заливка кровли легким ячеистым бетоном.
Достижение перечисленных выше результатов возможно только при использовании совокупности существенных признаков заявляемого дома.
Конструкция стен и фундамент позволяют строить комфортные долговечные дома в районах с сейсмической опасностью, на заболоченных участках, в районах с вечной мерзлотой. Конструкция стен позволяет изготавливать передвижные и переносные дома, что актуально в районах стихийных бедствий.
Наиболее востребованным вариантом данного здания является двухквартирный двухэтажный жилой дом.
В результате создана эффективная конструкция быстровозводимого дома и расширен арсенал архитектурных форм и конструкций быстровозводимых домов.
При этом обеспечено совмещение преимущества быстровозводимых зданий на металлическом каркасе и преимущества капитальных железобетонных зданий, достигается снижение себестоимости и материалоемкости малоэтажных зданий, улучшение условий их эксплуатации и обеспечение современных требований по энергосбережению, пожарной безопасности, экологичности, эргономике, прочности, надежности и долговечности.