Способ реконструкции зданий и надстройка здания

Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции зданий. Достигаемый технический результат заключается в исключении снижения эксплутационных качеств реконструируемых зданий. По периметру снаружи фундамента здания выполняют основные буровые сваи, на которых затем рядами попарно с двух противоположных сторон здания устанавливают основные несущие вертикальные опоры, а на оголовки несущих вертикальных опор рядами монтируют несущие фермы, на которых возводят надстройку вышележащих этажей. Новым является то, что основные буровые сваи выполняют на глубину, не менее чем глубина заложения фундамента здания, и стягивают их верхние части между собой попарно, а по периметру снаружи фундамента здания дальше от основных буровых свай выполняют дополнительные буровые сваи, на которых устанавливают дополнительные несущие вертикальные опоры не менее одной в одном ряду с основной несущей вертикальной опорой с одной стороны здания. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции зданий путем надстройки новых этажей.

Известны способы реконструкции зданий, заключающиеся в возведении по периметру существующего здания за его пределами внешних опор (пилонов) с последующим сооружением надстройки. Несущая конструкция надстройки обычно представляет собой пространственную стержневую структуру, жестко объединенную с внешними опорами, при этом элементы стержневой структуры служат жесткой арматурой железобетонных перекрытий надстраиваемых этажей здания [заявка RU 99127638, опубл. 10.11.2001]. Например, в конструкции жилого дома вторичной застройки надстроечные внешние несущие пилоны выполнены с междуэтажными перекрытиями на самостоятельном фундаменте и отделены от старой части дома осадочным швом, верхние надстроенные этажи содержат наружные и внутренние балки-стенки и перекрытия, объединенные смежными междуэтажными перекрытиями в геометрически неизменяемую пространственную систему [заявка RU 99119031, опубл. 03.09.1999]. Однако система пилонов в таких известных технических решениях не проработана.

Между тем, при решении задач реконструкции зданий, особенно представляющих собой архитектурную ценность, не следует нарушать их конструктивное решение и целостность, что требует: во-первых, обеспечения сохранения фундаментов; во-вторых, исключение дополнительной нагрузки на несущие конструкции существующего здания. Нарушение этих требований может привести к разрушению реконструируемых зданий и/или потере ими таких эксплутационных качеств как прочность, жесткость, устойчивость и т.п.

Из уровня техники известны способы реконструкции, в которых вышеуказанные требования не выполняются и такие способы могут, например, использоваться только при опоре фундаментов на несжимаемые скальные грунты. Например, согласно одному из них пилоны монтируют с опорой на фундамент существующего здания, между ними устраивают ризалиты с опорой на местное усиление фундамента, при этом пилоны и ризалиты в уровне перекрытий существующего здания монолитно соединяют плитами, а надстройку этажей производят с расширением здания на величину выступа ризалита с передачей нагрузки на пилоны и ризалиты, причем при монтаже ризалиты и пилоны жестко связывают с существующим зданием [патент RU 2149964, опубл. 27.05.2000]. Согласно другому известному способу пилоны опирают на отдельные свайные фундаменты [патент RU 2043464, опубл. 10.09.1995], однако, сам свайный фундамент не достаточно продуман, при этом от воздействия динамических нагрузок при забивке свай может нарушиться целостность реконструируемого здания и произойти сдвижка существующих фундаментов. Следующий из способов хотя и предполагает установку дополнительных фундаментных опор, все же предусматривает соединение дополнительных этажей надстройки со старыми конструктивными элементами [патент RU 2120009, опубл. 10.10.1998], что создает дополнительную нагрузку на старую постройку.

В качестве прототипа выбрана надстройка здания по известному способу реконструкции [патент RU 2036291, опубл. 27.05.1995], в котором частично выполняются требования, приведенные выше. Согласно этому способу по периметру здания вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента реконструируемого здания выполняют буронабивные сваи с ростверком, на котором затем устанавливают несущие вертикальные опоры (пилоны или двухветвевые балки) с одновременным устройством в уровнях перекрытий реконструируемого здания дополнительных перекрытий, имеющих консольные выступы в сторону здания. На оголовки пилонов монтируют несущие фермы с параллельными поясами, на которых возводят надстройку вышележащих этажей. Однако зона сжимаемости толщи грунта в горизонтальном направлении в зависимости от свойств грунтов может быть в 2-10 раз больше ширины подошвы фундамента [см. например, Долматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. - Л., - 1988], а фундамент самого здания или надстраиваемой конструкции может занимать большее пространство, чем реконструируемое согласно способу здание, т.е. дополнительные фундаменты не могут быть устроены в непосредственной близости от существующего здания. Кроме того, по известному способу нарушают целостность верхней части здания за счет замены плитой снимаемой кровли, при этом нагрузка от такой плиты на здание гораздо больше, чем нагрузка от веса снятой кровли, что может привести к потере эксплутационных качеств существующего здания.

Решаемая техническая задача - исключение снижения эксплутационных качеств реконструируемых зданий путем надстройки.

Предлагается способ реконструкции зданий, общим с прототипом согласно которому по периметру снаружи фундамента реконструируемого здания выполняют основные буровые сваи, на которых затем рядами попарно с двух противоположных сторон реконструируемого здания устанавливают основные несущие вертикальные опоры, а на оголовки несущих вертикальных опор рядами монтируют несущие фермы, на которых возводят надстройку вышележащего этажа или этажей. Новым является то, что основные буровые сваи выполняют на глубину, не менее чем глубина заложения фундамента реконструируемого здания, и стягивают их верхние части между собой попарно, а по периметру снаружи фундамента реконструируемого здания дальше от основных буровых свай выполняют дополнительные буровые сваи, на которых устанавливают дополнительные несущие вертикальные опоры не менее одной в одном ряду с основной несущей вертикальной опорой с одной стороны реконструируемого здания. Т.о. расстояние от фундамента до основных буровых свай может быть сокращено до минимума, т.к. их погружают на глубину сжимаемой по высоте толщи грунта и прижимают по направлению к существующему фундаменту за счет стяжки так, что напряженно-деформированное состояние основания не изменяется по сравнению с существующим ранее - линии скольжения перерезаются и такие сваи не допускают перемещения (скольжения) грунта. При этом дополнительные фундаменты в виде дополнительных свай не снижают состояние и эксплутационные качества реконструируемого здания.

Дополнительные несущие вертикальные опоры при установке могут быть наклонены в сторону реконструируемого здания, что повышает устойчивость.

Лучше, когда основные буровые сваи выполняют в непосредственной близости от фундамента реконструируемого здания.

Буровые сваи, как основные, так и дополнительные, могут выполняться буронабивными и/или буроинъекционными.

Несущие фермы могут монтироваться на оголовки основных и дополнительных несущих вертикальных опор одного ряда подвешиванием с помощью жесткого или шарнирного соединения.

Дополнительные буровые сваи могут быть выполнены вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента реконструируемого здания.

Отдельно заявляется надстройка здания, возведенная вышеуказанным способом или спроектированная для возведения таким способом. Надстройка, как и в прототипе, содержит несущие фермы выше реконструируемого здания, выполненные с возможностью возведения на них надстраиваемого этажа или этажей, основные несущие вертикальные опоры, установленные рядами попарно с двух противоположных сторон реконструируемого здания на основные буровые сваи, выполненные по периметру реконструируемого здания вне его фундамента, при этом каждая из несущих ферм смонтирована на оголовки несущих вертикальных опор одного ряда. Новым является то, что надстройка содержит дополнительные несущие вертикальные опоры не менее одной в одном ряду с основной несущей вертикальной опорой с одной стороны реконструируемого здания, установленные на дополнительные буровые сваи, выполненные дальше от фундамента здания, чем основные буровые сваи, при этом основные буровые сваи заглублены не менее чем глубина заложения фундамента реконструируемого здания и стянуты между собой попарно на уровне подвала или нижних этажей реконструируемого здания.

Дополнительные несущие вертикальные опоры могут быть наклонены в сторону реконструируемого здания.

Лучше, когда основные буровые сваи выполнены в непосредственной близости от фундамента реконструируемого здания.

Основные буровые сваи могут быть стянуты с помощью стяжки нижних частей установленных на них основных несущих вертикальных опор.

Несущие вертикальные опоры, как основные, так и дополнительные, могут быть выполнены в виде пилонов.

Буровые сваи, как основные, так и дополнительные, могут быть выполнены буронабивными и/или буроинъекционными.

Несущие фермы могут быть смонтированы на оголовки несущих вертикальных опор одного ряда подвешиванием.

Дополнительные буровые сваи могут быть выполнены вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента реконструируемого здания.

Изобретение поясняется схематическими чертежами, где на фиг.1 и на фиг.2 в поперечном разрезе реконструированного здания показан основной несущий модуль одного ряда малоэтажной и многоэтажной надстроек соответственно.

Изобретение поясняется на примерах.

Пример 1. Малоэтажная надстройка.

Надстройка до трех этажей (см. фиг.1), например над пятиэтажным жилым реконструируемым зданием 1 с фундаментом 2 в грунте 3, включает основные буронабивные сваи 4, выполненные ниже глубины заложения фундамента 2, на которые установлены основные пилоны 5, стянутые сквозь здание 1 стяжкой 6, а также дополнительные буронабивные сваи 7, выполненные примерно на глубине заложения фундамента 2, на которые установлены дополнительные вертикальные пилоны 8. На оголовках пилонов 5, 8 жестко смонтирована несущая ферма 9. При строительстве сначала устанавливают сваи 4, 7, на которые жестко монтируют пилоны 5, 8 соответственно, на оголовки которых подвешивают ферму 9, а пилоны 5 стягивают стяжкой 6.

Пример 2. Многоэтажная надстройка.

Надстройка от трех до пяти этажей (см. фиг.2) конструктивно и технологически подобна приведенной в примере 1 и дополнительно усилена наклонными пилонами 10 на буроинъекционных сваях 11, выполненных вне зоны сжимаемой толщи грунта 3 под основанием фундамента 2.

Элементы приведенных конструкций надстройки могут быть изготовлены из стали или железобетона и иметь различный подходящий профиль.

Лучше, когда пилоны 5, 8, 10 установлены рядами по длине здания с определенным шагом, лучше стандартным (9 м, 12 м, 18 м и т.д.).

Также очевидно, что вышележащие этажи могут быть смонтированы на фермах 9 любыми известными способами, в частности как в описанных выше аналогах или в других подобных конструкциях. То же относится к монтажу новых внешних стен, перекрытий, других фасадных конструкций, опирающихся на пилоны 5, 8, 10 [например, ЕР 0509219 А2, опубл. 21.10.1992]. При этом желательно, чтобы элементы таких конструкций не опирались на элементы здания 1 - крышу, стены и т.п.

Приведенные примеры использованы только для целей иллюстрации некоторых частных случаев осуществления изобретения и, в связи с этим, они не ограничивают объем правовой охраны, представленный в формуле, при этом специалист в данной области техники относительно просто способен осуществить и другие варианты осуществления изобретения.

1. Способ реконструкции зданий, согласно которому по периметру снаружи фундамента реконструируемого здания выполняют основные буровые сваи, на которых затем рядами попарно с двух противоположных сторон реконструируемого здания устанавливают основные несущие вертикальные опоры, а на оголовки несущих вертикальных опор рядами монтируют несущие фермы, на которых возводят надстройку вышележащего этажа или этажей, отличающийся тем, что основные буровые сваи выполняют на глубину, не менее чем глубина заложения фундамента реконструируемого здания, и стягивают их верхние части между собой попарно, а по периметру снаружи фундамента реконструируемого здания дальше от основных буровых свай выполняют дополнительные буровые сваи, на которых устанавливают дополнительные несущие вертикальные опоры не менее одной в одном ряду с основной несущей вертикальной опорой с одной стороны реконструируемого здания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительные несущие вертикальные опоры при установке наклоняют в сторону реконструируемого здания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что основные буровые сваи выполняют в непосредственной близости от фундамента реконструируемого здания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что буровые сваи выполняют буронабивными.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что буровые сваи выполняют буроинъекционными.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что несущие фермы монтируют на оголовки несущих вертикальных опор одного ряда подвешиванием.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительные буровые сваи выполняют вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента реконструируемого здания.

8. Надстройка здания, содержащая несущие фермы выше реконструируемого здания, выполненные с возможностью возведения на них надстраиваемого этажа или этажей, основные несущие вертикальные опоры, установленные рядами попарно с двух противоположных сторон реконструируемого здания на основные буровые сваи, выполненные по периметру реконструируемого здания вне его фундамента, а каждая из несущих ферм смонтирована на оголовки несущих вертикальных опор одного ряда, отличающаяся тем, что содержит дополнительные несущие вертикальные опоры не менее одной в одном ряду с основной несущей вертикальной опорой с одной стороны реконструируемого здания, установленные на дополнительные буровые сваи, выполненные дальше от фундамента здания, чем основные буровые сваи, при этом основные буровые сваи заглублены не менее, чем глубина заложения фундамента реконструируемого здания, и стянуты между собой попарно на уровне подвала или нижних этажей реконструируемого здания.

9. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что дополнительные несущие вертикальные опоры наклонены в сторону реконструируемого здания.

10. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что основные буровые сваи выполнены в непосредственной близости от фундамента реконструируемого здания.

11. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что основные буровые сваи стянуты с помощью стяжки нижних частей установленных на них основных несущих вертикальных опор.

12. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что несущие вертикальные опоры выполнены в виде пилонов.

13. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что буровые сваи выполнены буронабивными.

14. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что буровые сваи выполнены буроинъекционными.

15. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что несущие фермы смонтированы на оголовки несущих вертикальных опор одного ряда подвешиванием.

16. Надстройка по п.8, отличающаяся тем, что дополнительные буровые сваи выполнены вне зоны сжимаемой толщи грунта основания фундамента реконструируемого здания.