СТЫКОВОЕ САМОФИКСИРУЮЩЕЕСЯ СОЕДИНЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПАНЕЛЕЙ В СБОРНО-РАЗБОРНЫХ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЯХ Российский патент 2024 года по МПК E04B1/38 E04B1/61 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении сборно-разборных быстровозводимых энергоэффективных зданий из крупных панелей, а именно при соединении панелей наружных и внутренних стен и панелей перекрытия.

В настоящее время постоянное закрепление крупных наружных, внутренних стеновых панелей и панелей перекрытия в проектном положении осуществляется, в основном, путем соединения их закладных металлических деталей, находящихся в стыке, с помощью сварки, болтовых соединений или скоб с последующим заполнением вертикального стыка между панелями монолитным бетоном. При этом на захватке, как правило, вначале устанавливают все наружные панели, временно их закрепляют с помощью подкосов и выверяют в пространстве, выполняют операции по обеспечению герметичности и теплозащиты стыков, затем производят монтаж внутренних стеновых панелей, их временное закрепление и выверку, затем осуществляют постоянное крепление стеновых панелей путем соединения закладных деталей сваркой или металлическим скобами, и после монтажа панелей перекрытия и установки вертикальной угловой опалубки вертикальный стык между панелями заполняют бетоном с одновременным его уплотнением с помощью глубинного вибратора (СТО НОССТРОЙ 2.7.211-2016. Конструкции железобетонные. Монтаж крупнопанельных зданий. Правила, контроль выполнения и требования к результатам работ.- Москва, 2019). Большое количество трудоемких ручных операций при установке, выверке и соединении крупных панелей снижает скорость возведения сборных зданий, точность и качество монтажа. При заделке стыков между панелями монолитным бетоном закладные детали и элементы крепления попадают в бетонный слой, что значительно повышает трудоемкость разборки зданий. При проектировании конструктивных решений стыков крупнопанельных зданий, как правило, не предусматривают возможность демонтажа конструкций с наименьшими трудозатратами при наступлении их физического и морального износа, а также при реконструкции или разборке зданий в связи с окончанием их нормативного срока эксплуатации.

Известны стыковые соединения сборных элементов в виде: свариваемых арматурных выпусков или закладных деталей; замоноличиваемых бетоном арматурных петлевых выпусков, соединяемых без сварки; болтовых соединений, при этом связи располагаются так, чтобы они не препятствовали качественному замоноличиванию стыков (СП 335.1325800.2017. Крупнопанельные конструктивные системы. Правила проектирования. Утвержден Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 7 декабря 2017 г. N 1630/пр и введен в действие с 8 июня 2018 г. ). Недостатком таких стыковых соединений является высокая трудоемкость их осуществления, невозможность демонтажа конструкций в целом виде для повторной сборки здания на новом месте, недостаточно высокие теплозащитные свойства из-за наличия мостиков холода.

Известен вертикальный стык наружных стеновых панелей, включающий стыковые грани панелей, внутреннюю стеновую панель, бетон замоноличивания и утеплитель, выполненный из вспенивающегося материала, в котором установлен разделительный короб, а пространство от устья стыка до днища короба заполнено утеплителем (RU 2 098 570). Недостатками известного стыка являются низкая производительность при возведении сборного здания и высокая трудоемкость монтажа стыкового соединения в связи с необходимостью выполнения ряда операций при заделке стыка монолитным бетоном.

Известно стыковое соединение трехслойных стеновых панелей, состоящих из несущего внутреннего и ненесущего наружного железобетонных слоев и теплоизоляционного слоя, включающее торцевые участки плиты перекрытия, стеновых панелей верхнего и нижнего этажей, теплоизоляционный вкладыш, гидроизоляцию между наружными железобетонными слоями стеновых панелей и растворные швы между плитой перекрытия и внутренними несущими слоями панелей, отличающееся тем, что по торцевым участкам плиты перекрытия выполнен монолитный железобетонный пояс, соединенный с плитой арматурными выпусками, а теплоизоляционный вкладыш расположен между наружным ненесущим слоем и железобетонным поясом (RU 2 478 156). Недостатком данного стыкового соединения является высокая трудоемкость монтажа и демонтажа стыкового соединения в связи устройством монолитного железобетонного пояса, соединенного с плитой арматурными выпусками.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стыковое соединение панелей в сборных зданиях, включающее закладные детали, расположенные в стеновых панелях и в нишах панелей перекрытия, отличающееся тем, что стеновая панель снабжена вертикальными стойками длиной, превышающей длину панели на глубину посадочного места в нише панели перекрытия, и в которых размещены закладные детали в виде анкеров, выполненных в виде пластины с болтом, жестко закрепленной в основании стойки стеновой панели, а закладные детали в нише перекрытия выполнены в виде жестко закрепленной пластины с отверстиями для крепления анкеров стеновых панелей, причем оно снабжено дополнительной съемной соединительной пластиной с отверстиями, соосными с отверстиями пластины, жестко закрепленной в нише перекрытия под болты для закрепления стоек соседних стеновых панелей гайками (RU 2 353 736).

Недостатком данного стыкового соединения является высокая трудоемкость осуществления соединения панелей в связи с использованием болтов и гаек, а также низкие теплозащитные свойства стыка.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение самофиксации, повышение скорости и точности установки крупных панелей сборно-разборных зданий, снижение трудоемкости их монтажа, повышение теплозащитных функций стыка, а также снижение трудозатрат при демонтаже крупных панелей сборного здания для повторной сборки здания на новом месте или в случае окончания срока его эксплуатации.

Технический результат - повышение качества, скорости и точности монтажа крупных панелей, снижение трудоемкости сборки и разборки зданий, повышение теплозащитных свойств стыков и энергоэффективности крупнопанельных зданий.

Вышеуказаннный технический результат достигается тем, что в стыковом самофиксирующемся соединении крупных панелей в сборно-разборных энергоэффективных зданиях, включающем закладные детали, расположенные в наружных и внутренних стеновых панелях и в панелях перекрытия, наружные трехслойные стеновые панели состоят из соединенных с помощью гибких связей наружного защитного и внутреннего несущего слоев из бетона со сдвигом вертикальных торцевых граней относительно друг друга и расположенного между ними слоя из эффективного утеплителя, имеют на верхней горизонтальной грани несущего слоя вертикальные анкеры в виде усеченных конусов, высота которых превышает толщину панелей перекрытия, а на нижней горизонтальной грани - конусообразные гильзы, внутренняя полость которых соответствует по высоте выступающей части вертикальных анкеров, расположенных на верхней горизонтальной грани несущего слоя наружных стеновых панелей после установки панелей перекрытия, а в верхней и нижней частях в одной из вертикальных торцевых граней несущего слоя - ниши с расположенными в них вертикальными анкерами в виде усеченных конусов, а другая вертикальная торцевая грань несущего слоя наружных стеновых панелей и торцевая вертикальная грань внутренней стеновой панели в нижней и верхней частях имеют выступающие горизонтальные закладные пластины с подковообразными выступами, имеющими внутренние сквозные отверстия в виде усеченного конуса, при этом панели перекрытия имеют в местах опирания закладные детали на всю их толщину с отверстиями в виде усеченных конусов, причем вертикальные анкеры, конусообразные гильзы и сквозные отверстия в горизонтальных подковообразных закладных пластинах стеновых панелей и закладных деталях плит перекрытия имеют одинаковую конусность, а диаметры стыкуемых конусообразных элементов рассчитаны так, чтобы при их совпадении в процессе монтажа происходила самофиксация крупных панелей в проектном положении. При этом эффективный утеплитель наружных трехслойных стеновых панелей в месте стыкового соединения дополнительно имеет вставку из экструдированного пенополистирола, пеностекла или пенокерамики с замковым элементом, а также внутренний слой наружных стеновых панелей выполнен из ячеистого бетона с вариотропными свойствами - с изменяющимися вдоль поперечного сечения панели строительно-техническими и теплофизическими свойствами по плотности, прочности, паропроницаемости, воздухопроницаемости, теплопроводности.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 изображено в аксонометрии конструктивное решение наружной стеновой панели с закладными деталями в местах стыкового соединения; на фиг. 2 изображено в аксонометрии стыковое соединение перед монтажом наружных и внутренней стеновых панелей; на фиг. 3 - стыковое соединение закладных деталей наружных и внутренней стеновых панелей после монтажа панелей; на фиг. 4 - вид сверху на стыковое самофиксирующееся соединение наружных стеновых панелей с однородным слоем из эффективного утеплителя и внутренней стеновой панели сборного здания; на фиг. 5 - вид сверху на стыковое самофиксирующееся соединение внутренней и наружных стеновых панелей с внутренним слоем из минеральной ваты с вставками из экструдированого пенополистирола с вертикальным замковым соединением в торцевых частях панели; на фиг. 6 - вид сверху на стыковое самофиксирующееся соединение стеновых панелей и панелей перекрытия сборного здания; на фиг. 7 - разрез 1-1 стыкового соединения; на фиг. 8 - разрез 2-2 стыкового соединения.

Стыковое соединение крупных панелей с самофиксацией содержит наружные трехслойные стеновые панели 1, состоящие из соединенных с помощью гибких связей (на схеме не показаны) наружного защитного слоя 2 и внутреннего несущего слоя 3 из бетона, вертикальные торцевые грани которых 4 и 5 соответственно смещены относительно друг друга, и расположенного между наружным защитным слоем 2 и внутренним несущем слоем 3 слоя из эффективного утеплителя 6 (фиг. 1,2,4,5). Наружные стеновые панели 1 имеют на верхней горизонтальной опорной грани внутреннего несущего слоя 3 вертикальные анкеры 7 в виде усеченного конуса и вертикальные анкеры 8 в виде усеченного конуса, расположенные в нишах 9 торцевой вертикальной грани 5 внутреннего несущего слоя 3 наружной панели 1(фиг. 1,2,3,4,5). Другая торцевая грань внутреннего несущего слоя 3 наружной панели 1 имеет выступающие горизонтальные закладные пластины 10 с подковообразным выступом, имеющем внутреннее сквозное отверстие в виде усеченного конуса (фиг. 1,2,3). Внутренние стеновые панели 11 в торцевой вертикальной грани имеют горизонтальные закладные пластины 12 с подковообразным выступом, имеющем внутреннее сквозное отверстие в виде усеченного конуса (фиг. 2,3,4). Наружные стеновые панели 1 могут иметь внутренний слой 6 из однородного эффективного утеплителя типа минеральной ваты (фиг. 4), или в месте стыкового соединения дополнительно иметь вставку 13 из экструдированного пенополистирола, пеностекла или пенокерамики с замковым элементом (фиг. 5).

Наружные стеновые панели 1 могут иметь внутренний слой 6 из ячеистого бетона с вариотропными свойствами с изменяющимися вдоль поперечного сечения панели строительно-техническими и теплофизическими свойствами по плотности, прочности, паропроницаемости, воздухопроницаемости, теплопроводности.

Панели перекрытия 14 имеют в местах опирания закладные детали 15 на всю толщину панели с отверстиями в виде усеченных конусов (фиг. 6,7,8). Наружные стеновые панели в нижней горизонтальной грани несущего слоя 3 имеют конусообразные гильзы 16 (фиг. 8). При этом все конусообразные элементы (вертикальные анкеры 7 и 8, сквозные отверстия в подковообразных выступах горизонтальных закладных пластин 10 и 12, сквозные отверстия в закладных деталях 15 на опорных частях панелей перекрытия 14, внутренняя полость конусообразных гильз 16 в нижней горизонтальной грани несущего слоя 3 наружных стеновых панелей 1 имеют одинаковую конусность, а диаметры стыкуемых конусообразных элементовх рассчитаны так, чтобы при их совпадении в процессе монтажа происходила самофиксация крупных панелей в проектном положении.

В настоящее время использование в стройиндустрии автоматических линий и роботов-манипуляторов позволяет осуществить изготовление панелей с высокоточным расположением закладных деталей и анкеров, что, в свою очередь, позволяет в условиях строительной площадки осуществить безвыверочный метод монтажа, повысить точность, скорость и качество возведения сборных крупнопанельных зданий.

Монтаж крупных панелей на очередном этаже осуществляется в следующем порядке. Вначале устанавливается первая наружная панель 1, низ которой фиксируется в проектном положении благодаря вхождению верхней части конусообразных анкеров 7, находящихся на верхней опорной горизонтальной грани внутреннего несущего слоя 3 нижеустановленной наружной панели и проходящих через конусообразные отверстия закладных деталей 15 панелей перекрытия 14, в конусообразные гильзы 16, расположенные на нижней горизонтальной грани несущего слоя 3 наружной панели 1. Затем внутренняя стеновая панель 11, находясь на весу, подводится с помощью монтажного крана к наружной панели таким образом, чтобы горизонтальные закладные пластины 12 с подковообразным выступом зашли в ниши 9 торцовой вертикальной грани наружной панели 1 (ниши должны иметь высоту, достаточную для размещения горизонтальных пластин 12 с подковообразным выступом над анкерами 8) и расположились соосно с выступающими в нишах анкерами 8 в виде усеченных конусов. Внутренняя панель 11 опускается таким образом, чтобы подковообразные элементы горизонтальных пластин 12, перемещаясь вниз по анкерам 8, зафиксировали ее проектное положение. При этом не требуется проведение сварочных работ, выполнения болтовых соединений или установки в отверстия закладных деталей скоб, как обычно осуществляется в настоящее время при фиксации крупных панелей. При совпадении диаметров анкеров 8, выполненных в виде усеченных конусов, и сквозных конусообразных отверстий в подковообразных выступах горизонтальных пластин 12 происходит самофиксация крупных панелей в проектном положении. Затем производится монтаж очередной наружной стеновой панели путем ее подводки к торцевой вертикальной грани ранее смонтированной наружной панели, при этом горизонтальные пластины 10 с подковообразным элементом должны зайти в ниши 9, находящиеся на торцевой вертикальной грани ранее смонтированной наружной панели, расположиться соосно с выступающими анкерами 8 и при опускании панели вниз осуществить ее самофиксацию в проектном положении при совпадении соответствующих диаметров на вертикальных анкерах 8 и сквозных отверстий на подковообразных выступах горизонтальных пластин 10. При этом происходит прижим горизонтальных закладных пластин 12 с подковообразным выступом внутренней панели 11. После установки наружных и внутренних стеновых панелей производится монтаж панелей перекрытия 14 (фиг. 6), которые опираются по контуру на несущие наружные и внутренние стеновые панели. Самофиксация крупных панелей перекрытия осуществляется при вхождении вертикальных анкеров 7 в сквозные конусообразные отверстия закладных деталей 15 расположенных в опорных частях панелей перекрытия 14.

Одним из важных преимуществ предлагаемого стыкового соединения является отсутствие процессов по заполнению вертикального стыка, расположенного между наружными панелями 1 и внутренней панелью 11, монолитным бетоном в условиях строительной площадки, что требует дополнительных трудоемких и энергоемких операций по подаче, укладке и уплотнению бетонной смеси в стыках, а в зимних условиях дополнительного прогрева бетона для достижения им заданной прочности. После самофиксации крупных панелей достаточно заполнить внутреннее пространство верхней и нижней ниш 9, расположенных в одной из торцовых граней наружной панели 1, эффективным утеплителем типа пеноизола, пенополиуретана или пенобетоном низкой плотности, используя специальный пистолет для впрыскивания смесей.

Сдвиг вертикальной торцевой грани наружного защитного слоя 2 панели 1 из бетона относительно вертикальной торцевой грани несущего слоя 3 позволяет повысить теплозащитные свойства вертикально стыка. Однородная теплозащита по всей площади панели позволяет уйти от проблемы мостиков холода в вертикальных и горизонтальных стыках крупных панелей, которые наблюдаются при традиционном исполнении стыков крупных панелей в известных решениях.

Важным преимуществом предлагаемого стыкового соединения является снижение трудозатрат и повышение скорости демонтажных работ при разборке здания. Это достигается при подъеме крупных панелей на небольшую высоту краном или гидродомкратами, при котором элементы стыкового соединения выходят из фиксированного состояния при небольших усилиях благодаря отсутствию сварных, болтовых или других типов соединения, а также отсутствию необходимости извлечения закладных деталей из замоноличенного бетоном стыка. Демонтаж конструкций происходит в обратном порядке монтажу: снимается панель покрытия (перекрытия) 14, демонтируется одна из наружных панелей 1, затем производится демонтаж внутренней стеновой панели 11 и очередной наружной стеновой панели 1.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении сборно-разборных быстровозводимых энергоэффективных зданий из крупных панелей, а именно при соединении панелей наружных и внутренних стен и панелей перекрытия. Технический результат - повышение качества, скорости и точности монтажа крупных панелей, снижение трудоемкости сборки и разборки зданий, повышение теплозащитных свойств стыков и энергоэффективности крупнопанельных зданий. Стыковое самофиксирующееся соединение крупных панелей в сборно-разборных энергоэффективных зданиях включает закладные детали, расположенные в наружных и внутренних стеновых панелях и в панелях перекрытия, наружная трехслойная стеновая панель, состоящая из соединенных с помощью гибких связей наружного защитного и внутреннего несущего слоев из бетона со сдвигом вертикальных торцевых граней относительно друг друга, и расположенного между ними слоя из эффективного утеплителя, имеет на верхней горизонтальной грани несущего слоя вертикальные анкеры в виде усеченных конусов, высота которых превышает толщину панелей перекрытия, на нижней горизонтальной грани - конусообразные гильзы, внутренняя полость которых соответствует по высоте выступающей части вертикальных анкеров, расположенных на верхней горизонтальной грани несущего слоя наружной стеновой панели после установки панелей перекрытия, а в верхней и нижней частях в одной из вертикальных торцевых граней несущего слоя - ниши с расположенными в них вертикальными анкерами в виде усеченных конусов, а другая ее вертикальная торцевая грань несущего слоя и торцевая вертикальная грань внутренней стеновой панели в нижней и верхней частях имеют выступающие горизонтальные закладные пластины с подковообразными выступами, имеющими внутренние сквозные отверстия в виде усеченного конуса, при этом панели перекрытий имеют в местах опирания закладные детали на всю толщину панели с отверстиями в виде усеченных конусов, причем вертикальные анкеры, конусообразные гильзы и сквозные отверстия в горизонтальных подковообразных закладных пластинах стеновых панелей и закладных деталях плит перекрытия имеют одинаковую конусность, а диаметры стыкуемых конусообразных элементов рассчитаны так, чтобы при их совпадении в процессе монтажа происходила самофиксация крупных панелей в проектном положении. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Стыковое самофиксирующееся соединение крупных панелей в сборно-разборных энергоэффективных зданиях, включающее закладные детали, расположенные в наружных и внутренних стеновых панелях и в панелях перекрытия, отличающееся тем, что наружные трехслойные стеновые панели состоят из соединенных с помощью гибких связей наружного защитного и внутреннего несущего слоев из бетона со сдвигом вертикальных торцевых граней относительно друг друга и расположенного между ними слоя из эффективного утеплителя, имеют на верхней горизонтальной грани несущего слоя вертикальные анкеры в виде усеченных конусов, высота которых превышает толщину панелей перекрытия, а на нижней горизонтальной грани – конусообразные гильзы, внутренняя полость которых соответствует по высоте выступающей части вертикальных анкеров, расположенных на верхней горизонтальной грани несущего слоя наружных стеновых панелей после установки панелей перекрытия, а в верхней и нижней частях в одной из вертикальных торцевых граней несущего слоя – ниши с расположенными в них вертикальными анкерами в виде усеченных конусов, а другая вертикальная торцевая грань несущего слоя наружных стеновых панелей и торцевая вертикальная грань внутренней стеновой панели в нижней и верхней частях имеют выступающие горизонтальные закладные пластины с подковообразными выступами, имеющими внутренние сквозные отверстия в виде усеченного конуса, при этом панели перекрытия имеют в местах опирания закладные детали на всю их толщину с отверстиями в виде усеченных конусов, причем вертикальные анкеры, конусообразные гильзы и сквозные отверстия в горизонтальных подковообразных закладных пластинах стеновых панелей и закладных деталях плит перекрытия имеют одинаковую конусность, а диаметры стыкуемых конусообразных элементов рассчитаны так, чтобы при их совпадении в процессе монтажа происходила самофиксация крупных панелей в проектном положении.

2. Стыковое самофиксирующееся соединение крупных панелей в сборно-разборных энергоэффективных зданиях по п. 1, отличающееся тем, что эффективный утеплитель наружных трехслойных стеновых панелей в месте стыкового соединения дополнительно имеет вставку из экструдированного пенополистирола, пеностекла или пенокерамики с замковым элементом.

3. Стыковое самофиксирующееся соединение крупных панелей в сборно-разборных энергоэффективных зданиях по п. 1, отличающееся тем, что внутренний слой наружных стеновых панелей выполнен из ячеистого бетона с вариотропными свойствами - с изменяющимися вдоль поперечного сечения панели строительно-техническими и теплофизическими свойствами по плотности, прочности, паропроницаемости, воздухопроницаемости, теплопроводности.