БЕТОННОЕ ЗДАНИЕ С ЛЕГКИМ СТАЛЬНЫМ ОБЪЕМНЫМ КАРКАСОМ И СПОСОБ ЕГО СООРУЖЕНИЯ
CONCRETE BUILDING WITH LIGHT STEEL VOLUME FRAME AND METHOD OF ITS ASSEMBLY

По настоящей заявке испрашивается приоритет на основании китайской патентной заявки №201010104259.2, поданной 29 января 2010 г. в Государственное ведомство по интеллектуальной собственности КНР. Все содержание указанной заявки включается в материалы настоящей заявки путем отсылки.
Область техники
Предлагаемые изобретения относятся к области строительства и строительных технологий и в частности к бетонному зданию с легким стальным объемным каркасом и способу его сооружения.
Предшествующий уровень техники
В области строительных технологий бетонные конструкции могут применяться не только для малоэтажного и многоэтажного строительства, но также и для быстровозводимых зданий и, соответственно, находят широкое применение.
Для бетонных конструкций, заливаемых на месте, могут потребоваться стальная арматура и опалубки, устанавливаемые по месту, что требует трудоемких работ и удлиняет сроки строительства.
Предварительно отверждаемые составные стеновые компоненты изготавливают на заводе и собирают на месте. Однако, из-за необходимости решения проблем плотного соединения между сборными элементами и просачивания воды через стыки между сборными элементами, стоимость сооружения может быть высокой.
В опубликованной патентной заявке Китая CN 1958984А описаны составное бетонное здание с каркасом из стальной сетки и способ его сооружения, в которых для стального каркаса используют холодноштампованную тонкую сталь, а традиционную деревянную или стальную опалубку заменяют стальной сеткой. Исходная стальная сетка производится на заводе и монтируется в стальной сетчатый каркас на месте. Затем на месте производят заливку бетона для получения прочной стеновой конструкции. Однако, эта конструкция обладает следующими недостатками.
Во-первых, стальной решетчатый профиль, применяемый в сетчатом каркасе, представляет собой холодноштампованную деталь толщиной 1,0-4,0 мм и С-образным, U-образным или Z-образным поперечным сечением. В перемычке между двумя параллельными уголковыми ребрами формируются и равномерно распределяются проемы. По периферии каждого проема образуется армирующая окантовка, которая между двумя смежными проемами образует U-образную перемычку. Процесс изготовления стального решетчатого профиля довольно сложен. Отверстия проемов нужно пробивать штампом в тонком стальном листе, а затем производить холодную гибку на отдельном устройстве. В зависимости от доли площади проемов в общей площади стального решетчатого профиля, количество обрезков стальных листов, отправляемых в отходы, может достигать 10-15%. Более того, для изготовления стального решетчатого профиля может потребоваться специальная производственная линия, что приведет к увеличению стоимости производства.
Во-вторых, используемая для каркаса стальная сетка - это плоская сетка, получаемая холодной штамповкой оцинкованного стального листа толщиной от 0,3 до 0,6 мм. На плоской сетке образуются нити сетки в форме выпуклых полосок, расположенные параллельно на заданном расстоянии, и стальная сетка закрепляется на поверхности стального остова выступающими участками нитей-полосок. Стальная сетка не принимает на себя часть конструкционных нагрузок и используется просто в качестве опалубки, что может вызвать увеличение стоимости строительства и повысить металлоемкость сооружения. После отверждения бетона на поверхности стальной сетки могут потребоваться штукатурные работы для выравнивания поверхности, что увеличивает трудоемкость процесса.
В другой опубликованной патентной заявке Китая CN 101654925А описаны бетонное здание с литой пространственной фермой и способ его сооружения. Однако в способе применяется несъемная опалубка, которую нельзя повторно использовать, что может увеличить стоимость строительства. Кроме того, поскольку опалубку нельзя удалить, неудобно определять плотность отвердевшего бетона.
Краткое изложение изобретения
Конструктивные варианты предлагаемого изобретения предназначены для решения, хотя бы частичного, по крайней мере, одной из существующих проблем. Соответственно предлагается бетонное здание с легким стальным объемным каркасом. Каркас такого здания прост и нетрудоемок в изготовлении, не требует дорогостоящего оборудования и позволяет снизить количество используемого металла. Также предлагается способ сооружения бетонного здания с легким стальным объемным каркасом.
Согласно изобретению в широком смысле, предлагается бетонное здание с легким стальным объемным каркасом. Здание включает: стеновой объемный легкий стальной каркас; объемный легкий стальной каркас панельного перекрытия, соединенный со стеновым объемным легким стальным каркасом, с образованием объемного легкого стального каркаса строительной секции. Бетон заливают в объемный легкий стальной каркас строительной секции, в котором каждый стеновой объемный легкий стальной каркас и каждый объемный легкий стальной каркас панельного перекрытия содержит сварную сетчатую арматуру и множество стальных решетчатых профилей. Стальные решетчатые профили находятся на расстоянии один от другого, и каждый имеет множество растянутых отверстий. Для соединения вместе нескольких стальных решетчатых профилей к ним приварена сварная сетчатая арматура. Каждый стальной решетчатый профиль содержит два параллельных уголковых ребра и множество перемычек между ними. Два уголковых ребра и множество перемычек выполнены как единая деталь. Между перемычками и между уголковыми ребрами находятся растянутые отверстия. Множество перемычек и множество растянутых отверстий образуются путем растягивания двух уголковых ребер.
Другим объектом изобретения в широком смысле является способ сооружения бетонного здания с легким стальным объемным каркасом. Способ предусматривает:
(1) соединение с помощью сварной сетчатой арматуры стальных решетчатых профилей, отстоящих один от другого, и имеющих каждый множество растянутых отверстий, При этом образуются соответственно стеновой объемный легкий стальной каркас и объемный легкий стальной каркас панельного перекрытия, в которых каждый стальной решетчатый профиль содержит два параллельных уголковых ребра и множество перемычек между двумя уголковыми ребрами. Два уголковых ребра и множество перемычек между ними выполнены как единая деталь. Между перемычками и между уголковыми ребрами находятся растянутые отверстия. Множество перемычек и множество растянутых отверстий образуются путем растягивания двух уголковых ребер;
(2) закрепление нижнего края стенового объемного легкого стального каркаса на фундаменте, соединение стенового объемного легкого стального каркаса и объемного легкого стального каркаса панельного перекрытия с образованием объемного легкого стального каркаса строительной секции;
(3) монтаж съемных опалубок на объемном легком стальном каркасе строительной секции с образованием камеры для заливки бетона в объемном легком стальном каркасе строительной секции; и
(4) заливку бетона в камеры для заливки бетона и выборочное удаление опалубок с образованием цельного строительного блока.
Для бетонного здания с легким стальным объемным каркасом и, соответственно, способа его сооружения согласно представленному изобретению, стеновой объемный легкий стальной каркас и объемный легкий стальной каркас панельного перекрытия образуют путем сварки сетчатой сварной арматуры и стальных решетчатых профилей, каждый из которых имеет множество растянутых отверстий, так что использование стальных решетчатых профилей может упростить и облегчить процесс, сэкономить материалы и затраты, время и вложения в промышленное оборудование. Более того, опалубки можно снимать и повторно использовать, еще более сокращая затраты.
Другие особенности и преимущества конструктивных вариантов предлагаемого изобретения будут частично даны в дальнейшем описании, частично будут очевидны из дальнейшего описания или могут быть установлены на практике при использовании настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Эти и другие особенности и преимущества конструктивных вариантов предлагаемого изобретения будут более понятны и наглядны из последующего описания с отсылками к прилагаемым чертежам, на которых:
Фиг.1 - схематическое изображение на виде сверху стенового объемного легкого стального каркаса бетонного здания согласно представленному изобретению.
Фиг.2 - вертикальный разрез бетонного здания с легким стальным объемным каркасом вдоль линии А-А на Фиг.1.
Фиг.3 - вид в перспективе объемного легкого стального каркаса строительной секции, образуемого стеновым объемным легким стальным каркасом и объемным легким стальным каркасом панельного перекрытия, согласно представленному изобретению.
Фиг.4 - схематическое изображение стального решетчатого профиля с растянутыми отверстиями, используемого в стеновом объемном легком стальном каркасе и в объемном легком стальном каркасе панельного перекрытия согласно представленному изобретению.
Фиг.5 - схематическое изображение сварной сетчатой арматуры в стеновом объемном легком стальном каркасе и в объемном легком стальном каркасе панельного перекрытия согласно представленному изобретению.
Фиг.6 - схематическое изображение в изометрии изоляционной панели бетонного здания с легким стальным объемным каркасом согласно представленному изобретению.
на Фиг.7 показана последовательность действий способа сооружения бетонного здания с легким стальным объемным каркасом согласно представленному изобретению.
Подробное описание изобретения
Детали изобретения будут раскрыты при описании конструктивных вариантов. Приводимые конструктивные варианты со ссылками на чертежи являются иллюстративными, пояснительными и используются для общего понимания предлагаемого изобретения. Они не должны рассматриваться как ограничивающие данное изобретение. Одни и те же или аналогичные элементы и элементы, имеющие те же или такие же функции, обозначены одинаковыми числовыми позициями по всему описанию.
В описании, если специально не оговорено иное, соотносительные термины «центральный», «продольный», «боковой», «передний», «задний», «правый», «левый», «внутренний», «наружный», «нижний», «верхний», «горизонтальный», «вертикальный», «над», «под», «верх», «низ», а также производные от них (например, «горизонтально», «вниз», «вверх» и т.д.) следует понимать как относящиеся к ориентации только при демонстрации на чертежах и пояснениях к ним. Эти соотносительные термины даются для удобства описания и не требуют, чтобы предлагаемое устройство было сконструировано или работало бы именно в такой ориентации.
Если специально не оговорено иное, термины, относящиеся к соединениям, связям и т.д., такие как «связанный» и «взаимосвязанный», используются для соединений, в которых конструкции скреплены или соединены между собой непосредственно или через промежуточные детали, а также для жестких или подвижных соединений.
Бетонное здание с легким стальным объемным каркасом согласно настоящему изобретению будет описано далее с отсылками к чертежам.
Как показано на Фиг.1-5, бетонное здание с легким стальным объемным каркасом согласно настоящему изобретению содержит стеновой объемный легкий стальной каркас 1, объемный легкий стальной каркас 2 панельного перекрытия и бетон.
Как показано на Фиг.3, объемный легкий стальной каркас 2 панельного перекрытия соединяют со стеновым объемным легким стальным каркасом 1, образуя объемный легкий стальной каркас строительной секции. Бетон заливают в объемный легкий стальной каркас строительной секции. Съемные опалубки 3 устанавливают на объемный легкий стальной каркас строительной секции перед заливкой бетона, и опалубки 3 выборочно удаляют после отверждения бетона, для повторного использования.
Следует отметить, что выражение “опалубки 3 выборочно удаляют после отверждения бетона” означает, что такой выбор может зависеть от требований проекта. Например, в одном случае опалубка 3 на наружной стороне стенового объемного легкого стального каркаса 1, образующая наружную стену бетонного здания с легким стальным объемным каркасом, может не удаляться, а оставаться постоянной, и, следовательно, изоляционная панель 8 может быть прикреплена к опалубке 3 на наружной стороне стенового объемного легкого стального каркаса 1, образуя наружную стену бетонного здания с легким стальным объемным каркасом. То есть, изоляционный слой размещают на наружной стене бетонного здания с легким стальным объемным каркасом, улучшая таким образом теплоизоляционную защиту здания. Однако, опалубки 3 под объемным легким стальным каркасом 2 панельного перекрытия и опалубки 3 на стеновом объемном легком стальном каркасе 1, которые не образуют наружную стену бетонного здания с легким стальным объемным каркасом, могут удаляться. Естественно в другом случае могут удаляться все опалубки 3.
Каждый из стеновых каркасов 1 и каркасов 2 панельного перекрытия содержит сварную сетчатую арматуру 4 и множество стальных решетчатых профилей 11. Стальные решетчатые профили 11, располагают на расстоянии один от другого, и каждый из них имеет множество растянутых отверстий 113. Для соединения нескольких стальных решетчатых профилей 11 вместе их приваривают к сварной сетчатой арматуре 4.
Каждый стальной решетчатый профиль 11 состоит из двух параллельных уголковых ребер 111 и множества соединяющих перемычек 112. Два уголковых ребра 111 и перемычки 112 выполнены как единая деталь. Сами перемычки 112 и отверстия 113 между ними образуются растягиванием двух уголковых ребер 111.
У бетонного здания согласно представленному изобретению, стеновой объемный легкий стальной каркас 1 и объемный легкий стальной каркас 2 панельного перекрытия образуют свариванием вместе сварной сетчатой арматуры 4 и нескольких стальных решетчатых профилей 11. При этом множество перемычек 112 и множество растянутых отверстий 113 образуются растягиванием двух уголковых ребер 111, так что стальной решетчатый профиль 11 позволяет упростить изготовление, сэкономить материалы и затраты, время и вложения в промышленное оборудование.
В некоторых конструктивных вариантах, бетонное здание с легким стальным объемным каркасом может быть многоэтажным, как показано на Фиг.2. Для примера показано восьмиэтажное здание. Каждый этаж бетонного здания с легким стальным пространственным каркасом образуется одним ярусом цельного строительного блока, а каждый цельный строительный блок образуется горизонтальным примыканием одной или более строительных секций. Например, в конструктивном варианте, показанном на Фиг.1-2, один цельный строительный блок образован десятью строительными секциями.
Каждая строительная секция образуется путем заливки бетоном одного объемного легкого стального каркаса. Каркас строительной секции, образован одним стеновым объемным легким стальным каркасом 1 и одним объемным легким стальным каркасом 2 панельного перекрытия. Несколько цельных строительных блоков, последовательно устанавливаемых один на другой, образуют многоэтажное бетонное здание с легким стальным объемным каркасом, в котором стеновой каркас 1 верхнего яруса цельного строительного блока крепится к стеновому каркасу 1 соседнего нижнего яруса цельных строительных блоков. Стеновой каркас 1 верхнего яруса цельных строительных блоков может быть соединен со стеновым каркасом 1 соседнего нижнего яруса цельных строительных блоков, например, соединительным элементом. Нижний край стенового каркаса 1 нижнего яруса цельных строительных блоков крепится на фундаменте 13. Верхний край стенового каркаса 1 верхнего яруса цельных строительных блоков соединен с каркасом 2 панельного перекрытия, служащего крышей.
В некоторых конструктивных вариантах, каркас 2 панельного перекрытия может соединяться со стеновым каркасом 1 сваркой с образованием объемного легкого стального каркаса строительной секции. Можно также каркас 2 панельного перекрытия соединять со стеновым каркасом 1 соединительными элементами.
В других вариантах, как упоминалось выше, опалубка 3 может постоянно оставаться на наружной стороне стенового объемного легкого стального каркаса 1, образуя наружную стену бетонного здания. Другими словами, после отверждения бетона, опалубка 3 на наружной стороне стенового объемного легкого стального каркаса 1, образующая наружную стену бетонного здания, может не удаляться, и изоляционная панель 8 может крепиться к опалубке 3, таким образом улучшая теплоизоляционную защиту здания.
В одном случае, как показано на Фиг.4, например, каждый стальной решетчатый профиль 11 в стеновом объемном легком стальном каркасе 1 и объемном легком стальном каркасе 2 панельного перекрытия может быть изготовлен из одного стального листа, путем нанесения множества прорезей между двумя уголковыми ребрами 111 в продольном направлении (т.е. левое и правое направления на Фиг.4) уголковых ребер 111 и последующим растягиванием двух уголковых ребер 111 в поперечном к уголковым ребрам 111 направлении (т.е., верхнее и нижнее направление на Фиг.4), так что между двумя уголковыми ребрами 111 образуются множество перемычек 112 и множество растянутых отверстий 113, ограниченных перемычками 112,. Таким образом, стальные решетчатые профили 11 могут быть очень просты в изготовлении, позволяют экономить материалы, сокращать время и трудозатраты.
Следует отметить, что конструкция стенового каркаса 1 по существу такая же, как и каркаса 2 панельного перекрытия, за исключением того, что перед заливкой бетона съемные опалубки 3 устанавливают на двух сторонах стенового каркаса 1, тогда как съемные опалубки 3 просто устанавливают на нижнюю поверхность каркаса 2 панельного перекрытия.
В некоторых конструктивных вариантах, могут быть спроектированы двери и окна здания в зависимости от требований проекта. По этой причине на участках стенового объемного легкого стального каркаса 1 предусматривают дверные и оконные проемы с тем, чтобы разместить двери и окна здания соответственно. На двух сторонах соответственно дверного проема и оконного проема, оставленных в горизонтальном направлении на участках стенового объемного легкого стального каркаса 1, располагают окаймляющие элементы 6. Каждый окаймляющий элемент 6 содержит продольные арматурные стальные стержни и горизонтальные хомуты или содержит вертикальные арматурные стержни, вертикальные стальные профили и горизонтальные хомуты. Кроме того, над дверными и оконными проемами размещают соединительные балки 7. Каждая соединительная балка 7 содержит горизонтальные армирующие стальные стержни и вертикальные хвостовики. В соответствии с проектом в объемном легком стальном каркасе 2 панельного перекрытия может быть предварительно сформирован лестничный колодец.
Как показано на Фиг.5, сварная сетчатая арматура 4 может быть изготовлена сваркой арматурных стальных стержней 41, расположенных горизонтально, и арматурных стальных стержней 42 расположенных вертикально. Сварную сетчатую арматуру 4 сваривают со множеством отстоящих один от другого стальных решетчатых профилей 11, имеющих каждый множество растянутых отверстий 113, образуя при этом стеновой объемный легкий стальной каркас 1 и объемный легкий стальной каркас 2 панельного перекрытия соответственно.
В некоторых конструктивных вариантах, изоляционная панель 8, размещаемая на наружной стене бетонного здания с легким стальным пространственным каркасом может быть составной изоляционной панелью. Как показано на Фиг.6, изоляционная панель 8 содержит (последовательно в направлении изнутри наружу) изоляционный слой 801 из полистирола или минеральной ваты, слой противорастрескивающего состава или защитный слой 802 панели и декоративный поверхностный слой 803.
Способ сооружения бетонного здания с легким стальным пространственным каркасом согласно настоящему изобретению будет описан далее со ссылкой на Фиг.7. Способ сооружения бетонного здания согласно настоящему изобретению включает следующие операции:
(1) соединение вместе стальных решетчатых профилей 11, отстоящих один от другого, и имеющих каждый множество растянутых отверстий 113, с помощью сварной сетчатой арматуры 4 для образования соответственно стенового объемного легкого стального каркаса 1 и объемного легкого стального каркаса 2 панельного перекрытия, в которых каждый стальной решетчатый профиль 11 содержит два параллельных уголковых ребра 111 и множество перемычек 112 между двумя уголковыми ребрами 111, причем два уголковых ребра 111 и множество перемычек 112 выполнены как единая деталь, а множество перемычек 112 между двумя уголковыми ребрами 111 и множество растянутых отверстий 113, ограниченных перемычками 112, образуются путем растягивания двух уголковых ребер 111;
(2) закрепление нижнего края стенового объемного легкого стального каркаса 1 на фундаменте 13 и соединение стенового объемного легкого стального каркаса 1 с объемным легким стальным каркасом 2 панельного перекрытия с образованием объемного легкого стального каркаса строительной секции;
(3) монтаж съемных опалубок 3 на объемном легком стальном каркасе строительной секции с образованием камеры для заливки бетона в объемном легком стальном каркасе строительной секции; и
(4) заливку бетона в камеры для заливки бетона и выборочное удаление опалубок 3 с образованием цельного строительного блока, причем каждый этаж бетонного здания с легким стальным объемным каркасом образуется одним ярусом цельного строительного блока.
Когда бетонное здание с легким стальным объемным каркасом является многоэтажным зданием, операции (1) - (4) повторяют для образования нескольких ярусов цельных строительных блоков, при этом нижний край стенового каркаса 1 верхнего яруса цельных строительных блоков крепится на стеновой каркас 1 соседнего нижнего яруса цельных строительных блоков, например, с помощью стальных соединительных элементов, образуя при этом многоэтажное бетонное здание. Каждый цельный строительный блок образован горизонтальным примыканием одной или более строительных секций. Каждую строительную секцию изготавливают заливкой бетона в объемный легкий стальной каркас строительной секции, образованной одним стеновым объемным легким стальным каркасом 1 и одним объемным легким стальным каркасом 2 панельного перекрытия. Несколько цельных строительных блоков, последовательно устанавливают один на другой и образуют многоэтажное бетонное здание с легким стальным объемным каркасом. Объемный легкий стальной каркас 2 панельного перекрытия может соединяться со стеновым объемным легким стальным каркасом 1 сваркой или соединительными элементами.
Как уже упоминалось, каждый стальной решетчатый профиль 11 образуется путем нанесения множества узких продольных разрезов между двумя уголковыми ребрами 111 и дальнейшим растягиванием двух уголковых ребер 111 в поперечном направлении.
В одном из вариантов способ сооружения бетонного здания с легким стальным пространственным каркасом дополнительно предусматривает: размещение изоляционной панели 8 на наружной стене бетонного здания. При этом опалубку 3 на внешней стороне стенового пространственного легкого стального каркаса 1, образующую наружную стену бетонного здания с легким стальным пространственным каркасом, оставляют несъемной, и изоляционную панель 8 крепят к опалубке 3 на наружной стороне стенового каркаса 1, образуя наружную стену бетонного здания.
При использовании способа сооружения бетонного здания с легким стальным объемным каркасом согласно представленному изобретению, стальные решетчатые профили 11, образующие стеновой объемный легкий стальной каркас 1 и объемный легкий стальной каркас 2 панельного перекрытия, упрощают и облегчают процесс, экономят материалы и затраты, время и вложения в промышленное оборудование. Более того, опалубки 3 могут удаляться для повторного использования, еще сокращая затраты.
Термины по всему описанию “конструктивный вариант”, “некоторые варианты”, “один конструктивный вариант”, “отдельный пример”, “другой пример”, или “некоторые примеры” означают, что отдельные признаки, структуры, материалы или параметры, приведенные для примера или конструктивного варианта относятся, по крайней мере, к одному из вариантов или примеров изобретения. Словесные обороты, такие как “в некоторых конструктивных вариантах”, “согласно одному из конструктивных вариантов изобретения”, “в конструктивном варианте”, “в одном случае”, “в другом случае”, или “в некоторых случаях” в разных местах описания не обязательно означают отсылку только к одному конкретному примеру воплощения изобретения. Более того, отдельные признаки, структуры, материалы или параметры могут сочетаться любым подходящим образом в одном или более конструктивных вариантов или примеров.
Хотя были представлены и описаны поясняющие примеры, специалисту должно быть понятно, что в конструктивных вариантах, не отклоняясь от духа и смысла изобретения, могут присутствовать изменения, варианты и модификации. Все они входят в объем настоящего изобретения.