RU2687691C1 - Каркасное здание на трех опорах - Google Patents
Каркасное здание на трех опорах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687691C1 RU2687691C1 RU2018132372A RU2018132372A RU2687691C1 RU 2687691 C1 RU2687691 C1 RU 2687691C1 RU 2018132372 A RU2018132372 A RU 2018132372A RU 2018132372 A RU2018132372 A RU 2018132372A RU 2687691 C1 RU2687691 C1 RU 2687691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- floor
- frame
- roof
- beams
- pillars
- Prior art date
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 9
- 238000009408 flooring Methods 0.000 claims description 8
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims description 5
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 28
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 11
- 238000009435 building construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 13
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 12
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 6
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 5
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 4
- 208000031439 Striae Distensae Diseases 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Residential Or Office Buildings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к модульному объемно-каркасному строительству и может быть использовано в малоэтажном домостроении. Каркасное здание, выполненное из прямолинейных профилей-ребер, включает стойки, балки, раскосы, стеновые панели, обшивку, кровлю. Фундамент выполнен в виде трех опор, связанных каркасом. Боковой каркас установлен на каркасе треугольного основания, связывающего опоры. Основание бокового каркаса является многоугольником в плане, вписанным в треугольник, образованный каркасом, связывающим опоры. Стержни боковых граней каркаса установлены с отклонением наружу под острым углом к вертикали. Верхний многоугольник, образованный балками крыши, находится вне границ нижнего многоугольника и профилей треугольного основания и служит основанием для установки кровли. Центральный узел пола оснащен стойкой, работающей на сжатие, передающей нагрузку на три наружных узла пола с помощью растяжек, компенсированной тремя центральными балками пола. Технический результат: повышение надежности здания, установленного на структурно-неустойчивых и пучинистых грунтах и снижение материалоемкости. 8 з.п. ф-лы, 16 ил.
Description
Изобретение относится к модульному объемно-каркасному строительству и может быть использовано в малоэтажном домостроении для возведения жилых домов, хозяйственных строений, общественных зданий и сооружений.
Любому зданию или сооружению необходим фундамент. Некоторые грунты являются надежным основанием для фундамента, т.е. обладают высокой прочностью и структурной устойчивостью (например, скальный грунт), но во многих случаях строительство фундамента сопряжено с рядом трудностей, например, возведение фундаментов на пучинистых и структурно-неустойчивых грунтах.
К пучинистым грунтам относятся: глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность определенного уровня. Чтобы деформации грунтов (особенно неравномерные), вызванные морозным пучением, не оказывали воздействия на фундамент, его подошву следует закладывать на глубину, превышающую глубину промерзания. Это приводит к большой материалоемкости фундамента и большому объему земляных работ.
К структурно-неустойчивым грунтам относятся: лессовые грунты, мерзлые и вечномерзлые грунты, пески, находящиеся в рыхлом состоянии, илы и чувствительные суглинки и глины, а также набухающие грунты. Нарушение структуры грунтов происходит при физических и механических воздействиях.
Для возведения фундаментов на таких грунтах используют специальные меры: устройство грунтовых подушек (замена слабого грунта на малосжимаемый, например песок, гравий и др.); уплотнение слабого грунта (статической нагрузкой, динамической нагрузкой, водопонижением и др.); прорезка слабого грунта сваями, заглубленными в более прочный слой грунта; закрепление грунта (цементация, силикатизация, электрохимическое закрепление и др.); защита грунтов от намокания; сохранение вечномерзлого состояния грунтов; оттаивание грунта; прорезка деятельного слоя с заглублением подошвы фундамента в вечномерзлый грунт;
Это приводит к большой материалоемкости фундамента, большому объему земляных работ и дополнительных мероприятий. Известны способы строительства на неустойчивых грунтах, в том числе в зонах вечной мерзлоты, в сейсмоопасных зонах, большинство из них основано на использовании свайных фундаментов, на опорах различной конфигурации, при этом количество опор всегда больше трех.
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по патенту RU №2604613, опубл. 10.12.2016, МПК Е04В 1/32, по которому каркасный модуль здания выполнен из прямолинейных профилей - ребер, соединенных между собой крепежными узлами, расположенными в вершинах образованных треугольных граней оснований в виде верхнего и нижнего многоугольников. Верхний многоугольник вписан в нижний многоугольник, причем каждые два ребра, выходящих из одного крепежного узла вершины нижнего многоугольника, соединены с тремя прямолинейными профилями - ребрами посредством узлов двух вершин верхнего многоугольника. Каркасный модуль снабжен дополнительными вертикальными ребрами, выходящими из узлов вершин нижнего многоугольника, ребра, соединяющие верхний и нижний многоугольники оснований и выходящие из одного узла вершины нижнего многоугольника, соединены с дополнительными вертикальными ребрами и между собой прямыми вставками, а вершины дополнительных вертикальных ребер соединены с узлами верхнего многоугольника каркаса.
Недостатком каркасного модуля здания является наличие четырех (или более) опор, что неизбежно требует заглубления подошвы фундамента на глубину, не меньшую глубине промерзания, в противном случае, неравномерные деформации опор могут вызвать разрушение конструкции. Это в свою очередь повышает материалоемкость и трудоемкость строительства. Также к недостаткам этой конструкции можно отнести необходимость применения грузоподъемной техники для монтажа.
Недостатки известного каркасного модуля здания устраняет заявляемое техническое решение.
Техническая задача - разработка конструкции каркасного здания на опорах и фундамента для него, которую было бы возможно использовать на структурно-неустойчивых и пучинистых грунтах, то есть, максимально повысить надежность и долговечность конструкции с одновременным снижением материалоемкости и трудозатрат.
Для решения технической задачи предлагается техническое решение, которое представляет собой здание с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции, передающее нагрузку на основание через три опоры, например, на три незаглубленных столба. Незаглубленный столб представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра или призмы. Опалубка для столба, как вариант, может быть изготовлена из одного листа холоднокатаной оцинкованной стали с полимерным покрытием. Лист сгибается в цилиндр и фиксируется в этом положении при помощи болтовых соединений. На нижней части цилиндра делаются вертикальные надрезы, а получившиеся лепестки загибаются внутрь на угол 90 градусов. Затем происходит армирование и заливка бетоном. После набора бетоном прочности опалубка не демонтируется и играет роль отделочного материала. Как вариант, в качестве опор для конструкции могут также выступать: заглубленные столбы; сваи; понтоны (т.е. плавсредство для поддержания тяжестей на воде).
На опорах установлена пространственная решетчатая конструкция, являющаяся несущей и выполненная из металлического профиля. Поверх пространственной решетчатой конструкции монтируется кровля. Внутри пространственной решетчатой конструкции монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем. При этом все элементы пространственной решетчатой конструкции (за исключением центральной колонны первого этажа при двухэтажном варианте) являются наружными, по отношению к ограждающим конструкциям здания (полу, стенам и потолку).
Нижнее основание пространственной решетчатой конструкции имеет вид многоугольника (например, шестигранника) с центральными лучами, вписанного в треугольник, углы которого располагаются на опорах. Узлы нижнего треугольного основания служат опорами для колонн и раскосов. Раскосы, установлены с расширением под острым углом к вертикали, таким образом, углы многоугольника, образованного балками крыши, при виде сверху выходят за границы нижнего многоугольника, образованного балками пола. Верхний многоугольник с центральными лучами, образованный балками крыши, служит основанием для установки кровли. Стержни пространственной решетчатой конструкции изготавливаются из прямолинейных профилей, например, стальных прокатных профилей. Для соединения стержней используются, например, высокопрочные болты (ГОСТ 7798-70). Как вариант, вместо болтового, может быть использовано сварное соединение. Основными элементами пространственной решетчатой конструкции являются: стойка пола, растяжка пола, балка пола, растяжка колонны, колонна, раскос, балка крыши. Для поддержания настила кровли и пола, а также для уменьшения расчетной длины сжатых стержней могут быть введены дополнительные (вспомогательные) стержни.
Предлагаемая конструкция может быть как одноэтажной, так и двухэтажной. Например, для получения двухэтажного варианта в случае когда многоугольник является шестигранником, конструкция изменится следующим образом: 12 балок крыши вместе с кровлей поднимаются на высоту одного этажа и поворачиваются на 30 градусов вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола. При этом их место занимают 12 балок пола, лежащие в одной плоскости. Для поддержания центрального узла пола второго этажа добавляется вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа. Для поддержания шести наружных узлов крыши добавляются 12 раскосов, соединяющие смежные узлы крыши и нового перекрытия (аналогично раскосам первого этажа).
В дополнительно образовавшейся таким образом ячейке пространственной решетчатой конструкции (ограниченной раскосами сбоку, балками пола снизу и балками крыши сверху) монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем.
Кровля в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника (например, шестиугольника), а на виде сбоку и в изометрии вид многогранной (например, шестигранной) пирамиды. Для устройства кровли используется черепица битумная (ГОСТ 32806-2014), уложенная на сплошное основание из листов фанеры. Для крепления листов фанеры к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам крыши, используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант, возможно использование для кровли и других материалов, например, «профнастила» (профили стальные листовые гнутые с трапецевидными гофрами для строительства ГОСТ 24045-94), уложенного непосредственно на балки крыши. Для крепления «профнастила» к пространственной решетчатой конструкции используется саморез с буром, шестигранной головкой и уплотнительной шайбой (DIN 7504 К).
Пол в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника (например, шестиугольника) и собирается из готовых СИП-панелей. Для крепления СИП-панелей к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам пола, используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант (исполнение для беседки), пол собирается из листов фанеры или половой доски. Для крепления листов фанеры или половой доски к пространственной решетчатой конструкции используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Стены в плане (на виде сверху) имеют вид многоугольника (например, двенадцатиугольника). Стены собираются из готовых стеновых панелей (на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем). Для крепления стеновых панелей к панелям пола и между собой используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Потолок в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника и повторяет контур стен. Потолок монтируется из отдельных деревянных балок с последующим утеплением и обшивкой. Балки потолка, при помощи болтов (ГОСТ 7798-70), крепятся к пространственной решетчатой конструкции в центре через опорный диск, который подвешивается к центральному узлу крыши. Вторым концом балки опираются на стены и крепятся к ним при помощи монтажных уголков и шурупов с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Распределение усилий в пространственной решетчатой конструкции осуществляется следующим образом. Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола. Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола, работающая на сжатие, которая, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола, работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается балками крыши. Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют центральных балки крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается балками крыши, образующими многоугольник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних раскосов. Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными раскосами, которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн.
Таким образом, для достижения устойчивости конструкции каркасного здания достаточно использования трех опор.
Технический результат: повышение надежности здания при малоэтажном строительстве на структурно-неустойчивых и пучинистых грунтах с одновременным снижением материалоемкости за счет использования конструкции каркасного здания на трех опорах.
Технический результат достигается за счет конструкции каркасного здания на трех опорах, с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции, выполненного из прямолинейных профилей-ребер, соединенных между собой крепежными узлами, включающее стойки, балки, раскосы, стеновые панели, обшивку поверхностей, кровлю, отличающееся тем, что в качестве фундамента установлены три опоры, связанные каркасом между собой, боковой каркас установлен на каркасе треугольного основания, связывающего опоры, основание бокового каркаса является многоугольником в плане (нижний многоугольник), вписанного в треугольник, образованный каркасом связывающим опоры, при этом стержни (раскосы), образующие грани бокового каркаса, установлены с отклонением наружу под острым углом к вертикали, верхний многоугольник, образованный балками крыши, при виде сверху находится вне границ нижнего многоугольника и профилей треугольного основания; верхний многоугольник, образованный балками крыши, служит основанием для установки кровли, стеновые панели установлены таким образом, что боковой каркас является наружным, центральный узел пола оснащен стойкой, работающей на сжатие, передающей нагрузку на три наружных узла пола с помощью растяжек, компенсированной тремя центральными балками пола, работающими на сжатие. Для получения двухэтажной конструкции балки крыши вместе с кровлей подняты на высоту одного этажа с поворотом на острый угол вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола, на их месте установлены балки пола, образующие перекрытие, находящиеся в одной плоскости, для поддержания центрального узла пола второго этажа установлена вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа, а для поддержания наружных узлов крыши установлены раскосы, соединяющие смежные узлы крыши и перекрытия между этажами аналогично раскосам первого этажа.
Как частный случай, опоры являются незаглубленными. Другой частный случай опоры являются заглубленными в грунт частично или полностью. В качестве опор также используются сваи или понтоны. Как частный случай, опора представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра или призмы. Как частный случай, каркас изготовлен преимущественно из стального профиля.
Отличия от прототипа: у прототипа используются отдельные опоры числом более трех, что создает трудности при выравнивании площадки и ограничивает использование конструкции на неустойчивых и пучинистых грунтах. В заявляемом техническом решении использование трех опор, заменяющих фундамент, расширяет возможности использования каркасного здания при строительстве на неустойчивых грунтах. Независимо от взаимных перемещений опор, вызванных морозным пучением, просадкой и т.д., три точки всегда лежат в одной плоскости, благодаря чему появляется возможность использовать в том числе, незаглубленные столбы в качестве опор. Как следствие, полностью отпадает необходимость выполнения земляных работ, а также многократно сокращается материалоемкость и трудоемкость изготовления фундамента (по сравнению с традиционными видами фундамента), отпадает необходимость использования строительной техники. Этому способствует также пространственная работа всей конструкции, поскольку нагрузки, приложенные к конструкции, воспринимаются одновременно всеми стержнями каркаса.
Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола. Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола, работающая на сжатие. Она, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола, работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается двенадцатью балками крыши. Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют шесть центральных балок крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается шестью балками крыши, образующим шестигранник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних раскосов. Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными раскосами, которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн.
Благодаря лаконичности заявляемой конструкции уменьшается материалоемкость как отдельных стержней, так и конструкции в целом. Малый вес стержней позволяет осуществить строительство без использования строительной техники.
Кроме того, использование наружного каркаса полностью исключает мостики холода в стенах, а также позволяет начать возведение кровли раньше, чем пола, стен и потолка, благодаря чему повышается комфортность монтажных работ.
Техническое решение поясняют изображения на Фиг. 1-16:
Фиг. 1 - Вид каркасного здания на трех опорах спереди;
Фиг. 2 - Вид каркасного здания на трех опорах сбоку;
Фиг. 3 - Вид каркасного здания на трех опорах сверху;
Фиг. 4 - Изометрическая проекция каркасного здания на трех опорах
Фиг. 5 - Вид пространственной решетчатой конструкции спереди
Фиг. 6 - Вид пространственной решетчатой конструкции сбоку
Фиг. 7 - Вид пространственной решетчатой конструкции сверху
Фиг. 8 - Изометрическая проекция пространственной решетчатой конструкции
Фиг. 9 - Узел крепления пространственной решетчатой конструкции к опоре (Г);
Фиг. 10 - Узел крепления боковых раскосов к профилю треугольного основания (Д);
Фиг. 11 - Узел крепления боковых раскосов, балки крыши и колонны (Е);
Фиг. 12 - Центральный узел крепления балок пола (Ж);
Фиг. 13 - Узел крепления стойки пола и растяжек пола (З);
Фиг. 14 - Узел крепления боковых раскосов и балки крыши (И);
Фиг. 15 - Узел крепления боковых раскосов, балок пола и растяжки колонны (К);
Фиг. 16 - Центральный узел крепления балок крыши (Л).
Где 1 - опора в виде незаглубленного столба;
2 - пространственная решетчатая конструкция (каркас);
3 - здание (пол, стены и потолок на основе деревянного каркаса);
4 - кровля мягкая черепица, уложенная на фанеру (или стальной профилированный лист с полимерным покрытием);
5 - стойка пола;
6 - растяжка пола;
7 - балка пола;
8 - растяжка колонны, вместе с балками пола образующие треугольное основание;
9 - колонна;
10 - раскос;
11 - балка крыши.
Пример осуществления
Каркасное здание с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции выполнено из прямолинейных профилей-ребер, соединенных между собой крепежными узлами, включающей стойку, растяжки, балки, колонны, а также пол из СИП-панелей, стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем. При этом все элементы пространственной решетчатой конструкции (за исключением центральной колонны первого этажа при двухэтажном варианте) являются наружными, по отношению к ограждающим конструкциям здания (полу, стенам и потолку).
Незаглубленный столб 1 представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра или призмы. Опалубка для столба, как вариант, может быть изготовлена из одного листа холоднокатаной оцинкованной стали с полимерным покрытием. Лист сгибается в цилиндр и фиксируется в этом положении при помощи болтовых соединений. На нижней части цилиндра делаются вертикальные надрезы, а получившиеся лепестки загибаются внутрь на угол 90 градусов. Затем происходит армирование и заливка бетоном. После набора бетоном прочности опалубка не демонтируется и играет роль отделочного материала. Как вариант, в качестве опор для конструкции могут также выступать: заглубленные столбы; сваи; понтоны (т.е. плавсредство для поддержания тяжестей на воде).
На опорах 1 установлена пространственная решетчатая конструкция, являющаяся несущей, выполненная из металлического профиля. Поверх пространственной решетчатой конструкции монтируется кровля. Внутри пространственной решетчатой конструкции монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем. При этом все элементы пространственной решетчатой конструкции (за исключением центральной колонны первого этажа при двухэтажном варианте) являются наружными, по отношению к ограждающим конструкциям здания (полу, стенам и потолку).
Нижнее основание пространственной решетчатой конструкции (см. Фиг. 5-8) имеет вид многоугольника, например, шестиугольника с шестью центральными лучами, вписанного в треугольник, углы которого располагаются на опорах. Узлы нижнего треугольного основания служат опорами для колонн и раскосов. Раскосы, установлены с расширением под острым углом к вертикали, таким образом, углы шестиугольника, образованного балками крыши 11, при виде сверху выходят за границы нижнего шестиугольника, образованного балками пола 7. Верхний шестиугольник с шестью центральными лучами, образованный балками крыши 11, служит основанием для установки кровли. Стержни пространственной решетчатой конструкции изготавливаются из прямолинейных профилей, например, стальных прокатных профилей. Для соединения стержней используются высокопрочные болты (ГОСТ 7798-70). Как вариант, вместо болтового, может быть использовано сварное соединение. Основными элементами пространственной решетчатой конструкции являются: стойка пола, растяжка пола, балка пола, растяжка колонны, колонна, раскос, балка крыши.
Для поддержания настила кровли и пола, а также для уменьшения расчетной длины сжатых стержней могут быть введены дополнительные (вспомогательные) стержни.
Кровля в плане (на виде сверху) имеет вид шестиугольника. Для устройства кровли используется черепица битумная (ГОСТ 32806-2014), уложенная на сплошное основание из листов фанеры. Для крепления листов фанеры к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам крыши, используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант, возможно использование для кровли и других материалов, например, «профнастила» (профили стальные листовые гнутые с трапецевидными гофрами для строительства ГОСТ 24045-94), уложенного непосредственно на балки крыши. Для крепления «профнастила» к пространственной решетчатой конструкции используется саморез с буром, шестигранной головкой и уплотнительной шайбой (DIN 7504 К).
Пол в плане (на виде сверху) имеет вид шестиугольника и собирается из готовых СИП-панелей. Для крепления СИП-панелей к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам пола, используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант (для беседки), пол собирается из листов фанеры или половой доски. Для крепления листов фанеры или половой доски к пространственной решетчатой конструкции используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Стены в плане (на виде сверху) имеют вид многоугольника (например, двенадцатиугольника). Стены собираются из готовых стеновых панелей (на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем). Для крепления стеновых панелей к панелям пола и между собой используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Потолок в плане (на виде сверху) имеет вид многоугольника и повторяет контур стен. Потолок монтируется из отдельных деревянных балок с последующим утеплением и обшивкой. Балки потолка 11, при помощи болтов (ГОСТ 7798-70), крепятся к пространственной решетчатой конструкции в центре через опорный диск, который подвешивается к центральному узлу крыши. Вторым концом балки опираются на стены и крепятся к ним при помощи монтажных уголков и шурупов с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Распределение усилий в пространственной решетчатой конструкции (см. Фиг. 5-8) осуществляется следующим образом. Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола 7. Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола 5, работающая на сжатие. Она, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола 6, работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается двенадцатью балками крыши 11. Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют шесть центральных балок крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается шестью балками крыши, образующим шестигранник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны 9 передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних боковых раскосов 10. Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными боковыми раскосами 10, которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн 8.
Процесс сборки осуществляют следующим образом.
Монтаж опор, выполняющих роль фундамента. Как вариант, для каждой из опор изготавливается опалубка из одного листа холоднокатаной оцинкованной стали с полимерным покрытием. Лист сгибается в цилиндр и фиксируется в этом положении при помощи болтовых соединений. На нижней части цилиндра делаются вертикальные надрезы, а получившиеся лепестки загибаются внутрь на угол 90 градусов. Затем происходит армирование и заливка бетоном. Также, как частный случай, в качестве опалубки столбов для облегченной конструкции каркасного здания, например, беседки (имеющей относительно небольшие размеры), целесообразно использовать б/у стальные 200-литровые бочки (ГОСТ 6247-79).
Монтаж пространственной решетчатой конструкции. Основными элементами пространственной решетчатой конструкции являются (см. Фиг. 5-8): 5 - Стойка пола (1 шт.); 6 - Растяжка пола (3 шт.); 7 - Балка пола (12 шт.); 8 - Растяжка колонны (6 шт.); 9 - Колонна (3 шт.); 10 - Раскос (12 шт.); 11 - Балка крыши (12 шт.). Для поддержания настила кровли и пола, а также для уменьшения расчетной длины сжатых стержней возможно введение дополнительных (вспомогательных) стержней. Для соединения стержней используются высокопрочные болты (ГОСТ 7798-70). Как вариант, вместо болтового, может быть использовано сварное соединение.
Монтаж кровли. Кровля в плане (на виде сверху) имеет вид шестигранника. Для устройства кровли используется черепица битумная (ГОСТ 32806-2014), уложенная на сплошное основание из листов фанеры. Для крепления листов фанеры к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам крыши, используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант, возможно использование для кровли и других материалов, например, «профнастила» (профили стальные листовые гнутые с трапецевидными гофрами для строительства ГОСТ 24045-94), уложенного непосредственно на балки крыши. Для крепления «профнастила» к пространственной решетчатой конструкции используется саморез с буром, шестигранной головкой и уплотнительной шайбой (DIN 7504 К).
Монтаж пола. Пол в плане (на виде сверху) имеет вид шестигранника и собирается из готовых СИП-панелей. Для крепления СИП-панелей к пространственной решетчатой конструкции, а именно к балкам пола, используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80). Как вариант (для беседки), пол собирается из листов фанеры или половой доски. Для крепления листов фанеры или половой доски к пространственной решетчатой конструкции используется винт с потайной головкой (ГОСТ 17475-80) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Монтаж стен. Стены в плане (на виде сверху) имеют вид многогранника (например двенадцатигранника). Стены собираются из готовых стеновых панелей (на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем). Для крепления стеновых панелей к панелям пола и между собой используется шуруп-болт по дереву (DIN 571) или шуруп с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Монтаж потолка. Потолок в плане (на виде сверху) имеет вид многогранника и повторяет форму стен. Потолок монтируется из отдельных деревянных балок с последующим утеплением и обшивкой. Балки потолка, при помощи болтов (ГОСТ 7798-70), крепятся к пространственной решетчатой конструкции в центре через опорный диск, который подвешивается к центральному узлу крыши. Вторым концом балки опираются на стены и крепятся к ним при помощи монтажных уголков и шурупов с потайной головкой (ГОСТ 1145-80).
Распределение усилий в пространственной решетчатой конструкции (см. Фиг. 5-8) осуществляется следующим образом. Полезная нагрузка (от людей, мебели и т.д.), а также вес пола, стен и большей части потолка воспринимается двенадцатью балками пола (7). Вертикальному перемещению центрального узла пола препятствует стойка пола (5), работающая на сжатие. Она, в свою очередь, передает нагрузку на три наружных узла пола посредством трех растяжек пола (6), работающих на растяжение. Растягивающее усилие в растяжках пола компенсируется сжатием трех центральных балок пола (тех, к которым крепятся растяжки пола). Таким образом, нагрузка передается из центрального узла пола на три наружных. Снеговая нагрузка, а также вес кровли и центральной части потолка воспринимается двенадцатью балками крыши (11). Вертикальному перемещению центрального узла крыши препятствуют шесть центральных балок крыши, которые передают усилие на наружные узлы крыши. Возникающий в результате этого распор воспринимается шестью балками крыши, образующим шестигранник. Три наружных узла крыши, к которым крепятся колонны (9) передают нагрузку на три опорных узла (нижние узлы колонн) непосредственно через колонны. Остальные три узла крыши передают нагрузку на шесть наружных узлов пола посредством шести средних раскосов (10). Шесть наружных узлов пола поддерживаются шестью опорными раскосами (10), которые передают усилие на верхние узлы колонн и далее через колонны на опорные узлы. Возникающий в результате сжатия колонн распор воспринимается шестью растяжками колонн (8).
Здание предлагаемой конструкции может быть как одноэтажным, так и двухэтажным. Например, для получения двухэтажного варианта: 12 балок крыши вместе с кровлей подняты на высоту одного этажа и повернуты на 30 градусов вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола. Их место занимают 12 балок пола, лежащие в одной плоскости. Для поддержания центрального узла пола второго этажа добавляется вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа. Для поддержания шести наружных узлов крыши добавляются 12 раскосов, соединяющие смежные узлы крыши и нового перекрытия (аналогично раскосам первого этажа).
В дополнительно образовавшейся таким образом ячейке пространственной решетчатой конструкции (ограниченной раскосами сбоку, балками пола снизу и балками крыши сверху) монтируются пол из СИП-панелей, а также стены и потолок на основе деревянного каркаса с внешними и внутренними обшивками и расположенным между ними утеплителем.
Claims (9)
1. Каркасное здание на трех опорах, с наружным несущим каркасом в виде пространственной решетчатой конструкции, выполненное из прямолинейных профилей-ребер, соединенных между собой крепежными узлами, включающее стойки, балки, раскосы, стеновые панели, обшивку поверхностей, кровлю, отличающееся тем, что в качестве фундамента установлены три опоры, связанные каркасом между собой, боковой каркас установлен на каркасе треугольного основания, связывающего опоры, основание бокового каркаса является многоугольником в плане (нижний многоугольник), вписанным в треугольник, образованный каркасом, связывающим опоры, при этом стержни (раскосы), образующие грани бокового каркаса, установлены с отклонением наружу под острым углом к вертикали, верхний многоугольник, образованный балками крыши, при виде сверху находится вне границ нижнего многоугольника и профилей треугольного основания; верхний многоугольник, образованный балками крыши, служит основанием для установки кровли, стеновые панели установлены таким образом, что боковой каркас является наружным, центральный узел пола оснащен стойкой, работающей на сжатие, передающей нагрузку на три наружных узла пола с помощью растяжек, компенсированной тремя центральными балками пола, работающими на сжатие.
2. Каркасное здание на трех опорах по п. 1, отличающееся тем, что балки крыши вместе с кровлей подняты на высоту одного этажа с поворотом на острый угол вокруг вертикальной оси, проходящей через центральный узел пола, на их месте установлены балки пола, образующие перекрытие, находящиеся в одной плоскости, для поддержания центрального узла пола второго этажа установлена вертикальная колонна, передающая нагрузку на центральный узел пола первого этажа, а для поддержания наружных узлов крыши установлены раскосы, соединяющие смежные узлы крыши и перекрытия между этажами аналогично раскосам первого этажа.
3. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опоры являются незаглубленными в грунт.
4. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опоры являются заглубленными в грунт.
5. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве опор используются сваи.
6. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в качестве опор используются понтоны.
7. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опора представляет собой железобетонную цельную деталь в виде цилиндра.
8. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что опора представляет собой железобетонную цельную деталь в виде призмы.
9. Каркасное здание на трех опорах по п. 1 или 2, отличающееся тем, что каркас изготовлен из стального профиля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132372A RU2687691C1 (ru) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | Каркасное здание на трех опорах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132372A RU2687691C1 (ru) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | Каркасное здание на трех опорах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2687691C1 true RU2687691C1 (ru) | 2019-05-15 |
Family
ID=66578737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018132372A RU2687691C1 (ru) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | Каркасное здание на трех опорах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2687691C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU127110U1 (ru) * | 2012-10-23 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью ИЦ "Недра" | Каркасный модуль здания |
| RU2506375C1 (ru) * | 2012-12-17 | 2014-02-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Полносборное здание замкнутого типа |
| RU2604613C1 (ru) * | 2015-11-03 | 2016-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью ИЦ "Недра" | Каркасный модуль здания |
| US20170022698A1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-01-26 | Sergio Zacarias | Hexagonal building assembly |
-
2018
- 2018-09-10 RU RU2018132372A patent/RU2687691C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU127110U1 (ru) * | 2012-10-23 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью ИЦ "Недра" | Каркасный модуль здания |
| RU2506375C1 (ru) * | 2012-12-17 | 2014-02-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Полносборное здание замкнутого типа |
| US20170022698A1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-01-26 | Sergio Zacarias | Hexagonal building assembly |
| RU2604613C1 (ru) * | 2015-11-03 | 2016-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью ИЦ "Недра" | Каркасный модуль здания |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2402660C2 (ru) | Унифицированная система строительных блоков с последующим напряжением для возведения каменных конструкций | |
| US11739521B2 (en) | Building system | |
| CN202324688U (zh) | 救灾安置活动房 | |
| AU2018319415B2 (en) | A modular building system | |
| JP3204340U (ja) | 生産管理プロセスのｊグレード化されたエースシステムによるハイブリッド木造建築物 | |
| NZ539799A (en) | Method and appartus for precast and framed block construction using a number of differently shaped inter-operational planar elements | |
| EP2646632A1 (en) | A multi- storey apartment building and method of constructing such building | |
| US3490186A (en) | Modular building with curved precast concrete walls | |
| US20140123580A1 (en) | Composite concrete framing system with precast composite concrete columns and precast composite concrete beams | |
| KR20190030885A (ko) | 한옥과 목조 주택을 조합한 견본주택(모델하우스) 시공 방법 | |
| Piroglu et al. | Site investigation of masonry buildings damaged during the 23 October and 9 November 2011 Van Earthquakes in Turkey | |
| CN109281390B (zh) | 一种装配式混凝土桁架剪力墙建筑结构 | |
| RU2687691C1 (ru) | Каркасное здание на трех опорах | |
| Motra et al. | Structural condition assessment and retrofitting of Shital Niwas building (presidential palace) | |
| RU2394966C2 (ru) | Строительный модуль, в частности нижний этаж или подвал для хозяйственного сооружения или жилого дома | |
| RU2713054C1 (ru) | Наружный несущий каркас здания на трех опорах | |
| GB2442959A (en) | Modular building construction | |
| KR102181416B1 (ko) | 내진용 alc 주택 시공방법 | |
| RU2274718C2 (ru) | Способ реконструкции с усилением здания по всему периметру | |
| CN112523547A (zh) | 一种地震地区uhpc临时板房及架设方法 | |
| CN113863709B (zh) | 一种藏羌建筑砌体碉房采用木结构增层改造方法 | |
| WO1995009954A1 (en) | Structural member and building structures | |
| CN219753476U (zh) | 一种轻钢建筑装配式基座 | |
| Parajuli | Damages due to Gorkha earthquake 2015 and deficiencies in shreemahal | |
| US20240018771A1 (en) | Building system |