RU56420U1 - Здание из легких металлоконструкций - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области строительства и может быть использована для возведения зданий гражданского и промышленного назначения, в том числе большепролетных конструкций, например, стадионов, торговых центров, цехов промышленных предприятий, складов, ангаров и т.п.

Здание содержит установленный на фундаменте металлический каркас с ограждающими конструкциями, металлический каркас выполнен из взаимосвязанных друг с другом рамы, горизонтальных и вертикальных связей жесткости, распорок, соединительных и опорных элементов, рама состоит из жестко связанных колонн и ригеля и соединена с фундаментом посредством шарнирного соединения, элементы рамы выполнены из сплошностенчатых двутавров переменного сечения и соединены друг с другом посредством фланцевых соединений, при этом ограждающие конструкции представляют собой конструкции поэлементной сборки, последние выполнены в виде кассет из гнутого металлического профиля, смонтированные друг с другом в замок и установленные с примыканием к элементам рамы.

Кассеты из гнутого металлического профиля представляют собой тонколистовую конструкцию П-образной формы, выполнены с технологическими выемками и пазами для обеспечения возможности крепления утеплителя, ветрозащитного барьера, облицовки или иных дополнительных конструктивных элементов. Кассеты смонтированы друг с другом в замок, например, посредством резьбовых соединений, образуя сплошностенчатую конструкцию.

Технический результат - сокращение металлоемкости при сохранении эксплуатационной надежности здания.

1 н.п. ф-лы, 3 илл.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области строительства и может быть использована для возведения зданий гражданского и промышленного назначения, в том числе большепролетных конструкций, например, стадионов, торговых центров, цехов промышленных предприятий, складов, ангаров и т.п.

Известны системы производства большепролетных зданий, включающие несущий узел, выполненный в виде профилей, который снабжен приспособлением боковой устойчивости профилей в виде тяг устойчивости, смонтированных шарнирно, при этом каждый профиль имеет ребра жесткости с отверстиями для шарнирного соединения тяг устойчивости [Патент РФ №30781, МПК Е 04 В 5/00, 2003 г.] или центральные профили смонтированы разнонаклонно относительно продольной оси симметрии [Патент РФ №30778, МПК Е 04 В 5/00, 2003 г.].

Известные конструкции характеризуются высокой металлоемкостью и трудоемкостью монтажных работ.

Известно здание с увеличенным шагом колонн, рамный металлический каркас которого содержит двутавровые колонны и двутавровые продольные ригели и поперечные балки, продольные ригели соединены друг с другом по всей длине здания вдоль разбивочных осей здания так, что в зонах сопряжения с колоннами они выполнены неразрезными и с уширенными верхними и нижними поясами двутавров, в пролетах продольные ригели выполнены коробчатого сечения с уширенными нижними поясами, продольные ригели соединены друг с другом по всей длине здания с образованием монтажных стыков в малонагруженных зонах, краевые продольные ригели и поперечные балки с наружной стороны каркаса здания выполнены с возможностью монтажа и установки на них стеновых элементов колонны сопряжены с ригелями посредством фланцев [Патент РФ №2146320, МПК Е 04 В 1/24, Е 04 В 1/58, Е 04 В 5/14, 2000 г.].

В известном здании надежность конструкции достигается за счет многочисленных элементов металлоконструкций, что обуславливает высокую металлоемкость конструкции. Вместе с тем, сами элементы металлоконструкций сложны в изготовлении и монтаже, что увеличивает трудоемкость изготовления здания.

Известно также здание из металлоконструкций, содержащее установленные на фундаменте рамы, включающие стойки в виде сходящихся вниз ветвей и соединенные

друг с другом раскосой решеткой, опертый на стойки двускатный ригель с верхним и нижним поясами, продольные прогоны, вертикальные и горизонтальные связи жесткости и стойки фахверка, скат ригеля выполнен разъемным, в нижней части соединение ригеля выполнено шарнирным, а в верхней в стык посредством фланцевого соединения, оба пояса соединены друг с другом дополнительными раскосами со стороны разъема, скат ригеля жестко связан со стойками, прогоны прикреплены к раскосам стоек и ригеля и выполнены из стальных труб [Патент РФ №22953, МПК Е 04 В 1/24, Е 04 С 3/38, 2002 г.]

Известное здание имеет высокую металлоемкость и сложно в изготовлении и монтаже.

Наиболее близким к предлагаемому являются здания системы УНИКОН, содержащие установленный на фундаменте металлический каркас с ограждающими конструкциями, металлический каркас выполнен из взаимосвязанных друг с другом рамы, горизонтальных и вертикальных связей жесткости, прогонов, стоек фахверка, распорок, соединительных и опорных элементов, рама состоит из жестко связанных колонн и ригеля и выполнена из сплошностенчатых двутавров переменного сечения, элементы рамы соединены друг с другом посредством фланцевых соединений, рама соединена с фундаментом посредством шарнирного соединения, вертикальные и горизонтальные связи жесткости выполнены гибкими, стойки фахверка шарнирно сопряжены с рамой и жестко с фундаментом, прогоны кровли и стен выполнены с возможностью установки стеновых элементов [В.В.Катюшин «Здания с каркасами из стальных рам переменного сечения (расчет, проектирование, строительство)», М., ОАО «Издательство «Стройиздат», 2005, 656 с.]

Известные системы зданий обладают уменьшенной металлоемкостью при высокой эксплуатационной надежности, что достигается, в основном, за счет использования сплошностенчатых рам переменного сечения. Однако, металлоемкость зданий остается достаточно высокой за счет необходимости использования значительного количества стеновых и кровельных прогонов.

Задача заявляемой полезной модели - снижение металлоемкости при сохранении эксплуатационной надежности здания.

Поставленная задача решается тем, что заявляемое здание содержит установленный на фундаменте металлический каркас с ограждающими конструкциями, металлический каркас выполнен из взаимосвязанных друг с другом рамы, горизонтальных и вертикальных связей жесткости, распорок, соединительных и опорных элементов, рама состоит из жестко связанных колонн и ригеля и соединена с фундаментом посредством шарнирного соединения, элементы рамы выполнены из сплошностенчатых двутавров

переменного сечения и соединены друг с другом посредством фланцевых соединений, отличается от известного тем, что ограждающие конструкции представляют собой конструкции поэлементной сборки, последние выполнены в виде кассет из гнутого металлического профиля, смонтированные друг с другом в замок и установленные с примыканием к элементам рамы.

Кассеты из гнутого металлического профиля представляют собой тонколистовую конструкцию П-образной формы, выполнены с технологическими выемками и пазами для обеспечения возможности крепления утеплителя, ветрозащитного барьера, облицовки или иных дополнительных конструктивных элементов. Кассеты смонтированы друг с другом в замок, например, посредством резьбовых соединений.

В качестве конструкций, обеспечивающих поэлементную сборку ограждающих конструкций стен, могут быть использованы готовые сэндвич панели с кассетным профилем или фасадные кассеты системы вентилируемых фасадов.

Послойная сборка кровель может быть осуществлена с использованием профлистов и внутреннего каркаса, выполненного, например, в виде тетивы из перфорированного гнутого швеллера.

Заявляемое здание выполнено преимущественно многопролетным, металлический каркас которого образован секциями поперечных рам, рамы связаны между собой системой горизонтальных и вертикальных связей жесткости, колонны рамы соединены друг с другом в нижней части затяжками. Рамы металлического каркаса могут быть выполнены прямостенного или арочного типов из сварных двутавров переменного сечения. Рамы могут быть усилены ребрами жесткости. Ригель состоит из элементов и выполнен, преимущественно, в виде соединенных друг с другом конькового и двух связующих ригелей, соединение элементов ригеля осуществлено посредством фланцев на высокопрочных болтах. Соединение ригеля с колоннами выполнено посредством фланцев на высокопрочных болтах. Горизонтальные и вертикальные связи жесткости выполнены преимущественно гибкими, предварительно нагруженными из круглой стали.

Кассеты из гнутого металлического профиля выполнены с длиной, соответствующей шагу секции поперечных рам. Крепление профиля к колоннам рам осуществляется посредством, например, резьбового соединения.

В зависимости от условий эксплуатации, металлический каркас здания может дополнительно содержать самонесущий фахверк, установленный в торцах здания для восприятия горизонтальных нагрузок. Фахверк выполнен в виде стоек, которые шарнирно сопряжены с рамой и жестко с фундаментом.

В качестве фундамента могут быть использованы любые известные для этих целей конструкции, например, столбчатый фундамент. Сопряжение рам с фундаментом выполнено шарнирным.

Заявленное решение отличается от известного тем, что в качестве ограждающих конструкций здания используют кассеты из гнутого металлического профиля, собранные друг с другом в замок с образованием сплошностенчатой конструкции. Как показали наши исследования, заявляемое решение ограждающих конструкций позволяет сократить металлоемкость здания с металлическим каркасом. При этом, сокращение металлоемкости здания не приводит к потере его надежности, а используемые ограждающие конструкции позволяют улучшить ремонтоспособность здания в процессе его эксплуатации.

Снижение металлоемкости достигается за счет исключения необходимости использования прогонов, как элементов конструкции здания. В заявляемой нами конструкции здания собранные в сплошностенчатую конструкцию кассеты из гнутого металлического профиля одновременно выполняют и функцию прогонов и функцию ограждающих конструкций. Они же используются как каркас для размещения элементов утепления, облицовки и других дополнительных элементов здания. Исключение прогонов, как элементов конструкции здания, позволяет снизить металлоемкость здания до 30%. Выполнение кассет из гнутого металлического профиля П-образной формы позволяет обеспечить необходимую жесткость конструкции здания. Это обуславливает эксплуатационную надежность здания в целом, в том числе при исполнении его с длиной пролета до 108 м. Выполнение кассет из тонкостенного металлического листа позволяет дополнительно снизить металлоемкость здания.

Заявляемое решение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображена проекция конструктивного исполнения узла рамного металлического каркаса здания, на фиг.2 изображены кассеты из гнутого металлического профиля (варианты выполнения), на фиг.3 схема раскладки кассет по наружным стенам здания.

Каркас здания из легких металлических конструкций состоит из рамы, выполненной из колонн 1 и ригелей 2, выполненных из сварных двутавров переменного сечения и соединенных друг с другом посредством фланцев 3. Элементы ригеля соединены друг с другом посредством фланцев 4. Колонны 1 и ригели 2 усилены ребрами жесткости 5, которые могут быть выполнены на всю высоту сечения или ее часть, подкосами 6 и соединены затяжками 7. Колонны 1 шарнирно соединены с фундаментом посредством пластины 8. Каркас здания образован секциями рам, соединенных друг с

другом системой вертикальных и горизонтальных связей (на фиг.1 не показаны). Кассеты 9 выполнены из гнутого металлического листа и показаны на фиг.2 в вариантах А и В,. Кассеты 9 выполнены в виде п-образной скобы, длинная сторона которой соответствует шагу секции рамной конструкции и составляет преимущественно 6 м. Короткие стороны кассеты выполнены г-образной формы и имеют отбортованные кромки (показаны отдельно на фиг.2). Варианты выполнения кассет обусловлены местом их расположения в ограждающей конструкции здания. Длинные и короткие стороны кассет 9 снабжены технологическими п-образными пазами и выемками, которые обеспечивают возможность крепления утеплителя, уплотнителя, облицовочных элементов. Кассеты 9 крепятся друг к другу и элементам рамы посредством метизов, образуя, соответственно, горизонтальную и вертикальную линии стыков 10 (фиг.3).

После монтажа металлического каркаса здания по известным в строительстве технологиям, его ограждающие конструкции устанавливают путем послойной укладки кассет 9. Кассеты 9 жестко крепят друг с другом и к элементам рамы посредством метизной сборки.

В качестве конструктивных материалов могут быть использованы известные в строительстве материалы, а также известные технологии монтажа строительных конструкций.

Заявляемая конструкция здания из легких металлических конструкций позволяет снизить трудоемкость изготовления и монтажа зданий. Возможность исключения прогонов из конструкции заявляемого здания обеспечивается за счет использования в качестве ограждающих конструкций кассет из гнутого металлического профиля и приводит к снижению металлоемкости с сохранением эксплуатационной надежности здания. Заявляемые конструкции могут быть использованы для возведения большепролетных зданий, в том числе в сейсмоопасных районах.

Claims (4)

1. Здание из легких металлоконструкций, содержащее установленный на фундаменте металлический каркас с ограждающими конструкциями, металлический каркас выполнен из взаимосвязанных друг с другом рамы, горизонтальных и вертикальных связей жесткости, распорок, соединительных и опорных элементов, рама состоит из жестко связанных колонн и ригеля и соединена с фундаментом посредством шарнирного соединения, элементы рамы выполнены из сплошностенчатых двутавров переменного сечения и соединены друг с другом посредством фланцевых соединений, отличающееся тем, что ограждающие конструкции выполнены в виде конструкций поэлементной сборки, последние выполнены в виде кассет из гнутого металлического профиля, смонтированы друг с другом в замок и установлены с примыканием к элементам рамы.

2. Здание из легких металлоконструкций по п.1, отличающееся тем, что кассеты из гнутого металлического профиля представляют собой тонколистовую конструкцию П-образного профиля.

3. Здание из легких металлоконструкций по п.2, отличающееся тем, что кассеты снабжены технологическими пазами и выемками.

4. Здание из легких металлоконструкций по п.1, отличающееся тем, что металлический каркас здания дополнительно содержит самонесущий фахверк, выполненный в виде стоек, которые шарнирно сопряжены с рамой и жестко с фундаментом.