СПОСОБ СОКРАЩЕНИЯ СРОКОВ ВОЗВЕДЕНИЯ МНОГОЭТАЖНОГО СООРУЖЕНИЯ В ЛЮБЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Российский патент 2008 года по МПК E04G21/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области строительства объектов различной этажности, в частности может быть использовано при возведении зданий в районах с суровыми климатическими условиями, сильными ветрами, обильными снегопадами, а также в стесненных условиях существующей городской застройки или на месте сносимых домов, когда отсутствует свободная территория для размещения грузоподъемных кранов рядом с возводимым объектом.

Уровень техники

В процессе возведения многоэтажного сооружения с использованием грузоподъемных кранов рядом со строящимся объектом строителям приходилось прекращать все работы при сильном ветре, обильном снегопаде, ливне и других неблагоприятных воздействиях окружающей среды на незащищенных от непогоды людей и оборудования, в результате чего сроки строительства увеличивались, капиталовложения окупались слишком медленно. Впервые в мировой строительной практике удалось защититься от неблагоприятных метеорологических факторов при сооружении железобетонной монолитной башни телецентра в Москве за счет применения механизированного опалубочного агрегата (Атаев С.С. «Технология индустриального строительства из монолитного бетона», М., «Стройиздат», 1989 г., с 60, 242). Агрегат состоял из ствола с винтовым подъемником, обоймы и опорных балок с выдвижными опорами. Обойма агрегата несла на себе рабочую площадку с закрепленными на ней подвесными лесами, краном, а также скользящими опалубками с обеих сторон формуемой кольцевой стенки башни. Агрегат поднимали выжиманием его ствола, после чего выдвигали опоры в специально оставленные ниши в стенках телебашни и эти опоры передавали усилие от массы агрегата на сформованную секцию стенки, несмотря на то, что бетон не набрал полной прочности через 30 часов после окончания бетонирования очередной секции. Переставленный агрегат центрировали, перевешивали опалубку, наращивали арматуру и заполняли формовочной смесью опалубку. Средняя скорость возведения башни составила 0,69 метра в сутки. К концу XX века организаторы строительства высотных зданий методом перемещения скользящей опалубки, предназначенной для формовки монолитных стен, возводят сооружения высотой в 70 этажей за 2,5 года. Известен также способ возведения многоэтажного здания подращиванием этажей (Авторское свидетельство SU №1357520 А1 4 Е04В 5/16, от 27.12.85 г., опубликованное 07.12.87 г. в Бюллетене №45 Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий), заключающийся в том, что на фундаментах монтируют колонны и поддоны, на которые устанавливают опалубку, загружаемую бетонной смесью и поднимаемую домкратами на промежуточную отметку до начала схватывания ее, затем смесью, находящейся на верхней площадке опалубки, заполняют объем между вертикальными плоскостями опалубки, предназначенными для формовки стен, и удерживают опалубку в таком положении до окончания твердения бетона. После набора бетоном необходимой прочности опалубку отрывают от бетона посредством обратного хода домкратов и опускают в нижнее положение. Затем опалубку подготавливают к укладке арматуры, проемообразователей, оконных коробок и после необходимых подготовительных операций снова загружают бетонной смесью в необходимом количестве и поднимают домкратами, при этом ранее отформованный этаж усилием домкратов снимают с колонн и переопирают непосредственно на бетонную смесь, заполнившую опалубку для формовки стен. Далее операции повторяют до возведения здания на необходимую высоту, поднимая домкратами массу всех ранее отформованных этажей. По окончании возведения здания опалубку опускают в нижнее положение и демонтируют, оставляя здание в опертом на колонны положении. Домкраты демонтируют по окончании возведения здания. При такой организации строительства многоэтажного сооружения не требуется размещения грузоподъемных кранов рядом с возводимым объектом, но мощность домкратов для подъема всей массы сооружения ограничивает его этажность. Кроме этого описанный способ возведения многоэтажного здания требует больших затрат времени на ожидание набора бетоном максимальной прочности, так как каждый вновь сформованный этаж должен выдерживать усилия от массы всех этажей, находящихся выше него, при подъеме домкратами верхней построенной части многоэтажного сооружения для создания условий для формовки стен очередного этажа.

Раскрытие изобретения

Способ сокращения сроков возведения многоэтажного сооружения в любых метеорологических условиях обеспечивает ликвидацию простоев строителей в ожидании набора прочности сформованными стенами, а также междуэтажными перекрытиями, так как эти конструкции не нагружаются массой технического этажа, перемещаемого вверх при подаче электроэнергии в электроприводы с редукторами, на валах которых укреплены зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с зубьями опорных линеек, размещенных на вертикальных стенках шахт грузовых лифтов. Электроприводы, предназначенные для подъема конструкций технического этажа вертикально вверх, размещены на опорных рамах, перемещаемых внутри шахт грузовых лифтов, а для прохода сквозь рамы кабин грузовых лифтов в рамах оставляют свободное пространство. После завершения формовки монолитных стен очередного этажа, а также междуэтажного перекрытия над ним наращивают стенки шахт грузовых лифтов и укрепляют на них опорные зубчатые линейки, после чего обеспечивают синхронную работу электроприводов с редукторами, размещенных на опорных рамах во всех шахтах грузовых лифтов, по перемещению опорных рам внутри наращенных частей шахт грузовых лифтов вверх, а вместе с опорными рамами поднимают всю конструкцию технического этажа. Пополнение запасов строительных изделий, необходимых при сооружении очередного этажа, производят путем подъема их в кабинах грузовых лифтов, а строительные материалы, которые можно транспортировать по трубам, нагнетают в расходные емкости, размещенные под крышей технического этажа, в периоды времени, предусмотренные технологическим процессом приготовления необходимых растворов или смесей. В связи с тем, что вертикальные стены технического этажа охватывают сооружаемый этаж по всему его периметру, для поддержания необходимого температурного режима во всем объеме технического этажа вслед за формовкой стен производят установку оконных блоков и застекление их рам, а на предыдущем этаже монтируют оборудование для кондиционирования помещений, отопления их и наращивают трубы систем водоснабжения и отвода использованной воды в канализацию. После завершения формовки стен последнего этажа и перекрытия между этим этажом и техническим этажом осуществляют соединение конструкций технического этажа с верхней частью стен последнего этажа для того, чтобы технический этаж можно было бы оставить на возведенном сооружении в качестве помещения, пригодного для размещения надшахтного лифтового оборудования, водоприемных устройств ливневой канализации для пропуска дождевых осадков внутри построенного объекта вниз, а также оборудования для очистки воздуха из вентиляционных каналов перед тем, как выбросить его в атмосферу или направить для полезного использования внутри объекта. В связи с тем, что при возведении многоэтажного сооружения, например жилого дома, нет необходимости в использовании грузоподъемных кранов для подъема строительных конструкций и материалов к строящемуся этажу, отпадают ограничения по ширине здания, а это создает условия для свободной планировки внутренних помещений с целью учета требований заказчиков объекта. После завершения формовки стен последнего этажа, а также устройства перекрытия между этим этажом и техническим этажом производят завершающее перемещение всех опорных рам, а вместе с ними и всей конструкции технического этажа на высоту, обеспечивающую возможность соединения нижней части конструкции технического этажа с перекрытием над последним этажом, а опорные рамы с электроприводами и редукторами удаляют из шахт грузовых лифтов. В связи с тем, что для подъема всей конструкции технического этажа было построено не менее четырех шахт, в которых размещали оборудование, предназначенное для многократного подъема технического этажа и для перемещения грузов к строящемуся этажу, после удаления из шахт всего оборудования в них монтируют конструкции пассажирских и грузовых лифтов в том варианте, какой предусмотрен проектировщиками для подготавливаемого к сдаче в постоянную эксплуатацию сооружения.

Лучший вариант применения изобретения

В связи с тем, что строящийся объект по всему периметру и сверху защищен от воздействия неблагоприятных метеорологических факторов, возможность поддержания оптимального температурного режима внутри технического этажа лучше всего можно использовать для сокращения времени ожидания набора прочности массой сформованных стен за счет применения быстротвердеющих составов смесей, заливаемых в опалубку. Например, в случае использования стеклопора в качестве заполнителя формовочной смеси для образования прочного каркаса вокруг каждого шарика стеклопора можно приготовить непосредственно перед заливкой в формы пасту из отмученного мела и так называемого жидкого стекла, перемешать эту пасту со стеклопором до образования консистенции теста и ввести полученную формовочную смесь в формы, предназначенные для изготовления монолитных стен или междуэтажных перекрытий. Для того чтобы ускорить возведение объекта, целесообразно применять несъемную опалубку, которая оставалась бы конструктивным элементом отделки стен. Например, в качестве наружной отделки ограждающих конструкций возводимого объекта и одновременно для выполнения функций внешней стенки опалубки можно применить панели, состоящие из листа внешней отделки стены, воспринимающего воздействие атмосферных процессов, и соединенного с ним слоя теплоизоляции из термически обработанного базальта. Для устройства второй стенки опалубки с внутренней стороны наружной стены целесообразно использовать тыльную плоскость панели, конструкция которой раскрыта в описании изобретения по патенту RU №2235834 С1 7 Е04В 1/80 от 10.12.02 г., опубликованном 10.09.04 г. в Бюллетене №25 Роспатента. Фрагменты тыльных плоскостей указанных панелей нужной конфигурации изготавливают на полу рядом с будущей стеной путем заливки в форму быстротвердеющей формовочной смеси. До заливки формы в ней размещают разграничители, предназначенные для прикрепления к ним лицевых плоскостей панелей. Затвердевшие фрагменты тыльных плоскостей панелей устанавливают в нужное положение (например, высотой от пола до оконного проема, а длиной от угла комнаты до оконного или дверного проема) и фиксируют их с помощью конструктивных элементов опорных стоек, которые в последующем будут использованы для поддержания горизонтальных форм, предназначенных для изготовления междуэтажных перекрытий. Параллельно с заполнением формовочной смесью пространства между внешними ограждающими панелями и тыльными плоскостями панелей, установленных с внутренней стороны наружной стены, готовят формы для изготовления тыльных плоскостей панелей, предназначенных для установки с обеих сторон каждой стены, отделяющей внутренние помещения. После размещения в этих формах разграничителей, которые предназначены для прикрепления к ним лицевых плоскостей панелей в процессе окончательной внутренней отделки помещений, производят заполнение форм быстротвердеющей смесью известного состава. Затвердевшие тыльные плоскости панелей устанавливают в нужное положение и фиксируют их конструктивными элементами опорных стоек, которые впоследствии будут использованы для поддержания форм, предназначенных для изготовления междуэтажных перекрытий. После заполнения формовочной смесью пространств между тыльными плоскостями панелей, предназначенными для включения в формуемые стены, которые отделяют внутренние помещения, производят установку остальных опорных стоек и размещают на них формы для изготовления междуэтажного перекрытия, которое будет опираться на ограждающие стены и на стены между внутренними помещениями. На дне формы в прорезанные окна укладывают разграничители, предназначенные для прикрепления к ним впоследствии (после набора прочности смесью, из которой будет сформовано перекрытие, и разборки формы и опорных стоек) лицевых плоскостей потолочных панелей. При подготовке всех форм для изготовления тыльных плоскостей панелей также размещают в нужных местах закладные детали, предназначенные для прокладки сквозь сформованную стену труб, кабелей и других коммуникаций. После завершения укладки формовочной смеси в формы, предназначенные для изготовления междуэтажного перекрытия, создают условия для ускорения набора прочности этой монолитной конструкцией, например обдувают поверхность перекрытия потоком теплого воздуха. После разборки элементов опорных стоек и форм, предназначенных для изготовления междуэтажного перекрытия, наращивают стенки шахт грузовых лифтов прочными конструкциями заводского изготовления и осуществляют подъем технического этажа, а в помещениях, расположенных ниже, монтируют проводку, трубопроводы, устанавливают лицевые плоскости стеновых и потолочных панелей, устраивают полы, а также завершают окончательную отделку помещений.

Промышленная применимость изобретения

Описанный способ возведения многоэтажных сооружений, когда при многократном подъеме технического этажа сформованные стены и перекрытия над очередным этажом не испытывают нагрузки от его массы, создает благоприятные условия для ускорения набора полной прочности этими конструкциями, а планировка помещений может быть любой при отсутствии ограничений по ширине дома. Независимость процесса строительства от метеорологических условий ликвидирует простои из-за ветров, ливней, снегопадов, а это позволяет существенно уменьшить сроки от начала финансирования объекта до сдачи его в эксплуатацию. При необходимости ускорения сооружения объекта работы можно осуществлять круглосуточно и беспрерывно при четырехчасовой продолжительности смены вахтовиков. Отказ от использования цемента для приготовления смесей при формовке монолитных стен и устройстве междуэтажных перекрытий позволяет существенно ускорить набор прочности сформованными конструкциями. Например, смесь отмученного мела с натриевым «жидким» стеклом, имеющим модуль 2, схватывается при температуре 30 градусов по Цельсию за 6 часов, а при температуре 40 градусов по Цельсию - менее чем за 2 часа. Ввод в формовочную смесь пасты из отмученного мела и «жидкого» стекла в сочетании с таким теплоизолирующим заполнителем, каким является стеклопор, позволяет получить монолитные конструкции, которые не боятся перепадов температур, выдерживают агрессивное воздействие вредных веществ в атмосферном воздухе и обладают низкой теплопроводностью, а все это имеет решающее значение при сравнении технико-экономических характеристик возводимых объектов. Немаловажное значение имеет также то обстоятельство, что производство стеклопора можно организовать вблизи от строящегося объекта путем грануляции и вспучивания «жидкого» стекла с минеральными добавками, например с мелом. В связи с тем, что при осуществлении технологического процесса производства гранулята - «стеклобисера» и его вспучивании при температуре 320-360 градусов по Цельсию необходимо нагревать вещества в изолированном от окружающей среды объеме печи, целесообразно использование печей, конструкция которых раскрыта в описании изобретения по патенту RU №2217390 С2 7 С03В 5/04 от 11.01.2002 г., опубликованном 27.11.2003 г. в Бюллетене №33 Российского агенства по патентам и товарным знакам. Нагреватели во внутреннем объеме печей выполнены в виде труб из тугоплавкого металла, на входе которых в печное пространство имеются горелки, предназначенные для осуществления реакции полного окисления водорода кислородом, а продукт окисления - водяной пар с температурой около 2500 градусов по Цельсию после вывода из нагревательных труб разлагают в высокотемпературных электролизерах на водород и кислород. Плотность полученного «стеклопора» в зависимости от его марки может составлять от 15 до 120 килограммов в 1 кубометре, а теплопроводность массы «стеклопора» от 0,028 до 0,05 Ватт/метры и градусы по Цельсию.

Источники информации

1. Атаев С.С. «Технология индустриального строительства из монолитного бетона», М., «Стройиздат», 1989 г., с 60, 242.

2. Авторское свидетельство SU №1357520 A1 4 Е04В 5/16 от 27.12.85 г., опубликовано 07.12.87 г. в Бюллетене №45 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

3. Патент RU №2235834 С1 7 Е04В 1/80 от 10.12.02 г., опубликован 10.09.04 г. в Бюллетене №25 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

4. Патент RU №2217390 С2 7 С03В 5/04 от 11.01.02 г., опубликован 27.11.03 г. в Бюллетене №33 Российского агентства по патентам и товарным знакам.

Изобретение относится к области строительства объектов различной этажности, в частности может быть использовано при возведении зданий в районах с суровыми климатическими условиями, а также в стесненных условиях существующей городской. Технический результат: создание условий для ускорения строительства монолитных стен и междуэтажных перекрытий из быстротвердеющих смесей в изолированном от окружающей среды пространстве независимо от состояния атмосферных процессов в районе возведения объекта за счет исключения затрат времени на ожидание набора прочности схватившимся составом формовочной смеси. Способ сокращения сроков возведения многоэтажного сооружения в любых метеорологических условиях включает применение технологии формовки стен и междуэтажных перекрытий в несъемной опалубке. Способ заключается в том, что формовку стен и перекрытий из быстросхватывающихся смесей производят в изолированном от окружающей среды пространстве под защитой конструкций технического этажа, многократно поднимаемого вверх на необходимую высоту без нагружения сформованных стен массой оборудования и запаса стройматериалов в объеме технического этажа. Так же за счет подачи электроэнергии в электроприводы опорных рам, имеющих редукторы с зубчатыми колесами, введенными в постоянное зацепление с зубьями опорных линеек, размещенных на вертикальных стенках шахт грузовых лифтов. После завершения сооружения стен и перекрытия над последним этажом строящегося объекта конструкции технического этажа соединяют с перекрытием над последним этажом и оставляют их на возведенном объекте в качестве помещения, предназначенного для размещения надшахтного лифтового оборудования, предусмотренного проектом сооружения объекта для периода его эксплуатации, устройств для приема дождевых осадков и направления их в ливневую канализацию, а также оборудования для очистки воздуха, используемого при вентиляции внутренних помещений многоэтажного сооружения.

Способ сокращения сроков возведения многоэтажного сооружения в любых метеорологических условиях, включающий применение технологии формовки стен и междуэтажных перекрытий в несъемной опалубке, отличающийся тем, что формовку стен и перекрытий из быстросхватывающихся смесей производят в изолированном от окружающей среды пространстве под защитой конструкций технического этажа, многократно поднимаемого вверх на необходимую высоту без нагружения сформованных стен массой оборудования и запаса стройматериалов в объеме технического этажа, за счет подачи электроэнергии в электроприводы опорных рам, имеющих редукторы с зубчатыми колесами, введенными в постоянное зацепление с зубьями опорных линеек, размещенных на вертикальных стенках шахт грузовых лифтов, а после завершения сооружения стен и перекрытия над последним этажом строящегося объекта конструкции технического этажа соединяют с перекрытием над последним этажом и оставляют их на возведенном объекте в качестве помещения, предназначенного для размещения надшахтного лифтового оборудования, предусмотренного проектом сооружения объекта для периода его эксплуатации, устройств для приема дождевых осадков и направления их в ливневую канализацию, а также оборудования для очистки воздуха, используемого при вентиляции внутренних помещений многоэтажного сооружения.