Результат интеллектуальной деятельности: Каркасно-панельное модульное здание

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении каркасно-панельных жилых, общественных и административных зданий и сооружений.

Известно быстровозводимое здание универсального назначения (патент РФ №81740), состоящее из модулей. Модуль представляет собой каркасную конструкцию, на которую монтируются окна, стеновые сэндвичи-панели и т.д., и соединяются между собой болтовыми соединениями. В нижней части модули имеют П-образную выемку и специальные съемные панели, конфигурация которых аналогична П-образной выемке.

Указанное здание может быть только одноэтажным, что обусловлено конструкцией модулей, из которых оно состоит.

Известно сборное здание (патент РФ №107801), содержащее несущие наружные и внутренние стеновые панели, панели перегородок, плиты перекрытий и покрытий, цоколь из фундаментных блоков, соединительные крепежные элементы и тепло- и звукоизоляцию. Несущие наружные, внутренние стеновые панели и панели перегородок имеют одинаковую высоту и выполнены с ребрами, расположенными по контуру панелей, а плиты перекрытий и покрытий имеют одинаковую ширину и выполнены также с ребрами, расположенными по контуру плит.

К недостаткам известного здания следует отнести наличие «мостика холода» в плитах покрытия, отсутствие теплозвукоизоляционных модулей с фасадной отделкой, что снижает эксплуатационные характеристики здания.

Известно каркасное здание (патент РФ №2381334), содержащее плиты перекрытия с консолями, колонны, опирающиеся на консоли многослойные наружные стены, включающие внутренний, средний и фасадный слои. Фасадный слой изготовлен из штучных блоков.

К недостаткам известного здания можно отнести выполнение фасадного слоя из штучных блоков, что увеличивает сроки строительства здания.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание каркасно-панельного модульного здания, строительство которого осуществляется из унифицированных панелей и модулей, обладающих повышенной заводской готовностью, удобных при монтаже и транспортировании, и обеспечивающих наименьшие сроки изготовления и монтажа с учетом технологии устройства внутренних инженерных сетей.

Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении сроков изготовления и строительства здания.

Дополнительный технический результат заключается в снижении материалоемкости, повышении технологичности и экологичности строительства здания, что обусловлено снижением отходов строительного производства, улучшении эксплуатационных характеристик и повышении класса энергоэффективности каркасно-панельного модульного здания.

Технический результат достигается тем, что каркасно-панельное модульное здание, включает элементы жесткости, стойки, балки, плиты перекрытия и покрытия, несущие продольные и поперечные стеновые (этажные, цокольные и парапетные) панели, выполненные сплошными, и панели, выполненные с проемами, размеры которых унифицированы, к внешней стороне которых прикреплены наружные теплозвукоизоляционные фасадные модули, в состав которых входят несущий пространственный каркас из горизонтальных, вертикальных и наклонных профилей, силовые элементы для монтажа и крепления на каркас здания, теплозвуко изоляционный негорючие маты, паро/гидроизоляционные мембраны и пленки, при этом между внешней стороной несущей стеновой панели и теплозвукоизоляционным фасадным модулем образован воздушный зазор, предназначенный для прокладки инженерных сетей, и теплозвуко изоляционные фасадные модули, предназначенные для крепления к несущим стеновым панелям с проемами, выполнены единым блоком с заполнением соответственно оконных, дверных и технических проемов.

На несущие стеновые панели с проемами крепят теплозвукоизоляционные фасадные модули с элементами заполнения оконных, дверных и технических проемов.

Размеры теплозвукоизоляционного фасадного модуля не превышают внешние размеры наружной поверхности несущей панели, к которой крепится.

Теплозвукоизоляционные фасадные модули могут выполнятся с фасадной облицовкой.

Несущие продольные и поперечные стеновые панели соединены между собой не менее чем в двух местах.

В воздушный зазор между внешней стороной несущей стеновой панели и теплозвукоизоляционным фасадным модулем устанавливают внутренние инженерные сети.

Несущие продольные и поперечные стеновые панели выполнены шириной не более 2.4 м и высотой не более 3.3 м, при этом толщину стеновой панели выбирают на основании требований по прочности, жесткости, устойчивости и других нормируемых условий, обеспечивающих безопасную эксплуатационную пригодность каркаса здания.

Плиты перекрытия и покрытия выполнены шириной от 0.3 м до 1.8 м, при этом длину и высоту плиты определяют на основании требований по прочности, жесткости, устойчивости и других нормируемых условий, обеспечивающих безопасную эксплуатационную пригодность каркаса здания.

Использование при строительстве каркаса здания типовых унифицированных несущих элементов позволяет сократить сроки возведения здания благодаря унификации несущих панелей и модульных фасадов.

К каждой несущей стеновой, цокольной и парапетной панеле с наружной стороны прикреплен один крупноформатный теплозвукоизоляционный фасадный модуль, размеры которого не превышают внешние размеры несущей панели.

Теплозвукоизоляционные фасадные модули выполнены в заводских условиях с фасадной облицовкой. Утепление модулей выполняется с учетом климатических условий района эксплуатации здания и требований по классу энергоэффективности здания.

Использование в здании теплозвукоизоляционных фасадных модулей, выполненных в заводских условиях с заполнением соответственно оконных, дверных и технических проемов, предназначенных для крепления к несущим стеновым панелям с проемами, позволяет сократить временные затраты на возведение здания за счет исключения из процесса строительства операций по установке соответственно окон (оконных рам), дверей (дверных рам) и технических люков. Унификация заполнения оконных и дверных проемов позволяет обеспечивать разнообразные архитектурно-планировочные решения при производстве типовых изделий.

Максимальные ширина и высота несущих стеновых панелей, диапазон ширины плит перекрытия и покрытия, а также ширина и высота теплозвуко изоляционных фасадных модулей определены с учетом возможности их оптимальной транспортировки имеющимися транспортными средствами (ж/д, авиа, авто, морской и иной). Быстрая и удобная транспортировка, сокращенные сроки сборки снижают затраты на строительство здания.

Использование строительных элементов, размеры которых унифицированы, а также крупноформатных элементов в облицовке с заполненными проемами, которые могут быть присоединены к несущим панелям в заводских условиях, позволяет повысить технологичность сборки здания и снизить его материалоемкость.

Наличие воздушного зазора между внешней стороной несущей стеновой панели и теплозвукоизоляционным фасадным модулем позволяет быстро монтировать внутренние инженерные сети, не оказывая при этом влияния на внутреннюю отделку помещения, что в целом сокращает сроки строительства здания.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан трехмерный разрез по зданию.

На фиг. 2, 3 показана общая номенклатура изделий каркасно-панельного здания.

На фиг. 4-14 показана трехмерная модель здания с последовательностью монтажа элементов каркасно-панельного здания.

Здание является модульным, каркасно-панельным и включает вертикальные элементы, горизонтальные элементы и узловые элементы жесткости.

К вертикальным элементам относятся стеновые, цокольные и парапетные панели (сплошные и/или с оконными, дверными и техническими проемами) и стойки. К горизонтальным элементам относятся плиты перекрытия и покрытия, балки, ригеля. К элементам жесткости относятся узловые связи жесткости, распорки, самонесущие сборные стены-диафрагмы.

Для монтажа здания из сборных элементов каркаса предусмотрено применение быстро монтажных соединений элементов и узлов, и/или:

1) резьбовые соединения;

2) штепсельные соединения;

3) гравитационные соединения;

4) сварные соединения;

5) соединения с постнапряжением;

6) шпоночно-клеевые соединения.

Несущие продольные и поперечные стеновые панели соединены между собой не менее чем в двух местах.

Горизонтальные и вертикальные нагрузки на каркас воспринимаются дисками перекрытий и передаются на несущие продольные и поперечные панели. Пространственная жесткость здания обеспечивается жесткостью узлов сопряжения дисков перекрытий с несущими панелями и фундаментом здания.

Унификация элементов представлена следующими типоразмерами.

Несущие продольные и поперечные панели:

- ширина стеновой панели: 1.5 м, 1.8 м, 2.4 м.

- высота стеновой панели: не более 3,3 м.

- толщина стеновой панели: на основании требований по прочности, жесткости, устойчивости и других нормируемых условий, обеспечивающих безопасную эксплуатационную пригодность каркаса здания.

Плиты перекрытия и покрытия:

- ширина плиты: 0.3 м, 0.6 м, 1.2 м, 1.8 м.

- длина и высота плиты: на основании требований по прочности, жесткости, устойчивости и других нормируемых условий, обеспечивающих безопасную эксплуатационную пригодность каркаса здания.

Материалы сборных элементов каркаса: сплошные однородные или композитные панели (бетоны композитные, бетонополимеры, полимеры и т.д.), или пространственные несущие блоки из стержневых элементов с зашивкой наружних плоскостей листовыми материалами для организации внутренних плоскостей здания.

Крупноформатные теплозвукоизоляционные модули выполняют глухими и с заполнением оконных, дверных и технических проемов. Теплозвукоизоляционные модули изготавливают в заводских условиях, и их состав включает:

- несущий пространственный каркас из горизонтальных, вертикальных и наклонных профилей (алюминиевые, стальные оцинкованные тонколистовые),

- силовые элементы для монтажа и крепления на каркас здания,

- теплоизоляцию плитным негорючим утеплителем в соответствии с классом энергоэффективности здания, климатическими условиями района эксплуатации и требованиями санитарно-эпидемиологических норм,

- звукоизоляцию плитными шумопоглощающими матами в соответствии с требуемым уровнем звукоизоляции,

- паро/гидроизоляционные мембраны и пленки,

- при необходимости, фасадный отделочный слой и установленное заполнение проема (оконная или дверная рама).

Несущий пространственный каркас представляет собой геометрически жесткую конструкцию, рассчитанную на восприятие внешних нагрузок и воздействий от собственного веса, атмосферных воздействий (ветер, наледь), вышележащих конструкций, навесных и декоративных элементов.

Монтаж модулей на каркас здания выполняется с применением силовых элементов (кронштейнов) для монтажа, с возможностью регулировки положения модуля относительно здания в трех плоскостях.

Для обеспечения дополнительной жесткости фасада здания, изоляционные модули имеют крепления между собой не менее чем в двух местах.

Здание (фиг. 1) включает фундамент 1, несущие полуэтажные наружные 2-3 и внутренние 4-5 панели, несущие этажные наружные 6-11 и внутренние 12-14 панели, плиты перекрытия 15, 16, 17, полуэтажные 19-20 и этажные 21-22 сплошные модули, и модули с заполненными оконными и дверными проемами 23-25, полуэтажные 26 и этажные 27 сплошные доборные модули, угловые полуэтажные 28 и этажные 29 модули, тепло-гидроизоляционное кровельное покрытие 30 и парапет 31. Монтаж здания выполняется следующим образом:

Выполняют известные фундаменты 1 из бетона по типу «Утепленная шведская плита» (УШП) или «Утепленный финский фундамент» (УФФ) с учетом требований по прочности и деформативности грунтового основания. При необходимости обеспечения сейсмостойкости здания, слой утепления фундамента дополняют слоем эластомерных вибродемпфирующих матов (ЭДМ) в соответствии с технологией производителя ЭДМ.

По размеченным осям и установленным закладным-направляющим устанавливают несущие полуэтажные наружные 2-3 и внутренние 4-5 панели и несущие этажные наружные 6-9 панели в уровне дневной поверхности. Для устройства широких проемов устанавливают панели портальных проемов 18. В первую очередь монтируются панели угла, для обеспечения вертикальной устойчивости панелей при монтаже. Монтаж панелей выполняют по диагонали от наружного угла здания до внутреннего угла комнаты. Для обеспечения проектного положения панелей по высоте, горизонтальные швы между панелями заполняют полимерным высокопрочном связующим. Вертикальные швы между панелями герметизируются составами на полимерном или связующем.

На установленные несущие цокольные и этажные панели устанавливают плиты перекрытия 15, 16, 17. Для обеспечения горизонтальной жесткости каркаса, плиты перекрытия соединяют между собой и несущими стеновыми и цокольными панелями узловыми связями жесткости.

Устройство второго и последующих ярусов выполняют установкой несущих этажных наружных 6-11 и внутренних 12-14 панелей, а также, для завершающего яруса устанавливают полуэтажные наружные 2-3 панели. Монтаж несущих панелей выполняется аналогично монтажу панелей нижнего яруса. На установленные несущие этажные панели устанавливают плиты перекрытия 15, 16, 17, аналогично плитам нижнего яруса.

Снаружи смонтированных панелей каркаса, прокладываются инженерные сети систем отопления, электроснабжения. Сети выполняются в соответствии с действующими стандартами на устройство сетей и требуемыми проектными характеристиками фактически монтируемого здания. Выводы до подключаемых приборов выполняются через панели каркаса, в соответствии со схемой расположения приборов/выводов.

После устройства магистралей инженерных сетей, монтируют фасадные теплозвуко изоляционные модули с применением силовых элементов (кронштейнов), в следующей последовательности:

- полуэтажные 19-20 и этажные 21-22 сплошные модули, и модули с заполненными оконными и дверными проемами 23-25.

- полуэтажные 26 и этажные 27 сплошные доборные модули, и угловые полуэтажные 28 и этажные 29 модули.

Завершают монтаж устройством известного тепло-гидроизоляционного кровельного покрытия 30 (эксплуатируемого/неэксплуатируемого/с растительным покрытием) и парапета 31 из известных мелкоштучных блоков на полимерном связующем.

После устройства несущего каркаса и теплого контура здания, выполняется монтаж внутренних элементов инженерных сетей и отделки помещений традиционным способом.