РЕКОНСТРУИРОВАННОЕ ЗДАНИЕ
RECONSTRUCTED BUILDING

Заявляемое изобретение относится к строительству, в частности к строительным конструкциям, и касается реконструкции жилых зданий, преимущественно двух-шестиэтажных, с надстройкой жилых этажей без отселения жителей.
Как известно, конструкция зданий вторичной застройки включает старую часть с сохраненной внутренней структурой и надстроенную часть здания (Кутузов В.Н. Реконструкция зданий, М.: Высшая школа, 1981, с.244-245). Здание в новом, реконструированном виде имеет усиленный старый фундамент и/или дополнительный фундамент для пристраиваемых этажей.
Из уровня техники известно реконструируемое многоэтажное здание (свидетельство РФ на полезную модель №10755, E04G 23/00, опубл. 16.08.1999), по сути, представляющее собой реконструированное здание, включающее установленные дополнительные фундаментные опоры (дополнительный фундамент) и колонны (вертикальные колонны) снаружи вплотную по периметру здания, изготовленное на последних новое перекрытие, на котором смонтированы в последующем этажи надстройки. При этом вертикальные колонны связаны соединительными элементами с наружными стенами существующего (старого) здания, а перекрытие изготовлено в виде сплошной предохранительной плиты, дополнительно опирающейся на внутренние стены здания.
Недостатком этого решения является то, что вертикальные колонны установлены вплотную по периметру старого здания и соединены с его наружными стенами. Это приводит к увеличению нагрузки на стены старого здания, а также на старый фундамент. Перекрытие при его монтаже также опирается на внутренние стены здания в результате значительная доля нагрузочного воздействия приходится на старое здание, что приводит к снижению прочности всей конструкции реконструированного здания и сокращению ее срока службы.
Известно реконструированное жилое здание и способ реконструкции зданий (патент на изобретение РФ №2114960, МПК E04G 23/00, опубл. 10.07.1998), по сути, представляющее собой реконструированное здание, содержащее реконструируемое (старое) здание, обстройку с опорами на независимом фундаменте, наружные стены и фермы с настройкой. При этом опора выполнена в виде двустоечной рамы, обращенная к старому зданию внутренняя стойка которой установлена вертикально на независимом фундаменте, выполненном в зоне опирания внутренней стойки в виде ленточного ростверка с выступающими нормально к старому зданию площадками, на которые оперты наружные стойки, причем угол наклона наружной стойки рамы с наружной стеной к горизонтали расположен в пределах 60-90°.
Недостатками известного решения являются высокая трудоемкость, связанная с увеличенным объемом строительных работ по реконструкции старой части здания, необходимость сооружения дополнительных материалоемких несущих конструкций, сложность самой конструкции.
Известен жилой дом вторичной застройки (патент РФ на полезную модель №60959, МПК Е04Н 1/00, опубл. 10.02.2007), представляющий собой, по сути, реконструированное здание, включающее старую часть кирпичного здания (старое здание), пристроенную часть, общее монолитное железобетонное перекрытие и надстроенную часть в несколько этажей. Фундамент пристроенной и надстроенной частей здания выполнен в виде буровых свай, расположенных вдоль наружных несущих стен старой части здания на расстоянии, по крайней мере, на один пролет с каждой стороны. На сваях возведены спаренные колонны, одна - на высоту старой части здания, другая - на всю высоту здания. На уровне покрытия старого здания на колоннах смонтировано общее железобетонное перекрытие и перекрытия каждого этажа надстроенной части с образованием несущего каркаса пристроенной и надстроенной частей здания. Конструкция реконструированного здания обеспечивает надежность и несущую способность здания, возможность производства строительно-монтажных работ без отселения жителей. Недостатками данной конструкции являются: увеличение сроков строительства, вызванное выполнением подготовительных работ по возведению фундамента на буровых сваях, и стоимости самой строительной конструкции; сложность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому техническому решению является изобретение «Способ реконструкции здания» (патент РФ на изобретение №2256046, МПК E04G 23/00. опубл. 10.07.2005), из описания которого известно реконструированное здание, содержащее старое здание с фундаментом, дополнительный фундамент, расположенный по всему наружному периметру старого здания в непосредственном контакте с ним, вертикальные колонны, размещенные на дополнительном фундаменте с, по меньшей мере, одним межэтажным перекрытием, расположенным над старым зданием, и арочную конструкцию на верхней части колонн.
По мнению авторов, известное изобретение позволяет повысить этажность, улучшить внешний вид здания, а также повысить его прочность. Однако известное техническое решение имеет ряд недостатков. На дополнительном фундаменте возведены вертикальные колонны, на которых установлено перекрытие. При этом сам дополнительный фундамент размещен в непосредственном контакте с существующим фундаментом. Непосредственный контакт дополнительного и основного фундаментов приводит к тому, что значительная часть нагрузочного воздействия при возведении вновь сооружаемых этажей приходится на старый фундамент. Для повышения прочности старого фундамента выполняют работы по его усилению, что ведет к увеличению сроков строительства и повышению трудоемкости. Стены здания скреплены с колоннами с помощью стяжек, поэтому большая часть нагрузки от межэтажного перекрытия приходится на реконструируемое, старое здание. Это снижает прочность и надежность конструкции в целом и, следовательно, сокращает срок ее службы.
Во всех вышеперечисленных технических решениях общим недостатком является наличие дополнительной нагрузки на старое, реконструируемое здание, что приводит к снижению прочности и, следовательно, к снижению безопасности всей конструкции. Кроме того, во всех вышеперечисленных решениях все конструкции реализованы с использованием известных технологий возведения зданий по принципу «снизу вверх», что снижает технологичность конструкции.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в том, чтобы разработать конструктивное решение, обладающее улучшенными характеристиками и впервые реализующее конструкцию висячего перекрытия для реконструируемых зданий.
В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что обеспечивается возможность упростить конструкцию и снизить нагрузку на старое здание с одновременным повышением надежности всей конструкции в целом, сократить сроки строительных работ с одновременным выполнением безопасности проведения строительных работ для жителей реконструируемого здания.
Указанные технические результаты в реконструированном здании, содержащем старое здание с фундаментом и верхним перекрытием, дополнительный фундамент, расположенный по всему наружному периметру старого здания, вертикальные колонны, размещенные на дополнительном фундаменте с, по меньшей мере, одним межэтажным перекрытием, размещенным над старым зданием, перекрытие, установленное на верхней части вертикальных колонн и соединенное с ними, и стены, закрепленные между вертикальными колоннами, достигаются тем, что оно дополнительно содержит, по меньшей мере, один силовой подвес, расположенный над старым зданием и соединенный с перекрытием. При этом перекрытие выполнено в виде несущей силовой конструкции. Дополнительный фундамент выполнен так, что нагрузка от него находится вне зоны силового воздействия на фундамент старого здания. Межэтажное перекрытие соединено с указанной силовой конструкцией посредством упомянутого подвеса и смонтировано по направлению от несущей силовой конструкции к верхнему перекрытию старого здания. Кроме того, указанное межэтажное перекрытие выполнено с возможностью взаимодействия с вертикальными колоннами.
Отличительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что реконструированное здание дополнительно содержит, по меньшей мере, один силовой подвес, расположенный над старым зданием. В результате межэтажное перекрытие посредством указанного подвеса соединено с несущей силовой конструкцией, закрепленной на верхней части вертикальных колонн, и представляет собой, по существу, висячее перекрытие. Межэтажное перекрытие выполнено с возможностью взаимодействия с вертикальными колоннами. Использование силового подвеса для крепления межэтажного перекрытия и выполнение упомянутого перекрытия с возможностью взаимодействия с вертикальными колоннами позволяет исключить силовую нагрузку на старое здание и его фундамент. Дополнительный фундамент, который расположен по всему наружному периметру старого здания, вынесен за периметр старого здания и размещен таким образом, что нагрузка от дополнительного фундамента с размещенными на нем вертикальными колоннами находится вне зоны силового воздействия на фундамент старого здания.
Совместное использование известных существенных признаков и отличительных признаков в одном решении позволило обеспечить прочность, жесткость и устойчивость реконструированного здания.
Наличие отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Из патентной литературы, однако, известно использование силовых подвесов для висячего перекрытия (патент РФ на изобретение №2104375, МПК Е04В 7/14, опубл. 10.02.1998). Висячее перекрытие включает оболочку, содержащую несущую часть и формообразующий слой. Несущая часть выполнена выпукло-вогнутой из гибкого листа или арматурной сетки и снабжена деталями конусообразной формы, которые выполняют функцию силовых подвесов. Однако это решение используется для иной цели, а именно при строительстве автономных объемных сооружений различного производственного назначения, например при сооружении многоярусных гаражей и стоянок для автомобилей, и не может быть использовано при реконструкции жилых зданий.
Известно также техническое решение (патент РФ на изобретение №2379436, МПК Е04В 5/32, опубл. 20.01.2010), в соответствии с которым строительная конструкция предполагает возможность использования висячего перекрытия на провисающих стержнях. Однако описанная конструкция прежде всего не обладает достаточной прочностью, предъявляемой к жилым зданиям, и, следовательно, безопасностью, и может быть использована, например, для целей возведения висячего перекрытия над одноэтажными индивидуальными гаражами.
Из вышесказанного следует, что технический результат достигается новой совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Сущность изобретения и возможность его реализации поясняется примером конкретного выполнения, представленным на фигуре, где приведен вертикальный разрез реконструированного здания. Позициями на чертеже обозначены:
1 - новое (реконструированное) здание;
2 - старое (реконструируемое) здание;
3 - старый фундамент;
4 - верхнее перекрытие;
5 - дополнительный фундамент;
6 - вертикальные колонны;
7 - наружные стены;
8 - перекрытие;
9 - силовой подвес;
10 - межэтажное перекрытие.
Следует отметить, что на чертеже для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности изобретения. Конструктивные элементы, хорошо известные специалистам в данной области, на чертежах не представлены.
Новое (реконструированное) здание 1 содержит старое (реконструируемое) здание 2, которое установлено на старом фундаменте 3 старого здания 2 и имеет верхнее перекрытие 4. По всему наружному периметру старого фундамента 3 на определенном (расчетном) расстоянии размещен дополнительный фундамент 5, на котором установлены вертикальные колонны 6. Высота вертикальных колонн 6 определена, исходя из проектного количества этажей. Дополнительный фундамент 5 размещен по периметру старого фундамента 3 на определенном (расчетном) расстоянии так, чтобы нагрузочное воздействие от вновь возводимого здания не передавалось на старый фундамент 3 и на старое здание 2. Между вертикальными колоннами 6 смонтированы наружные стены 7 нового (реконструированного) здания 1. На верхней части вертикальных колонн 6 установлено и закреплено перекрытие 8, которое представляет собой горизонтальную несущую силовую конструкцию, работающую, главным образом, на изгиб. Перекрытие 8 может быть выполнено, например, в виде двутавровой балки переменного сечения (ГОСТ 8240-49), или в виде фермы, которая позволяет перекрывать достаточно большие пролеты без промежуточных опор. Конструкция перекрытия 8 не ограничена указанными здесь видами. На установленном перекрытии 8 прикреплен, по меньшей мере, один силовой подвес 9 со смонтированным на нем, по меньшей мере, одним межэтажным перекрытием 10. Количество силовых подвесов 9, закрепляемых на перекрытии 8, определяется расчетным путем, исходя из возможности обеспечения минимального изгиба перекрытия 8 с учетом нагрузки от всех межэтажных перекрытий 10, закрепляемых на силовом подвесе 9, и проектируемой планировки этажей.
Предлагаемое техническое решение используют, например, следующим образом.
По всему внешнему периметру старого фундамента 3 на расчетном расстоянии от него прокладывают независимый дополнительный фундамент 5, на котором устанавливают вертикальные колонны 6. Высота вертикальных колонн 6 определяется количеством вновь возводимых этажей над старым (реконструируемым) зданием 2. При этом верхнее перекрытие 4 старого здания 2 сохраняют до момента полного завершения работ по возведению и монтажу вновь сооружаемой конструкции. На верхней части вертикальных колонн 6 известным способом монтируют перекрытие 8 в виде двутавровой балки или другой конструкции. По длине перекрытия 8 на расчетном расстоянии друг от друга крепят силовые подвесы 9. На силовых подвесах 9 закрепляют первое от перекрытия 8 межэтажное перекрытие 10. Для исключения горизонтального смещения межэтажное перекрытие 10 с помощью известных способов и средств дополнительно соединяют с вертикальными колоннам 6, например, с помощью стяжек (на чертеже не показано), либо устанавливают между торцевыми сторонами перекрытия и вертикальными колоннами 6 демпфирующие теплоизолирующие прокладки (на чертеже не показано). Каждое последующее межэтажное перекрытие 10 монтируют в направлении от предыдущего вниз, по направлению к верхнему перекрытию 4 старого (реконструируемого) здания 2. После устройства межэтажных перекрытий 10 выполняют монтаж внешних ограждающих конструкций - наружных стен 7. Именно в такой последовательности, по принципу «сверху вниз», выполняется монтаж межэтажных перекрытий 10. Это позволяет до момента возведения межэтажного перекрытия 10 выполнять работы без демонтажа кровли старого здания 2, а также осуществлять надстройку старого здания 2 без выселения его жильцов и значительно сокращает сроки строительства.
Кроме того, преимуществом предлагаемого технического решения является то, что старый и дополнительный фундаменты развязаны друг с другом: отсутствует необходимость в проведении работ по усилению старого фундамента, на него нет дополнительных нагрузок. Стены старого здания и реконструированного здания не взаимодействуют друг с другом, что также не приводит к появлению дополнительного нагрузочного воздействия на старое здание. Но при этом появляется возможность (с учетом заранее проведенных дополнительных расчетов) образования новых связей между стенами старого здания и наружными стенами реконструированного здания в виде лифтовых шахт или лестничных пролетов, или увеличения площади существующих жилых помещений за счет строительства лоджий.
Таким образом, предлагаемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать конструктивную систему жилого здания, которая обеспечивает прочность, жесткость и устойчивость его на стадии возведения и в период эксплуатации при действии всех расчетных нагрузок и воздействий.
Применение предлагаемого технического решения не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».