БЫСТРОВОЗВОДИМОЕ ЗДАНИЕ Российский патент 2004 года по МПК E04B1/343 

Изобретение относится к строительству, точнее к конструкции зданий, преимущественно типа коттеджа, изготавливаемых из сборных элементов, например, панельного типа.

Известны здания, содержащие стены с фронтонами, имеющими вид треугольника, и двускатные крыши с плоскими скатами, состоящие из несущих конструкций и кровли [1, рис.2б]. Недостатком такой конструкции является малое отношение высоты жилого помещения к общей высоте здания. При попытке снизить высоту крыши за счет уменьшения угла наклона скатов к горизонтали, ухудшаются условия удаления дождевой воды и требуются более прочные несущие конструкции, поддерживающие кровлю, для того, чтобы выдержать снеговую нагрузку.

Известна также разновидность зданий с двускатными крышами, каждый скат которых имеет излом, направленный поперек ската (параллельно коньку), причем угол между наружными поверхностями образующих скат плоскостей превышает 180° (мансарда). Фронтон таких зданий имеет вид треугольника, совпадающего основанием с меньшим основанием трапеции, причем углы при основании треугольника меньше углов при большем основанием трапеции [1, рис.2в]. Эти крыши также состоят из несущих конструкций и кровли. Отношение суммарной высоты жилых помещений к общей высоте здания здесь выше, чем у зданий первого типа, но площадь жилого помещения, расположенного под крышей, меньше площади расположенного ниже этажа. Общим для обеих описанных разновидностей зданий недостатком, обусловленным выполнением их крыш из несущей конструкции и кровли, является то, что строительство таких крыш требует больших затрат труда и времени, в течение которого возведенные стены остаются под воздействием атмосферных осадков.

Известно быстровозводимое складываемое покрытие для зданий и сооружений, состоящее из жестких несущих кровельных панелей, соединенных шарнирами так, что в смонтированном положении раскрытые веером панели перекрываются краями наподобие черепицы [2]. Недостатками такого покрытия является практическая невозможность герметизации стыков между панелями и малое отношение высоты жилого помещения к общей высоте здания.

Известна также быстровозводимая конструкция покрытия, содержащая четыре несущих наклонных элемента (панели), объединенных в верхней части меду собой двумя парами цилиндрических шарниров, оси которых лежат в разных плоскостях и ориентированы по-разному [3]. Недостатки известной конструкции состоят в том, что ее практически невозможно собрать на стенах, тем более, стенах с фронтонами, и, кроме того, она требует трудоемкой последующей работы на высоте по заделке стыков с наружной стороны.

Известно также быстровозводимое покрытие здания, включающее два симметрично установленных боковых несущих элемента, выполненных в виде панелей, каждый из которых состоит из двух прямолинейных частей, соединенных цилиндрическим шарниром под тупым углом, причем одна из частей располагается горизонтально. Величина угла определяется длиной троса, соединяющего концы несущих элементов. Между наклонными консольными частями боковых несущих элементов устанавливается центральный горизонтальный несущий элемент [4]. Конструкция известного устройства нерациональна с точки зрения стойкости к снеговым нагрузкам, а горизонтальные панели не обеспечивают эффективного удаления дождевой воды с крыши. Кроме того, вес центрального элемента прикладывается к консольным концам боковых элементов, что создает нежелательный опрокидывающий момент. Кроме того, требуемого постоянства угла раскрытия всех боковых элементов удается добиться только после трудоемкой подгонки длины тросовых стяжек.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является мобильное здание с двускатной крышей и торцевыми фасадами, фронтоны которых имеют форму равнобедренной трапеции, а скаты крыши выполнены в виде несущих панелей и наклонены под одинаковым углом к горизонтали и прикреплены к соединяющей их поверху горизонтальной панели с помощью шарниров [5]. Недостатком известного здания является наличие горизонтального участка крыши, требующего подкрепления от снеговой нагрузки и не исключающего возможности застоя воды. Второй недостаток известного здания состоит в том, что стыки горизонтальной и наклонных панелей крыши оказываются обращенными раскрытой стороной наружу и требуют выполнения операций по их герметизации с наружной стороны, на высоте.

Целью настоящего предложения является устранение указанных недостатков. Другой целью настоящего предложения является сокращение затрат времени и труда на возведение здания.

Указанные цели достигаются тем, что в известном здании, содержащем фронтоны, имеющие участок, выполненный в форме трапеции, примыкающей большим основанием к нижерасположенной прямоугольной части стены, и крышу. скаты которой выполнены в виде несущих панелей, имеющих шарниры и опирающихся на фронтоны, фронтоны дополнительно имеют участок, выполненный в виде треугольника, поставленного основанием на меньшее основание участка фронтона, выполненного в форме трапеции, каждый скат крыши выполнен из двух соединенных шарнирами панелей, примыкающие к коньку здания панели скатов соединены шарнирами, а углы наклона к горизонтали панелей, примыкающих к коньку, больше углов наклона к горизонтали соединенных с ними нижерасположенных по скату панелей.

Кроме того, углы наклона к горизонтали панелей, нижерасположенных по скату, составляют 10-30°.

Кроме того, угол между панелями, примыкающими к коньку, составляет 85-95°, а стык примыкающих к коньку панелей отнесен вниз по скату на толщину панели.

Кроме того, фронтон выполнен симметричным относительно вертикальной плоскости, проходящей через конек здания.

Кроме того, боковые стороны фронтона, направленные под разными углами к горизонту, равны по длине.

Кроме того, по меньшей мере, три панели имеют одинаковый размер по скату.

Кроме того, шарниры между панелями установлены с возможностью складывания панелей каждого из скатов наружными поверхностями друг к другу, а панелей, примыкающих к коньку, - внутренними.

Кроме того, в стыке, по меньшей мере, примыкающих к коньку панелей, установлена, по меньшей мере, одна герметизирующая прокладка.

Кроме того, по меньшей мере, нижние по скатам стыки между панелями герметично перекрыты с наружной стороны гибкой пленкой из полимерного материала.

Кроме того, в качестве гибкой пленки из полимерного материала применена пленка из термоусаживающегося полимера, например.

Кроме того, ребро панели, являющееся коньком здания, имеет дополнительное оснащение, например декоративный элемент или проводник молниеотвода.

Технический результат дополнения фронтонов здания участком, выполненным в виде треугольника, поставленного основанием на меньшее основание участка фронтона, выполненного в виде трапеции, позволяет повысить жесткость опирающейся на фронтоны крыши и, тем самым, ее стойкость к воздействию снеговых нагрузок.

Технический результат от выполнения каждого ската крыши из двух соединенных шарнирами панелей состоит в том, что образующие скат панели могут, благодаря наличию шарнира, поворачиваться относительно друг друга, занимая положение, совпадающее с положением боковых сторон треугольного и трапецеидального участков фронтона. Это создает возможность опоры панелей на фронтоны. Кроме того, наличие шарниров позволяет многократно ускорить монтаж крыши и удешевить ее транспортировку.

Технический результат от соединения примыкающих к коньку здания панелей скатов шарнирами также состоит в создании возможности опоры панелей обоих скатов на фронтоны, причем независимо от того, являются ли фронтоны симметричными относительно вертикальной плоскости, проходящей через конек, или нет.

Технический результат от того, что углы наклона к горизонтали панелей, примыкающих к коньку, больше углов наклона к горизонтали соединенных с ними нижерасположенных по скату панелей, состоит в уменьшении общей высоты крыши, а также в том, что внешние ребра обращенных друг к другу торцевых частей панелей одного ската оказываются сомкнутыми, что упрощает заделку и герметизацию стыка между ними, позволяя проводить ее снизу, со стороны чердака.

Технический результат от того, что угол между панелями, примыкающими к коньку, составляет 85-95°, а стык примыкающих к коньку панелей отнесен вниз по скату на толщину панели, состоит в том, что при этом упрощается технология изготовления панелей, имеющих в этом случае прямоугольные кромки, обеспечивается минимальный объем пространства между кромками панелей, подлежащего заделке, и создается возможность усиления покрытия верхнего ребра панели, которое становится коньком, еще на стадии изготовления панели.

Технический результат от того, что фронтон выполнен симметричным относительно вертикальной плоскости, проходящей через конек здания, состоит в сокращении необходимого числа типоразмеров панелей крыши.

Технический результат от того, что боковые стороны фронтона, направленные под разными углами к горизонту, равны по длине, состоит в том, что при этом обеспечивается оптимальное сочетание высоты и несущей способности крыши по отношению к снеговой нагрузке.

Технический результат от того, что, по меньшей мере, три панели имеют одинаковый размер по скату, также состоит в сокращении необходимого числа типоразмеров панелей крыши.

Технический результат от того, что шарниры между панелями установлены с возможностью складывания панелей каждого из скатов наружными поверхностями друг к другу, а панелей, примыкающих к коньку, - внутренними состоит в том, что все панели, соединенные в заводских условиях шарнирами, становится возможным сложить в гармошку в компактный пакет, транспортировать в таком виде к месту монтажа и раскладывать непосредственно на здании.

Технический результат от того, что в стыке, по меньшей мере, примыкающих к коньку панелей установлена, по меньшей мере, одна герметизирующая прокладка, состоит в том, что этим устраняется необходимость выполнения на высоте операции герметизации стыков установленной крыши.

Технический результат от того, что нижние по скатам стыки между панелями герметично перекрыты с наружной стороны гибкой пленкой из полимерного материала, состоит в том, что этим устраняется необходимость выполнения на высоте операции герметизации указанных стыков.

Технический результат от того, что в качестве гибкой пленки из полимерного материала применена пленка из термоусаживающегося полимера, например полиэтилена, состоит в том, что это позволяет после монтажа крыши устранить возможную складку в месте сгиба пленки путем прогрева и, тем самым, повысить надежность герметизации.

Технический результат от того, что ребро панели, являющееся коньком здания, имеет дополнительное оснащение, например декоративный элемент или проводник молниеотвода, позволяет поместить это оснащение на ребре еще при изготовлении панели.

Существо предложения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен фронтальный вид верхней части предложенного здания.

На фиг.2 изображен вариант исполнения стыка верхних по скату панелей крыши.

На фиг.3 изображен нижний по скату стык панелей крыши с герметизирующей пленкой, имеющей складку.

На фиг.4 изображен нижний по скату стык панелей крыши, после устранения складки герметизирующей пленки прогревом.

На фиг.5 изображена крыша предложенного здания в сложенном для транспортировки и монтажа состоянии.

Предложенное быстровозводимое здание (фиг.1) состоит из стен 1, преимущественно панельного типа. Стены 1 торцевых фасадов здания имеют фронтоны 2 в верхней части, которые могут быть выполнены как продолжение стеновой панели, либо надстраиваться над стеной как самостоятельный элемент. Здание имеет крышу, состоящую из четырех несущих панелей 2, 3, 4 и 5, опирающихся на фронтоны 2. Поэтому фронтоны 2 выполнены как элемент, несущий тяжесть крыши и обладают соответствующими прочностью и жесткостью. Прочность и жесткость панелей соответствует величине проектной снеговой и ветровой нагрузки. Конструкция здания не исключает применения дополнительных подкреплений под крышей, в качестве которых, в частности, возможно использование межкомнатных перегородок. Все панели соединены между собой цилиндрическим шарнирами 6, 7 и 8 с возможностью поворота друг относительно друга.

Лицевая поверхность фронтонов здания условно разделяется на два участка. Нижний участок 9 имеет форму трапеции, большее основание которой примыкает к прямоугольнику стены. Верхний участок 10 имеет форму треугольника, поставленного основанием на меньшее (верхнее) основание трапеции 6. Угол α, образуемый с горизонтом боковой стороной трапеции 9 в предложенном здании, всегда меньше угла β, образуемого с горизонтом расположенной над ней боковой стороной треугольника 10. Аналогично, угол γ, образуемый с горизонтом второй боковой стороной трапеции 10, всегда меньше угла δ, образуемого с горизонтом расположенной над ней второй боковой стороной треугольника 10, хотя возможна такая конфигурация фронтона, когда угол α больше угла 5. Панели крыши 2, 3, 4 и 5 образуют такие же углы с горизонтом, как и боковые стороны трапеции 9 и треугольника 10 фронтонов, на которые они опираются.

Наиболее целесообразно, когда углы α и β составляют 10-30°. При углах, меньших 10°, не обеспечивается достаточный сток дождевой воды, а при углах, больших 30°, чрезмерно возрастает высота крыши. Частный случай, когда углы α=β и γ=δ, наиболее выгоден с точки зрения унификации панелей крыши, так как при этом панели одного уровня (2 и 3, 4 и 5) имеют одинаковую ширину по скату. В предельном случае, когда α=γ и β=δ, предложенная крыша превращается в обычную двускатную, с плоскими скатами и с указанными выше недостатками. Наличие излома крыши по линии стыка между выше- и нижерасположенными панелями (например, панелями 5 и 3) придает дополнительную жесткость нижерасположенной панели, так как при этом ее середина оказывается подвешенной за шарнир к более крутой вышерасположенной панели.

Дополнительные выгоды имеет частный случай выполнения здания с углом между примыкающими к коньку панелями 4 и 5, равным 85-95°. При этом панели 4 и 5 могут быть состыкованы не по коньку, а по линии, параллельной коньку и проходящей ниже на толщину панели (фиг.2). Плоскости торцов панелей 4 и 5 оказываются практически перпендикулярными к плоскости лицевых поверхностей панелей, что существенно упрощает изготовление панелей. Указанный диапазон возможных изменений угла 8 соответствует допускам на изготовление панелей и не затрудняет уплотнения стыка между ними, если для его герметизации применена герметизирующая прокладка 11 из упругого, например, материала.

Применение таких прокладок еще более сокращает время монтажа здания. Но оно требует более точного изготовления панелей и, к тому же, плоскости торцов панелей оказываются не под прямым углом к плоскости лицевых поверхностей панелей, что усложняет их изготовление. Поэтому, если важнее сократить время строительства, применяются прокладки, а если важнее упростить изготовление панелей, то все торцы панелей выполняются под прямым углом к их лицевым частям. Во втором случае, в стыках выше- и нижерасположенных по скату панелей, например, 4 и 2, образуются клиновидные зазоры. Достоинство предложенного решения состоит в том, что эти зазоры оказываются обращенными раскрытой частью внутрь здания, что существенно упрощает их заделку, позволяя проводить ее изнутри.

Для того чтобы крыша была герметичной с момента установки на стены с фронтонами, стыки между соединенными шарнирами панелями могут быть перекрыты гибкой пленкой 12 из полимерного материала (фиг.3), достаточно прочной для того, чтобы выдержать эксплуатационные нагрузки, и достаточно гибкой для того, чтобы панели можно было складывать вместе для транспортировки и раскладывать при монтаже.

При раскладывании панелей герметизирующая пленка 12 оказывается со складкой 13, обращенной кверху или книзу. Наличие такой складки нежелательно. Поэтому пленку 12 предпочтительно выполнять из термоусаживающегося материала, например светостойкого термоусаживающегося полиэтилена, и после монтажа крыши проводить прогрев пленки до ее усадки и полного устранения складки (фиг.4).

В варианте выполнения, предусматривающем расположение стыка верхних панелей ниже конька здания (фиг.2), коньком оказывается ребро одной из верхних панелей (панели 4 на фиг.2). Поэтому на это ребро заранее, еще при изготовлении панели, может быть установлено дополнительное оснащение. Таким оснащением может быть планка или уголок 14 для опоры лестницы, дополнительный слой гидроизоляции 15, архитектурные элементы украшения здания, либо по ребру может быть проложен проводник для молниезащиты. В качестве последнего может быть использован и уголок 14, который в этом случае выполняется из металла и после монтажа здания заземляется.

Монтируется предложенное здание следующим образом.

После установки, выверки и закрепления стен 1 с фронтонами 2. на место строительства в сложенном виде подвозится готовая крыша, состоящая из четырех соединенных шарнирами 6, 7 и 8 панелей 3, 4, 5 и 6 (фиг.5). Благодаря шарнирам крыша складывается в плоский пакет, имеющий сравнительно небольшой в поперечном направлении габарит. Свободные концы панелей скрепляются между собой по торцам временными стяжками 16, 17 и 18. При указанной на фиг.5 укладке панелей элементы (петли) 19 для строповки пакета оказываются на той поверхности панели 2, которая после монтажа окажется обращенной внутрь здания, и могут быть без труда удалены снизу.

Пакет панелей в вертикальном положении вывешивается на подъемном кране над зданием. Сначала освобождаются временные стяжки 17, и панели 4 и 5, раскрываясь, укладываются на верхние части фронтонов 2. После выверки и закрепления панелей 4 и 5 поочередно освобождают временные стяжки 16 и 18 и соответствующие панели укладывают на нижние, более пологие части фронтонов и также закрепляют. Направления раскладывания панелей из пакета показаны стрелками на фиг.5.

После раскладывания пакета панелей на здании оно сразу оказывается защищенным от воды, если в стыках предусмотрены герметизирующие прокладки 11 и гибкая пленка 12. Это достоинство, особенно ценное в климате средней полосы России, позволяет, кроме того, поставлять стеновые панели в отделанном виде, не опасаясь, что они будут повреждены дождем. Далее, крепление крыши и заделка раскрытых стыков проводится изнутри, уже под защитой крыши. При необходимости проводится прогрев гибкой пленки 12 с целью устранения складки 13.

Предложенное решение позволяет увеличить отношение высоты жилых помещений к общей высоте здания, так как предложенная крыша ниже, чем другие известные двускатные крыши, перекрывающие пролет той же ширины. Благодаря этому, при необходимости, проще увеличить высоту здания на один полноценный по площади этаж, чем строить мансарду, площадь которой окажется меньше площади нижних этажей, при почти той же общей высоте здания.

Применение предложенного решения существенно сокращает сроки строительства малоэтажных зданий. Описанный выше процесс установки крыши на двух- трехэтажное здание размером 6×7 м² занимает 20 минут, считая от момента строповки пакета панелей до закрепления их на здании. Предлагаемая конструкция может быть использована в условиях массовой застройки.

Источники информации

1. С.Х.Исламкулова. Кровельные материалы для строительства и ремонта индивидуальных домов. - М.: Стройиздат, 1992.

2. В.А.Высокий. Складываемое покрытие для зданий и сооружений. Патент РФ № 2000405, кл. Е 04 В 7/16, опубл. 07.09.93.

3. Б.Г.Мухин и др. Быстровозводимая конструкция покрытия, а.с. СССР № 1686085 кл. Е 01 В 1/343, опубл. 23.10.91.

4. М.Э.Салуашвили и др. Покрытие здания, а.с. СССР № 1281649 кл. Е 04 В 7/00, опубл. 07.01.87.

5. А.А.Денисенко. Мобильное здание, патент РФ № 2059051 кл. Е 04 В 1/343, опубл. 27.04.96.

Изобретение относится к области жилищного строительства, в частности к быстровозводимым зданиям. Быстровозводимое здание содержит фронтоны, имеющие участок, выполненный в виде треугольника, поставленного основанием на меньшее основание участка фронтона, выполненного в форме трапеции. Каждый скат крыши выполнен из двух соединенных шарнирами панелей. Примыкающие к коньку здания панели скатов соединены шарнирами, а углы наклона к горизонтали панелей, примыкающих к коньку, больше углов наклона к горизонтали соединенных с ними нижерасположенных по скату панелей. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Быстровозводимое здание, содержащее фронтоны, имеющие участок, выполненный в форме трапеции, примыкающей большим основанием к нижерасположенной прямоугольной части стены, и крышу, скаты которой выполнены в виде несущих панелей, имеющих шарниры и опирающихся на фронтоны, отличающееся тем, что фронтоны дополнительно имеют участок, выполненный в виде треугольника, поставленного основанием на меньшее основание участка фронтона, выполненного в форме трапеции, каждый скат крыши выполнен из двух соединенных шарнирами панелей, примыкающие к коньку здания панели скатов соединены шарнирами, а углы наклона к горизонтали панелей, примыкающих к коньку, больше углов наклона к горизонтали соединенных с ними нижерасположенных по скату панелей.2. Быстровозводимое здание по п.1, отличающееся тем, что углы наклона к горизонтали панелей, нижерасположенных по скату, составляют 10-30°.3. Быстровозводимое здание по п.1, отличающееся тем, что угол между панелями, примыкающими к коньку, составляет 85-95°, а стык между ними отнесен вниз по скату на толщину панели.4. Быстровозводимое здание по п.1, отличающееся тем, что фронтон выполнен симметричным относительно вертикальной плоскости, проходящей через конек здания.5. Быстровозводимое здание по п.1 или 4, отличающееся тем, что боковые стороны фронтона, направленные под разными углами к горизонту равны по длине.6. Быстровозводимое здание по п.1 или 4, отличающееся тем, что по меньшей мере, три панели имеют одинаковый размер по скату.7. Быстровозводимое здание по п.1, отличающееся тем, что шарниры между панелями установлены с возможностью складывания панелей каждого из скатов наружными поверхностями друг к другу, а панелей, примыкающих к коньку, - внутренними.8. Быстровозводимое здание по п.1, отличающееся тем, что в стыке, по меньшей мере, примыкающих к коньку панелей установлена, по меньшей мере, одна герметизирующая прокладка.9. Быстровозводимое здание по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, нижние по скатам стыки между панелями герметично перекрыты с наружной стороны гибкой пленкой из полимерного материала, например, полиэтилена.10. Быстровозводимое здание по п.1 или 9, отличающееся тем, что в качестве гибкой пленки применена пленка из термоусаживающегося полимерного материала.11. Быстровозводимое здание по п.1 или 3, отличающееся тем, что ребро панели, являющееся коньком здания, имеет дополнительное оснащение, например декоративный элемент или проводник молниеотвода.