СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ, ЭКОЛОГИЧЕСКИ-БЕЗОПАСНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИЗ СБОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
METHOD FOR CONSTRUCTING ENERGY-EFFICIENT, ENVIRONMENTALLY SAFE STRUCTURES OF PREFABRICATED STRUCTURES

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу строительства энергоэффективных, экологически безопасных сооружений, и может быть использовано при разработке проектов и последующей застройке жилых территорий для расселения и постоянного жительства, а также рекреационных территорий сезонного отдыха, в строительстве объектов соцкультбыта, жилищного и промышленного назначения.
Известна каркасно-панельная технология строительства энергоэффективного здания по патенту Российской Федерации №131752, кл. E04B 1/02, 2013 г., которая позволила создать высокоэнергоэффективное здание за счет большего использования в нем каркаса из легких тонкостенных металлических профилей, энергоэффективных утеплителей, комплектующих, архитектурных средств и приемов.
Используемая каркасно-панельная технология в строительстве такого здания представляет собой целесообразное и эффективное решение, дающее значительную экономию, одной из составляющих которой является использование в ограждающих конструкциях металлического каркаса на основе легких стальных тонкостенных конструкций и несущего каркаса из железобетона с теплоизолирующими вкладышами.
Однако в строительстве таких зданий отсутствуют типовые модули, что приводит к использованию большой номенклатуры комплектующих изделий, которая неизбежно ведет к получению отходов, к увеличению запасов и сроков строительства.
Известен способ строительства экологичного здания по патенту Российской Федерации №80486, кл. E04H 1/00, 2009 г., принятый заявителем за прототип, по которому элементы сооружения, а именно основание, стены, перекрытие, крышу, сооружают из панелей, скрепляют их между собой и монтируют на фундаменте.
На выбранном и размеченном участке возводят фундамент, для чего в указанных местах устанавливают винтовые сваи, выставляя их на одном уровне. Затем, чтобы создать единый фундамент, все винтовые сваи соединяют между собой обвязочной балкой либо металлической, либо бетонной.
На возведенный фундамент монтируют основание, собирая его из трех слоев, при этом панель основания закрепляют непосредственно на фундаменте. После этого возводят стены, панели которых соединяют с панелями основания. Внутри стен устанавливают балки, соединяя их между собой соединительным элементом и крепежными элементами. Пустоты между рядовыми балками заполняют утеплителем. А угол стены, где размещена также балка и стеновые панели, связан торцевым соединительным элементом. Для придания определенной жесткости зданию нижний и верхний торцы собранных стен соединяют обвязочной балкой.
Затем монтируют перекрытие, выполненное также из унифицированных панелей, укладывая их на собранные стены и соединяя с обвязочной балкой. После этого возводят элементы крыши и кровлю. Здание собрано. Приступают к внутренней отделке, монтируя в том числе систему вентиляции и отопления, в которую входит теплый плинтус. Его устанавливают по периметру помещения. Тепло, исходящее от него, быстро нагревает пол и стены помещения и поддерживает постоянную температуру по всей его высоте.
Однако в строительстве описанного здания используют не только значительное количество панелей, определяющих номенклатуру комплектующих, входящих в конструкцию здания, но и отходы, в том числе пиломатериалов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа строительства экологичного сооружения, который позволил бы сократить номенклатуру изготавливаемых и комплектующих изделий, создать унифицированные модульные элементы, за счет применения которых сократить расходы листового материала, отходы производства и повысить производительность труда, а именно создать унифицированные модульные элементы для стен, перекрытий, покрытий, кровли, из которых было бы возможно строительство различных зданий и сооружений, как малоэтажных, так и жилых повышенной этажности, промышленных зданий.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении модульные сборные элементы изготавливают из легких стальных компонентов и обшивают листовым материалом, при этом каркас конструкции из легких стальных компонентов выполняют из С-образного профиля, а на каждом модульном сборном элементе листовой материал закрепляют с обеих сторон, с симметричным сдвигом наружу не более чем на  ширины С-образного профиля
Кроме того, на каждом модульном сборном элементе листовой материал закрепляют с обеих сторон, с симметричным сдвигом наружу не более чем на  ширины С-образного профиля.
Кроме того, для заполнения проемов, образованных подоконными и надоконными модульными сборными элементами - оконный проем, и дверного проема, выполненного в дверном модульном сборном элементе, дополнительно в каждый проем устанавливают панель откоса шириной, равной сумме толщин модульного сборного элемента и фасадной конструкции, закрепляют панель откоса к легкому стальному компоненту, после чего проем заполняют оконной или дверной конструкцией по меньшей мере в два независимых контура, причем наружный контур закрепляют к панели откоса и устанавливают заподлицо с фасадной конструкцией.
Кроме того, из набора модульных сборных элементов производят предварительную сборку объемных элементов в виде блок-комнат, из которых строят затем энергоэффективное, экологически безопасное сооружение.
Кроме того, для изготовления перекрытия и покрытия в качестве несущего опорного элемента перекрытия и покрытия используют пространственную конструкцию в виде фермы из легких стальных компонентов, у которой С-образный профиль выполняют с полками более высоты профиля, на нижнем и верхнем поясах фермы выполняют вырезы для установки стоек и раскосов фермы и отверстия для крепежных элементов, при этом профиль, используемый для изготовления раскосов и стоек, выполняют с ребром жесткости, а для сборки фермы используют крепежные элементы в виде трубчатых заклепок, или болтового соединения, после чего к нижнему и верхнему поясам фермы закрепляют исходный листовой материал.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в использовании унифицированных модульных сборных элементов, изготовленных по размерам, кратным размеру листа целого листового материала обшивки каркаса, входящих в набор модульных сборных элементов для устройства стен, перекрытий, покрытий, кровли, позволил сократить номенклатуру изготавливаемых и комплектующих изделий для строительства энергоэффективных, экологически безопасных сооружений, создать унифицированные модульные сборные элементы, сократить отходы листового материала и производства в целом, повысить производительность труда и, как следствие, снизить себестоимость строительства сооружения.
На фиг. 1 изображена схема сборки сооружения из модульных сборных элементов;
на фиг. 2 - фрагмент примера соединения стеновых модульных сборных элементов между собой и основанием;
на фиг. 3 - сечение A-A на фиг. 2;
на фиг. 4 - рядовый модульный сборный элемент в собранном виде, вид сверху;
на фиг. 5 - фрагмент схемы размещения в проеме стены сооружения элементов ограждающей оконной конструкции;
на фиг. 6 - фрагмент схемы размещения в проеме стены сооружения элементов ограждающей дверной конструкции;
на фиг. 7 - дверной модульный сборный элемент;
на фиг. 8 - объемные элементы в виде блок-комнат;
на фиг. 9 - несущие опорные элементы перекрытия и покрытия, выполненные в виде фермы и сечение стоек и раскосов с ребром жесткости.
Известно, что применение модульных элементов, в том числе и объемных, позволяет осуществлять производство не только строительных конструкций, но и строить здания и сооружения с различными объемно-планировочными решениями.
Изготовление модульных элементов не требует значительной материально-технической базы. Небольшой вес элементов дает возможность устанавливать их без грузоподъемных механизмов. Установка готовых модулей позволяет сократить время при монтаже конструкций здания и снизить себестоимость работ.
В строительстве экологичных сооружений по заявленному способу используют модульный принцип. Для этого до начала производства таких зданий и сооружений специально подбирают базовый модуль со своими размерами. В предлагаемом решении в качестве такового базового модуля взят листовой материал, например стальной лист, лист ДСП, ДВП или OSB и другие, габаритные размеры которых определяют кратность размеров всех модульных сборных элементов.
В дальнейшем использование базового модуля - исходного листового материала направлено на изготовление стеновых модульных сборных элементов, а также модульных сборных элементов перекрытия, покрытия, крыши и объемных элементов в виде блок-комнат с размерами, кратными размерам базового модуля.
a
a
b
b
Используемые для возведения стен сооружения модульные сборные элементы представляют собой набор стеновых модульных сборных элементов, в который входят, например: угловой 1, рядовый 2, подоконный 3, надоконный 4 и дверной модульный сборный элемент 5 с дверным проемом 6. Подоконный 3 и надоконный 4 модульные сборные элементы образуют оконный проем 7. Каркас каждого стенового модульного сборного элемента изготавливают из легких стальных компонентов C-образного профиля 8. При этом габаритные размеры каждого модульного сборного элемента выполняют кратными размерам листа базового модуля, а именно исходного листового материала 9. А ширину каждого модульного элемента определяют по формуле A=a×1/n+a×m, или A=b×1/n+b×m, и задают размерами, кратными размеру целого листа исходного листового материала или его части, а высотой стенового модульного сборного элемента определяют высоту этажа сооружения, длина элемента перекрытия, покрытия, крыши равна шагу несущих опорных элементов, где:
- A - ширина модульного сборного элемента;
- a, b - габариты листового материала;
a
b
- n, n - множитель а или b (1, 2, 3,4…);
a
b
- m, m - множимое число a или b (0, 1, 2, 3, 4…).
На каждом модульном сборном элементе листовой материал закрепляют с обеих сторон, с симметричным сдвигом наружу не более чем на ½ ширины C-образного профиля.
Например, рядовый 2 модульный сборный элемент изготавливают следующим образом. На каркас, выполненный из легких стальных компонентов C-образного профиля 8, с обеих сторон закрепляют листовой материал 9 с симметричным сдвигом не более чем на ½ ширины C-образного профиля.
А при изготовлении модульных сборных элементов перекрытия 10 и покрытия 11 листовой материал 9 закрепляют по меньшей мере с одной нижней стороны модульного сборного элемента 10 или 11 со сдвигом во внутрь на ширину C-образного профиля.
Для заполнения проемов, образованных подоконными 3 и надоконными 4 модульными сборными элементами - оконный проем 7, и дверного проема 6, выполненного в дверном модульном сборном элементе 5, дополнительно в каждый проем устанавливают панель откоса 12 шириной, равной сумме толщин модульного сборного элемента и фасадной конструкции 13. Закрепляют панель откоса 12 к легкому стальному компоненту 8, после чего проем заполняют оконной 14 или дверной 15 конструкцией по меньшей мере в два независимых контура. Причем наружный контур закрепляют к панели откоса 12 и выполняют заподлицо с фасадной конструкцией 13.
Для изготовления перекрытия и покрытия в качестве несущего опорного элемента перекрытия и покрытия используют пространственную конструкцию в виде фермы 16 из легких стальных компонентов, у которой C-образный профиль выполняют с полками более высоты профиля, на нижнем 17 и верхнем 18 поясах фермы 16 выполняют вырезы для установки стоек 19 и раскосов 20 фермы 16 и отверстия для крепежных элементов, при этом профиль, используемый для изготовления стоек 19 и раскосов 20, выполняют с ребром жесткости 21, а для сборки фермы 16 используют крепежные элементы в виде трубчатых заклепок 22 или болтового соединения, после чего к нижнему 17 и верхнему 18 поясам фермы 16 закрепляют исходный листовой материал 9.
Кроме того, с использованием предлагаемого способа из набора модульных сборных элементов производят предварительную сборку объемных элементов в виде блок-комнат 23, из которых строят затем энергоэффективное, экологически безопасное сооружение.
Само здание или сооружение строят из набора стеновых модульных сборных элементов и модульных сборных элементов перекрытий и покрытий или из набора объемных элементов в виде блок-комнат.
Возводят стены здания и сооружения следующим образом.
На заранее подготовленное основание 24 устанавливают объемные элементы в виде блок-комнат 23 или стеновые модульные сборные элементы, предварительно подкладывая под них теплозвукоизляционную прокладку 25, крепят их к основанию 24 посредством уголков 26 и анкерных болтов 27 и соединяют их между собой соединительным элементом 28. После чего во внутрь каждого стенового модульного элемента помещают утеплитель 29, по наружной поверхности собираемой стены устанавливают фасадные конструкции 13, а внутреннюю поверхность облицовывают.
Таким образом возводят все стены сооружения и лицевую, и заднюю, и торцевые, с использованием всего набора стеновых модульных сборных элементов. Используют его, набор, в разных сочетаниях в зависимости от проекта и планировки сооружения.
Размеры стеновых модульных сборных элементов, из которых строят сооружения, кратны размерам базового модуля - целого листа исходного листового материала. Кроме того, размеры модульных сборных элементов должны быть удобными для транспортировки железнодорожным и автомобильным транспортом и удовлетворяющими требованиям правил перевозки грузов с учетом степени негабаритности.
После этого на несущие стеновые модульные сборные элементы укладывают модульные сборные элементы перекрытия 10. На несущие опорные элементы перекрытия - фермы 16 укладывают модульные сборные элементы покрытия 11 и скрепляют их между собой. Монтируют конструкции кровли и фасада, выполняют монтаж внутренних и наружных инженерных систем, выполняют наружные и внутренние отделочные работы.
Использование предлагаемого технического решения позволило создать способ строительства энергоэффективного, экологичного сооружения с использованием объемных или модульных сборных элементов на основе базового модуля, который позволил сократить номенклатуру комплектующих изделий, создать унифицированные элементы, за счет применения которых сократить отходы производства и повысить производительность труда.
Так как основные тепловые потери здания происходят через проемы, то изготовление проемов, снабженных панелями откоса для установки по меньшей мере двух независимых контуров из оконных или дверных конструкций, позволило существенно сократить эти потери наружными ограждающими конструкциями.