Полносборное здание из легких металлических конструкций
Владельцы патента RU 2429327:
Глуховцев Всеволод Эдуардович (RU)
Лапидус Александр Фридрихович (BY)
Лапидус Сергей Александрович (BY)
Изобретение относится к области строительства, в частности к полносборным каркасным зданиям различного функционального назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности здания. Полносборное здание включает поперечные рамы каркаса из колонн, шарнирно соединенных с фундаментом, и ригелей, выполненных из сварных двутавров переменного сечения, объединенных на монтаже посредством фланцевых соединений, стойки фахверков и многослойные ограждающие стеновые и кровельные конструкции крыши. Поверхность ограждающих конструкций, обращенных внутрь здания, образована прикрепленными к элементам каркаса и стойкам фахверка стенками кассет, изготовленных из металлического листа с отогнутыми на длинных сторонах Г-образными ребрами, образующих полость, заполненную теплоизоляцией. Наружные поверхности стеновых и кровельных конструкций прикреплены к ребрам кассет через дополнительный слой теплоизоляции. Здание снабжено установленными внутри кассет швеллерообразными элементами жесткости, соединенными стенками со стенками Г-образных ребер жесткости. В кровельной конструкции элементы жесткости оперты на ригели рам, а в стеновой конструкции установлены в кассетах, примыкающих к обрамлению оконных и дверных проемов и в кассетах, образующих цокольную часть стены. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к области строительства, в частности к полносборным каркасным зданиям различного функционального назначения - от АЗС и павильонов малых площадей до промышленных и складских комплексов и терминалов, крытых рынков, выставочных комплексов и супермаркетов.
Известно каркасное здание, включающее металлический каркас из вертикальных несущих элементов в виде колонн и наклонных несущих элементов - ригелей с поясами и связями, и наружное ограждение, состоящее из двухслойных обшивок с теплоизолирующим слоем между ними. (SU 1161684 А, 1985).
Недостатком известного решения является выполнение несущих элементов каркаса в виде ферм и двухветвевых колонн, что завышает объем здания, увеличивая его стоимость.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является полносборное здание из легких металлических конструкций, включающее поперечные рамы каркаса из колонн, шарнирно соединенных с фундаментом, и ригелей, выполненных из сварных двутавров переменного сечения, объединенных на монтаже посредством фланцевых соединений, стойки фахверков и многослойные ограждающие стеновые со световыми и дверными проемами и кровельные конструкции крыши, при этом внутренняя поверхность ограждающих конструкций, обращенных внутрь здания, образована прикрепленными к элементам каркаса и фахверка кассетами, изготовленными из металлического листа с отогнутыми на длинных сторонах Г-образными ребрами, образующими полость, заполненную теплоизоляцией. (RU 56420 U1, 2006).
Известное здание с предмонтажным укрупнением части (без наружной обшивки) ограждающих конструкций в виде кассет ограничивает возможность их использования при увеличении шага поперечных рам; наличие стыков, характерных для кассетных панелей, отсутствие непрерывности утеплителя (между теплоизоляцией смежных кассет имеется разрыв), постоянная плотность теплоизоляции снижает термическое сопротивление ограждения; не решены вопросы примыкания кассет к оконным проемам.
Технической задачей изобретения является повышение несущей способности и теплотехнической надежности здания и увеличение жесткости ограждающей конструкции.
Данная задача решается за счет того, что в полносборном здании из легких металлических конструкций, включающем поперечные рамы каркаса из колонн, шарнирно соединенных с фундаментом, и ригелей, выполненных из сварных двутавров переменного сечения, объединенных на монтаже посредством фланцевых соединений, стойки фахверков и многослойные ограждающие конструкции, состоящие из наружных стен со световыми и дверными проемами и кровли скатной или плоской крыши, при этом поверхность ограждающих конструкций, обращенных внутрь здания, образована прикрепленными к элементам каркаса и стойкам фахверка кассетами, изготовленными из металлического листа с отогнутыми на длинных сторонах Г-образными ребрами, образующими полость, заполненную теплоизоляцией, наружные слои стен и кровли прикреплены к ребрам кассет через дополнительный слой теплоизоляции, имеющей плотность, по меньшей мере, на части поверхности ограждающей конструкции выше плотности теплоизоляции, размещенной внутри кассеты, при этом здание снабжено прикрепленными к внутренним стенкам Г-образных ребер кассет швеллерообразными элементами жесткости, которые в кровле размещены в каждой кассете с опиранием на ригели рам и соединены между собой в пролете между поперечными рамами, а в наружных стенах - в Г-образных ребрах кассет, примыкающих к горизонтальным элементам обрамления оконных и дверных проемов.
В полносборном здании дополнительно в местах опирания кассеты на ригели и по середине ее пролета установлены гнутые профили, например, в виде уголка, расположенные перпендикулярно элементам жесткости.
В здании стыки дополнительного слоя теплоизоляции смещены относительно стыков теплоизоляции, размещенной в полости кассет.
В здании толщина элементов жесткости превышает толщину листа кассеты.
В здании торцы кассет, примыкающих к вертикальному обрамлению оконных и дверных проемов, снабжены П-образными элементами, охватывающими своими полками торцы кассет, расположенных по всей высоте оконного или дверного проема.
В здании швеллерообразные полки элементов жесткости выполнены разновеликими.
В здании при скатных крышах полки швеллерообразных элементов жесткости смежных кассет в коньке крыши расположены в противоположные стороны и обращены к карнизу крыши, а профилированный лист и дополнительный слой теплоизоляции соединены с полкой каждого из примыкающих к коньку ребер смежных кассет и полкой элемента жесткости.
В здании крепление кассет к конструкциям каркаса выполняется с помощью самонарезающих винтов или дюбелей.
В здании стыки кассет на опорах проклеиваются алюминиевой лентой, а в горизонтальных стыках устанавливаются уплотнительные прокладки.
Изобретение поясняется чертежами, где изображены:
на фиг 1а, б, в - варианты выполнения поперечных рам;
на фиг.2 - симметричный профиль кассеты;
на фиг.3 - несимметричный профиль кассеты;
на фиг.4 - соединение смежных кассет с дополнительным слоем теплоизоляции;
на фиг.5 - поперечный разрез кровли в пролете здания с опиранием на ригель рамы;
на фиг.6 - поперечный разрез конька крыши;
на фиг.7 - внешний угол стены;
на фиг.8 - примыкание кассеты к оконному проему (вертикальный разрез);
на фиг.9 - примыкание кассеты к оконному проему (горизонтальный разрез).
Полносборное здание из легких металлических конструкций из поперечных рам 1 выполняют однопролетными или многопролетными со встроенными антресолями 2, пристройками 3 или навесами.
Свободный пролет здания составляет от 15 м до 60 м, уклон кровли до 30%.
Пространственная устойчивость здания и отдельных ее элементов обеспечивается системой крестовых связей из круглого проката.
Поперечные рамы каркаса компонуются из отдельных отправочных элементов полной заводской готовности и состоят из стоек 4 и ригелей 5. Стойки рам могут быть выполнены Г-образными 6 или Т-образными 7 с межригельными вставками 8 между ними.
Ригели и стойки изготавливают из сварных двутавров переменного сечения, увеличивающегося в карнизу рамы в соответствии с изгибающими моментами, возникающими от действующих нагрузок.
Многослойные ограждающие конструкции стен и крыши здания включают несущие конструкции, выполненные в виде кассет.
Кассеты могут быть выполнены двух типов: в виде симметричного 9 и несимметричного 10 профиля в сечении.
Оба типа кассет изготовлены из тонкого металлического листа 11 с отогнутыми по его длинным сторонам Г-образными ребрами 12 со свесами 13 на концах полок 14 ребер, обеспечивающими фиксацию теплоизоляции 15, размещенной в полости кассеты, образованной ребрами 12.
Глубина кассетного профиля принимается на основе теплотехнического расчета для конкретного типа здания и района строительства.
Для плоских крыш и для пролетной части скатных крыш используется несимметричный профиль кассет 10, в котором полки 14 Г-образных ребер 12 обращены в одну сторону таким образом, что при соединении кассет полки их смежных ребер расположены с нахлестом, перекрывая друг друга, т.е. на одной длинной стороне листа 11 кассеты полка Г-образного ребра является накрываемой, а на противоположной стороне листа накрывающей.
В скатных крышах по обе стороны от ее конька устанавливают кассеты с симметричным профилем 9, у которых полки 14 Г-образных ребер повернуты навстречу друг другу. В зоне конька полки 14 смежных ребер двух кассет обращены в противоположные стороны к карнизу крыши и не перекрывают друг друга.
Кассеты 9, 10 концами опираются на ригели и их длина равна шагу поперечных рам.
Кассеты кровли располагают ребрами 12 наружу перпендикулярно ригелям 5. Листы 11 кассет, прикрепленные к ригелям, образуют внутреннюю обшивку кровли.
Для повышения несущей способности кровли внутри кассеты вдоль ее ребер устанавливают элементы жесткости 16, имеющие швеллерообразную форму. На концах верхней и нижней полок элемента жесткости 16 выполнены отгибы, направленные навстречу друг другу, обеспечивающие так же как и свесы полок кассет фиксацию теплоизоляции.
В кассете с симметричным профилем 9 швеллерообразные элементы жесткости устанавливают в незамкнутых ее полостях, ограниченных Г-образными ребрами 12 и примыкающими к ним частями листа 11, при этом стенки 17 элементов жесткости 16 контактируют со стенками ребер кассет, а их верхние полки 18 размещены под полкой Г-образного ребра кассеты.
В кассете 10 с несимметричным профилем швеллерообразные элементы жесткости 16 установлены с одной стороны кассеты в незамкнутой ее полости, описанной выше, а с другой стороны - с примыканием стенки элемента жесткости 16 к стенке ребра 12 кассеты, при этом полки элемента жесткости и ребра развернуты в противоположные стороны.
В пролете здания стенки 17 швеллерообразных элементов жесткости 16 соединены самосверлящими винтами 19 или комбинированными заклепками со стенками парных Г-образных ребер смежных кассет, а их верхние 18 и нижние 20 полки соединены такими же крепежными элементами 24 соответственно с полками 14 парных ребер смежных кассет и листом 11.
В коньке крыши элементы жесткости соединены со стенкой и полкой одиночного Г-образного ребра кассеты и с его листом.
Высота элементов жесткости равна расстоянию между внутренними поверхностями перекрываемой полки ребра кассеты и ее листа.
Для работы ребер кассеты, выполняющих функцию прогонов кровли по неразрезной схеме, швеллерообразные элементы жесткости расположены вдоль ребер кассет с консольными свесами и по длине состыкованы в пролете между ригелями.
Теплоизоляция 15, размещенная внутри кассет, выполнена преимущественно в виде теплоизоляционных матов с плотностью 15-20 кг/м3.
На полки 14 ребер кассет кровли укладывается дополнительный слой теплоизоляции 21 с плотностью 70-100 кг/м3, превышающей плотность теплоизоляции 15, уложенной в кассете. Дополнительный слой теплоизоляции 21 исключает мостики холода в зоне контакта между металлическими поверхностями верхнего профилированного листа и поверхностью ребер кассет, что улучшает теплоизоляционные свойства кровли.
Стыки дополнительной теплоизоляции смещены относительно стыков теплоизоляции, размещенной внутри кассет.
Сверху дополнительного слоя теплоизоляции 21 уложен профилированный оцинкованный лист 22, покрытый полимерным материалом и прикрепленным к полкам парных ребер смежных кассет и полкам элемента жесткости 18 через дополнительный слой теплоизоляции 21 крепежными элементами, например самосверлящими шурупами 23.
Профилированный оцинкованный лист образует наружный слой кровли.
Вместо профилированного листа может быть использовано гидроизоляционное мембранное покрытие.
Для повышения устойчивости металлического листа кассеты кровли и уменьшения его провисания на опорах и в середине пролета кассеты установлен гнутый профиль в виде уголка 24, расположенный перпендикулярно элементу жесткости и опирающийся на него.
Вертикальные стенки Г-образных ребер кассеты и ее лист выполнены с гофрами 25, преимущественно трапециевидного очертания, которые, с одной стороны, увеличивают жесткость кассеты, а с другой стороны, выемки гофр в местах соединения листов кассет с полками ригелей и с вертикальными стенками ребер смежных кассет используются для укладки уплотнителя 26, обеспечивающего герметичность стыков. Герметичность вертикальных стыков обеспечивается приклейкой алюминиевой ленты.
При изгибе кассет кровли под действием эксплуатационной нагрузки верхние полки элементов жесткости испытывают сжатие, а нижние - растяжение, что позволяет выполнить полки кассет разновеликими с верхней 18, менее развитой полкой, и тем самым снизить материалоемкость кассеты.
Толщина листа кассет на опорах выше толщины листа кассет в пролете здания, а толщина элемента жесткости превышает толщину листа кассеты.
В стеновом ограждении используются кассеты с несимметричным профилем. Ребра 12 кассет в стеновом ограждении направлены наружу и расположены в горизонтальном направлении с перекрытием верхних Г-образных ребер нижележащей кассеты нижними ребрами вышележащей кассеты.
Листы кассет стенового ограждения, образующие внутреннюю обшивку, крепятся к стойкам 4 каркаса и к стойкам фахверка 27 самонарезающими винтами 19 через уплотнительные прокладки 28.
Наружный слой 29 стенового ограждения прикрепляется к Г-образным парным ребрам 12 смежных кассет через дополнительный слой теплоизоляции 21, плотность которой равна или выше плотности теплоизоляции, размещенной внутри кассеты, что улучшает теплотехнические свойства здания и повышает жесткость ограждения.
В качестве наружного слоя стенового ограждения могут быть использованы профилированный настил, металлический сайдинг или фасадные панели.
В стеновом ограждении швеллерообразные элементы жесткости 16 установлены в Г-образных ребрах 12 кассет, примыкающих к горизонтальным элементам обрамления оконных 30 и дверных проемов.
Стыки между оконными и дверными элементами блоками обрамления и металлическими конструкциями ограждения заполняются монтажной пеной 31 или силиконовой мастикой 32.
Кассеты, примыкающие к вертикальным элементам обрамления оконных 30 и дверных проемов, снабжены вертикальными П-образными элементами 33, полки которых охватывают торцы кассет по всей высоте оконного или дверного проема.
Швеллерообразные элементы жесткости 16 могут быть установлены также в Г-образных ребрах кассет, образующих цокольную часть стены.
Герметичность продольных и поперечных рядов кассет обеспечивается укладкой между контактными поверхностями кассет эластичной уплотнительной ленты и проклейкой стыков алюминиевой клейкой лентой 34.
1. Полносборное здание из легких металлических конструкций, включающее поперечные рамы каркаса из колонн, шарнирно соединенных с фундаментом, и ригелей, выполненных из сварных двутавров переменного сечения, объединенных на монтаже посредством фланцевых соединений, стойки фахверков и многослойные ограждающие конструкции, состоящие из наружных стен со световыми и дверными проемами и кровли скатной или плоской крыши, при этом поверхность ограждающих конструкций, обращенных внутрь здания, образована прикрепленными к элементам каркаса и стойкам фахверка кассетами, изготовленными из металлического листа с отогнутыми на длинных сторонах Г-образными ребрами, образующими полость, заполненную теплоизоляцией, отличающееся тем, что наружные слои стен и кровли прикреплены к ребрам кассет через дополнительный слой теплоизоляции, имеющей плотность, по меньшей мере, на части поверхности ограждающей конструкции, выше плотности теплоизоляции, размещенной внутри кассеты, при этом здание снабжено прикрепленными к внутренним стенкам Г-образных ребер кассет швеллерообразными элементами жесткости, которые в кровле размещены в каждой кассете с опиранием на ригели рам и соединены между собой в пролете между поперечными рамами, а в наружных стенах - в Г-образных ребрах кассет, примыкающих к горизонтальным элементам обрамления оконных и дверных проемов.
2. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что в местах опирания кассеты на ригели и посередине ее пролета установлены гнутые профили, например в виде уголка, расположенные перпендикулярно элементам жесткости.
3. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что стыки теплоизоляции, размещенной внутри кассет, смещены относительно стыков дополнительного слоя теплоизоляции.
4. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что толщина элементов жесткости превышает толщину листа кассеты.
5. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что торцы кассет, примыкающих к вертикальному обрамлению оконных и дверных блоков, снабжены П-образными элементами, охватывающими своими полками торцы кассет, расположенных по всей высоте оконного или дверного блока.
6. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что швеллерообразные полки элементов жесткости выполнены разновеликими.
7. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что при скатных крышах здания полки швеллерообразных элементов жесткости смежных кассет в коньке крыши расположены в противоположные стороны и обращены к карнизу крыши, а профилированный лист и дополнительный слой теплоизоляции соединены с полкой каждого из примыкающих к коньку ребер смежных кассет и полкой элемента жесткости.
8. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что крепление кассет к конструкциям каркаса выполняется с помощью самонарезающих винтов или дюбелей.
9. Полносборное здание по п.1, отличающееся тем, что стыки кассет на опорах проклеиваются алюминиевой лентой, а в горизонтальных стыках устанавливаются уплотнительные прокладки.
