СООРУЖЕНИЕ, ИМЕЮЩЕЕ МНОЖЕСТВО УРОВНЕЙ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ
STRUCTURE WITH MULTIPLE LEVELS AND METHOD OF ITS ERECTION

Область применения изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к системе возведения зданий и сооружений. Изобретение будет описано в связи с сооружениями большой высоты, однако аспекты настоящего изобретения могут найти применение и в других областях применения, так что настоящее изобретение не следует считать ограниченным использованием только в этой примерной области.
Предпосылки к созданию изобретения
Уже было сделано много предложений относительно использования методологий быстрого возведения из сборных элементов дешевых сооружений. В качестве примеров готовых модульных систем можно привести системы, раскрытые в следующих патентах и публикациях: US 6,625,937; US 5,706,614; US 4,120,133; US 6,826,879; US 4,045,937; US 5,402,608; US 4,807,401; US 4,545,159 и WO 2005/038155.
Однако, вообще говоря, предложенные системы сборных элементов подходят только для возведения одноэтажных или малоэтажных сооружений и являются модульными по своему построению, так что они не обладают гибкостью, что ограничивает их применение.
Задачей настоящего изобретения является создание немодульной, гибкой системы монтажа, которая позволяет возводить высокие (высотные) сооружения. Под высокими сооружениями здесь понимают сооружения, которые содержат четыре или больше уровней над уровнем земли. Следует иметь в виду, что аналогичные технологии могут быть применены и для сооружений меньшей высоты, что не выходит за рамки настоящего изобретения. Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованных технологий взаимосоединения комплектов, использованных при конструировании сооружения.
Краткое описание изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ возведения здания, имеющего множество уровней, с использованием множества комплектов строительных секций, причем каждый комплект строительной секции является конструктивно автономным и имеет по меньшей мере одну боковую стенку, пол и крышу, причем указанный способ включает в себя следующие операции: подъем комплектов строительных секций в заданное положение в сооружении, так что каждый уровень сооружения содержит заданное число комплектов; соединение смежных комплектов друг с другом на каждом уровне; и соединение комплектов на одном уровне с соответствующими комплектами по меньшей мере на одном смежном уровне, который вертикально находится выше или ниже данного уровня.
Способ может дополнительно предусматривать конструирование по меньшей мере одного сердечника; и соединение с сердечником смежных с ним комплектов, причем схема соединения является такой, что вертикальные нагрузки между смежными уровнями передаются главным образом через комплекты строительных секций, а боковые нагрузки передаются к сердечнику.
Способ может дополнительно предусматривать: прикрепление сегментов каркасной конструкции по меньшей мере к одной боковой стенке строительной секции, чтобы образовать комплект строительной секции; и укладку комплектов строительных секций, так чтобы образовать уровни сооружения с сегментами каркасной конструкции на одном уровне, вертикально совмещенными с сегментами каркасной конструкции по меньшей мере на одном смежном уровне, за счет чего главным образом все вертикальные нагрузки комплектов строительных секций будут передаваться через сегменты каркасной конструкции.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления строительные секции могут нести боковые нагрузки. В соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления один или несколько сердечников могут нести боковые нагрузки.
Способ может дополнительно содержать операцию использования верхней и нижней соединительных планок сверху и снизу от каждого из сегментов каркасной конструкции и операцию использования крепежных средств для соединения вместе верхних и нижних планок сегментов каркасной конструкции, которые являются вертикально смежными друг с другом.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления сегменты каркасной конструкции прикреплены к боковым стенкам строительной секции таким образом, что когда строительная секция расположена сбоку рядом с другим сегментом каркасной конструкции при заданном относительном совмещении, тогда сегмент каркасной конструкции комплекта строительной секции будет расположен рядом с сегментом каркасной конструкции бокового смежного комплекта строительной секции; причем способ содержит операцию соединения вместе сегментов каркасной конструкции, которые расположены рядом друг с другом.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления операция соединения комплектов на одном уровне с соответствующими комплектами на вертикально смежном уровне включает в себя операцию соединения верхних частей сегментов каркасной конструкции на более низких уровнях с нижними частями сегментов каркасной конструкции на более высоких уровнях.
Способ может предусматривать операцию установки верхних и нижних соединительных планок на соответствующих верхних и нижних концах указанных элементов колонны; и операцию соединения вместе верхних соединительных планок сегментов каркасной конструкции, которые расположены рядом друг с другом.
Способ может предусматривать проведение операции соединения верхних соединительных планок сегментов каркасной конструкции, которые расположены рядом друг с другом, с одной из нижних соединительных планок сегментов каркасной конструкции, которые расположены рядом друг с другом на следующем более высоком уровне.
Способ может предусматривать проведение операции зажима других нижних соединительных планок между вертикально смежными верхними соединительными планками при помощи удлиненного зажимного стержня.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается имеющее множество уровней сооружение, причем указанное сооружение содержит: множество комплектов строительных секций, каждый из которых является конструктивно автономным и имеет по меньшей мере одну боковую стенку, пол и крышу; и сегменты каркасной конструкции, прикрепленные по меньшей мере к одной указанной боковой стенке, причем группы комплектов строительных секций уложены так, чтобы образовывать уровни в сооружении, и при этом комплекты строительных секций, уложенные вместе с сегментами каркасной конструкции на одном уровне, вертикально совмещены с сегментами каркасной конструкции по меньшей мере на одном смежном уровне, за счет чего главным образом все вертикальные нагрузки будут передаваться через сегменты каркасной конструкции, а комплекты строительных секций будут нести боковые нагрузки.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сооружение дополнительно содержит сердечник, при этом группы комплектов строительных секций расположены относительно сердечника и соединены с ним таким образом, что вертикальные нагрузки между смежными уровнями будут передаваться скорее через комплекты строительных секций, а не через сердечник.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сооружение дополнительно содержит одно или несколько удлиненных средств соединения, идущих от верхней части соответствующего первого сегмента каркасной конструкции, прикрепленного к строительной секции на одном уровне, к верхней части вертикально совмещенного второго сегмента каркасной конструкции, прикрепленного к комплекту строительной секции на другом уровне, так что верхняя часть первого строительного элемента может быть соединена при помощи указанного удлиненного средства соединения с верхней частью второго сегмента каркасной конструкции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами множество уровней содержат по меньшей мере один комплект строительной секции, расположенный в первой ориентации, и по меньшей мере один второй комплект строительной секции, расположенный ортогонально к указанной первой ориентации, так что указанные комплекты строительных секций в первой и второй ортогональных ориентациях служат в качестве раскосов, несущих боковые нагрузки.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами концы элементов колонны имеют соединенные с ними монтажные средства, за счет чего монтажные средства и сегмент каркасной конструкции могут быть соединены со смежными планками сегментов каркасной конструкции, расположенных вертикально выше или ниже указанного одного сегмента каркасной конструкции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами монтажное средство содержит верхнюю и нижнюю соединительные планки, причем местоположение сегментов конструкции относительно строительной секции, с которой они соединены, может быть таким, что внутри уровня сооружения по меньшей мере некоторые сегменты каркасной конструкции смежных комплектов строительных секций расположены парами один позади другого, при этом по меньшей мере одна из нижних соединительных планок сегмента каркасной конструкции дополнительного комплекта строительной секции, уложенного на одном из указанных смежных комплектов строительных секций, перекрывает по меньшей мере частично верхние соединительные планки указанной пары, за счет чего указанная по меньшей мере одна нижняя соединительная планка может быть соединена с ними, чтобы соединять вместе указанные смежные комплекты строительных секций и указанный дополнительный комплект строительной секции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами монтажное средство содержит верхнюю и нижнюю соединительные планки, причем местоположение сегментов каркасной конструкции относительно строительной секции, с которой они соединены, является таким, что на уровне сооружения по меньшей мере некоторые сегменты каркасной конструкции смежных комплектов строительных секций расположены парами один позади другого, причем схема расположения соединительных планок является такой, что для вертикально совмещенных пар сегментов каркасной конструкции по меньшей мере три их соединительные планки могут быть соединены вместе.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сооружение может дополнительно содержать первое средство соединения, предназначенное для соединения друг с другом смежных комплектов строительных секций внутри уровня; и второе средство соединения, предназначенное для соединения комплектов строительных секций на одном уровне со смежными комплектами строительных секций на уровнях, которые являются смежными с указанным уровнем.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается сооружение, имеющее множество уровней, причем по меньшей мере некоторые из указанных уровней содержат множество автономных строительных секций, каждая из которых содержит соединенный с ней сегмент каркасной конструкции, который приспособлен для поддержки вертикальной нагрузки другого уровня, расположенного выше указанного уровня, причем: сооружение содержит по меньшей мере один более высокий уровень и по меньшей мере один более низкий уровень, при этом конструкционная прочность сегментов каркаса строительных секций на более низком уровне больше, чем конструкционная прочность соответствующих сегментов каркаса на более высоком уровне.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами указанное сооружение содержит группу более высоких уровней и группу более низких уровней, причем конструкционная прочность соответствующих сегментов каркасной конструкции внутри группы более низких уровней главным образом является одинаковой и конструкционная прочность соответствующих сегментов каркасной конструкции внутри группы более высоких уровней является одинаковой.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами конструкционная прочность сегментов каркасной конструкции в группе более низких уровней превышает конструкционную прочность соответствующих сегментов каркасной конструкции в группе более высоких уровней.
Сегменты каркасной конструкции расположены преимущественно снаружи от автономных строительных секций.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сегменты каркасной конструкции содержат элементы колонн (колонны), прикрепленные к автономным строительным секциям.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами строительные секции расположены внутри уровня таким образом, что образуются промежутки между соседними автономными строительными секциями, в которых расположены сегменты каркасной конструкции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами промежутки между вертикально совмещенными соседними парами автономных строительных секций имеют главным образом одинаковую ширину.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами все элементы несущего каркаса имеют главным образом одинаковую ширину в направлении, перпендикулярном к промежуткам между соседними автономными строительными секциями, в которых они расположены.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами относительную разность прочности между двумя элементами несущего каркаса обеспечивают за счет изменения по меньшей мере одного из следующих параметров:
относительная толщина стенки элементов несущего каркаса;
относительная глубина элементов несущего каркаса, измеренная вдоль промежутков между соседними автономными строительными секциями.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается сегмент каркасной конструкции для пригонки к автономным строительным секциям, который содержит: по меньшей мере один несущий элемент колонны; и монтажное средство на каждом его конце для прикрепления сегмента каркасной конструкции к другой аналогичной автономной строительной секции или к строительному элементу.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами монтажное средство содержит участок зацепления, предназначенный при использовании для входа в зацепление с участком зацепления соответствующей конфигурации вертикально совмещенного сегмента каркасной конструкции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами монтажное средство представляет собой соединительные планки, прикрепленные к концам элемента колонны.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами по меньшей мере один элемент колонны представляет собой стальную колонну или бетонную колонну.
При использовании расположение элементов колонны относительно строительной секции, к которой они прикреплены, является таким, что внутри уровня сооружения по меньшей мере некоторые элементы колонн смежных строительных секций расположены парами позади один другого, причем по меньшей мере одна из нижних соединительных планок элемента колонны дополнительной строительной секции, уложенная сверху на одной из указанных смежных строительных секций, лежит сверху по меньшей мере на части верхних соединительных планок указанной пары, за счет чего указанная по меньшей мере одна нижняя соединительная планка может быть соединена с ними, в результате чего соединяются вместе указанные смежные строительные секции и указанные дополнительные строительные секции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами расположение элементов колонны относительно строительной секции, с которой они связаны, является таким, что на уровне сооружения по меньшей мере некоторые элементы колонн смежных строительных секций расположены парами позади друг друга, причем схема расположения соединительных планок является такой, что для вертикально совмещенных пар элементов колонны по меньшей мере три их соединительные планки могут быть соединены вместе.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сегмент каркасной конструкции имеет монтажное средство такой формы, которая позволяет при использовании сопрягать монтажное средство с горизонтально смежным сегментом каркасной конструкции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сегмент каркасной конструкции содержит множество элементов колонн, связанных при помощи монтажного средства, для распределения нагрузки по меньшей мере между парами множества колонн.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сегмент каркасной конструкции содержит направляющую поверхность для облегчения совмещения с другим строительным элементом.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами направляющая поверхность содержит по меньшей мере участок поверхности монтажного средства.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами направляющая поверхность содержит по меньшей мере участок элемента колонны.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами монтажное средство содержит угловую направляющую поверхность для направления монтажного средства в правильное совмещение с имеющим соответствующую форму монтажным средством
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами направляющая поверхность содержит вертикально выступающий участок, который при использовании обеспечивает вертикальное совмещение сегмента каркасной конструкции с другими строительными элементами, которые регулируют за счет скольжения направляющей поверхности относительно строительного элемента.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами монтажное средство содержит по меньшей мере одну установочную плиту, которая содержит конус для создания угловой направляющей поверхности.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами монтажное средство содержит в основном трапециевидную плиту, которая при использовании образует конусную направляющую поверхность для горизонтально совмещенного соответствующего сегмента каркасной конструкции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами по меньшей мере один элемент колонны идет от поверхности установочной плиты в основном в перпендикулярном направлении и расположен таким образом, что по меньшей мере участок поверхности элемента колонны главным образом совмещен с вершиной трапециевидной верхней плиты, которая является частью направляющей поверхности монтажного средства и идет в направлении удаления от него, так что участок поверхности элемента колонны образует продолжение направляющей поверхности.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ конструирования строительной секции для использования при возведении сооружения, имеющего множество уровней, причем указанный способ включает в себя следующие операции: (а) конструирование автономного комплекта, который содержит пол, крышу и по меньшей мере одну боковую стену, за счет чего образуется внутренняя сторона комплекта и внешняя сторона комплекта; и (b) прикрепление по меньшей мере одного каркасного сегмента к внешней стороне комплекта для конструктивной поддержки комплекта строительной секции, расположенного при использовании над данным комплектом строительной секции.
Операция (а) может дополнительно предусматривать конструирование автономного комплекта в зажимном приспособлении или фиксаторе; причем операция (с) может предусматривать снятие усилия зажима, приложенного при помощи зажимного приспособления или фиксатора.
Операция (с) может предусматривать создание условий для рассеивания термически вызванных напряжений в автономном комплекте.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами операция (а) может содержать одну или несколько следующих операций конструирования:
формирование пола из множества панелей пола;
формирование по меньшей мере одной стены из множества стеновых панелей;
формирование каркаса из множества деталей каркаса;
формирование крыши из множества панелей крыши;
прикрепление к каркасу по меньшей мере одного компонента, выбранного из группы, в которую входят стена, пол и крыша;
прикрепление по меньшей мере одной стены или компонента стены к полу; и
прикрепление крыши или по меньшей мере одной панели крыши по меньшей мере к одной стене.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами каркасные сегменты содержат сегмент каркасной конструкции в соответствии с вариантом аспекта настоящего изобретения.
Способ может предусматривать определение по меньшей мере одной опорной точки снаружи от автономного комплекта с отсчетом от одного или нескольких сегментов каркасной конструкции.
Способ может дополнительно предусматривать подгонку по меньшей мере части внутренней стороны строительной секции относительно по меньшей мере одной опорной точки.
Способ может дополнительно предусматривать прикрепление по меньшей мере одного элемента фасада к комплекту строительной секции относительно по меньшей мере одной опорной точки.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами способ может предусматривать перевод измерения по меньшей мере от одной опорной точки внутрь автономного комплекта.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ трассировки сооружения, имеющего множество уровней, который включает в себя следующие операции:
разработка плана указанных уровней;
определение конструктивной сетки колонн, которая является общей для множества вертикально смежных уровней; и
определение множества комплектов на каждом уровне между колоннами сетки колонн, так что сетка колонн находится в пространстве между горизонтально смежными комплектами.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами способ дополнительно предусматривает: корректировку плана, чтобы установить сетку колонн и задать пространства между горизонтально смежными комплектами.
Способ может дополнительно предусматривать: определение конструктивной сетки колонн, общей для всех уровней.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами способ дополнительно предусматривает: определение множества сеток колонн, соответствующих множеству групп уровней.
Способ может дополнительно предусматривать установку в заданное положение переходной конструкции между группами уровней, образующих множество групп.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ возведения сооружения, который включает в себя следующие операции: трассировка сооружения с использованием способа в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения; и изготовление множества автономных строительных секций, соответствующих секциям трассировки, причем каждая из автономных строительных секций имеет по меньшей мере один прикрепленный к ней объединенный конструктивный опорный сегмент, который совмещен с заданной сеткой колонн.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами способ дополнительно предусматривает конструирование на месте по меньшей мере одного компонента сооружения.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами способ дополнительно предусматривает укладку множества автономных комплектов строительных секций в заданной схеме соединения с установленным на месте компонентом сооружения, соединение автономных комплектов строительных секций вместе и присоединение к автономным комплектам строительных секций.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами способ дополнительно предусматривает установку в заданное положение множества автономных комплектов строительных секций друг относительно друга в соответствии с планом, ранее возведения сооружения.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантам способ может дополнительно предусматривать проведение любой одной из следующих операций на установленных указанным образом автономных комплектах строительных секций:
проверка допусков по меньшей мере между компонентами соседних автономных комплектов строительных секций;
проверка правильного вертикального и/или горизонтального совмещения между конструктивными опорными сегментами соседних автономных комплектов строительных секций;
подгонка по меньшей мере части внутренней стороны автономных комплектов строительных секций;
временное соединение коммуникаций по меньшей мере между двумя автономными комплектами строительных секций;
разъединение временно соединенных коммуникаций от автономного комплекта строительной секции; и
подгонка фасада или компонента облицовки к автономному комплекту строительной секции.
Дополнительные аспекты настоящего изобретения направлены на создание (но без ограничения) сооружений, комплектов строительных секций, строительных секций, конструктивных опорных сегментов и их компонентов, которые изготовлены или собраны в соответствии с описанным здесь способом или которые используют в указанных способах.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ возведения сооружения, имеющего множество уровней, с использованием множества комплектов строительных секций, причем каждый комплект строительной секции является конструктивно автономным и имеет боковые стенки, пол и крышу, причем указанный способ включает в себя следующие операции:
подъем комплекта строительной секции в заданное положение в сооружении, так что каждый уровень сооружения будет содержать заданное число комплектов; соединение смежных комплектов друг с другом на каждом уровне; и соединение комплектов на одном уровне с соответствующими комплектами на смежных, расположенных вертикально выше и ниже уровнях.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается способ возведения высокого сооружения, имеющего множество уровней, с использованием множества комплектов строительных секций, причем каждый комплект строительной секции является конструктивно автономным и имеет боковые стенки, пол и крышу, причем указанный способ включает в себя следующие операции: конструирование сердечника; подъем комплектов строительных секций в заданное положение в сооружении, так что каждый уровень сооружения будет содержать заданное число комплектов; и соединение с сердечником смежных с ним комплектов, причем схема соединения является такой, что вертикальные нагрузки между смежными уровнями могут передаваться главным образом через комплекты строительных секций, а боковые нагрузки передаются к сердечнику через стенки, пол, крышу или другие жесткие элементы или за счет использования раскосов.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается способ возведения высокого сооружения, имеющего множество уровней, с использованием множества комплектов строительных секций, причем каждый комплект строительной секции является конструктивно автономным и имеет боковые стенки, пол и крышу, причем указанный способ включает в себя следующие операции: прикрепление сегментов каркасной конструкции к боковым стенкам комплектов строительных секций; укладка комплектов строительных секций так, чтобы образовать уровни сооружения с сегментами каркасной конструкции на одном уровне, вертикально совмещенными с сегментами каркасной конструкции по меньшей мере на одном смежном уровне, за счет чего главным образом все вертикальные нагрузки будут передаваться через сегменты каркасной конструкции, а боковые нагрузки будут нести комплекты строительных секций, расположенные ортогонально друг к другу и действующие как раскос, или другие жесткие элементы, такие как сердечник.
Преимущественно способ дополнительно содержит операцию использования верхней и нижней соединительных планок сверху и снизу от каждого из сегментов каркасной конструкции и операцию использования крепежных средств для соединения вместе верхней и нижней соединительных планок сегментов каркасной конструкции, которые являются вертикально смежными друг с другом.
Преимущественно способ дополнительно содержит операцию размещения сегментов каркасной конструкции, которые являются в боковом направлении смежными друг с другом, так что их верхняя и нижняя планки будут в боковом направлении смежными друг с другом, и операцию использования крепежных средств для соединения вместе верхней и нижней планок сегментов каркасной конструкции, которые являются в боковом направлении смежными друг с другом.
Преимущественно способ дополнительно содержит операцию использования дополняющих участков на верхних планках комплектов строительных секций, которые являются в боковом направлении смежными друг с другом, и содержит операцию использования первой и второй нижних планок соответствующих сегментов каркасной конструкции комплектов строительных секций, которые являются в боковом направлении смежными друг с другом, и операцию установки первых нижних планок поверх указанных дополняющих участков, так что крепежные средства могут соединять верхние и нижние планки вертикально и в боковом направлении.
Преимущественно способ содержит операцию соединения нижнего конца удлиненного соединительного стержня с первой верхней планкой сегмента каркасной конструкции первого комплекта строительной секции, который уложен вертикально под вторым комплектом строительной секции, и операцию соединения верхнего конца соединительного стержня со второй верхней планкой второго комплекта строительной секции, за счет чего первая и вторая верхние планки будут зажаты вместе.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается сооружение, имеющее множество уровней, причем указанное сооружение содержит: множество комплектов строительных секций, каждый из которых является конструктивно автономным и имеет по меньшей мере одну боковую стенку, пол и крышу, причем группы комплектов строительных секций уложены так, чтобы образовать уровни в сооружении; первое средство соединения, предназначенное для соединения смежных комплектов строительных секций внутри уровня друг с другом; и второе средство соединения, предназначенное для соединения комплектов строительных секций на одном уровне с комплектами строительных секций на смежных уровнях.
Сооружение преимущественно характеризуется тем, что оно не имеет другой рамной конструкции кроме той, которая создана за счет взаимосвязи комплектов строительных секций.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается сооружение, имеющее множество уровней, причем указанное сооружение содержит: множество комплектов строительных секций, каждый из которых является конструктивно автономным и имеет по меньшей мере одну боковую стенку, пол и крышу, а также сердечник, причем группы комплектов строительных секций уложены рядом с сердечником, чтобы образовать уровни сооружения; средство соединения, предназначенное для соединения с сердечником смежных с ним комплектов, причем схема соединения является такой, что вертикальные нагрузки между смежными уровнями передаются главным образом через комплекты строительных секций, а не через сердечник.
В соответствии с настоящим изобретением также предлагается сооружение, имеющее множество уровней, причем указанное сооружение содержит множество комплектов строительных секций, каждый из которых является конструктивно автономным и имеет по меньшей мере одну боковую стенку, пол и крышу, причем сегменты каркасной конструкции прикреплены к боковым стенкам комплектов строительных секций, а группы комплектов строительных секций уложены так, чтобы образовать уровни сооружения, при этом комплекты строительных секций, которые уложены с сегментами каркасной конструкции на одном уровне, вертикально совмещены с сегментами каркасной конструкции по меньшей мере на одном смежном уровне, за счет чего главным образом все вертикальные нагрузки передаются через сегменты каркасной конструкции, а боковые нагрузки несут комплекты строительных секций, действующие как раскосы, или другие жесткие элементы, такие как бетонные или стальные сердечники.
Сооружение преимущественно содержит средство соединения, предназначенное для соединения сегментов каркасной конструкции комплектов строительных секций на одном уровне со смежными сегментами каркасной конструкции комплектов строительных секций на смежном уровне.
Концы сегментов каркасной конструкции преимущественно имеют соединенные с ними соединительные планки, за счет чего планки и сегменты каркасной конструкции могут быть соединены со смежными планками сегментов каркасной конструкции, расположенных вертикально выше или ниже указанной одной планки.
Планки указанного одного сегмента каркасной конструкции преимущественно могут быть соединены с планками сегментов каркасной конструкции, смежными с ними в боковом направлении.
Вертикально совмещенные смежные сегменты каркасной конструкции имеют планки, которые преимущественно снабжены дополняющими друг друга выступами и выемками, что позволяет производить точное совмещение колонн при укладке.
Верхние или нижние планки первого и второго смежных в боковом направлении сегментов каркасной конструкции преимущественно содержат дополняющие участки, имеющие соответствующие болтовые отверстия, за счет чего нижняя или верхняя планка третьего сегмента каркасной конструкции, который является вертикально смежным относительно первого или второго сегмента каркасной конструкции, перекрывает указанные дополняющие участки и имеет болтовые отверстия, которые совмещены с болтовыми отверстиями в указанных дополняющих участках, что позволяет использовать болты для зажима вместе планок указанных первого, второго и третьего сегментов каркасной конструкции.
Верхние планки сегментов каркасной конструкции преимущественно имеют указанные дополняющие участки.
Кроме того, верхние планки преимущественно имеют указанные выемки, а нижние планки преимущественно имеют указанные выступы.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сегменты каркасной конструкции имеют верхние и нижние соединительные планки, причем расположение сегментов каркасной конструкции относительно комплекта строительной секции, с которым они соединены, является таким, что на уровне сооружения по меньшей мере некоторые сегменты каркасной конструкции смежных комплектов строительных секций расположены парами один позади другого, при этом по меньшей мере одна из нижних соединительных планок сегмента каркасной конструкции дополнительного комплекта строительной секции, уложенного на один из указанных смежных комплектов строительных секций, перекрывает по меньшей мере часть верхних соединительных планок указанной пары, за счет чего указанная по меньшей мере одна нижняя соединительная планка может быть соединена с ними, чтобы соединять вместе указанные смежные комплекты строительных секций и указанный дополнительный комплект строительной секции.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами сегменты каркасной конструкции имеют верхние и нижние соединительные планки, причем расположение сегментов каркасной конструкции относительно комплекта строительной секции, с которым они соединены, является таким, что на уровне сооружения по меньшей мере некоторые сегменты каркасной конструкции смежных комплектов строительных секций расположены парами один позади другого, при этом схема соединения соединительных планок является такой, что для вертикально совмещенных пар сегментов каркасной конструкции по меньшей мере три их соединительные планки могут быть соединены вместе.
Преимущественно две верхние или нижние соединительные планки имеют дополняющую форму, так что третья из указанных по меньшей мере трех соединительных планок может лежать сверху на указанных двух планках или лежать снизу от них.
Соединительные планки преимущественно имеют отверстия, которые расположены так, что отверстия в указанных по меньшей мере трех соединительных планках могут быть совмещены и крепежные средства могут быть пропущены через отверстия для соединения вместе указанных трех соединительных планок.
Преимущественно пары лежащих сверху и снизу соединительных планок содержат первое и второе образования, которые входят в зацепление друг с другом.
Образования преимущественно представляют собой выступы и выемки.
Выступы преимущественно образованы на обратных сторонах лежащих сверху соединительных планок, а выемки преимущественно образованы на верхних сторонах лежащих снизу соединительных планок.
В соответствии с некоторыми конструктивными вариантами пол и крыша строительных секций могут нести боковые нагрузки, причем по меньшей мере некоторые сегменты каркасной конструкции содержат по меньшей мере один полый элемент колонны; при этом сооружение дополнительно содержит удлиненные средства соединения, проходящие по меньшей мере через некоторые полые элементы колонн, за счет чего верхние части сегментов каркасной конструкции на одном уровне могут быть соединены при помощи указанных удлиненных средств соединения с верхними частями сегментов каркасной конструкции на смежном уровне сооружения.
Пояснительные варианты настоящего изобретения будут описаны далее в качестве не имеющего ограничительного характера примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан вид в перспективе комплекта строительной секции варианта осуществления изобретения.
На фиг.2А-2Е показаны комплекты строительных секций вариантов осуществления изобретения, изготовленные с использованием различных строительных материалов.
На фиг.3А схематично показан вид сверху двух комплектов строительных секций, смещенных друг от друга.
На фиг.3В схематично показан вид сверху двух смежных комплектов строительных секций, соединенных вместе.
На фиг.4А-4D схематично показаны виды сверху, где можно видеть различные конфигурации строительных секций.
На фиг.5А-5G схематично показаны комплекты строительных секций, уложенные различным образом для возведения высоких (высотных) сооружений различной конфигурации.
На фиг.6 схематично показан вид сбоку сооружения, имеющего 20 уровней.
На фиг.7А, 7В и 7С схематично показаны изометрические проекции сооружений, имеющих сердечники.
На фиг.8 схематично показана изометрическая проекция сооружения, имеющего распределенный сердечник.
На фиг.9 схематично показан вид сбоку сооружения, где можно видеть, как изменяется размер элементов колонн в соответствии с высотой внутри сооружения.
На фиг.10 схематично показана изометрическая проекция сооружения, имеющего 5 уровней.
На фиг.11А-11Е показаны комплекты на различных уровнях.
На фиг.12 показана более детально схема взаимосвязи комплектов на одном уровне сооружения.
На фиг.13А показан поэтажный план для жилого здания.
На фиг.13В, 13С, 13D и 13Е показаны типичные квартиры, построенные с использованием заявленных комплектов.
На фиг.14А и 14В показаны поэтажные планы нижнего и верхнего этажей в отеле, построенном в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.14С показан более детально комплект строительной секции, подходящий для использования в здании, показанном на фиг.14А и 14В.
На фиг.15А показан поэтажный план здания с жилыми помещениями и офисами.
На фиг.15В показана возможная схема соединения комплектов для жилой части здания, показанного на фиг.15А.
На фиг.16 схематично показано торцевое поперечное сечение, где более подробно показан комплект строительной секции.
На фиг.17 схематично показан вид в перспективе одной формы нижнего монтажного блока.
На фиг.18 показан вид сверху нижнего монтажного блока.
На фиг.19 и 20 показаны ортогональные виды сбоку нижнего монтажного блока.
На фиг.21 схематично показан вид в перспективе верхнего монтажного блока.
На фиг.22 показан вид сверху верхнего монтажного блока.
На фиг.23 и 24 показаны ортогональные виды сбоку верхнего монтажного блока.
На фиг.25 показана изометрическая проекция, показывающая взаимосвязь вертикально смежных комплектов строительных секций.
На фиг.26 показана фрагментарно изометрическая проекция, где можно видеть вертикально и горизонтально смежные комплекты строительных секций.
На фиг.27 показан фрагментарно вид сбоку, показывающий взаимосвязь монтажных блоков четырех комплектов строительных секций.
На фиг.28 схематично показан вид с торца, где более детально показана вертикальная взаимосвязь монтажных блоков двух комплектов строительных секций.
На фиг.29 схематично показан вид сбоку, где более детально показана горизонтальная взаимосвязь монтажных блоков двух комплектов строительных секций.
На фиг.30 схематично показан вид с торца, где более детально показана взаимосвязь монтажных блоков двух комплектов строительных секций, использующих удлиненные элементы соединения.
На фиг.31 и 32 схематично показана ориентация элементов соединения во время подъема комплектов строительных секций.
На фиг.33 схематично показан вид сбоку сооружения, имеющего 4 уровня.
На фиг.34 показан вид сверху нижней соединительной планки.
На фиг.35 показан вид с торца нижней соединительной планки.
На фиг.36 показан вид сверху другой нижней соединительной планки.
На фиг.37 показан вид сбоку соединительных планок, показанных на фиг.34 и 36.
На фиг.38 показан вид сверху верхней соединительной планки.
На фиг.39 показан вид с торца верхней соединительной планки.
На фиг.40 показан разрез по линии 24-24.
На фиг.41 показан вид сбоку верхней планки.
На фиг.42 и 43 фрагментарно показаны более детально две формы сегментов каркасной конструкции.
На фиг.44 схематично показан вид сверху двух комплектов строительных секций, имеющих сегменты каркасной конструкции, показанные на фиг.42 и 43, и смещенных друг от друга.
На фиг.45 схематично показан вид сверху комплектов строительных секций, показанных на фиг.44, соединенных вместе.
На фиг.46-50 схематично показана взаимосвязь сегментов каркасной конструкции, показанных на фиг.42 и 43.
На фиг.51 схематично показано перспективное изображение с пространственным разделением деталей, где показана взаимосвязь различных компонентов.
На фиг.52 показан вид сбоку нижней соединительной планки.
На фиг.53 показан вид сверху нижнего монтажного блока.
На фиг.54 показан вид с торца нижнего монтажного блока.
На фиг.55 показан вид сверху альтернативной верхней соединительной планки.
На фиг.56 показан вид сбоку верхней соединительной планки, показанной на фиг.55.
На фиг.57 показан вид с торца верхней соединительной планки, показанной на фиг.55.
На фиг.58 показан вид сверху альтернативного верхнего монтажного блока.
На фиг.59 показан вид сбоку верхнего монтажного блока, показанного на фиг.58.
На фиг.60 показан вид с торца верхнего монтажного блока, показанного на фиг.58.
На фиг.61 показан вид сверху удлиненного болта.
На фиг.62 показан фрагментарно вид с торца головки болта.
На фиг.63 показан вид сбоку верхнего конца болта.
На фиг.64 показан фрагментарно вид сбоку головки болта.
На фиг.65 показан фрагментарно верхний конец стержня болта.
На фиг.66 и 66А схематично показаны виды в перспективе альтернативных технологий соединения комплектов строительных секций.
На фиг.67 показан фрагментарно вид сбоку, где показана взаимосвязь соединительных планок и (монтажных) блоков четырех комплектов строительных секций в соответствии с одним из конструктивных вариантов.
На фиг.68 схематично показан вид сбоку этих же внутренних деталей комплекта строительной секции, и показано, как сегменты каркасной конструкции соединены с ними.
На фиг.69 показано несколько панелей крыши для строительной секции.
На фиг.70 показан разрез по линии 37-37.
На фиг.71 показан разрез по линии 38-38.
На фиг.72 показано перспективное изображение с пространственным разделением деталей модифицированной строительной секции в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.73 схематично показано местоположение сегментов каркасной конструкции на комплекте строительной секции.
На фиг.74 схематично показан вид сбоку комплекта строительной секции, который подходит для образования консоли.
На фиг.75 схематично показан вид с торца шести комплектов строительных секций.
На фиг.76 схематично показан вид в перспективе половой панели для строительной секции, показанной на фиг.72 и 73.
На фиг.77 схематично показан вид с торца в разрезе, где показан более детально модифицированный комплект строительной секции.
На фиг.78 схематично показан вид с торца в разрезе, где показан более детально другой модифицированный комплект строительной секции.
На фиг.79 схематично показан вид с торца в разрезе, где показана более детально еще одна модифицированная строительная секция.
На фиг.80 схематично показан вид с торца в разрезе, где показана более детально другая модифицированная строительная секция.
На фиг.81 показан вид в перспективе альтернативной установочной плиты, которая может быть использована в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.82 показан вид сверху установочной плиты, показанной на фиг.81.
На фиг.83 показаны три комплекта строительных секций, которые могут быть установлены вместе с использованием установочной плиты, показанной на фиг.82.
На фиг.84А-84С показано, как может быть осуществлено соединение вместе соседних комплектов строительных секций с использованием установочной плиты, показанной на фиг.82.
На фиг.85 показан участок сегмента каркасной конструкции, показанного на фиг.81, с добавленными деталями.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
В широком аспекте настоящее изобретение основано на том факте, что сами по себе строительные секции (которые ограничивают внутреннее пространство комплекта) могут быть разработаны и изготовлены отдельно от несущего каркаса комплекта, а затем использованы в предпочтительном виде, что позволяет обеспечивать как гибкость проектирования, так и повышенную легкость изготовления.
Что касается легкости изготовления, то строительные секции могут быть изготовлены с относительно свободными допусками, например, ±20 мм, что относительно легко осуществить. Сегменты каркасной конструкции могут быть изготовлены с намного более жесткими допусками, например, в диапазоне ±1 мм, чтобы получить точную рамную конструкцию сооружения. Строительные секции и связанные с ними сегменты каркасной конструкции затем могут быть соединены вместе так, чтобы компенсировать любые погрешности изготовления строительной секции и образовать комплект строительной секции для сборки сооружения, который имеет точно установленный сегмент каркасной конструкции, прикрепленный к нему.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается независимая система колонн, позволяющая образовать точную размерную решетку (сетку), являющуюся началом отсчета для всех других строительных элементов.
В альтернативных системах, в которых несущий каркас сооружения образует его рамную конструкцию, необходимо изготавливать весь комплект с учетом более жестких допусков, заданных каркасом, что сложно и дорого.
Что касается проектирования и гибкости, то проектирование и изготовление сегментов каркасной конструкции независимо от комплектов дает возможность проектировщику устанавливать сегменты каркасной конструкции в широком диапазоне положений относительно строительной секции. Это обеспечивает гибкость проектирования, которая практически недостижима, если несущий каркас строительной секции встроен в стенки комплекта.
Унифицированная система монтажа в соответствии с настоящим изобретением может быть использована для возведения любых сооружений, в том числе (но без ограничения) жилых зданий, отелей и конторских зданий. Предпочтительные варианты осуществления изобретения подходят для возведения высоких сооружений, которые имеют четыре уровня или больше относительно уровня земли.
Комплекты строительных секций изготавливают в соответствии с планом возводимого сооружения. При использовании системы в соответствии с настоящим изобретением проектировщик сооружения может свободно выбирать план сооружения обычным образом, с учетом потребностей клиента и требований рынка. Затем он задает сетку конструктивных колонн, которая является общей для множества вертикально смежных уровней, и задает множество комплектов на каждом уровне. Комплекты лежат между колоннами сетки колонн, и, наоборот, сетка колонн лежит в промежутках между смежными комплектами. Проект сооружения может быть подогнан за счет разделения на строительные секции, ширина и длина которых может изменяться, но которые имеют размер, подходящий для транспортирования и подъема в заданное положение при помощи крана на стройплощадке. Может быть использована система изготовленных заранее компонентов, которая позволяет создать полную конструкцию сооружения с архитектурной отделкой и коммуникациями, готовую для сборки на стройплощадке.
Как это описано далее более подробно, конструктивные варианты могут иметь следующие характеристики: длина, ширина и высота строительной секции могут изменяться от одного проекта к другому проекту; в строительные секции могут быть введены все компоненты сооружения, в том числе лестницы, коридоры и коммуникации; комплекты строительных секций изготовлены на производственном (заводском) оборудовании; законченные комплекты строительных секций транспортируют на рабочую площадку для сборки; и комплекты строительных секций поднимают в заданное положение при помощи строительного крана. На стройплощадке производят минимальный объем работы для завершения сооружения, например соединяют фасады и интерьеры с комплектами строительных секций; специальные болтовые соединения могут быть использованы для соединения комплектов строительных секций вместе; каждая строительная секция является конструктивно автономной и может иметь соединенные с ней сегменты каркасной конструкции, так что после соединения вместе комплекты строительных секций, содержащие сегменты каркасной конструкции, образуют вертикальную и боковую опору сооружения.
Каждую строительную секцию можно рассматривать как каркас в виде прямоугольного корпуса, который является конструктивно независимым и автономным и может нести свой собственный вес и динамическую нагрузку.
Комплекты могут быть изготовлены из различных материалов, в том числе: деревянная решетчатая конструкция с фанерными раскосами для панелей стен, пола и крыши; стальная решетчатая конструкция с раскосами с использованием стальных секций и профилированной листовой стали для стен и крыши и швеллеров из катаной стали и профилированной листовой стали или обрешетин для пола; с использованием профилированной листовой стали для конструкции, образующей стену в грунте и секции крыши, причем стенка и секции крыши являются достаточно жесткими, так что для них не требуются дополнительные крестообразные раскосы и поэтому стенки из листовой стали обеспечивают основную часть прочности комплекта аналогично монококовым конструкциям или системам, которые используют в автомобильной и авиационно-космической промышленности. Как правило, строительные секции являются относительно более прочными в продольном направлении вдоль плоскости их стенок, чем в поперечном направлении. Они могут быть усилены в поперечном направлении при помощи средств придания жесткости. Эти средства придания жесткости могут быть выполнены в виде раскосов каркасного типа, стенок, тросов натяжения или других средств. Прочность строительных секций вдоль их длины преимущественно может быть использована для поддержки боковых нагрузок, как это описано далее более подробно. Действующие в поперечном направлении боковые нагрузки могут быть переданы при помощи полов, крыш и идущих в боковом направлении стенок, которые пересекают внутреннее пространство строительных секций.
Пожарная защита может быть обеспечена за счет использования огнестойкой облицовки из листов сухой штукатурки для внутренних стенок и крыш строительных секций.
Внутренняя отделка может быть полностью закончена, включая окраску, облицовку плиткой, укладку ковровых покрытий и столярные работы, или оставлена на стадии "отделки вчерне" для завершения на стройплощадке. Элементы фасада, коридоры и лестницы также могут быть встроены в строительные секции ранее доставки на стройплощадку или же закончены на ней. Как уже было указано здесь выше, эти элементы могут быть точно установлены за счет измерений местоположения от опорной точки, связанной скорее с сегментами каркасной конструкции, а не со строительной секцией.
Строительные секции могут иметь четыре или больше сегментов каркасной конструкции, которые содержат элементы колонн из конструкционной стали или бетона, прикрепленные к их внешней стороне для того, чтобы нести полную нагрузку и образовывать в комбинации со строительными секциями строительную конструкцию. Элементы колонн рассчитаны на то, чтобы нести нагрузку, возникающую в их положении внутри конструкции. Может быть введена дополнительная конструктивная опора, если это необходимо, для распределения нагрузки или для повышения жесткости. Это можно рассматривать как образование внешней конструкции для строительных секций, которая может быть соединена с внешней конструкцией соседних комплектов, чтобы образовывать несущую нагрузку конструкцию сооружения.
Внешняя конструкция занимает зону снаружи от внутреннего пространства, занимаемого строительной секцией, так что отсутствует конфликт между ними при конструировании и сборке. Конструктивная зона между строительными секциями типично лежит в диапазоне от 100 мм до 150 мм. Эта зона является той, в которой расположены все сегменты каркасной конструкции и где сделаны все соединения, которые фиксируют вместе все компоненты сооружения.
Связанное с легкостью конструирования преимущество состоит в том, что строительные секции, внешняя конструкция, содержащая сегменты каркасной конструкции комплектов строительных секций и элементы фасада, могут быть после изготовления временно совмещены и даже блокированы вместе в производственном оборудовании в точных положениях, которые они будут занимать в многоэтажном здании, за счет точности расположения сегментов каркасной конструкции. Этот способ облегчает проверку допусков, что обеспечивает легкость сборки на стройплощадке и контроль качества. Это также позволяет производить отделку на уровне земли, что является намного более рентабельным и менее опасным, чем на более высоких уровнях, например, в высотном сооружении. Это позволяет легче проверять и обеспечивать допуски компонентов сооружения и фасада скорее на стадии изготовления, а не на стадии сборки.
Могут быть увеличены размеры сегмента каркасной конструкции или ее элементов колонн при увеличении высоты сооружения и/или при повышении требований к нагрузочной способности. Размеры элементов колонн выбирают с учетом их положения в конструкции, так что комплекты строительных секций в основании сооружения могут иметь более крупные соединенные с ними элементы колонн по сравнению с элементами колонн в верхней части сооружения. Однако строительные секции могут оставаться неизменными, если они спроектированы только для того, чтобы нести свой собственный вес.
Строительные секции передают боковые нагрузки через панели стен, крыши и пола к элементам повышения прочности или к элементам повышения жесткости. Эти элементы повышения прочности могут быть выполнены в виде других комплектов, установленных в противоположном направлении относительно основных комплектов. Они могут быть выполнены в виде рамных сердечников внутри выбранных комплектов или в виде обычной системы бетонных или стальных рамных сердечников в зависимости от высоты сооружения. Вертикальные нагрузки внутри строительных секций передаются через их боковые стенки к соединенным с ними сегментам каркасной конструкции.
Строительные секции в их основной форме можно рассматривать как рамно-связевую конструкцию (коробчатый каркас), поддерживаемую в четырех точках при помощи открытых концов. Эта конструкция является легкой и имеет высокую стойкость к ветровым нагрузкам и высокую сейсмоустойчивость. Она также является достаточно атмосферостойкой и позволяет транспортировать компоненты и возводить сооружения из них без риска повреждения водой внутренних элементов.
На внутренние части строительной секции не влияют конструктивные элементы, так как все колонны находятся снаружи от обшивки комплектов в зоне колонн от 100 мм до 150 мм. Эта зона остается неизменной вне зависимости от высоты сооружения, до 50 этажей. Это достигается за счет удержания ширины колонны при увеличении ее глубины и прочности.
Для одних и тех же конструкций, а обычно для сооружений низкой и средней высоты, боковую нагрузку можно поддерживать (воспринимать) за счет поворота некоторых строительных секций перпендикулярно к общему направлению других строительных секций.
Это может быть задано в плане сооружения. Альтернативно, концы комплектов могут быть усилены за счет использования более тяжелых каркасов и/или дополнительных стенок придания жесткости или же за счет введения дополнительных элементов с учетом условий нагружения для каждого специфического сооружения или местоположения. Лифты и лестницы также могут быть встроены в комплект строительной секции или могут быть сконструированы отдельно.
Для более высоких сооружений, выше 12-15 уровней, может быть выгодно использовать более традиционную систему повышения жесткости с использованием возводимого на месте бетонного сердечника. В тех случаях когда используют бетонный сердечник в качестве основного элемента повышения жесткости, этот сердечник частично или полностью конструируют до начала установки готовых комплектов строительных секций.
Для очень высоких сооружений может потребоваться введение бетонных или стальных переходных конструкций, при этом требования практичности и экономичности должны соответствовать требованиям нагрузочной способности или требованиям повышения жесткости, диктуемым проектом сооружения и условиями на стройплощадке.
Это позволяет эффективно разделить высокое сооружение на два или больше наборов комплектов, которые несет (нагрузку которых несет) конструкция бетонного или стального сердечника. Когда используют бетонный сердечник, он также может быть использован как опорный элемент за счет использования переходных конструкций, которые передают вертикальные нагрузки назад к сердечнику, что позволяет уменьшить размеры сегментов каркасной конструкции, соединенных со строительными секциями, за счет чего эффективно снижаются требования к высоте указанных сегментов. Например, имеющее 20 уровней сооружение может иметь три переходные конструкции, что позволяет снизить эффективную высоту сегментов каркасной конструкции до высоты, которая требуется для имеющего 5 уровней сооружения.
Переходные конструкции могут быть соединены с конструкцией самих комплектов строительных секций, так что переходные конструкции могут быть собраны (объединены) с комплектами строительных секций.
Альтернативно, переходные конструкции могут быть использованы в виде отдельных стальных или бетонных конструкций в зависимости от обстоятельств.
Как уже было указано здесь выше, комплекты строительных секций могут иметь размеры, которые изменяются в соответствии с требованиями и ограничениями при транспортировании. Типично, однако, каждый комплект строительной секции может иметь ширину от 2 м до 5 м, длину от 10 м до 28 м и высоту от 2.7 м до 3.3 м.
Кроме того, следует иметь в виду, что в сооружении комплекты строительных секций различных размеров и конфигураций могут быть расположены так, чтобы создать площади пола, требуемые для полезного пространства сооружения. Боковые стенки строительной секции могут иметь образованные в них отверстия (просветы) для дверей, окон и т.п. Также могут быть добавлены коридоры и балконы и т.п.
На фиг.1 схематично показан комплект 2 строительной секции, сконструированный в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Комплект 2 строительной секции содержит строительную секцию, которая имеет две боковые стенки 4 и 6, пол 8 и крышу 10, с сегментами каркасной конструкции в форме элементов 16, 18, 20 и 22 колонн, прикрепленными к ней.
В показанной схеме соединения концы 12 и 14 являются открытыми, однако они могут быть закрытыми, в зависимости от требований. Как это описано далее более подробно, боковые стенки 4 и 6, пол 8 и крыша 10 имеют прочную конструкцию, так что комплект 2 строительной секции является автономным (может выдерживать собственный вес, является самоподдерживаемым) во время транспортирования и подъема. Он также способен выдерживать нагрузки, которые приложены к нему при использовании, такие как нагрузки внутреннего оборудования и динамические нагрузки. Как это описано далее более подробно, комплекты 2 строительных секций могут быть изготовлены на заводе, удаленном от места возведения сооружения с использованием комплектов 2 (например, на заводе с другим производственным оборудованием). Изготовление комплектов строительных секций в виде заводских изделий снижает стоимость и уменьшает время изготовления, а также позволяет уменьшить допуски изготовления готовых комплектов.
В показанной схеме соединения комплект 2 строительной секции имеет четыре элемента 16, 18, 20 и 22 колонн, соединенных с боковыми стенками, причем элементы 16 и 18 соединены с боковой стенкой 4, а элементы 20 и 22 соединены с боковой стенкой 6. Как уже было указано здесь выше, функцией сегментов каркасной конструкции является создание точек установки (опорных точек) для комплектов 2 строительных секций, причем они также несут вертикальную нагрузку, когда комплекты строительных секций укладывают сверху друг на друга. Элементы 16, 18, 20 и 22 содержат соответствующее нижнее монтажное средство 24 и соответствующее верхнее монтажное средство 26. Верхнее монтажное средство 26 может иметь точку крепления для подъемного троса на стадиях транспортирования и конструирования. Кроме того, средства 24 и 26 могут быть использованы для соединения смежных комплектов 2 строительных секций друг с другом в законченном сооружении, как это описано далее более подробно.
Сама строительная секция 2 может быть изготовлена из различных материалов. На фиг.2А схематично показана схема соединения, в которой боковые стенки 4 и 6 и крыша 10 представляют собой деревянную раму с фанерной обшивкой. Пол 8 может быть изготовлен из профилированной стальной плиты (стального листа). На фиг.2В показана альтернативная схема соединения, в которой строительная секция 2 имеет боковые стенки и крышу в виде стальной рамы со связью жесткости, а пол 8 изготовлен из профилированной стальной плиты. На фиг.2С показана еще одна схема соединения, в которой боковые стенки, крыша и пол выполнены из профилированного стального листа в виде рамы с раскосами.
На фиг.2D показана еще одна схема соединения, в которой строительная секция имеет боковые стенки, пол и крышу, которые все изготовлены из профилированного стального листа. На фиг.2Е показана еще одна схема соединения, в которой строительная секция образована из армированного стекловолокном бетона (GRC) или из панелей из другого композиционного материала, а пол 8 изготовлен из профилированного стального листа, GRC или из композиционного материала.
На фиг.3А схематично показан вид сверху двух комплектов 2А и 2В строительных секций, расположенных рядом друг с другом. Как это показано на фиг.3А, сегменты 16 и 18 каркасной конструкции на боковой стенке 4 смещены относительно положения сегментов 20 и 22 каркасной конструкции на боковой стенке 6. Эта схема соединения позволяет устанавливать сегменты каркасной конструкции рядом друг с другом в положении окончательной установки комплектов 2А и 2В строительных секций, как это показано на фиг.3В.
Следует иметь в виду, что имеется зазор 28 между смежными боковыми стенками 4 и 6 собранных строительных секций, как это показано на фиг.3В. Зазор или зона 28 колонн определяется шириной колонн и создает пространство для установки опоры вертикальной конструкции. Кроме того, зона 28 колонн содействует звукоизоляции и теплоизоляции между смежными комплектами.
Верхнее и нижнее монтажные средства 24 и 26 показаны схематично на фиг.1-3. Как это описано далее более подробно, верхнее монтажное средство может быть другого типа, чем нижнее монтажное средство. Различные конструктивные варианты будут описаны далее более подробно.
Следует иметь в виду, что аналогичные комплекты могут быть уложены в виде различных схем расположения в соответствии с предъявляемыми требованиями. Комплекты также могут быть расположены так, что их концы являются смежными друг с другом, причем в этом случае сегменты каркасной конструкции (не показаны) на фиг.3А и 3В будут расположены на торцевых стенках 12 или 14, так что комплекты могут быть соединены конец к концу (а не расположены рядом друг с другом), аналогично показанному на фиг.3А и 3В. Так как монтажные средства 24 и 26 выступают соответственно выше и ниже пола 8 и крыши 10, они также создают зазоры между вертикально уложенными строительными секциями, которые имеют аналогичные функции улучшения пожарной безопасности, звукоизоляции и теплоизоляции между строительными секциями на различных уровнях сооружения.
Монтажные средства 24 и 26 используют для соединения друг с другом смежных комплектов строительных секций, причем комбинация автономных строительных секций и связанных с ними сегментов каркасной конструкции преимущественно образует единственную рамную конструкцию сооружения. В зависимости от плана строительных секций, высоты сооружения и условий на стройплощадке могут быть добавлены дополнительные элементы повышения прочности или элементы повышения жесткости.
Строительные секции 2, показанные на фиг.1-3, имеют прямоугольную форму в виде сверху. На фиг.4В, С и D показаны в виде сверху три из множества различных конфигураций комплектов. Более конкретно, на фиг.4В показан комплект в форме неправильного четырехугольника в виде сверху. На фиг.4С показан комплект в форме клина (или в форме трапеции) в виде сверху. На фиг.4D показан комплект с тремя ортогонально линейными сторонами и одной изогнутой стороной. Возможны и другие конфигурации. Следует иметь в виду, что комплекты могут быть соединены друг с другом аналогично показанному на фиг.2 и 3.
Комплекты 2 строительных секций могут быть уложены друг на друга различным образом при возведении сооружений различных конфигураций. На фиг.5А схематично показаны четыре комплекта 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, уложенные друг на друга для возведения имеющего четыре уровня сооружения 30. На фиг.5В показано имеющее четыре уровня сооружение 32, содержащее пары комплектов, образующих каждый уровень, причем пара комплектов 2.3 на третьем уровне эффективно повернута ортогонально относительно уровней 1, 2 и 4, за счет чего образуется консольная схема соединения для комплектов 2.3 и 2.4 относительно расположенных под ними комплектов.
На фиг.5С показано имеющее четыре уровня сооружение 38, которое имеет два набора комплектов 40 и 42 в виде клина, имеющих различную длину и установленных со смещением от центрального набора прямоугольных комплектов 44, что позволяет создать сооружение более сложной конфигурации. На фиг.5D показано сооружение 46, которое имеет центральный набор 48 прямоугольных комплектов строительных секций, фланкированный наборами боковых комплектов 50 и 52, причем некоторые из верхних комплектов, например 50.4 и 50.5, имеют закругленные концы, что позволяет создать сооружение с закругленными углами. На фиг.5Е показано имеющее пять уровней сооружение 54, возведенное с использованием наборов комплектов, имеющих форму неправильного четырехугольника в виде сверху. На фиг.5F показано сооружение 55, в котором имеются шесть наборов 57.1-57.6 комплектов строительных секций, уложенных рядом друг с другом, и два набора 59.1 и 59.2, которые уложены конец к концу. Комбинация наборов в ортогональных направлениях позволяет создать связи жесткости для сооружения.
На фиг.5G показано еще одно сооружение 61, которое имеет три набора 61.1, 61.2, 61.3 комплектов строительных секций, расположенных таким образом, что каждый набор является ортогональным к соседнему набору, что позволяет создать связи жесткости за счет ориентации комплектов строительных секций.
На фиг.6 схематично показано имеющее двадцать уровней сооружение 56, которое имеет центральный бетонный сердечник 58. Сердечник 58 обычным образом содержит шахты лифта. Уровни сооружения образованы из комплектов строительных секций, которые изготовлены заранее вне стройплощадки и подняты в заданное положение. В таких высоких сооружениях сердечник 58 способствует приданию жесткости сооружению. В показанной схеме соединения сооружение 56 содержит три переходные конструкции 60, 62 и 64, которые поддерживаются при помощи сердечника 58. Переходные конструкции могут быть образованы из усиленных бетонных или стальных конструкций, соединенных с сердечником. Основной функцией переходных конструкций 60, 62 и 64 является передача вертикальной нагрузки от пяти уровней уложенных на них комплектов строительных секций к сердечнику, так чтобы вся вертикальная нагрузка сооружения не передавалась через сегменты каркасной конструкции различных комплектов строительных секций вниз. Это позволяет не увеличивать размеры сегментов каркасной конструкции до тех размеров, которые были бы необходимы, когда вся вертикальная нагрузка сооружения приложена к самым нижним сегментам каркасной конструкции. Однако проведенные расчеты удивительным образом показывают, что для сооружений высотой до 50 уровней нет необходимости использовать указанные переходные конструкции. Эти расчеты также показывают, что промежуток 28 (или зона колонн) между Строительными секциями может оставаться постоянным во всем сооружении, а глубина, толщина стенок и прочность или марка материала элементов колонн сегмента каркасной конструкции может изменяться, чтобы обеспечивать достаточную прочность, в зависимости от их расположения в сооружении.
В показанной ниже Таблице 1 приведены типичные значения осевого сжатия (кН), приложенного к сегментам каркасной конструкции в функции высоты сооружения. В Таблице 1 приведены данные размеров колонн различной ширины.
В Таблице 1 в левой колонке указан этаж, на котором находится комплект, начиная с верхнего этажа сооружения. Таким образом, если в колонке стоит 1, то это верхний этаж, что соответствует 50 этажу имеющего 50 этажей сооружения, если считать снизу. Осевым сжатием колонн является нагрузка, приложенная к каждой колонне комплекта строительной секции на этом этаже. Размер колонн соответствует размерам поперечного сечения колонн при ширине каждой колонны 100 мм, 125 мм и 150 мм, которые необходимы, чтобы выдерживать указанную нагрузку. Для колонн прямоугольного сечения размеры ширина, глубина и толщина стенки даны в миллиметрах. Для колонн квадратного сечения указаны только длина и толщина стенки. Указаны четыре размера для элемента колонны в виде балки двутаврового сечения. Таким образом, размеры 125×250×40×25 указывают на использование балки двутаврового сечения, имеющей полную длину вдоль ее торцевых фланцев 125 мм и ширину вдоль ее центральной оси 250 мм. Торцевые фланцы имеют толщину 40 мм и центральную перемычку толщиной 25 мм.
Несущая способность колонн соответствует несущей способности для колонн правой (RHS) и левой (SHS) сторон с размерами, указанными в соответствующей графе таблицы, причем колонны изготовлены из стали 450 МПа и снабжены монтажными (установочными) элементами из стали 350 МПа.
Этаж
Осевоесжатие(kN наколонну)
Размер колонн
Несущая способность колонн (SHS/RHS=450 МРа, планки=350 МРа)
ширина 100
ширина 125
ширина 150
ширина 100
ширина 125
ширина 150
90
100×9
125×6
150×6
100×9SHS=571 kN
125×6SHS=750 kN
150×6SHS=1060 kN
2
181
100×9
125×6
150×6
3
271
100×9
125×6
150×6
4
362
100×9
125×6
150×6
5
452
100×9
125×6
150×6
S
543
100×9
125×6
150×6
7
633
150×100×10
125×6
150×6
150×100×10RHS=877
8
723
150×100×10
125×6
150×6
9
814
150×100×10
125×10
150×6
125×10SHS=1120 kN
10
904
200×100×10
125×10
150×6
200×100×10
11
995
200×100×10
125×10
150×6
12
1085
200×100×10
125×10
150×10
150×10SHS=1640 kN
13
1176
100×200×25×12
125×200×25
150×10
100×200×25×12=1750
125×200×25×12=2350
14
266
100×200×25×12
125×200×25
150×10
15
1356
100×200×25×12
125×200×25
150×10
16
1447
100×200×25×12
125×200×25
150×10
17
1537
100×200×25×12
125×200×25
150×10
18
1628
100×200×25×12
125×200×25
150×10
19
1718
100×200×25×12
125×200×25
150×250×10
150×250×10RHS=2360
20
1809
100×300×25×25
125×200×25
150×250×10
100×300×25×25=2660
21
1899
100×300×25×25
125×200×25
150×250×10
22
1990
100×300×25×25
125×200×25
150×250×10
23
2080
100×300×25×25
125×200×25
150×250×10
24
2170
100×300×25×25
125×200×25
150×250×10
25
2261
100×300×25×25
125×200×25
150×250×10
26
2351
100×300×25×25
125×200×40
150×250×10
125×200×40×16=3250
27
2442
100×300×25×25
125×200×40
150×250×16
100×350×25×25=3090
150×250×l6RHS=3440
28
2532
100×300×25×25
125×200×40
150×250×16
29
2623
100×300×25×25
I25×200×40
150×250×16
30
2713
100×350×25×25
125×200×40
150×250×16
31
2803
100×350×25×25
I25×200×40
150×250×16
32
2894
100×350×25×25
I25×200×40
150×250×16
33
2984
100×350×25×25
I25×200×40
150×250×16
34
3075
100×350×25×25
I25×200×40
150×250×16
35
3165
100×400×25×25
125×200×40
150×250×16
100×400×25×25=3510
36
3256
100×400×25×25
125×250×40
150×250×16
125×250×40×25=4080
37
3346
100×400×25×25
125×250×40
150×250×16
38
3436
100×400×25×25
125×250×40
150×250×16
39
3527
125×250×40
150×250×40×25
150×250×40×25=5040 kN
40
3617
125×250×40
150×250×40×25
41
3708
125×250×40×25
150×250×40×25
125×300×40×25=4370
42
3798
125×250×40
150×250×40×25
43
3889
125×250×40×25
150×250×40×25
44
3979
125×250×40×25
150×250×40×25
45
4069
125×250×40×25
150×250×40×25
46
4160
125×300×40×25
150×250×40×25
125×300×40×25=4870 kN
47
4250
125×300×40×25
150×250×40×25
48
4341
125×300×40×25
150×250×40×25
49
4431
125×300×40×25
150×250×40×25
50
4522
125×300×40×25
150×250×40×25
Как это показано в Таблице 1, несущая способность элементов колонн больше в комплектах строительных секций на нижних уровнях сооружения, так как они должны поглощать или передавать более значительные вертикальные нагрузки. Наоборот, это означает, что на более высоких уровнях могут быть использованы менее прочные элементы колонн, что позволяет снизить вес и стоимость сооружения. Для удобства группы уровней внутри сооружения могут быть снабжены колоннами, имеющими одинаковую прочность, вместо использования различных колонн на каждом уровне. Относительное повышение прочности обеспечивается за счет увеличения размера колонн или толщины стенки на более низких уровнях, например, как это показано в Таблице 1.
Элементы колонн могут быть выполнены как армированные бетонные колонны, которые прочно прикреплены к боковым стенкам строительных секций. Альтернативно, это могут быть стальные элементы колонн, которые прикреплены болтами или приварены к боковым стенкам. Также могут быть использованы и другие материалы.
В Таблице 1 предполагается, что единственный элемент колонны использован в каждом сегменте каркасной конструкции, однако следует иметь в виду, что могут быть использованы и несколько элементов. В этом случае отдельный элемент может быть использован для уравновешивания нагрузки между множеством элементов колонн. Эта функция распределения нагрузки может быть выполнена при помощи прикрепленного к ним монтажного средства или при помощи отдельной конструкции, например при помощи раскоса между множеством элементов колонн. В некоторых случаях сегмент каркасной конструкции может содержать широкую колонну, такую как ножевая колонна (blade column), или даже стенку, чтобы поддерживать необходимые вертикальные нагрузки. В любом случае механизм работы будет аналогичен механизму работы узких элементов колонн, описанных в предпочтительных вариантах осуществления.
Учитывая эту гибкость, концепцию вертикального совмещения следует понимать в широком смысле, так что вертикальное совмещение должно быть достаточно аккуратным только в той степени, которая необходима для передачи вертикальной нагрузки на совмещенный конструктивный опорный сегмент. Например, в случае узких сегментов каркасной конструкции с небольшим монтажным средством требуется вертикальное совмещение с относительно жесткими допусками, чтобы вертикальные нагрузки от верхнего сегмента каркасной конструкции адекватно поддерживались нижним сегментом каркасной конструкции. Однако, когда сегмент каркасной конструкции в виде стенки опирается на сегмент каркасной конструкции в виде колонны (или на сегменты каркасной конструкции в виде нескольких колонн), степень вертикального совмещения (в направлении вдоль зазора колонны) не должна быть такой точной, при условии что передаются вертикальные нагрузки.
На фиг.7А схематично показана изометрическая проекция группы пяти уровней 70, 72, 74, 76 и 78, которые могут образовывать часть сооружения 56, как это показано на фиг.6. Ориентации строительных секций 2, которые образуют уровни 70, 72…, 78, могут изменяться в соответствии с требованиями.
На фиг.7В показано сооружение 63, имеющее центральный сердечник 58, но с другой схемой соединения наборов строительных секций. Строительные секции окружают сердечник 58. На фиг.7С показано другое сооружение 65, также возведенное с использованием наборов строительных секций, однако в этом случае жесткость повышена за счет бокового сердечника 67.
На фиг.8 показано сооружение 80, которое имеет распределенную схему соединения, а не центральный сердечник 58, как в схеме соединения, показанной на фиг.6 и 7. В этой схеме соединения сооружение 80 имеет пять уровней 82, 84, 86, 88 и 90, причем компоненты, которые образуют распределенную схему соединения, могут быть встроены в строительные секции, из которых образованы различные уровни. В показанной схеме соединения имеется сердечник 98 лифта, две шахты 100 и 102 лестниц и сердечник 104 в виде короба. Эти компоненты разделены друг от друга, причем за счет использования более тяжелых конструктивных компонентов такие схемы соединения повышают общую стабильность сооружения, так как различные вертикальные короба распределены по более широкой площади, как это показано в виде сверху, чем при использовании единственной центральной схемы соединения.
На фиг.9 схематично показан вид сбоку многоэтажного здания, в котором уровни от 1 до 5, образованные с использованием комплектов строительных секций, обозначены позицией 112. Уровни от 6 до 10 обозначены позицией 114. Уровни от 11 до 15 обозначены позицией 116. Уровни от 16 до 20 обозначены позицией 118. Сегменты каркасной конструкции, объединенные со строительными секциями для образования различных групп уровней, повышают несущую способность в направлении вниз в соответствии с высотой здания. Желательно, чтобы зона колонн между соседними комплектами оставалась постоянной по всей высоте сооружения, так что максимальная ширина колонн является постоянной. Таким образом, чтобы учитывать повышение нагрузки в направлении основания сооружения, колонны 120, 122 и 124 имеют большую глубину (продольно) у их основания, чем у вершины. В этой схеме соединения первая группа 112 уровней имеет колонны первого, большего размера, а вторая группа 114 уровней имеет колонны второго, меньшего размера. Это продолжается до верха сооружения. Это увеличение размера колонн до низа сооружения (преимущественно в группах уровней) показано в Таблице 1. Это позволяет сохранять постоянной ширину всех комплектов вне зависимости от высоты сооружения.
На фиг.10 показан вид в перспективе сооружения 130, которое имеет 20 уровней, показанных для упрощения в виде пяти групп четырех уровней 132, 134, 136, 138 и 140, а также имеет и центральный сердечник 142. Как это показано на фиг.11А, уровень 132 образован с использованием первого набора трех строительных секций 132А, 132В и 132С и второго набора трех строительных секций 132D, 132Е и 132F. Уровень 132 содержит две дополнительные строительные секции 132G и 132Н, которые ориентированы под углом 90° к другим строительным секциям, как это показано на фиг.11А. На фиг.11В, 11С, 11D и 11Е показаны аналогичные схемы соединения строительных секций. Отсутствует заданный порядок установки различных комплектов строительных секций в сооружении, так как это зависит от параметров стройплощадки и проекта сооружения.
На фиг.12 схематично показан более подробно уровень 132 сооружения 130. Можно видеть, что сегменты каркасной конструкции комплектов 132А, 132 В, 132С строительных секций и комплектов 132D, 132Е и 132F строительных секций связаны друг с другом аналогично тому, что показано на фиг.3. Внутренние концы комплектов 132А, 132С, 132D и 132F строительных секций содержат торцевые сегменты 150 и 152 каркасной конструкции, которые взаимодействуют с дополняющими сегментами каркасной конструкции комплектов 132G и 132Н строительных секций, которые являются смежными с ними. В случае комплектов 132В и 132Е строительных секций торцевые сегменты 150 и 152 каркасной конструкции непосредственно соединены болтами с установочными плитами 154, 156, 158 и 160, которые могут быть залиты в сердечник 142 или иным образом соединены с ним.
На фиг.12 также схематично показано использование элементов фасада для создания фасада здания 130. В частности, торцевые элементы 162 фасада соединены с каждым из комплектов 132A-132F строительных секций. Боковые элементы 164 фасада соединены с наружными сторонами комплектов 132А, 132С, 132D и 132F строительных секций. Показано, что боковые элементы 164 фасада соединены с сегментами 16, 18, 20 и 22 каркасной конструкции этих комплектов строительных секций. Торцевые элементы фасада (не показаны) соединены с концами комплектов 132G и 132Н строительных секций. Показано, что боковые элементы 166 фасада соединены с боковыми сторонами комплектов 132G и 132Н строительных секций через сегменты 168 каркасной конструкции. Торцевые элементы 162 фасада могут нести нагрузку и могут быть встроены в комплекты строительных секций. Сталь и/или армированный бетон могут быть использованы в обеих опорных конструкциях в зависимости от конструктивных характеристик сооружения. Элементы фасада могут быть сплошными или полыми и могут быть присоединены на стройплощадке или заполнены бетоном для создания элементов из бетона. Это позволяет получить большие жесткие и хорошо работающие на срез стены, образованные из элементов фасада. Балконы, балюстрады и экраны при необходимости могут быть добавлены к фасаду. Элементы фасада могут иметь неконструктивную обшивку, например различные панели из металла, дерева, терракоты, стекла и т.п.
На фиг.13А схематично показан поэтажный план жилого здания 69, которое имеет десять квартир на каждом этаже. Здание имеет распределенный сердечник, несколько похожий на показанный на фиг.8, и содержит две шахты 71 и 73 лестниц и две шахты 75 и 77 лифтов. Как это показано на фиг.13В и С, каждая индивидуальная квартира образована из двух смежных строительных секций 72.1&72.2, 72.1&72.2, позволяющих образовать необходимые комнаты каждой квартиры. В этой схеме соединения шахты 71 и 73 лестниц встроены в строительные секции.
На фиг.13D и Е показаны альтернативные планы, в которых используют соответственно три и две строительные секции.
На фиг.14А-В показаны два уровня здания 79 отеля, которое имеет 14 номеров на нижнем уровне 81 (фиг.14А) и 20 номеров на верхнем уровне 83 (фиг.14В). В этой обшей схеме соединения шахта 91 лифта образует боковой сердечник, аналогичный боковому сердечнику 67 на фиг.7С, в то время как шахты 87 и 89 лестниц являются внутренними, аналогичными использованным в схеме соединения на фиг.8. В этой схеме соединения по существу используют единственную строительную секцию 93, как это показано на фиг.14С, для каждого номера в здании отеля. В этом сооружении шахты лифта и шахты лестниц сконструированы отдельно, а не являются частью строительных секций. Это способствует повышению жесткости и прочности сооружения.
На фиг.15А и В показано сооружение 85 смешанного использования, которое имеет офисы на нижних уровнях сооружения и квартиры на верхних уровнях. На фиг.15А показан типичный поэтажный план, где можно видеть, что квартиры образованы с использованием различных строительных секций. Аналогичные или имеющие другую конфигурацию строительные секции могут быть использованы на нижних уровнях для создания офисных помещений. Как уже было указано здесь выше, строительные секции 2 могут быть частично или главным образом полностью оборудованы в соответствии с требованиям к готовому сооружению. Технологии соединения различных строительных секций для получения специфических поэтажных планов не нуждаются в дополнительном пояснении, так как аналогичные технологии уже используют в сооружениях малой высоты, описанных в некоторых приведенных в качестве ссылки документах.
Другие части конструкции и/или оборудования сооружения могут быть созданы с использованием известных технологий или технологий, аналогичных известным технологиям. Например, фундаменты любого сооружения, возведенного в соответствии с настоящим изобретением, соответствуют фундаментам, образованным известным образом с учетом особенностей местности и высоты сооружения. Однако размеры и несущая способность фундаментов могут быть снижены и поэтому их стоимость может быть уменьшена по сравнению с фундаментами обычных зданий из железобетона за счет снижения веса зданий, возводимых в соответствии с настоящим изобретением.
Когда требуются гаражи, они могут быть построены из бетона обычным образом, что лучше всего подходит для такого типа сооружений. Переходный (передаточный) уровень может быть образован у верхнего уровня гаража, что необходимо для передачи нагрузки от комплектов к конструкции гаража. За счет этого может быть получена наиболее экономная и эффективная схема расположения конструктивных элементов.
Крыши комплектов могут быть изготовлены как отдельные секции и подняты в заданное положение на самых верхних комплектах и соединены аналогично соединениям между комплектами. Крыша снабжена короткими колоннами, которые сопряжены с расположенными ниже сегментами каркасной конструкции, а также снабжена стальными боковыми балками и стальными балками-распорками. Парапет образован вокруг периметра каждого комплекта, так что вся крыша изготовлена из секций, размеры которых соответствуют размерам комплекта, дренаж которых осуществляют независимо. После установки металлические насадки надевают на все парапеты для гидроизоляции между комплектами. Кровля может быть образована из стальных листов с обычными водосточными желобами и сливами или из листов фанеры и битумной водонепроницаемой рулонной кровли. Может быть проведена дополнительная отделка плиткой или образован деревянный настил для создания террас на плоской крыше. При необходимости могут быть введены помосты для технологической установки и пешеходные дорожки.
Дренаж может быть обеспечен с использованием водосточных труб, идущих от водосточных желобов в крытой стальными листами крыше, или с использованием водосточных труб, соединенных со сливами крыши. Водосточные трубы обычно закрепляют на наружных сторонах сооружения.
Дренаж балконов может быть обеспечен аналогично дренажу крыши с рулонной кровлей с использованием водосточных труб, соединенных со сливами балконов. Обычно сливы балконов совмещены со сливами крыши, так что может быть использовано единственное соединение водосточных труб, соединенных со сливом крыши и сливами балконов, в каждом водостоке.
Коммуникации и арматура могут быть включены в каждый комплект и могут идти от зажимов и штуцеров к центральной точке, подходящей для соединения после установки.
Установка главных стояков (для воды, газа, канализации и т.п.) и кабелей (электрических, телефонных, компьютерных и т.п.) может быть осуществлена на стройплощадке обычным образом.
Оборудование для технологической установки устанавливают во многом аналогично тому, как это делают в обычных зданиях. Тип технологической установки определяется размерами здания, типом имеющихся или требуемых коммуникаций и наличием.
На фиг.16 показана более подробно конструкция одного варианта комплекта 2 строительной секции и новые узлы соединения, предназначенные для межсоединения различных комплектов. В широком смысле, конструирование такого комплекта строительной секции производят по способу конструирования автономного комплекта с последующим прикреплением одной или нескольких опорных колонн к его внешней стороне.
В показанной схеме соединения боковая стенка 6 образована из профилированного стального листа 179, который является аналогичным используемому в транспортной таре. Типично лист имеет толщину 1.6 мм, причем один (единственный) лист используют для всей стенки, которая может иметь высоту 2700 мм и длину от 10 м до 20 м. Боковая стенка 6 содержит верхнюю направляющую 180, которая приварена к верхней кромке профилированного стального листа 179. Типично направляющая 180 имеет размеры 60×60 мм и имеет толщину стенки около 3 мм. Боковая стенка 6 также содержит нижнюю направляющую 182, которая обычно имеет с-образное сечение, с нижним фланцем 183 и более широким верхним фланцем 185, который приварен к нижней кромке листа 179. Глубина центральной перемычки нижней направляющей 182 типично составляет 160 мм, а толщина материала составляет около 4.5 мм.
Пол 8 может быть образован из множества стальных обрешетин 184, идущих в боковом направлении сооружения между боковыми стенками 6 и расположенных на центрах 400 мм. Показано, что концы обрешетин приварены (или соединены болтами) к центральной перемычке нижней направляющей 182 боковой стенки 6. Пол дополнительно содержит фанерный настил 186, соединенный винтами с обрешетинами 184.
Крыша 10 изготовлена из профилированного стального листа 186, который может быть аналогичен использованному в боковой стенке 6. Крыша дополнительно содержит направляющую 188, которая в показанной схеме соединения образует канал L-образного сечения с размерами 55×55 мм, имеющий толщину стенки 6 мм. Направляющая 188 крыши может быть приварена (или соединена болтами) к верхней направляющей 180 боковой стенки 6.
Другая боковая стенка 4 строительной секции 2 имеет аналогичную конструкцию и поэтому не нуждается в дополнительном описании. Компоненты боковых стенок 4 и 6 и пола и крыши 8 и 10 образуют конструкцию строительной секции в виде коробки (прямоугольного корпуса), который может нести свой собственный вес и приложенную при использовании динамическую нагрузку. В показанной схеме соединения внутренние боковые стенки облицованы двумя слоями огнестойкого гипсового картона 190 и 192, которые соединены с внутренней стороной листа 179 при помощи верхней и нижней реек 194 и 196. Аналогично, крыша облицована двумя слоями гипсового картона 198 и 200, которые соединены с внутренней стороной панелей 186 при помощи потолочных реек 202. Два слоя гипсового картона вместе с воздушными промежутками между листами гипсового картона и профилированным листом 179 и панелями 186 повышают пожаробезопасность и звукоизоляцию строительных секций и между строительными секциями.
На фиг.16 также показан элемент 22 колонны и нижний и верхний монтажные (установочные) блоки 24 и 26. В показанной схеме соединения элемент 22 колонны изготовлен из стальной балки квадратного сечения, например, имеющей размеры 100×100 мм и толщину стенки 9 мм. Ее верхний конец 20 приварен непосредственно к верхней направляющей 180 боковой стенки 6. Верхняя часть элемента 22 колонны приварена к верхнему монтажному блоку 26, а нижняя часть элемента 22 колонны приварена к нижнему монтажному блоку 24. В показанной схеме соединения нижний монтажный блок 24 несколько шире, чем верхний монтажный блок 26, и его внутренняя сторона заходит в канал, который образует нижняя направляющая 182 боковой стенки 6, и приварен к ней. Это завершает присоединение элемента 22 колонны и монтажных блоков 24 и 26 к боковой стенке 6. Другие элементы 16,18 и 20 колонн комплекта строительной секции соединены аналогичным образом и поэтому не нуждаются в дополнительном описании.
Выгодно провести операцию снятия напряжений ранее прикрепления сегментов 22 каркасной конструкции. Например, когда комплект конструируют в зажимном приспособлении или фиксаторе, тогда операция снятия напряжений типично предусматривает снятие усилия зажима, приложенного при помощи зажимного приспособления или фиксатора. В случае комплекта, имеющего сварную металлическую конструкцию, это может включать в себя создание условий для рассеивания тепловых напряжений в металле, например, за счет охлаждения. При этом комплект в виде коробки или монокока релаксирует в его естественную конфигурацию с возможными деформациями или отклонениями от его заданной конфигурации. Затем могут быть прикреплены элементы 22 колонны в соответствии с ранее описанным. За счет этого может быть достигнуто точное размещение элементов колонны (в соответствии с исходным проектом), так как это не зависит от точной конфигурации монокока. Типично монтажное средство для прикрепления элементов 22 колонн к комплекту имеет достаточный допуск для выборки отклонения размеров комплекта.
Как уже было указано здесь выше, развязка конструкции строительных секций и сегментов каркасной конструкции комплекта строительной секции упрощает изготовление, так как это позволяет изготавливать с жесткими допусками только те участки комплекта строительной секции, которые необходимо точно установить. Остальные компоненты, например оболочка строительной секции, могут быть изготовлены с более широкими допусками.
С учетом точности установки сегментов каркасной конструкции они (или точка на них) могут служить началом отсчета для оснастки внутреннего пространства комплекта и крепления любых элементов фасада. Это применяют как точку отсчета от сегмента 22 каркасной конструкции вместо использования стенок строительной секции для направления при оснастке или при креплении элементов фасада, так как эти стенки могут быть непрямыми или невертикальными. Для этого делают измерение от опорной точки (например, от точки на внутренней стенке колонны) и переносят данные измерения внутрь автономного комплекта. Затем могут быть проведены измерения для оснастки внутреннего пространства от этой перенесенной опорной точки. Легко понять, что могут потребоваться несколько таких опорных точек.
Первое монтажное средство в виде нижнего монтажного блока 24 показано более подробно на фиг.17-20. Монтажный блок обычно имеет форму полого кубического тела, имеющего открытые концы, как это лучше всего показано на фиг.17. Более конкретно, блок имеет верхнюю стенку 210, нижнюю стенку 212 и боковые стенки 214 и 216. Блок имеет внутреннюю и внешнюю открытые стороны 218 и 220. Верхняя и нижняя стенки 210 и 212 имеют совмещенные отверстия 222 и 224, которые смещены в направлении внешней открытой стороны, как это лучше всего показано на фиг.18. Блок 24 типично имеет ширину 165 мм, высоту 160 мм и длину 160 мм. Он преимущественно изготовлен из конструкционной стали, причем боковые стенки имеют толщину 16 мм, в то время как верхняя и нижняя стенки 210 и 212 имеют толщину 20 мм.
На фиг.21-24 схематично показана конструкция верхнего монтажного блока 26. Блок 26 также обычно имеет форму полого кубического тела. Он имеет верхнюю стенку 230, нижнюю стенку 232 и боковые стенки 234 и 236. Блок 26 также имеет открытые боковые стенки 238 и 240. Боковые стенки 234 и 236 имеют совмещенные отверстия 242 и 244, которые обычно расположены по центру боковых стенок. Нижняя стенка 232 имеет отверстие 246 в ее центре. Верхняя стенка 230 имеет идущее на конус отверстие 248 большего размера. Отверстие 248 является прямоугольным, но с закругленными углами. Конусность составляет около 10°, причем можно видеть, что более широкая часть отверстия 248 расположена у верхней поверхности верхней стенки 230. В показанной схеме соединения верхний монтажный блок 26 имеет высоту около 195 мм, ширину около 120 мм и глубину около 160 мм. Блок изготовлен из конструкционной стали, причем боковые стенки 234 и 236 имеют толщину около 16 мм, нижняя стенка 232 имеет толщину 20 мм и верхняя стенка 230 имеет толщину 40 мм.
На фиг.25, 26 и 27 фрагментарно показано, как пара нижних смежных комплектов 2А и 2В строительных секций соединена с парой верхних смежных комплектов 2С и 2D строительных секций. Как это показано на фиг.25, нижний монтажный блок 24А верхнего комплекта 2С непосредственно установлен на верхнем монтажном блоке 26А нижнего комплекта 2А строительной секции. Более конкретно, нижняя стенка 212С верхнего комплекта 2С строительной секции опирается непосредственно на верхнюю стенку 230А нижнего комплекта. Также можно видеть, что элементы 22А и 22С колонн совмещены друг с другом. Аналогичная схема соединения имеется и в других местах, в которых монтажные блоки двух комплектов 2А и 2С строительных секций входят в зацепление друг с другом. За счет этого вся вертикальная нагрузка верхнего комплекта 2С строительной секции передается к нижнему комплекту 2А строительной секции через монтажные блоки, а затем передается в элементы колонн.
На фиг.26 показан вид, аналогичный показанному на фиг.25, за исключением того, что показано расположение некоторых компонентов комплектов 2В и 2С строительных секций, которые расположены позади соответствующих комплектов 2А и 2С строительных секций. Более конкретно, на фиг.26 показано расположение сегментов 16В и 16D каркасной конструкции вместе с расположением монтажных блоков 26В и 24D.
В показанной схеме соединения имеются три типа соединений, которые для удобства названы как соединение 250 типа 1, соединение 252 типа 2 и соединение 254 типа 3. (Вообще говоря, соединения 250 типа 1, как это показано на фиг.28, используют для соединения вместе верхних монтажных блоков самых нижних комплектов строительных секций и нижних монтажных блоков самых верхних комплектов.) В показанной схеме соединения соединение 250 типа 1 используют для соединения верхнего монтажного блока 26А с нижним монтажным блоком 24С. Аналогично, соединение 250 типа 1 используют для соединения верхнего монтажного блока 26С со следующим вертикально смежным монтажным блоком.
Соединения 252 типа 2, как это показано на фиг.29, используют для соединения вместе смежных верхних монтажных блоков 26. В показанной схеме соединения соединение 252 типа 2 используют для соединения вместе верхних монтажных блоков 26А и 26В. Аналогично, соединение 252 типа 2 используют для соединения вместе верхних монтажных блоков 26С и 26D.
Соединения 254 типа 3, как это показано на фиг.30, используют для вертикального соединения смежных комплектов, когда соединения 250 типа 1 не могут быть использованы потому, что недоступна внутренняя часть нижнего монтажного блока 24, как это описано далее более подробно. Соединение 254 типа 3 содержит удлиненный соединительный стержень, который идет от верхнего монтажного блока 26 одного комплекта строительной секции к верхнему монтажному блоку 26 следующего вертикально смежного комплекта.
На фиг.28 показано более подробно соединение 250 типа 1. Соединение 250 типа 1 содержит болт 260, имеющий прямоугольную головку 262 с клиновидными сторонами. Соединение также содержит клиновидную распорную деталь 264, которая в целом является кубической по форме, но имеет клиновидные стороны, форма которых является дополняющей к форме отверстия 248 в верхней стенке 230 верхних монтажных блоков 26. Клиновидная распорная деталь 264 имеет центральную расточку 265, через которую может проходить стержень болта 260. Соединение также содержит шайбу 266 и гайку 268. На фиг.25 показано, что нижний и верхний монтажные блоки 24 и 26 имеют открытые боковые стенки 218А и 238С, так что строители имеют доступ внутрь монтажных блоков. До установки верхнего комплекта 2С строительной секции на нижний комплект 2А строительной секции сначала вводят в отверстие 248 клиновидную распорную деталь 264. Затем комплект 2С строительной секции может быть опущен в заданное положение и стержень болта 260 может быть пропущен через расточку 265 распорной детали 264 и затем через отверстие 246 в нижней стенке 232 нижнего монтажного блока 24. Строитель затем может установить шайбу 266 и наживить гайку 268 на стержень болта 260 и затянуть гайку, при этом доступ обеспечивается через открытую боковую стенку 218 нижнего монтажного блока 24. Дополняющая конусность распорной детали 264 и отверстия 248 обеспечивает правильную центровку стержня болта, за счет чего обеспечивается правильное совмещение между верхним и нижним комплектами строительных секций. На фиг.31 схематично показано положение головки 262 болта соединения 250 типа 1 ранее опускания в заданное положение верхнего комплекта строительной секции. Можно видеть, что идущие на конус стороны головки 262 совмещены со сторонами клиновидной распорной детали 264. После опускания в заданное положение самого верхнего комплекта головка 262 может быть повернута на 90°, так что она занимает положение, показанное на фиг.28, в котором она может упираться в обратную сторону верхней стенки 230 верхнего монтажного блока 26.
На фиг.29 схематично показано соединение 252 типа 2 между смежными верхними монтажными блоками 26А и 26В. Соединение содержит болт 270, гайку 272 и шайбу 274.
Можно видеть, что боковые стенки 236А и 234В расположены рядом друг с другом и их соответствующие отверстия 244А и 242В также совмещены. Стержень болта 270 может быть пропущен через совмещенные отверстия, так что рабочий затем может надеть шайбу 274 и затянуть гайку 272. Доступ внутрь монтажных блоков 26А и 26В обеспечен через их открытые боковые стенки 238А и 238В.
На фиг.30 схематично показано соединение 254 типа 3, которое используют для вертикального соединения вместе комплектов 2В и 2D строительных секций. Соединение 254 типа 3 содержит удлиненный стержень 271 и головку 273. Головка 273 является кубической и имеет идущие на конус стороны аналогично конфигурации головки 262. Соединение содержит клиновидную распорную деталь 275, форма которой является дополняющей к форме отверстия 248В верхнего монтажного блока 26В. Клиновидная распорная деталь 275 имеет центральную расточку 276, через которую может проходить стержень. Верхний конец стержня 271 имеет резьбу, так что на него может быть надета шайба 278 и навинчена гайка 280. В показанной схеме соединения головка 271 упирается в обратную сторону верхней стенки 230В монтажного блока 26В. Стержень 271 проходит через отверстия 222D и 224D нижнего монтажного блока 24D и через сегмент каркасной конструкции 16D, так что его свободный конец расположен внутри верхнего монтажного блока 26D. На фиг.32 показано положение головки 273 соединения 254 типа 3, когда его опускают в заданное положение. После опускания в заданное положение самого верхнего комплекта 20 строительной секции головка 273 может быть повернута на 90°, так что она упирается в обратную сторону верхней стенки монтажного блока 26В. Совмещение идущих на конус граней головок болтов и клиновидных распорных деталей способствует совмещению комплектов во время их установки и зажима. Строитель затем может затянуть гайку 280, чтобы надежно соединить комплекты 2В и 2D строительных секций.
Обычно комплекты строительных секций могут быть подняты с использованием крана, который имеет крюки или другие крепежные средства, которые могут быть соединены с четырьмя верхними монтажными блоками 26 комплекта строительной секции. Может быть использован тип соединения, аналогичный тому, который используют для подъема и транспортировки транспортной тары.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.27, на которой показан вид сбоку соединения между парой нижних смежных комплектов 2А и 2В строительных секций и парой верхних смежных комплектов 2С и 2D строительных секций. Эта схема соединения содержит все три вида соединений (типа 1, типа 2 и типа 3) для соединения с комплектами 2А, 2В, 2С, 2D, которые собирают следующим образом: комплект 2С строительной секции устанавливают на комплект 2А строительной секции и производят вертикальные соединения при помощи соединений 250 типа 1. После этого опускают в заданное положение комплект 2В строительной секции, смежный с комплектом 2А строительной секции, и производят горизонтальные соединения при помощи соединений 252 типа 2. После опускания комплекта 2В строительной секции в заданное положение становится невозможным доступ внутрь монтажных блоков 26А и 26В и поэтому невозможно ввести в них компоненты соединения типа 1. Поэтому требуются соединения типа 3.
На фиг.33 схематично показан вид сбоку имеющего четыре уровня сооружения 280, которое содержит множество комплектов строительных секций описанного здесь выше типа. Можно видеть, что комплекты соединены друг с другом с использованием соединений 250, 252 и 254 типов 1, 2 и 3. На чертеже крупными жирными номерами показана предпочтительная последовательность сборки различных строительных секций при возведении сооружения 280. Точный порядок установки комплектов определяется условиями на стройплощадке и условиями подъема, но обычно установку проводят в диагональном направлении. Показанное сооружение имеет фундамент 282 с установочными плитами, с которыми соединяют соединения 250 типа 1, чтобы надежно закрепить сооружение на фундаменте.
На фиг.34-51 показан альтернативный набор монтажных средств, который может быть использован в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. В этом случае вместо монтажных блоков каждая колонна снабжена соединительными планками, которые используют для закрепления вместе смежных комплектов строительных секций, как это описано далее более подробно.
Далее будут описаны со ссылкой на фиг.34-51 детали варианта соединения с использованием нижней и верхней соединительных планок 24 и 26. В предыдущем описании нижние соединительные планки имеют позиционное обозначение 24. Однако в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения на самом деле используют два типа нижних соединительных планок. Первая нижняя соединительная планка 206 схематично показана на фиг.34, 35 и 36. Она представляет собой в основном прямоугольную стальную пластину 210 с номинальной толщиной около 25 мм, однако следует иметь в виду, что толщина может быть изменена в соответствии с предъявленными требованиями. В показанной схеме соединения пластина имеет длину 290 мм и ширину 145 мм, однако эти размеры могут быть изменены в соответствии с предъявленными требованиями. На обратной стороне пластины 210 имеется клиновидный выступ 211. Выступ 211 может быть прикреплен к пластине 210, например, при помощи сварки. В показанной схеме соединения выступ 211 имеет в целом форму прямоугольного параллелепипеда с глубиной 20 мм, длиной около 91 мм и шириной около 53 мм. Конусность составляет около 2.5 мм на каждой стороне или ориентировочно от 5° до 10°. Углы выступа преимущественно закруглены и имеют радиус кривизны в диапазоне от 5 мм до 15 мм. Пластина 210 имеет первую, вторую и третью расточки 212, 213 и 214. Расточка 212 имеет больший диаметр, чем другие расточки, и расположена на центральной продольной оси. Этот диаметр преимущественно равен 32 мм. Расточки 213 и 214 расположены в основном симметрично между выступом 211 и одним из концов пластины. Расточки 213 и 214 преимущественно имеют диаметр 26 мм.
Нижняя соединительная планка 215 второго типа показана на фиг.36 и 37. Соединительная планка 215 второго типа представляет собой квадратную пластину 216, толщина которой равна толщине пластины 210, а кромки которой имеют длину, равную половине продольной длины пластины 210.
Таким образом, в показанной схеме соединения стороны имеют длину 145 мм. Обратная сторона пластины 216 содержит симметрично расположенный выступ 217, аналогичный по форме выступу 211. Показанный на фиг.36 вид с торца нижней соединительной планки 206 первого типа аналогичен виду с торца нижней соединительной планки 215 второго типа. Пластина 216 не имеет никаких расточек.
В предыдущем описании верхние соединительные планки имеют позиционное обозначение 26. Однако на самом деле используют два типа верхних соединительных планок. Как это описано далее более подробно, аналогичные компоненты могут быть использованы для изготовления верхних соединительных планок различных типов, однако эти планки ориентированы различным образом в комплекте строительной секции.
На фиг.38-41 схематично показана верхняя соединительная планка 218 предпочтительной конфигурации. Соединительная планка 218 может быть изготовлена с использованием исходно прямоугольной стальной пластины 219, размеры которой в основном равны размерам пластины 210, показанной на фиг.16, за исключением толщины, которая преимущественно равна 40 мм. Верхняя соединительная планка 218 имеет один удаленный угол, чтобы образовать ступенчатый участок 220. Размеры удаленного угла преимущественно составляют 75 мм × 75 мм. Пластина 219 имеет расположенную по центру клиновидную выемку 221, имеющую дополняющие размеры и угол конусности относительно выступов 211 и 217 нижних соединительных планок 206 и 215. Пластина 219 также имеет первую расточку 222, расположенную в основном вдоль продольной оси пластины 219, между одним концом пластины и выемкой 221, и вторую расточку 223, расположенную в основном по центру ступенчатого участка 220.
Расточки 222 и 223 преимущественно имеют диаметр соответственно 34 мм и 28 мм. Как это описано далее более подробно, верхняя соединительная планка 218 может быть установлена в различных ориентациях на комплекте 2 строительной секции, так что верхняя и нижняя соединительные планки могут быть использованы для соединения смежных в боковом направлении и вертикально смежных комплектов 2 строительных секций. Все соединительные планки изготовлены из стали марки 350 или из стали более высоких марок.
На фиг.42 и 43 схематично показано, как монтажные средства в виде соединительных планок 206, 215 и 218 соединены с элементами 18 и 20 колонн, чтобы образовать сегменты 4218 и 4220 каркасной конструкции. На фиг.42 показан элемент 18 колонны, который в этой схеме соединения представляет собой полую стальную колонну квадратного сечения с длиной и шириной 125 мм × 125 мм, с толщиной стенки ориентировочно от 4 мм до 10 мм и с полной длиной 3050 мм, включая соединительные планки. Одна из верхних соединительных планок 206 приварена к верхнему концу элемента 18 колонны, так что центр выемки 221 совмещен с продольной осью элемента 18 колонны. Одна из нижних соединительных планок 215 приварена к нижнему концу элемента 18 колонны, так что центр выступа 217 совмещен с продольной осью колонны 18. Это обеспечивает точное совмещение выступа 221 с выступом 217.
На фиг.43 схематично показан сегмент 4220 каркасной конструкции. Этот сегмент каркасной конструкции образован за счет приварки одной из верхних соединительных планок 218 к верхнему концу элемента 20 колонны и одной из нижних соединительных планок 206 к нижнему концу элемента 20 колонны. И в этом случае центры выемки 221 и выступа 211 совмещены с продольной осью элемента 20 колонны.
Элемент 20 колонны образован из таких же секций, что и элемент 18, и имеет такие же размеры.
В альтернативном конструктивном варианте сегмент каркасной конструкции может иметь собственное монтажное средство и образованный в виде единого целого с ним элемент колонны. В этом случае монтажным средством будет та часть элемента колонны, которая при использовании входит в зацепление с соседним элементом колонны и которую используют для их скрепления.
На фиг.44 показано расположение сегментов каркасной конструкции пары смежных в боковом направлении комплектов 2А и 2В строительных секций. Для сегмента 18А каркасной конструкции комплекта 2А строительной секции ориентацию верхней соединительной планки 218 выбирают так, чтобы уступ 220 был рядом с боковой стенкой 4 и шел в направлении удаления от сегмента 16А каркасной конструкции. На этой же стороне несущий каркас 10 сегмента 16А имеет свой уступ 220, ориентированный аналогичным образом. Сегмент 16А каркасной конструкции является аналогичным сегменту 18А каркасной конструкции и поэтому нижние соединительные планки 215 будут расположены у нижних концов этих сегментов каркасной конструкции.
На другой боковой стенке 6А сегмент 20А каркасной конструкции расположен так, что его ступенчатый участок 220 ориентирован противоположно по сравнению с соответствующим участком, смежным с боковой стенкой 4А. Сегмент 22А каркасной конструкции имеет такую же конструкцию, что и сегмент 20А каркасной конструкции. Поэтому легко понять, что оба сегмента 20А и 22А каркасной конструкции будут иметь первые нижние соединительные планки 206 у их нижних концов.
Комплект 2В строительной секции имеет конструкцию, аналогичную конструкции комплекта 2А строительной секции, и поэтому его элементы колонн и верхняя и нижняя соединительные планки аналогичны соответствующим компонентам комплекта 2А строительной секции.
На фиг.45 показаны комплекты 2А и 2В строительных секций, уложенные вместе в боковом направлении, так что ступенчатые участки 220 нижних соединительных планок 206 будут входить в зацепление друг с другом.
Элементы 16, 18, 20 и 22 колонн могут быть приварены к боковым стенкам и/или к рамной конструкции строительных секций 2А и 2В в выбранных местоположениях, так что они могут быть соединены вместе в боковом направлении, как это показано на фиг.45, а также соединены вертикально, как это описано далее более подробно.
На фиг.46 схематично показана изометрическая проекция множества комплектов строительных секций, соединенных вместе. Передний наиболее хорошо видный комплект 2В имеет сегмент 18В каркасной конструкции, присоединенный к боковой стенке 4В комплекта 2В строительной секции. Длину сегмента 18В каркасной конструкции выбирают так, чтобы верхняя часть верхней соединительной планки 218В была расположена ориентировочно на 100 мм выше плоскости крыши 10В.
Удлиненный соединительный стержень 207В, имеющий резьбовые концы, пропущен через расточку 222В, и его нижний конец входит в зацепление с резьбовым соединительным элементом (на фиг.41 не показан), расположенным рядом с основанием сегмента 18В каркасной конструкции, как это описано далее более подробно. Гайка 209В затянута на резьбовом конце соединительного стержня 207В. Как это показано на фиг.47, смежный в боковом направлении комплект 2А строительной секции может быть расположен так, что его боковой сегмент 20А каркасной конструкции будет смежным с сегментом 18В каркасной конструкции. В этом положении ступенчатые участки 220А и 220В находятся рядом друг с другом. На другом конце комплектов строительных секций 2А и 2В сегменты 22А и 16В каркасной конструкции расположены аналогично.
После совмещения комплектов 2А и 2В строительных секций третий комплект строительной секции 2С может быть опущен на верхнюю часть комплекта 2В строительной секции, причем сегмент 20С каркасной конструкции вертикально совмещен с сегментом 20А каркасной конструкции, как это показано на фиг.48. Показано, что соединительный элемент 233В соединен с выступающим концом соединительного стержня 207В.
Соединительный элемент 233В представляет собой удлиненную гайку, в которую может быть введен резьбовой нижний конец вертикально смежного удлиненного соединительного стержня 207D (как это показано на фиг.50). Комплект 2С строительной секции опускают так, что выступ 211С колонны 20С входит в выемку 221А колонны 20А, и за счет их дополняющей конусности эти элементы автоматически корректируют совмещение комплектов 2С и 2А строительных секций. Когда опускают комплект 2С строительной секции, все его выступы 211 и 217 входят в соответствующие выемки 221 комплекта 2В строительной секции. Болты 224, 225 и 226 затем могут быть пропущены через совмещенные расточки в пластинах 206С и 218А, 218В. Более конкретно, болт 224 пропускают через расточки 212С и 222А, болт 225 пропускают через расточки 214С и 223А и болт 226 пропускают через расточки 213С и 223В. Гайки 227, 228 и 229 могут быть затянуты на соответствующих болтах, чтобы надежно соединить пластины вместе, как это показано на фиг.49.
После того как затянуты все гайки, четвертый комплект строительной секции 2D может быть опущен сверху в заданное положение на комплекте 2А строительной секции. Для упрощения на фиг.49 показан только сегмент 20D каркасной конструкции комплекта 2D строительной секции. Его опускают в заданное положение так, что его выступы 217D входят в выемку 221В комплекта 2В строительной секции. Четыре клиновидных выступа комплекта 2D строительной секции содействуют правильному совмещению комплекта строительной секции 2D сверху с комплектом 2А строительной секции.
На фиг.50 показано окончательное положение различных пластин. Можно видеть, что пластина 215D упирается в пластину 218В и удерживается в заданном положении при помощи удлиненного соединительного стержня 207D. Удлиненный соединительный стержень 207 преимущественно представляет собой стальной стержень диаметром 30 мм с резьбой на его концах или по всей его длине.
Следует иметь в виду, что гайки 227, 228 и 229 могут быть затянуты до опускания четвертого комплекта 2D строительной секции в заданное положение. Однако после этого отсутствует доступ к соединительным планкам, но использование удлиненного соединительного стержня 207D позволяет монтажникам произвести окончательное соединение с крыш верхних комплектов 2С и 2D строительных секций. Обычной процедурой установки удлиненного соединительного стержня 207D является ввинчивание его нижнего конца в соединительный элемент 233В до установки в заданное положение четвертого комплекта 2D строительной секции. Комплект 2D строительной секции затем устанавливают сверху на комплект 2А строительной секции и верхний конец стержня 207D совмещают с расточкой 222 верхней пластины (не показана) сегмента 18D каркасной конструкции. Комплект 2D строительной секции затем опускают, так что верхний конец стержня 207D проходит через расточку. Аналогичную последовательность операций проводят для всех сегментов каркасной конструкции комплекта 2D строительной секции.
Следует иметь в виду, что показанная схема соединения обеспечивает очень прочное соединение, как вертикально, так и в боковом направлении, соединительных планок и, следовательно, сегментов каркасной конструкции. Это повышает жесткость и устойчивость (прочность) сооружения.
Следует иметь в виду, что можно поменять местами положения соединительных планок, то есть выступы могут быть на верхних пластинах. Кроме того, могут быть использованы дополняющие (комплементарные) пластины для создания нижних пластин, а не верхних пластин, как в показанной схеме соединения, где они являются дополняющими.
На фиг.52-67 показан еще один конструктивный вариант монтажных средств и способ их использования при соединении комплектов строительных секций друг с другом. В этом примере использован гибрид предыдущих конструктивных вариантов, а именно конструктивный вариант с использованием как соединительных планок, так и монтажных блоков.
Примерная нижняя соединительная планка 310 показана более подробно на фиг.52, 53 и 54. Можно видеть, что планка 310 содержит прямоугольное основание 312, которое имеет боковые стенки длиной около 125 мм и толщиной около 25 мм, причем верхние кромки основания скошены (имеют фаски). Планка 310 содержит установочный выступ 314, который отлит или изготовлен из стали и приварен к обратной стороне основания 312. Выступ 314 в основном представляет собой прямоугольный параллелепипед, но имеет идущие на конус вниз боковые и торцевые стенки. Нижняя соединительная планка 310 имеет центральную расточку 316, которая идет через основание 312 и выступ 314. Типично диаметр расточки 316 составляет около 332 мм.
В комплекте 300 строительной секции верхние концы сегментов 16, 18, 20 и 22 каркасной конструкции снабжены верхними соединительными планками 318 или верхними монтажными блоками 320 в зависимости от места использования комплектов. В основном, строительные монтажные блоки 320 используют тогда, когда возникают проблема с доступом и требуются удлиненные соединители, аналогичные соединениям 254 типа 3 для описанных здесь выше вариантов, которые описаны далее более детально.
На фиг.55-57 верхняя соединительная планка 318 показана более детально. Можно видеть, что она имеет форму прямоугольной пластины с такими же размерами, что и основание 312 нижней соединительной планки. Она имеет прямоугольное отверстие 324, имеющее идущие на конус боковые стенки, которые являются дополняющими к идущим на конус боковым стенкам выступа 314, так что выступ 314 может быть плотно введен в это отверстие.
На фиг.58-60 верхний монтажный блок 320 показан более детально. Верхний монтажный блок 320 приварен к верхним концам элементов колонн, как это описано далее более подробно, причем его используют в тех местах, где по причине отсутствия доступа требуется удлиненный стержень, как в том случае, когда требуются соединения 254 типа 3. Верхний монтажный блок 320 в основном имеет конструкцию, аналогичную конструкции верхнего монтажного блока 26, показанного на фиг.21-24, причем одинаковые позиционные обозначения использованы для обозначения их аналогичных деталей. В этом случае отверстие 248 имеет дополняющую конфигурацию к конфигурации выступа 314, так что эти компоненты могут быть плотно соединены вместе, когда комплекты 300 строительных секций укладывают сверху друг на друга.
На фиг.61-65 показан болт 330, который может быть использован в сочетании с нижней и верхней соединительными планками 310 и 320 для их соединения вместе. Болт 330 имеет головку 332 и стержень 334. Головка 332 в основном имеет форму прямоугольного параллелепипеда, но ее боковые и торцевые стенки скошены под углом около 10 градусов. Стержень 334 может иметь две длины, причем более короткая составляет около 120 мм (аналогично длине соединителя типа 1), а более длинная может идти на всю высоту строительной секции 300 (аналогично длине соединителя типа 3). Типично более длинный вариант имеет длину около 3025 мм. В том и другом случае верхний конец 336 стержня имеет резьбу, так что на него может быть надета гайка 338. Над резьбой выступает квадратный выступ 340, как это лучше всего показано на фиг.63 и 65.
На фиг.66 и 66А показано, как верхние соединительные планки 310С приварены к соответствующим опорным колоннам 22А и 22С для взаимодействия при совмещении комплектов 300С и 300А друг с другом для их соединения с использованием описанных деталей. На фиг.67 показан аналогичный пример, но с использованием верхнего монтажного блока 320 и нижней соединительной планки 310С.
На фиг.67 показано, как используют болты 330 для соединения друг с другом четырех смежных комплектов 300А, 300В, 300С и 300D строительных секций. Эта схема соединения аналогична показанной на фиг.27 для предыдущих вариантов и поэтому не нуждается в дополнительном подробном описании. Однако следует заметить, что нижние концы сегментов 22 каркасной конструкции имеют отверстия 360, которые обеспечивают доступ к гайкам 338 для соединения верхних и нижних соединительных планок. Кроме того, когда элементы колонн снабжены верхними соединительными планками 318, тогда предусмотрены отверстия 362 доступа, позволяющие пропустить через них горизонтально расположенные болты 364 для соединения друг с другом сегментов каркасной конструкции. В показанной схеме соединения головка болта 364 расположена снаружи от полого внутреннего пространства элемента 22А колонны. Это позволяет удерживать ее при затяжке гайки 365, которая расположена внутри верхнего монтажного блока 320D. В этой схеме соединения болт имеет фланец 367 и шайбу, расположенную на стержне болта 364 между верхним монтажным блоком 320В, причем схема соединения такова, что затяжка гайки 365 позволяет эффективно зажать вместе верхний конец сегмента 22А каркасной конструкции, шайбу 369 и верхний монтажный блок 320В. На фиг.68 показан вид, аналогичный показанному на фиг.16, но при другой конструкции комплекта. В показанной схеме соединения боковая стенка 6 образована из профилированного стального листа 179, аналогичного используемым в транспортной таре. Типично лист имеет толщину около 1.6 мм, причем единственный лист используют для всей стенки, которая может иметь высоту около 2700 мм и длину от 10 м до 20 м. Боковая стенка 6 содержит верхнюю направляющую 180, которая приварена к верхней кромке профилированного стального листа 179. Типично направляющая 180 имеет размеры 60×60 мм и имеет толщину стенки около 3 мм. Боковая стенка 6 также содержит нижнюю направляющую 182, которая обычно имеет с-образное сечение, с нижним фланцем 183 и более широким верхним фланцем 185, который приварен к нижней кромке листа 179. Глубина центральной перемычки нижней направляющей 182 типично составляет 160 мм, а толщина материала составляет около 4.5 мм. Пол 8 может быть изготовлен из обрешетин, которые идут в боковом направлении поперек строительной секции. Однако предпочтительным является изготовление пола из панелей 184 из профилированных стальных листов, причем этот материал аналогичен материалу боковых стенок, но имеет глубину профиля около 200 мм. Панели идут в боковом направлении, так что схема соединения обеспечивает достаточную жесткость и прочность строительной секции. Концы половых панелей 184 приварены к нижней направляющей 182 на каждой стороне строительной секции. Крыша 10 преимущественно изготовлена из панелей 186, пример которых показан на фиг.69, 70 и 71. Обычно от 4 до 8 панелей необходимо сварить вместе для образования всей крыши для строительной секции. Каждая панель 186 снабжена продольными и боковыми усиливающими ребрами, как это показано схематично на фиг.70. Панели преимущественно изготовлены из стального листа толщиной около 2 мм, с шириной 1045 мм и длиной 2356 мм. Пол дополнительно содержит фанеру или другой материал 186 настила пола, расположенные сверху на профилированных половых панелях 184. Другая боковая стенка 4 строительной секции 2 имеет аналогичную конструкцию и не нуждается в подробном описании.
Компоненты боковых стенок 4 и 6 и пола и крыши 8 и 10 образуют конструкцию в виде коробки, которая может выдерживать свой собственный вес и динамические нагрузки, приложенные к ней при использовании. В показанной схеме соединения внутренние боковые стенки облицованы листом огнестойкого гипсового картона 190, расположенного рядом с изоляционной панелью 192. Крыша облицована двумя листами 198 и 200 гипсового картона, соединенными с внутренней стороной панелей 186 при помощи потолочных планок 202. Два слоя гипсового картона вместе с воздушными промежутками между листами гипсового картона и профилированным листом 179 и панелями 186 повышают пожаробезопасность и звукоизоляцию строительных секций и между строительными секциями.
В схеме соединения, показанной на фиг.76, элемент 20 колонны приварен непосредственно к верхней направляющей 180. У нижнего конца две соединительные планки 187 (одна из которых показана на фиг.68) используют для соединения нижних концов элемента 20 колонны с нижней направляющей 182 преимущественно при помощи сварки. Другие сегменты каркасной конструкции комплекта строительной секции соединены аналогичным образом.
На фиг.72-77 схематично показан модифицированный комплект 300 строительной секции, на котором детали, аналогичные деталям комплекта 2 строительной секции, имеют такие же позиционные обозначения. Основное различие между комплектом 300 строительной секции и комплектом 2 строительной секции заключается в конструкции пола 8 и соединительных планок 24 и 26. В схеме соединения, показанной на фиг.72-74, обрешетины 184 пола заменены половыми панелями 304 из профилированной стали, как это показано на фиг.76. Панели 304 аналогичны панелям, которые используют для изготовления боковых стенок и крыши, однако они имеют большую глубину, типично около 200 мм (измеренную в вертикальном направлении). Шаг рифлений типично составляет около 650 мм. Несколько панелей 304 могут быть сварены вместе с образованием одной детали, которая образует всю конструкцию пола для комплекта 300. Типично толщина стенки панели 304 составляет 1.6 мм. Сегменты 16, 18, 20 и 22 каркасной конструкции прикреплены к боковым стенкам 4 и 6, как и раньше. Как уже было описано подробно здесь выше, соединительные планки 24 и 26 комплекта 2 строительной секции являются аналогичными описанным выше.
В показанной схеме соединения комплект 300 строительной секции содержит две панели 306 и 308 крестообразных раскосов, которые обеспечивают дополнительную жесткость. Панели 306 и 308 приварены к боковым стенкам 4 и 6 и к крыше 10 внутри, рядом с соответствующими сегментами 16, 22 и 18, 20 каркасной конструкции.
На фиг.74 показано местоположение сегментов 20 и 22 каркасной конструкции, когда комплект 300 строительной секции используют в консольной конструкции. Как это показано на фиг.74, центральный пролет между сегментами 20 и 22 каркасной конструкции может составлять ориентировочно до 16 мм - 16 метров, а каждый из концов может выступать в виде консоли на расстояние до 6 мм - 6 метров.
На фиг.75 показаны шесть комплектов 300В, 300С, 300D, 300Е, 300F и 300G строительных секций, уложенных, как и раньше. Зазор или зону колонн между смежными строительными секциями 300 выбирают в соответствии с различной шириной сегментов каркасной конструкции. Как и в описанных здесь выше вариантах, зазоры могут оставаться постоянными по всей высоте сооружения.
Как это лучше всего показано на фиг.77, нижние концы 16, 18, 20 и 22 элементов колонн снабжены нижними соединительными планками 310, которые приварены к нижним концам элементов колонн и заменяют нижний монтажный блок 24 описанных здесь выше вариантов.
На фиг.77 схематично показано поперечное сечение, где показаны более подробно детали комплекта 300 строительной секции. На фиг.44 показан вид, аналогичный виду на фиг.68, но показаны другие детали конструкции для комплекта 2 строительной секции. Можно видеть, что в этой схеме соединения нижняя направляющая 182 образована из катаной стали и имеет верхний и нижний фланцы, выступающие в противоположных направлениях. Показано, что нижний фланец 183 приварен к обратной стороне панели 304 перекрытия. Верхний фланец 185 приварен к нижней кромке профилированного листа 179 стенки, как и в описанных здесь выше вариантах.
На фиг.78 показан другой модифицированный комплект 350 строительной секции, в котором объединены элементы комплектов 2 и 300 строительных секций. Более конкретно, пол 8 содержит обрешетины 184, но имеет соединения на верхних и нижних сегментах каркасной конструкции такие же, как в комплекте 300 строительной секции. В этом варианте армирующая балка 352 может быть приварена между направляющей 182 и нижним концом сегментов каркасной конструкции, если это необходимо.
Hа фиг.79 показана конструкция еще одной альтернативной строительной секции, которая может быть использована в вариантах осуществления настоящего изобретения. Этот конструктивный вариант в основном отличается от приведенных здесь выше вариантов тем, что в нем используют более дешевый листовой материал для изготовления стенок, пола и крыши вместо рифленых профилированных листов, которые используют в приведенных здесь выше вариантах. В конструктивном варианте, показанном на фиг.79, стенки, пол и крыша усилены за счет установки балок-распорок в промежутках вдоль длины секции. На фиг.79 показано в разрезе перспективное изображение с пространственным разделением деталей строительной секции 400. Строительная секция содержит стеновую панель 402, панель 404 крыши и половую панель 406.
Панель 404 крыши имеет угловую секцию 408, которой может быть, например, угловая секция с размерами 110 мм × 110 мм и толщиной 4 мм. Ее приваривают к листовому материалу 410 стенки, которым может быть стальной лист толщиной 1.6 мм.
Группа балок-распорок 411 идет поперек панели 404 крыши до другой угловой секции, аналогичной секции 408. Балки-распорки 411 приварены к угловой секции 408 на своем торце и приварены вдоль своей верхней кромки к листу 410. Аналогичные балки-распорки 411 установлены вдоль панели крыши с промежутками друг от друга, составляющими, например, 600 мм. В соответствии с предпочтительным вариантом используют балки-распорки типа С10019.
Конструкция стеновой панели 402 аналогична конструкции панели 404 крыши. В верхней части стеновой панели 402 имеется угловая секция 412. Угловая секция 412 поддерживает панель крыши и может иметь такие же размеры, что и угловая секция 408 панели крыши. Вторая угловая секция 414 расположена у основания панели 402 крыши. Эта угловая секция 414 поддерживает половую панель 406. В этом примере, нижняя угловая секция 414 имеет размеры 210 мм × 110 мм и толщину 3 мм. Стеновая панель облицована стальными листами, например стальными листами толщиной 2.4 мм 450 МПа. Они приварены к угловой секции 412 вверху и к угловой секции 414 внизу. Стеновая панель 416 из стальных листов усилена с использованием с-образных балок-распорок 418, которые идут между нижней угловой секцией 414 и верхней угловой секцией 412. Указанные с-образные балки-распорки распределены с промежутками друг от друга вдоль длины стенки и приварены к ней. В показанном варианте могут быть использованы балки-распорки 418 типа С7519, установленные с промежутками 600 мм друг от друга вдоль длины стенки.
Половая панель 406 имеет конструкцию, аналогичную конструкции панели 404 крыши и панели 402 стенки. Половая панель 406 имеет угловую секцию 420 на каждом конце (только один конец показан на фиг.79), к которой приварена нижняя половая панель 422 из стального листа. Сверху к половой панели 422 приварены с-образные балки-распорки, которые идут между угловыми секциями 420 с каждой стороны пола. В этом варианте могут быть использованы балки-распорки типа С20019, установленные с промежутками 600 мм друг от друга вдоль половой панели.
Как и в описанной здесь выше панели крыши, половая панель и стеновая панель могут быть введены в зацепление друг с другом и сварены вместе.
Следует иметь в виду, что в описанных здесь вариантах конструкции строительных секций сваривают вместе. Однако специалисты в данной области легко поймут, что для соединения также могут быть использованы и другие средства крепления. Например, вместо сварки могут быть использованы системы соединения заклепками, болтами или другие системы механического соединения компонентов вместе. В зависимости от использованного материала также может быть использован клей. Более того, могут быть использованы различные технологии сварки, такие как сварка МИА, сварка ВИА, точечная сварка и т.п., в зависимости от имеющихся возможностей и использованного материала.
На фиг.80 показана еще одна альтернативная конструкция стенки, очень похожая на показанную на фиг.79. Единственным отличием является то, что угловая секция на нижнем конце стеновой панели варианта на фиг.80 перевернута. Поэтому нет необходимости в дополнительном описании этого варианта, а аналогичные детали на фиг.80 и 79 имеют одинаковые позиционные обозначения.
На фиг.81 показан вид в перспективе альтернативной соединительной планки, которая может быть использована в варианте осуществления настоящего изобретения. Сегмент 800 несущего каркаса, показанный на фиг.81, в основном аналогичен уже описанным здесь выше сегментам каркасной конструкции, и поэтому на фиг.81 показан только его конец. Сегмент 800 каркасной конструкции содержит опорную колонну 802 и соединительную планку 804. В этом примере соединительная планка 804 имеет в основном прямоугольный первый конец 806 и клиновидный второй конец 808. Таким образом, в виде сверху соединительная планка 804 в основном имеет трапециевидную форму, как это лучше всего показано на фиг.82. Как и в описанных здесь выше вариантах, соединительная планка имеет центральную выемку 810 для приема средства зацепления от аналогичной соединительной планки вертикально смежного сегмента каркасной конструкции и несколько болтовых отверстий 812 и 814 для прикрепления к другим соединительным планкам смежных сегментов каркасной конструкции. Сегмент 800 каркасной конструкции при использовании устанавливают на строительную секцию так, что более широкая сторона трапециевидной соединительной планки 804 будет находиться ближе всего к строительной секции. Таким образом, лицевая сторона 816 соединительной планки 804 будет идти на конус в направлении стенки строительной секции, с которой ее соединяют.
На фиг.82 показан вид сверху соединительной планки 804, чтобы лучше показать ее конфигурацию. В предпочтительном сегменте 800 каркасной конструкции элемент 802 колонны установлен так, что одна из его поверхностей главным образом совмещена с поверхностью 818 соединительной планки, а преимущественно имеет кромку 820, которая главным образом вертикально совмещена с вершиной 822 трапециевидной соединительной планки 804. Причины, по которым производят такое предпочтительное совмещение, будут описаны ниже.
На фиг.83 показаны три комплекта 828, 830 и 832 строительных секций, которые должны быть расположены рядом друг с другом, чтобы образовать уровень сооружения. Каждый из комплектов 828, 830 и 832 строительных секций содержит прямоугольную строительную секцию с четырьмя сегментами каркасной конструкции, прикрепленными к ней. Можно видеть, что в комплекте 828 строительной секции сегменты 834 и 836 каркасной конструкции установлены так, что их конусные стороны 834А и 836А обращены внутрь и идут в направлении друг к другу. На другой стороне строительной секции сегменты 838 и 840 каркасной конструкции установлены в противоположном направлении, так что их конусные стороны 83 8А и 840А обращены наружу и идут в направлении друг от друга. За счет этого конусные стороны соединительных планок работают как узел конической шпонки относительно горизонтально смежного комплекта строительной секции. Использование такого шпоночного эффекта между соседними комплектами строительных секций позволяет произвести точную и легкую установку в заданное положение комплектов строительных секций друг относительно друга на стройплощадке.
На фиг.84А-84С показано, как соединяют вместе соседние комплекты строительных секций с использованием этого шпоночного эффекта. На фиг.84А показаны два комплекта 844 и 846 строительных секций, которые расположены рядом друг с другом и смещены друг от друга. В этом положении их противоположно направленные соединительные планки 844А и 844В совмещены. На фиг.84В показано, что когда комплекты 844 и 846 строительных секций сводят вместе, тогда конические стороны соединительных планок 844А и 846А их соответствующих сегментов каркасной конструкции сходятся, так что они входят в зацепление. Конические стороны образуют направляющую поверхность, которая является угловой, и когда комплекты движутся вместе, ее используют для направления комплектов 844 и 846 строительных секций в правильное относительное совмещение. Чтобы показать неточное совмещение, на фиг.84В показаны комплекты 844 и 846 строительных секций, выведенные из совмещения на расстояние X. В случае правильного совмещения Z балки-распорки 850 и 852 будут совмещены; несмотря на то что совмещение сегментов каркасной конструкции является ключевым для обеспечения конструктивной целостности, ссылка на балки-распорки была сделана для удобства при показанном расстоянии совмещения.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.84С, на которой показаны окончательные точные местоположения строительных секций 844 и 846. Можно видеть, что комплекты строительных секций находятся в таком положении, что сегменты 844А и 846А каркасной конструкции совмещены вдоль зазора 854 колонн между строительными секциями и главным образом находятся в контакте вдоль их конических сторон. Теперь они могут быть соединены вместе, как уже было указано здесь выше, при помощи болтов, сварки или иным образом.
Как это показано на фиг.84А-84С, конические стороны соединительных планок работают как направляющие поверхности и обеспечивают легкое совмещение строительных секций в горизонтальном направлении. Кроме того, самая наружная сторона колонн сегментов каркасной конструкции и особенно горизонтально выступающая кромка элемента колонны, которая в основном совмещена с тупой вершиной трапециевидной соединительной планки, также действует как направляющая поверхность в том случае, когда имеется плохое вертикальное совмещение между комплектами строительных секций в ходе установки в заданное положение. Это вертикальное направление необходимо почти всегда, когда комплекты строительных секций типично опускают в заданное положение с использованием крана. Для дополнительного пояснения этого момента на фиг.85 показан тот же самый участок сегмента каркасной конструкции, что и показанный на фиг.81, который заштрихован для того, чтобы показать те участки сегмента 800 каркасной конструкции, которые могут быть использованы как направляющие поверхности в ходе сборки сооружения.
Для того чтобы облегчить гладкое направление комплектов строительных секций в заданное положение, направляющие поверхности элемента 802 колонны в основном совмещены с направляющими поверхностями соединительной планки 804. Можно понять, что идеальное совмещение не является необходимым, особенно когда имеется только небольшое нарушение (разрыв) на направляющей поверхности, такое как сварное соединение между элементом 802 колонны и соединительной планкой 804. В этом случае само сварное соединение образует угловую поверхность, действующую как часть направляющей поверхности, чтобы относительно гладко перекрывать разрыв при совмещении. Легко можно понять, что при наличии этого предпочтительного совмещения, даже если две строительные секции введены в контакт так, что их соединительные планки не являются горизонтально совмещенными, направляющая поверхность 860 элемента 802 колонны будет контактировать с направляющей поверхностью соответствующей соединительной планки смежной строительной секции и будет обеспечивать гладкое направление элемента строительной секции в заданное положение при правильном совмещении, как уже было описано здесь выше.
Варианты системы в соответствии с настоящим изобретением имеют следующие преимущества:
2
2
использование конструкций меньшего веса - за счет замены сталью бетона в конструктивных компонентах сооружений средней и большой высоты (типично около 200 кг/м по сравнению с обычной бетонной конструкцией, типично имеющей (удельный) вес около 500 кг/м);
улучшенная пожарная защита - так как строительные секции и внешняя конструкция полностью защищены при помощи огнестойкого гипсового картона от источников возгорания вне строительных секций;
конструирование проводят на производственном оборудовании, причем один, два или три комплекта строительных секций могут быть уложены друг друга;
система позволяет использовать более широкий контингент рабочих, в том числе полуквалифицированных рабочих, стажеров и женщин;
снижение потребляемой энергии - так как более легкие материалы имеют существенно меньшую собственную энергию;
2
2
снижение веса здания по оценке до значения 200 кг/м по сравнению с обычной бетонной конструкцией, типично имеющей вес 500 кг/м;
конструирование комплекта строительной секции вне стройплощадки на производственном оборудовании по оценке позволяет снизить на 50% транспортные расходы, вырабатывать на 75% меньше отходов и снизить на 50% время, обычно необходимое для возведения здания на стройплощадке;
звукоизоляция лучше, чем в стандартной конструкции, так как внешний периметр одной строительной секции изолирован от внешнего периметра другой строительной секции. Физический контакт между строительными секциями имеется только в точках стыка внешней конструкции, так что звукоизоляция является собственной характеристикой системы;
существенное снижение времени конструирования в результате замены обычной линейной последовательности вертикального конструирования, за счет того что подготовительные работы на стройплощадке, такие как рытье котлована, закладка фундамента, строительство (подземного) гаража, заливка бетонного сердечника, могут быть проведены параллельно с конструированием комплектов строительных секций на производственном оборудовании;
более высокая степень пригодности к переработке для вторичного использования, чем при использовании бетонных конструкций. Демонтаж может быть проведен в последовательности, обратной последовательности при сборке. Гипс, который содержится в сухой штукатурке, после ее измельчения может быть использован повторно в виде заполнителя или гравия. Комплекты строительных секций представляют собой общие содержащие пространство конструкции, которые после демонтажа могут быть использованы в новых конструкциях, имеющих различные области возможного использования;
полная оснастка сооружения может быть проведена на земле, за счет чего может поддерживаться необычно высокая степень точности размеров и обеспечиваться точная подгонка в ходе сборки;
схемы размещения с использованием строительных секций являются переменными по той причине, что положения стенок не связаны с конструктивной системой.
Специалистами в данной области могут быть введены различные модификации, которые не выходят за рамки настоящего изобретения и соответствуют его духу.
Следует иметь в виду, что раскрытое и описанное здесь изобретение распространяется на все альтернативные комбинации двух или больше индивидуальных признаков, упомянутых в тексте или показанных на чертежах. Все такие различные комбинации образуют различные альтернативные аспекты настоящего изобретения.