Узел соединения панелей при сборке здания
PANEL CONNECTION NODE DURING ASSEMBLY OF BUILDING

Настоящая группа изобретений относится к строительству, более конкретно к узлу соединения панелей при сборке здания, а так же к зданию, возведенному с использованием упомянутого узла соединения панелей. Группа изобретений может быть использована при возведении зданий путем сборки.
Из уровня техники известно здание, возводимое путем сборки из панелей (EP 3147418 A1, 29.03.2017), в котором вертикально ориентированные стеновые панели соединяются между собой при помощи расположенных в их углах пластин и/или уголков, а горизонтально ориентированные панели перекрытия прикрепляются крепежными элементами к каркасам стеновых панелей через упомянутые пластины.
Отсутствие центрирующих элементов вертикально ориентированных стеновых панелей увеличивает время возведения здания при его сборке. Кроме того, крепление горизонтально ориентированных панелей перекрытия к каркасам стеновых панелей через упомянутые пластины увеличивает нагрузку на них, что не способствует получению прочности и жесткости в узде соединения, а сложность конструкции упомянутого узла соединения, как выполненного цельным, так и составным, увеличивает время возведения здания, в частности, из-за необходимости использования дополнительных крепежных элементов и/или операций.
Наиболее близким аналогом заявленной группы изобретений является здание, возводимое путем сборки из панелей (WO 2020150836 A1, 30.07.2020), в котором соединение вертикально ориентированных стеновых панелей нижнего яруса со стеновыми панелями верхнего яруса выполнено в виде взаимодействующих между собой отверстий под вертикальные центрирующие элементы, и вертикальных центрирующих элементов, а горизонтально ориентированные панели перекрытия прикрепляются крепежными элементами к каркасу нижнего яруса стеновых панелей.
Крепление горизонтально ориентированных панелей перекрытия к каркасам нижнего яруса стеновых панелей увеличивает время возведения здания, в частности, из-за необходимости использования дополнительных кронштейнов и осуществление операций по их монтажу. Кроме того, упомянутый документ не раскрывает дополнительных крепежных элементов вертикально ориентированных стеновых панелей в пределах одного яруса, что не позволяет судить о прочности и жесткости соединения стеновых панелей яруса в рамках наиболее близкого аналога.
задачей
Таким образом,  заявленной группы изобретений является устранение недостатков известного уровня техники, а именно создание узла соединения панелей при сборке здания, который позволил бы обеспечить возможность возведения зданий путем сборки в короткие сроки, в частности многоэтажных, которые обладали бы высокой прочностью и жесткостью.
технический результат
На основании изложенного,  заявленной группы изобретений заключается в повышении прочности и жесткости возводимого путем сборки здания с одновременным уменьшением времени его возведения.
Упомянутый технический результат достигается за счет узла соединения панелей при сборке здания содержащего, по меньшей мере, четыре соединенных между собой вертикально ориентированных стеновых панелей и, по меньшей мере, две горизонтально ориентированных панелей перекрытия, при этом, по меньшей мере, четыре из вертикально ориентированных стеновых панелей разделены по высоте, по меньшей мере, двумя горизонтально ориентированными панелями перекрытия или крепежными элементами, по меньшей мере, двух горизонтально ориентированных панелей перекрытия на два яруса: верхний, образованный, по меньшей мере, двумя смежными стеновыми панелями и нижний, образованный, по меньшей мере, другими двумя смежными стеновыми панелями, при этом каждая из вертикально ориентированных стеновых панелей содержит каркас панели, а соединение стеновых панелей нижнего яруса со стеновыми панелями верхнего яруса выполнено в виде взаимодействующих между собой отверстий или углублений, под вертикальные центрирующие элементы, выполненных в нижней части каркаса панелей верхнего яруса или в горизонтальных пластинах, прикрепленных к нижней части каркаса панелей верхнего яруса, и вертикальных центрирующих элементов, прикрепленных к верхней части каркаса панелей нижнего яруса, кроме того, соединение смежных стеновых панелей яруса выполнено в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы, образованных в каркасе и/или закладных деталях каркаса, при этом упомянутые отверстия смежных стеновых панелей взаимодействуют между собой при помощи резьбовых крепежных элементов непосредственно и/или через одну или более дополнительную пластину и/или через один или более дополнительный уголок.
В частных формах реализации узла соединения панелей при сборке здания технический результат также достигается за счет нижеследующего.
Вертикально ориентированные стеновые панели выполнены несущими.
Каркас вертикально ориентированных стеновых панелей выполнен металлическим, преимущественно стальным.
Вертикально ориентированные стеновые панели образуют рядовой стык или угловой стык или Т-образный угловой стык или крестообразный угловой стык.
Отверстия под резьбовые крепежные элементы выполнены в верхней и нижней частях каркаса в его вертикальных элементах.
Отверстия под резьбовые крепежные элементы выполнены сквозными.
Отверстия под резьбовые крепежные элементы снабжены закладными гайками или резьбовыми втулками.
Верхний горизонтальный элемент, по меньшей мере, одной стеновой панели оснащен закладными резьбовыми крепежными элементами для крепления панелей перекрытия.
Горизонтально ориентированные панели перекрытия или крепежные элементы панелей перекрытия оснащены отверстиями или сквозными пазами под вертикальные центрирующие элементы стеновых панелей.
Вертикальные центрирующие элементы стеновых панелей выполнены в виде штырей.
Отверстия, образованные в каркасе стеновой панели, дополнительно взаимодействуют при помощи резьбовых крепежных элементов с уголками жесткости, прикрепленными к каркасу смежной стеновой панели.
Кроме того, упомянутый технический результат, достигается зданием, возведенным, с использованием, в частности, по меньшей мере, одного упомянутого узла соединения панелей.
Необходимо отметить, что заявленный узел соединения панелей при сборке здания позволяет точного и быстрого позиционировать панели друг относительно друга, а также обеспечивает использование простых элементов при соединении вертикально ориентированных стеновых панелей одного яруса и позволяет отказаться от дополнительных кронштейнов горизонтально ориентированных панелей перекрытия, что приводит уменьшению времени возведения здания путем сборки. Кроме того, конструктивные особенности узла соединения панелей при сборке здания, выполнение которого подробно охарактеризовано выше, позволяет осуществлять надежное соединение панелей, что позволяет повысить прочность и жесткость, как отдельного узла соединения, так и здания в целом.
Настоящее изобретение поясняется следующими графическими материалами:
Фиг. 1 а. Пример соединения панелей при котором вертикально ориентированные стеновые панели разделены по высоте на два яруса крепежными элементами горизонтально ориентированных панелей перекрытия.
Фиг. 1 б. Пример соединения панелей при котором вертикально ориентированные стеновые панели разделены по высоте на два яруса горизонтально ориентированными панелями перекрытия.
Фиг. 2. Пример соединения панелей при котором верхний горизонтальный элемент стеновой панели оснащен закладными резьбовыми крепежными элементами для крепления панелей перекрытия.
Фиг. 3. Пример выполнения соединение стеновых панелей нижнего яруса со стеновыми панелями верхнего яруса в виде взаимодействующих между собой отверстий и  вертикальных центрирующих элементов.
Фиг. 4. Пример выполнения соединения стеновых панелей яруса при котором панели образуют рядовой стык.
Фиг. 5. Пример выполнения соединения стеновых панелей яруса при котором панели образуют угловой стык (разрез).
Фиг. 6. и Фиг. 7. Примеры выполнения соединения стеновых панелей яруса при котором панели образуют Т-образный угловой стык (разрез).
Фиг. 8. Пример выполнения соединения стеновых панелей яруса при котором панели образуют крестообразный угловой стык (разрез).
Фиг. 9. и Фиг. 10. Примеры выполнения соединения стеновых панелей яруса при котором отверстия образованные в каркасе стеновой панели дополнительно взаимодействуют с уголками жесткости (разрез).
Фиг. 11. Примеры выполнения соединения стеновых панелей яруса при котором панели образуют крестообразный угловой стык при взаимодействии отверстий смежных стеновых панелей между собой непосредственно и через дополнительные пластины (разрез).
Узел соединения панелей при сборке здания включает, по меньшей мере, четыре соединенных между собой вертикально ориентированных стеновых панелей (фиг. 1а поз. 1, фиг. 4 поз. 20) и, по меньшей мере, две горизонтально ориентированных панелей перекрытия (фиг. 1а поз. 2), при этом, по меньшей мере, четыре из вертикально ориентированных стеновых панелей (фиг. 1 а поз. 1, фиг. 4 поз. 20) разделены по высоте на два яруса, крепежными элементами (фиг. 1 а поз. 3, фиг, 3 поз. 27), по меньшей мере, двух горизонтально ориентированных панелей перекрытия (фиг. 1а поз. 2).
Либо, как показано на фигуре 1б, узел соединения панелей при сборке здания включает, по меньшей мере, четыре соединенных между собой вертикально ориентированных стеновых панелей (1) и, по меньшей мере, две горизонтально ориентированных панелей перекрытия (2), при этом, по меньшей мере, четыре из вертикально ориентированных стеновых панелей (1) разделены по высоте на два яруса, по меньшей мере, двумя горизонтально ориентированными панелями перекрытия (2).
Кроме того, как показано на фигуре 2а, с целью обеспечения дополнительной жесткости и прочности, а также облегчения монтажа, верхний горизонтальный элемент  стеновой панели (1) оснащен закладными резьбовыми крепежными элементами (4) например, резьбовыми втулками, гайками или шпильками, для фиксации крепежных элементов (3) панелей перекрытия (2).
На фигуре 2б показан альтернативный вариант при котором верхний горизонтальный элемент стеновой панели (1) оснащен закладными крепежными элементами (5) в которых выполнены отверстия под болты (не показаны) которые фиксируют крепежные элементы (3) панелей перекрытия (2).
Как показано на фигуре 3, каждая из вертикально ориентированных стеновых панелей (11 и 12) содержит каркас панели (13 и 14), а соединение стеновых панелей (11) нижнего яруса со стеновыми панелями (12) верхнего яруса выполнено в виде взаимодействующих между собой отверстий (15), под вертикальные центрирующие элементы (16), выполненных в горизонтальных пластинах (17), прикрепленных к нижней части каркаса (13) панелей верхнего яруса (11), и вертикальных центрирующих элементов (16), прикрепленных к верхней части каркаса (14) панелей нижнего яруса (11).
Вертикальные центрирующие элементы стеновых панелей, в одной из частных форм реализации, выполнены в виде штырей, вместе с тем, они могут представлять собой конус, усеченный конус, цилиндр с фаской, полусфера, а также другое сужающееся тело вращения.
Горизонтальные пластины могут быть выполнены из листа, в частности толщиной 6 мм, с отверстиями под центрирующие элементы в виде штырей, в частности диаметром 43 мм в цилиндрической части, и прикреплены к нижней части каркаса панелей верхнего яруса, например сваркой.
Вместе с тем, необходимо отметить, что упомянутые отверстия, при использовании толстостенного профиля каркаса, могут быть выполнены в нижней части каркаса непосредственно без применения горизонтальных пластинах.
Коме того, имеет место вариант выполнения, при котором отверстие может быть заменено углублением под вертикальные центрирующие элементы, образованным, в частности, горячей или холодной пластической деформацией.
Все перечисленные альтернативные варианты позволяют быстро и точно позиционировать стеновые панели верхнего яруса относительно стеновых панелей нижнего яруса.
Вместе с тем, панели перекрытия или крепежные элементы панелей перекрытия оснащены отверстиями или сквозными пазами под вертикальные центрирующие элементы стеновых панелей.
Использования упомянутых отверстий или пазов в панелях перекрытия или крепежных элементах панелей перекрытия позволяет дополнительно ускорить позиционирование панелей перекрытия.
Кроме того, на фигуре 3 изображены отверстия (18) под резьбовые крепежные элементы, образованные в каркасе (13 и 14) и закладных деталях (10 и 19) каркаса.
Упомянутые отверстия под резьбовые крепежные элементы могут быть выполнены, в верхней и нижней частях каркаса в его вертикальных элементах.
Наличие каркаса, позволяет вертикально ориентированным стеновым панелям являться несущими, упомянутый каркас выполняется металлическим, преимущественно стальным. Аналогичным образом, несущими выполняются и панели перекрытия.
Выполнение панелей несущими позволяет отказаться от каркаса здания, в частности каркаса стен, а также отказаться от дополнительных опорных элементов, таких как колонны, что позволяет дополнительно ускорить сборку здания.
На фигуре 4 показано соединение стеновых панелей яруса при котором панели образуют рядовой стык, а соединение смежных стеновых панелей (20) яруса выполнено в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы (21), образованных в каркасе (22), при этом упомянутые отверстия смежных стеновых панелей взаимодействуют между собой при помощи резьбовых крепежных элементов (21) через дополнительную пластину (24) и дополнительный уголок (23).
Дополнительные пластины выполняются из листа, в частности толщиной 6 мм с отверстиями под резьбовой крепежный элемент, в частности с резьбой М12, толщина дополнительного уголка также преимущественно составляет 6 мм.
Кроме того, на фигуре 4 показано, что четыре соединенных между собой вертикально ориентированных стеновых панелей (20) разделены по высоте, крепежными элементами (27) горизонтально ориентированных панелей перекрытия, на два яруса.
На фигуре 5 показано соединение стеновых панелей яруса при котором панели образуют угловой стык, а соединение смежных стеновых панелей (30) яруса выполнено в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы (31), образованных в каркасе (32) и закладных деталях (33) каркаса, при этом упомянутые отверстия смежных стеновых панелей взаимодействуют между собой при помощи резьбовых крепежных элементов (31) через дополнительную пластину (35) и дополнительный уголок (34).
Отверстия в каркасе под резьбовые крепежные элементы выполнены сквозными, кроме того, часть отверстий под резьбовые крепежные элементы снабжены закладными гайками (36) или резьбовыми втулками, которые могут быть приварены или закреплены иным образом, в частности имея опорный элемент.
На фигурах 6 и 7 показано соединение стеновых панелей яруса при котором панели образуют Т-образный угловой стык, а соединение смежных стеновых панелей (40) яруса выполнено в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы (41), образованных в каркасе (42) и закладных деталях (43) каркаса, при этом упомянутые отверстия смежных стеновых панелей взаимодействуют между собой при помощи резьбовых крепежных элементов (41) через дополнительную пластину (45) и через дополнительные уголки (44).
На фигуре 8 приведен пример выполнения соединения стеновых панелей яруса при котором панели образуют крестообразный угловой стык, а соединение смежных стеновых панелей (50) яруса выполнено в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы (51), образованных в каркасе (52) и закладных деталях (53) каркаса, при этом упомянутые отверстия смежных стеновых панелей взаимодействуют между собой при помощи резьбовых крепежных элементов (51) через дополнительные уголки (54).
На фигурах 9 и 10 показано соединение стеновых панелей яруса при котором отверстия образованные в каркасе стеновой панели дополнительно взаимодействуют с уголками жесткости, а именно: соединение смежных стеновых панелей (60) яруса выполнено в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы (61), образованных в каркасе (62), при этом упомянутые отверстия смежных стеновых панелей взаимодействуют между собой при помощи резьбовых крепежных элементов (61) непосредственно (63) и через дополнительные пластины (64).
Кроме того, отверстия образованные в каркасе (62) стеновой панели (60) дополнительно взаимодействуют при помощи резьбовых крепежных элементов (61) с уголками жесткости (65), прикрепленными к каркасу (62) смежной стеновой панели (60).
В отношении примера, приведенного на фигуре 11 необходимо отметить, что соединение смежных стеновых панелей (60) яруса выполнено в виде отверстий под резьбовые крепежные элементы (61), образованных в каркасе (62), при этом упомянутые отверстия смежных стеновых панелей взаимодействуют между собой при помощи резьбовых крепежных элементов (61) непосредственно (63) и через дополнительные пластины (64).
Упомянутое соединение также может быть осуществлено и восемью отверстиями в смежных стеновых панелях, непосредственно взаимодействующих между собой при помощи четырех резьбовых крепежных элементов, выполненных по парно разнесенными по высоте и по углу, в частности, выполненных минимально разнесенными по высоте и под прямым углом.
Все перечисленные конструктивные особенности узла соединения панелей позволяют осуществлять возведение путем сборки девяти и менее этажных зданий, в том числе и в сейсмоопасных районах, в частности при строительстве 9-ти этажных зданий в районах с сейсмикой 5-6 баллов, 7-ми этажных зданий в районах с сейсмикой до 8 баллов и 4-х этажных зданий с сейсмикой до 9 баллов включительно.
Упомянутые здания могут иметь различное функциональное назначение: жилые многоквартирные дома; общественные здания; здания гостиниц; хостелов; апарт-отелей, комплексов апартаментов; таунхаусов; студенческих кампусов, общежитий; легко возводимых в сложных условиях размещения модулей различного назначения.
В качестве основания под здание, приведенное в качестве примера реализации заявленного изобретения, был принят вариант с устройством фундаментной плиты. Однако, в качестве основания также могут быть использованы плитно-свайные основания, свайные ростверки, столбчатые фундаменты и др.
Монтаж панелей при возведении здания с использованием заявленного узла соединения панелей при сборке здания производится нижеследующим образом.
Осуществляется монтаж стеновых панелей нижнего яруса, при этом фиксируют стеновые панели нижнего яруса меду собой при помощи резьбовых крепежных элементов, дополнительных пластин и уголков.
Устанавливают связующие (распорные) панели перекрытия, их фиксация производится на стеновых панелях нижнего яруса при помощи закладных резьбовых крепежных элементов для крепления панелей перекрытия, которыми оснащены  горизонтальные элементы соответствующих стеновых панелей и отверстий в опорных частях плит перекрытий.
Далее устанавливаются рядовые панели перекрытий с фиксацией способом, изложенным выше.
Далее устанавливаются пристенные панели перекрытий.
Осуществляется заделка монтажных стыков нижнего яруса
Монтируют панелей стен верхнего яруса, с использованием вертикальных центрирующих элементов панелей нижнего яруса, при этом, фиксируют резьбовыми крепежными элементами через отверстия в каркасах и закладных деталях каркасов стеновых панелей яруса, а также панелей перекрытий, при помощи дополнительных пластин и уголков.
Осуществляется заделка стыков верхнего яруса.
Необходимо отметить, что элементы устанавливают в такой последовательности, которая обеспечивает жесткость и пространственную неизменяемость возводимой конструкции. Последовательность монтажа в каждом конкретном случае определяется проектом производства работ и комплектом монтажной оснастки.
Монтаж и стыковка панелей осуществляется по маркам, нанесенным на второстепенных поверхностях панелей по допускам, установленным в проектной документации. Точность установки стеновых панелей определена особенностями их конструкции и конструкции панелей перекрытия, в состав которых введены элементы узлов стыковки и крепления. Для фиксации стеновых панелей в монтажном положении применяются струбцины, домкраты и распорки. После установки стеновых панелей в монтажном положении монтажные стыки заделываются и герметизируются.
Описанные в настоящей заявке узлы соединения панелей при сборке здания позволяют применять их как для объектов капитального строительства, так и для самостоятельных единиц (временных зданий) для устройства бытовых городков.