Изобретение относится к области строительства быстровозводимых зданий из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), а именно к возведению модульных зданий с облегченным каркасом.The invention relates to the field of construction of prefabricated buildings from light steel thin-walled structures (LSTK), namely to the construction of modular buildings with a lightweight frame.
Известна полезная модель (см., например, патент RU №88707), которая относится к возведению бескаркасного здания, в котором несущая способность и прочность конструкции здания в целом обеспечиваются в условиях отсутствия угловых несущих стоек усложнением структурного элемента несущих продольных стен. При этом строительную секцию стены из профилированной тонколистовой металлической панели, сформированной с заданным сечением на основе одного базового панельного профиля, дополнительно усиливают, и ее снабжают, по крайней мере, одной накладкой из профилированного тонколистового металла, которая сформирована с заданным сечением, идентичным заданному сечению панели строительной секции. Панель строительной секции сопряжена с накладкой по толщине, для этого на сопрягаемых деталях по длине и поперечно выполнены совпадающие сквозные отверстия, через которые посредством болтов, снабженных шайбами, они жестко закреплены между собой. Особенность и в том, что накладку выполняют шириной равной ширине панели строительной секции. Гофрированная стеновая панель строительной секции имеет в сечении профиль синусоиды и требует в основании фундамента укладки специального синусоидо-образного металлического уступа с возможностью крепления к фундаменту и стеновой панели. Такой подход приводит к увеличению расхода металла, усложнению монтажа, к изготовлению сложных дополнительных металлических элементов крепления.A useful model is known (see, for example, patent RU No. 88707), which relates to the construction of a frameless building, in which the bearing capacity and strength of the building structure as a whole are provided in the absence of corner bearing racks by complicating the structural element of bearing longitudinal walls. In this case, the building section of the wall made of a profiled thin-sheet metal panel formed with a given section based on one basic panel profile is additionally reinforced and provided with at least one strip of profiled thin-sheet metal, which is formed with a given section, identical to the given section of the panel construction section. The panel of the construction section is mated with a cover plate in thickness, for this purpose, matching through holes are made on the mating parts along the length and transversely, through which they are rigidly fixed to each other by means of bolts equipped with washers. The peculiarity is that the overlay is made with a width equal to the width of the panel of the building section. The corrugated wall panel of the building section has a sinusoidal profile in cross section and requires a special sinusoidal metal ledge at the base of the foundation with the ability to attach to the foundation and the wall panel. This approach leads to an increase in metal consumption, complication of installation, and the manufacture of complex additional metal fasteners.
Известна также конструкция каркаса быстровозводимого здания (см., например, патент RU №122674), включающего металлические несущие стойки, балки перекрытия и вспомогательные балки из холодногнутого С-профиля. В этой конструкции для усиления каждой из угловых стоек каркаса применены бруски из дерева по всей высоте стойки, причем для балок перекрытия в брусках выполнены пропилы. Такое сочетание дерева с металлом приводит к удорожанию несущих стоек, а устойчивость ЛСТК к воздействию влаги, огня, вредителей и плесени и долговечность стоек значительно снижается монтажом деревянного бруса внутри С-профиля. Кроме этого несущая способность стоек снижается из-за повреждения целостности бруса поперечными пропилами для перекрытий.Also known is the design of the frame of a pre-fabricated building (see, for example, patent RU No. 122674), including metal bearing racks, floor beams and auxiliary beams from a cold-formed C-profile. In this design, to strengthen each of the corner posts of the frame, wooden bars are used along the entire height of the post, and cuts are made in the bars for the floor beams. This combination of wood with metal leads to an increase in the cost of bearing racks, and the resistance of LSTK to moisture, fire, pests and mold and the durability of racks is significantly reduced by installing a wooden beam inside the C-profile. In addition, the bearing capacity of the uprights is reduced due to damage to the integrity of the timber by cross-cut cuts for floors.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение прочности каркаса модульного здания, простота изготовления элементов каркаса, упрощение сборки каркаса и тем самым уменьшение его стоимости изготовления.The technical result of the claimed invention is to ensure the strength of the frame of a modular building, ease of manufacturing the frame elements, simplify the assembly of the frame and thereby reduce its manufacturing cost.
Указанный технический результат достигается тем, что при реализации изобретения каркас модульного здания, включающий основание и потолочное перекрытие с поперечными и продольными балками, несущие угловые стойки, и средние стойки, собран из одного вида ЛСТК, а именно, из шляпного профиля с полками, выполненного в виде целого шляпного профиля, каркасного шляпного профиля, у которого одна кромка не имеет отгиба, и П-термопрофиля, у которого две кромки не имеют отгибов, и которые изготовлены на одной линии оборудования для профилирования однотипных профилей с регулируемой шириной, и несущего профлиста с трапециевидными ребрами жесткости. При этом в основании и в потолочном перекрытии продольные и поперечные балки изготовлены из каркасного шляпного профиля, причем на всех балках с обеих сторон отрезаны части отгибов на величину, равную высоте каркасного шляпного профиля, при этом также поперечные балки вставлены вовнутрь профилей продольных балок с обеих сторон так, что они образуют после скрепления с помощью крепежа основание в виде параллелепипеда, в котором балки ориентированы отгибами каркасного шляпного профиля вверх, а полками наружу. Потолочное перекрытие также собрано аналогично основанию, а каждая несущая угловая стойка выполнена из двух каркасных профилей, равных высоте модульного здания, и вложенных друг в друга, так, чтобы были сопряжены их технологические углы, при этом полки одного каркасного профиля скреплены с кромкой без отгиба другого каркасного профиля, образуя таким образом технологический угол каждой из четырех несущих угловых стоек, установленных вертикально на углах основания так, что технологические углы несущих угловых стоек совпадают с углами основания, а отгибы несущих угловых стоек закреплены на отгибах балок основания. При этом потолочное перекрытие установлено на несущие угловые стойки так, что их технологические углы совпадают с углами потолочного перекрытия, а отгибы балок потолочного перекрытия ориентированы вниз и закреплены на отгибах несущих угловых стоек. Кроме того в полости основания параллельно поперечным балкам установлены лаги для пола, а в полости потолочного перекрытия - пролеты для потолка, выполненные из сдвоенного П-термопрофиля с шириной сдвоенной полки, равной ширине полки каркасного шляпного профиля, с шагом, кратным стандартной ширине утеплителя, а также в нишах, ограниченных отгибами поперечных и продольных балок, отгибами несущих угловых стоек и отгибами средних стоек, установленных на отгибах балок, размещены несущие профлисты с трапециевидными ребрами жесткости с чередованием «стойка - два профлиста, стойка - два профлиста и т.д.», и кроме того против каждой средней стойки в основании дополнительно размещена лага для пола из сдвоенного П-термопрофиля.The specified technical result is achieved by the fact that when implementing the invention, the frame of a modular building, including a base and a ceiling with transverse and longitudinal beams, bearing corner posts, and middle posts, is assembled from one type of LSTC, namely, from a hat profile with shelves made in the form of a whole hat profile, a frame hat profile, in which one edge does not have a bend, and a P-thermoprofile, in which two edges do not have bends, and which are made on the same line of equipment for profiling of the same type of profiles with an adjustable width, and a bearing profiled sheet with trapezoidal stiffening ribs. At the same time, at the base and in the ceiling, the longitudinal and transverse beams are made of a frame hat profile, and on all beams on both sides, parts of the bends are cut off by an amount equal to the height of the frame hat profile, while the cross beams are also inserted into the profiles of the longitudinal beams on both sides so that, after fastening with fasteners, they form a parallelepiped-shaped base, in which the beams are oriented with the folds of the frame hat profile upwards and the shelves outward. The ceiling slab is also assembled similarly to the base, and each bearing corner post is made of two frame profiles equal to the height of the modular building and nested into each other so that their technological corners are mated, while the shelves of one frame profile are fastened to the edge without bending the other frame profile, thus forming the technological angle of each of the four bearing corner posts, installed vertically at the corners of the base so that the technological corners of the bearing corner posts coincide with the corners of the base, and the bends of the bearing corner posts are fixed on the bends of the base beams. In this case, the ceiling is installed on the supporting corner posts so that their technological angles coincide with the corners of the ceiling, and the bends of the ceiling beams are oriented downward and fixed on the folds of the bearing corner posts. In addition, in the cavity of the base parallel to the transverse beams, logs for the floor are installed, and in the cavity of the ceiling ceiling there are spans for the ceiling, made of a double P-thermoprofile with a double shelf width equal to the width of the shelf of the frame hat profile, with a step multiple of the standard width of the insulation, and also in the niches bounded by the bends of the transverse and longitudinal beams, the bends of the bearing corner posts and the bends of the middle posts installed on the bends of the beams, there are load-bearing profiled sheets with trapezoidal stiffeners with alternating "post - two profiled sheets, post - two profiled sheets, etc." , and besides, opposite to each center post in the base there is additionally placed a log for the floor made of a double U-thermoprofile.
Преимуществами заявляемой конструкции каркаса модульного здания является реализация всей конструкции из одного вида ЛСТК - шляпного профиля с использованием в качестве вертикальных стен несущего профлиста с трапециевидными ребрами жесткости, что позволяет обеспечить прочность и несущую способность каркаса в целом, за счет особенностей конструирования несущих угловых стоек и применения несущего профлиста с трапециевидными ребрами жесткости, а также за счет распределения стеновой нагрузки на несущий профлист и на несущие угловые и средние стойки, и кроме того уменьшить стоимость изготовления каркаса благодаря изготовлению разного вида шляпного профиля на одной линии оборудования для профилирования однотипных профилей с регулируемой шириной, и упрощению сборки каркаса модульного здания за счет применения однотипного профиля с согласованными размерами, а также уменьшению количества человеко-часов на сборку одного каркаса и исключению отделочных наружных работ за счет имеющегося товарного вида несущих элементов каркаса.The advantages of the claimed structure of the frame of a modular building is the implementation of the entire structure from one type of LSTK - a hat profile using a load-bearing profiled sheet with trapezoidal stiffeners as vertical walls, which allows to ensure the strength and load-bearing capacity of the frame as a whole, due to the design features of load-bearing corner posts and use bearing profiled sheet with trapezoidal stiffeners, as well as by distributing the wall load on the bearing profiled sheet and on the bearing corner and middle posts, and in addition to reducing the cost of manufacturing the frame due to the production of different types of hat profiles on one line of equipment for profiling the same type of profiles with adjustable width, and simplification of the assembly of the frame of a modular building due to the use of the same type of profile with agreed dimensions, as well as a decrease in the number of man-hours for the assembly of one frame and the exclusion of finishing external works due to the available commodity in ida of the supporting elements of the frame.
На фиг. 1 представлены поперечные сечения элементов ЛСТК, где а - шляпный профиль (ШП), b - каркасный шляпный профиль (КШП), с - П-термопрофиль; на фиг. 2 представлен вид спереди на продольную и поперечную балки из КШП; на фиг. 3 - вид сверху на продольную и поперечную балки из КШП; на фиг. 4 - вид слева на продольную и поперечную балки из КШП; на фиг. 5 - вид со стороны поперечной балки на основание каркаса; на фиг. 6 - вид со стороны продольной балки на основание каркаса; на фиг. 7 - вид сверху на основание каркаса; на фиг. 8 - формирование несущей угловой стойки из двух элементов КШП; на фиг. 9 - схема установки несущей угловой стойки на угол основания; на фиг. 10 - поперечное сечение лаг для пола и пролетов для потолка из П-термопрофиля; на фиг. 11 - вид сверху на основание каркаса с лагами для пола; на фиг. 12 - вид снизу на потолочное перекрытие каркаса с пролетами для потолка; на фиг. 13 - вид снаружи на боковую стенку каркаса; на фиг. 14 - вид снаружи на боковую стенку каркаса со средней стойкой из ШП; на фиг. 15 - разрез А-А боковой стенки каркаса со средней стойкой из ШП и несущими профлистами; на фиг. 16 - вид снаружи на боковую стенку каркаса со средними стойками из ШП и частичной установкой трех несущих профлистов.FIG. 1 shows the cross-sections of the LSTC elements, where a is a hat profile (SHP), b is a frame hat profile (KSHP), c is a P-thermal profile; in fig. 2 shows a front view of the longitudinal and transverse beams made of KShP; in fig. 3 - top view of the longitudinal and transverse beams made of KShP; in fig. 4 is a left side view of the longitudinal and transverse beams made of KShP; in fig. 5 is a view from the side of the transverse beam at the base of the frame; in fig. 6 is a view from the side of the longitudinal beam at the base of the frame; in fig. 7 is a top view of the base of the frame; in fig. 8 - forming a bearing corner post from two elements of the KSHP; in fig. 9 is a diagram of the installation of the bearing corner post at the corner of the base; in fig. 10 - cross-section of the floor logs and spans for the ceiling made of P-thermoprofile; in fig. 11 is a top view of the base of the frame with floor logs; in fig. 12 is a bottom view of the ceiling slab of a frame with ceiling spans; in fig. 13 is an outside view of the side wall of the frame; in fig. 14 is an outside view of the side wall of the frame with the middle column made of SHP; in fig. 15 - section A-A of the side wall of the frame with the middle rack made of SHP and bearing profiled sheets; in fig. 16 is an outside view of the side wall of the frame with middle studs made of SHP and partial installation of three bearing profiled sheets.
Каркас 1 модульного здания состоит из основания 2, потолочного перекрытия 3, несущих угловых стоек 4 и несущих профлистов 5. Элементы каркаса 1 выполнены из шляпного профиля (ШП), каркасного шляпного профиля (КШП) и П-термопрофиля (П-профиль с просечками), поперечные сечения которых представлены на фиг. 1. ШП имеет следующие конструктивные элементы: отгибы 6, кромки 7 и полку 8. КШП является шляпным профилем без одного отгиба и имеет следующие конструктивные элементы: отгиб 6, кромки 7 и 9, полку 8 и технологический угол 10. Основание 2 состоит из двух поперечных 11 и двух продольных 12 балок, выполненных из КШП, у которых отрезаны края отгибов 6 на величину L, равную ширине отгиба КШП, согласно фиг.2 и 3. Короткие стороны каркаса 1, являющиеся короткими сторонами основания 2, образованы поперечными балками 11. Продольные стороны каркаса 1, являющиеся продольными сторонами основания 2, образованы продольными балками 12. Основание 2 собрано таким образом, что поперечные балки 11 вставлены внутрь профилей продольных балок 12 с обеих сторон так, что кромки КШП без отгибов 9 ориентированы вниз, а отгибы КШП 6 - вверх, при этом полки КШП 8 направлены наружу согласно фиг. 5 и 6. После сборки основание 2 каркаса 1 имеет вид, представленный на фиг. 7. Аналогичным образом собрано потолочное перекрытие 3. Каркас 1 содержит четыре несущие угловые стойки 4, каждая из которых состоит из двух профилей КШП с высотами, равными заданной высоте каркаса 1 и вложенными друг в друга так, что их технологические углы 10 оказываются сопряженными и образуют технологический угол 13 несущей угловой стойки 4, так как это представлено на фиг. 8. Несущие угловые стойки 4 установлены вертикально на углах основания 2 согласно фиг. 9. При этом технологические углы 13 несущих угловых стоек 4 совпадают с углами основания 2, а отгибы 6 несущих угловых стоек 4 закреплены на отгибах 6 балок основания 2. Потолочное перекрытие 3 каркаса 1 ориентировано отгибами 6 поперечных 11 и продольных 12 балок вниз и установлено на несущие угловые стойки 4, так что технологические углы 13 несущих угловых стоек 4 совпадают с углами потолочного перекрытия 3, а отгибы 6 несущих угловых стоек 4 закреплены на отгибах 6 балок потолочного перекрытия 3. В полости основания 2 параллельно поперечным балкам 11 установлены лаги для пола 14 (см. фиг. 11), а в полости потолочного перекрытия 3 установлены пролеты для потолка 15 (см. фиг. 12), выполненные из сдвоенного П-термопрофиля с шириной сдвоенной полки, равной ширине полки КШП согласно фиг. 10. с шагом т, кратным стандартной ширине утеплителя (на фигурах не показан). На всех сторонах каркаса 1 для монтажа несущих профлистов 5 с трапециевидными ребрами жесткости по необходимости установлены средние стойки 16 из элемента ШП, которые устанавливают на отгибах 6 продольных 12 и поперечных 11 балок с чередованием: два профлиста - стойка, два профлиста - стойка и т.д. (см. фиг. 14, 15, 16) так, что образованы технологические ниши 17, ограниченные по периметру отгибами 6 поперечных 11 и продольных 12 балок, несущих угловых стоек 4 и средних стоек 16, и с глубиной, равной высоте кромок 7 балок и стоек. На всех сторонах каркаса 1 в технологические ниши 17 установлены несущие профлисты 5 с трапециевидными ребрами жесткости, ориентированные ребрами жесткости вертикально так, что они по всему периметру вложены в нишу 17 и закреплены на отгибах 6 балок и стоек, согласно фиг. 15 и 16. В основании 2 против каждой средней стойки 16 дополнительно подведена лага для пола 14 из сдвоенного П-термопрофиля.The frame 1 of the modular building consists of a base 2, a ceiling slab 3, bearing corner posts 4 and bearing profiled sheets 5. The elements of the frame 1 are made of a hat profile (SHP), a frame hat profile (KSHP) and a P-thermal profile (P-profile with notches) whose cross sections are shown in FIG. 1. ShP has the following structural elements: bends 6, edges 7 and shelf 8. KSHP is a hat profile without one bend and has the following structural elements: bend 6, edges 7 and 9, shelf 8 and technological corner 10. Base 2 consists of two transverse 11 and two longitudinal 12 beams made of KShP, in which the edges of the folds 6 are cut off by an amount L equal to the width of the KShP bend, according to Figs. 2 and 3. The short sides of the frame 1, which are the short sides of the base 2, are formed by transverse beams 11. The longitudinal sides of the frame 1, which are the longitudinal sides of the base 2, are formed by the longitudinal beams 12. The base 2 is assembled in such a way that the transverse beams 11 are inserted inside the profiles of the longitudinal beams 12 from both sides so that the edges of the KSHP without bends 9 are oriented downward, and the bends of the KSHP 6 - upwards, with the shelves of the KSHP 8 directed outward according to FIG. 5 and 6. After assembly, the base 2 of the frame 1 has the form shown in FIG. 7. The ceiling slab 3 is assembled in a similar way. The frame 1 contains four bearing corner posts 4, each of which consists of two KShP profiles with heights equal to the given height of the frame 1 and nested into each other so that their technological corners 10 are conjugated and form technological angle 13 of the bearing corner post 4, as shown in FIG. 8. Supporting corner posts 4 are installed vertically at the corners of the base 2 according to FIG. 9. In this case, the technological corners 13 of the bearing corner posts 4 coincide with the corners of the base 2, and the bends 6 of the bearing corner posts 4 are fixed on the bends 6 of the base beams 2. The ceiling covering 3 of the frame 1 is oriented with the bends 6 of the transverse 11 and longitudinal 12 beams downward and is installed on load-bearing corner posts 4, so that the technological corners 13 of the load-bearing corner posts 4 coincide with the corners of the ceiling slab 3, and the bends 6 of the load-bearing corner posts 4 are fixed on the bends 6 of the ceiling beams 3. In the base cavity 2 parallel to the transverse beams 11, floor joists are installed 14 (see Fig. 11), and in the cavity of the ceiling slab 3 there are spans for the ceiling 15 (see Fig. 12) made of a double P-thermoprofile with a double flange width equal to the width of the KShP flange according to Fig. 10. with a step t, a multiple of the standard width of the insulation (not shown in the figures). On all sides of the frame 1, for the installation of load-bearing profiled sheets 5 with trapezoidal stiffeners, if necessary, middle posts 16 from the SHP element are installed, which are installed on the bends 6 of the longitudinal 12 and transverse 11 beams with alternation: two profiled sheets - a post, two profiled sheets - a post, etc. etc. (see Fig. 14, 15, 16) so that technological niches 17 are formed, bounded along the perimeter by bends 6 of transverse 11 and 12 longitudinal beams, bearing corner posts 4 and middle posts 16, and with a depth equal to the height of the edges 7 of the beams and racks. On all sides of the frame 1, in the technological niches 17, load-bearing profiled sheets 5 with trapezoidal stiffeners are installed, oriented vertically by the stiffeners so that they are inserted into the niche 17 along the entire perimeter and fixed on the bends 6 of the beams and racks, according to Fig. 15 and 16. At the base 2, opposite each center post 16, a log for the floor 14 from a double U-thermoprofile is additionally brought in.
