ПЕРВИЧНАЯ НЕСУЩАЯ ОБОЛОЧЕЧНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ИЗ ПЛОСКОСТНЫХ НЕСУЩИХ МОДУЛЕЙ, СОСТОЯЩИХ ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ, И СПОСОБ ЕЕ МОНТАЖА Российский патент 2025 года по МПК E04B1/19 

Это изобретение относится к возведению зданий и иных строительных сооружений из еще более усовершенствованных плоскостных несущих модулей, известных из патента EP 3583274 B1, которые служат для изготовления первичных несущих оболочечных конструкций и которые после соответствующего первого этапа усовершенствования образуют также основу для сложных несущих строительных сооружений, описанных в PCT/EP 2020/025197. Термин "первичная несущая оболочечная конструкция" здесь имеет более узкое толкование и далее обозначает горизонтальные плоскостные несущие конструкции, изготовленные из описываемых здесь плоскостных несущих модулей и служащие для преимущественного образования перекрытий зданий и фундаментных плит. Отличающееся сочетание различных новых признаков позволяет также изготовлять инженерные сооружения, например, сплошные фундаменты для ветрогенераторов, мостов или иных строительных сооружений.

Известен патент US 2019/0203458 "Рама несущей конструкции для зданий, содержащая: соседние первую и вторую колонну; по меньшей мере одну готовую железобетонную опорную плиту с первым и вторым угловыми вырезами, расположенными в двух соседних углах, и первую продолговатую краевую балку, определенную между первым и вторым угловым вырезом, причем первая продолговатая краевая балка расположена между первой и второй колонной так, чтобы первая и вторая колонна могли войти в первый и второй угловой вырез, и чтобы первая продолговатая краевая балка прилегала к первой и второй колонне; и первую комбинацию зажимных элементов, распределенных между первой и второй колонной, рассчитанную на то, чтобы быть напряженной с целью сжатия первой продолговатой краевой балки между первой и второй колонной, причем первая комбинация зажимных элементов содержит как минимум один левый трос и как минимум один правый трос, расположенные симметрично с обеих сторон от вертикальной срединной плоскости первой и второй колонны".

Недостаток упомянутого уровня техники заключается в том, что серийно изготовленные идентичные модули плоскостной несущей конструкции не могут быть непосредственно приспособлены к различным ситуациям нагружения, в том числе в пределах одного строительного сооружения. Статический расчет плоскостных несущих модулей до сих пор ориентируется на нагружение в верхнем диапазоне ожидаемых нагрузок, чтобы охватить большую часть обычных ситуаций использования. Соответственно, в этом случае существенная часть идентичных модулей нагружается на малую или очень малую долю его несущей способности, что неэкономично. Кроме того, известные до сих пор, полностью предварительно изготовленные заводским способом модули плоскостной несущей конструкции требуют очень большого объема перевозок и имеют больший минимальный монтажный вес.

Задача изобретения заключается в разработке плоскостных несущих модулей из элементов, которые возможно просто и в любое время приспособить к различным нагрузкам в строительном сооружении, одновременно уменьшив объем перевозок. Для решения этой задачи модули плоскостной несущей конструкции известного исполнения были усовершенствованы следующим образом:

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, к которым относятся по два зеркально-симметричных элемента вторичной оболочки, которые, как правило, смонтированы идентично, расположены напротив друг друга на некотором расстоянии и тем самым ограничивают объем модуля плоскостной несущей конструкции, и которые образованы из четырехугольных, в нормальном случае прямоугольных плоскостных элементов из подходящих материалов подходящих размеров и подходящей толщины, которая явно меньше длины и ширины поверхности, однако достаточна, чтобы в каждой боковой поверхности были выполнены несколько расположенных рядом друг с другом, параллельных наружным краям пазов, на продленных линиях обоих концов которых имеются отверстия, выполненные в поперечном направлении, лучше всего посередине, в квадратных трубах, которые встраиваются в угловые вырезы плоскостных элементов, выступая с одной стороны во внутреннюю сторону модуля, а также выступая своим поперечным сечением за пределы поверхности плоскостных элементов так, чтобы при укладывании нескольких элементов вторичной оболочки вровень и вплотную образовывались взаимные промежутки, ограниченные боковыми поверхностями смежных плоскостных элементов и выступающими участками боковой поверхности квадратных труб, причем расстояние промежутка и положение обоих элементов вторичной оболочки, ограничивающих модуль, определяются поперечными стержнями, которые по меньшей мере на своих концах состоят из полых профилей, внутренняя поверхность поперечного сечения которых соответствует наружной поверхности квадратных труб, прилегающих друг к другу в системных узлах, и которые насаживаются на выступающие с внутренней стороны модуля части квадратных труб, а затем крепятся застопоренными пальцами или винтами в соответствующих отверстиях так, чтобы уже не каждый модуль плоскостной несущей конструкции имел собственные поперечные стержни на каждом краю, проходящем перпендикулярно плоскости вторичной оболочки, а имелся лишь один поперечный стержень для всех углов модулей, сходящихся в общем узле первичной несущей оболочечной конструкции, и причем в пазах проходят элементы нормальной реакции, состоящие из стержней из достаточно прочного материала, которые после прохода через смежные отверстия в квадратных трубах поначалу или частично анкеруются с помощью соединительных муфт или элементов анкеровки.

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых пазы в двух проходящих в одном и том же основном направлении, то есть, в случае прямоугольных плоскостных элементов параллельных боковых поверхностях проходят на одной и той же высоте, а в обеих остальных боковых поверхностях расположены со смещением по высоте во избежание столкновений сквозных элементов нормальной реакции, и у которых на каждой боковой стороне плоскостных элементов сначала встраивается только как минимум один элемент нормальной реакции и анкеруется в квадратной трубе, чтобы поначалу образовать элементы вторичной оболочки, если плоскостные элементы и квадратные трубы не являются уже соединенными друг с другом иным способом с силовым замыканием, а прочие пазы можно использовать, чтобы в соответствии с локальной нагрузкой первичной несущей оболочечной конструкции встроить различное количество элементов нормальной реакции переменной, целесообразной прочности и длины, которые могут также проходить через несколько плоскостных несущих модулей и которые могут быть удлинены или заанкерованы в расширениях пазов с помощью соединительных муфт или элементов анкеровки, причем элементы нормальной реакции благодаря доступности, обеспеченной образующимися промежутками, можно в любое время и с небольшими трудозатратами удалить или добавить, после чего промежутки обратимо заполняются одним или несколькими стержнями подходящего поперечного сечения и необходимой прочности, которые могут также служить для передачи сил сжатия, если или в той мере, в какой эти промежутки не используются полностью или частично иным способом, причем эти стержни, если их поперечное сечение повсюду или частично увеличено, превышая высоту первичной несущей оболочечной конструкции, и соединяется с соседним, примыкающим стержнем, могут служить для усиления передачи силы растяжения в плоскость вторичной оболочки.

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых вставные соединения между выступающими квадратными трубами и насаживаемыми на них поперечными стержнями изготовляются не плотно пригнанными, а с целесообразно большим зазором, чтобы при необходимости путем целесообразного монтажа с разных сторон промежуточных пластин, толщина которых соответствует люфту в соединении, при необходимости с требуемыми отверстиями или прорезями для пропуска элементов нормальной реакции, было возможным удлинять одну плоскость вторичной оболочки при одновременном укорочении другой плоскости и, тем самым, создавать изгибы образующейся первичной несущей оболочечной конструкции.

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых усилия сдвига первичных несущих оболочечных конструкций воспринимаются раскосами, которые встраиваются с геометрическим и силовым замыканием и должны преимущественно работать на сжатие, а для более эффективной и более ясной передачи нагрузки в них могут быть встроены дополнительные элементы из уголкового профиля, которые крепятся с помощью немного удлиненных в этом случае соединительных пальцев между выступающими квадратными трубами и поперечными стержнями, которые также должны крепиться в обоих параллельных боковым сторонам направлениях со смещением по высоте, и которые также можно дополнительно монтировать и демонтировать в уже используемом состоянии модуля, причем в этих ситуациях раскосы должны быть разгружены с помощью распорных устройств или путем целенаправленного подпирания первичной несущей оболочечной конструкции.

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых в случаях, если раскосы представляют собой препятствие, например, для перемещения контейнеров или стеллажей фабрики минирастений, раскосы заменяются двухчастными рамами поперечных сил, которые должны быть монтируемыми и демонтируемыми в любое время и поэтому образованы из двух частей, и для которых должен использоваться также промежуток между элементами вторичной оболочки, причем для ригелей рамы могут использоваться уголковые профили, у которых плечо, проходящее в плоскости рамы, выступает в промежуток между элементами вторичной оболочки, а угол охватывает внутренний край плоскостного элемента, и на концах которых перпендикулярно к ригелю рамы и, тем самым, в направлении поперечных стержней привариваются, например, трубы прямоугольного сечения в качестве стоек рамы, которые немного короче половины длины поперечного стержня и имеют на поперечных стержнях соединение, причем в зависимости от нагрузки эти рамы поперечных сил у соседних модулей можно встроить один раз, то есть только на одном модуле, или два раза, т. е. на обоих модулях, и рамы поперечных сил можно изготовить таким образом, чтобы при монтаже двух рам на границе модуля плоскостной несущей конструкции между плечами уголковых профилей, используемых в качестве ригелей рамы, в промежутке между элементами вторичной оболочки еще оставалось место для третьей рамы, которая должна бы быть изготовлена из плоских стержней и встроена между вышеописанными рамами поперечных сил и присоединена к ним с помощью бокового соединения, что давало бы возможность согласовывать общую жесткость рам поперечных сил с фактическими нагрузками тремя или более ступенями, причем рамы поперечных сил могут служить также для дополнительного повышения передачи силы в плоскость вторичной оболочки.

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых нижние элементы вторичной оболочки фундамента первичной несущей оболочечной конструкции фундамента изготовляются из прочных материалов, таких как железобетон, толщина которых выбирается в соответствии с нагрузкой, и у которых боковые пазы и квадратные трубы и, тем самым, также угловые вырезы могут оказаться ненужными, и вместо этого в каждом углу имеют встроенную и соответственно заанкерованную втулку с внутренней резьбой, открытую вверх и поначалу используемую для крепления монтажных проушин, причем для прочного бокового завершения и последующей установки наружных стен здания первичная несущая оболочечная конструкция фундамента по всему периметру продлена на толщину наружных стен L-образными цокольными элементами, которые целесообразно изготавливать из того же материала, что и элементы вторичной оболочки фундамента, и горизонтальное плечо которых в свободных углах также имеет вышеописанные резьбовые втулки, а поднимающееся вертикальное ребро образует боковое ограничение здания на высоту первичной несущей оболочечной конструкции фундамента, на которое передаются и нагрузки наружной стены, причем в углах здания цокольные элементы должны быть модифицированы так, чтобы образовались угловые цокольные элементы.

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых в первичной несущей оболочечной конструкции фундамента поперечные стержни фундамента с нижней стороны имеют выступающие опорные плиты с отверстиями, соответствующими резьбовым втулкам в элементах вторичной оболочки фундамента, а в узловых точках элементов вторичной оболочки фундамента крепятся резьбовыми соединениями, что одновременно обеспечивает планарное действие плоскости фундамента, и у которых для компенсации возможных обусловленных изготовлением разностей по высоте в плоскости элементов вторичной оболочки фундамента или для последующей компенсации локальных различий в осадке поперечные стержни фундамента могут быть смонтированы с возможностью регулировки по высоте и выравнивания по вертикали путем монтажа дополнительных гаек под выступающими опорными плитами, причем при более высоких нагрузках опорные плиты должны иметь подкладки на части площади или по всей площади.

Здания и иные строительные сооружения из первичной несущей оболочечной конструкции из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых несущие внутренние стены, колонны и шахты для образования сложных несущих строительных конструкций соединяются с перекрытиями из первичных несущих оболочечных конструкций с помощью серег или шипов, которые вводятся в квадратные трубы или сквозь квадратные трубы в углах элементов вторичной оболочки, а затем через возможно свободные отверстия в квадратных трубах на высоте элементов плоскостных несущих модулей закрепляются резьбовыми соединениями или интегрируются в соединение между квадратными трубами и поперечными стержнями или, альтернативно, с помощью соединительных элементов, например, шпилек, проводятся сквозь квадратные трубы и также поперечные стержни и, тем самым, через весь элемент и анкеруются с противоположной стороны пластинами.

Здания и иные строительные сооружения из первичной несущей оболочечной конструкции из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, у которых элементы наружной стены и элементы расширения наружной стены также состоят из готовых изделий, изготовленных на ширину растра модуля плоскостной несущей конструкции и закрепляемых скобами наружной стены, обхватывающими их углы, причем на стороне, обращенной прочь от стены, скобы имеют вертикальные полые профили, длина которых соответствует выступанию квадратных труб в углах элементов вторичной оболочки и которые вставляются в свободное поперечное сечение поперечных стержней или поперечных стержней фундамента, заполняя его, и фиксируются аналогично квадратным трубам в поперечных стержнях, причем скобы выполняются с шириной, достаточной для надежного удержания двух соседних элементов наружной стены, а на внешней стороне здания соединяются друг с другом через вертикальные отверстия, которые соответствуют, например, резьбовым втулкам на верхних сторонах вертикальных ребер цокольных элементов, и в результате резьбового соединения которых соседние цокольные элементы соединяются также с верхней стороны, причем в угловых зонах здания используются соответственно модифицированные угловые скобы наружной стены.

Метод монтажа и демонтажа зданий и иных строительных сооружений из плоскостных несущих модулей,

монтируемых методом подъема перекрытий, при котором сначала изготовляется плоскость фундамента из элементов вторичной оболочки фундамента, цокольных элементов, угловых цокольных элементов и поперечных стержней фундамента, а после установки раскосов и/или рам поперечных сил, а также установки иных требуемых предметов и устройств первичная несущая оболочечная конструкция в плоскости фундамента закрывается сверху путем насаживания и фиксации элементов вторичной оболочки, после чего выкладывается следующий нижний слой элементов вторичной оболочки, насаживаются и фиксируются поперечные стержни, а также устанавливаются все требуемые или необходимые устройства, встраиваются необходимые раскосы и рамы поперечных сил, насаживаются и фиксируются верхние элементы вторичной оболочки, причем в этой первичной несущей оболочечной конструкции оставляются проемы размером с модуль, в целесообразном количестве и расположении, в которых на плоскости фундамента размещается техника подъема перекрытий, с помощью которой вся первичная несущая оболочечная конструкция или, в случае больших площадей основания здания, ее целесообразные участки поднимаются на высоту этажа с добавлением монтажного припуска, после чего на плоскости фундамента аналогичным образом изготовляется следующая первичная несущая оболочечная конструкция и между двумя первичными несущими оболочечными конструкциями, изготовленными последними, встраиваются все стены, колонны и, возможно, уже детали оснащения и мебель, чтобы после этого верхнюю первичную несущую оболочечную конструкцию опустить на величину монтажного припуска и зафиксировать для обеспечения передачи нагрузки, после чего вся готовая часть здания выше уровня фундамента поднимается и процесс повторяется, пока не будет достигнуто требуемое количество этажей или пока не будет исчерпана грузоподъемность подъемных устройств, причем в случае высоких зданий этот метод может также применяться поэтапно путем наращивания подъемных устройств вверх или их переустановки на более высоких уровнях, из-за чего может потребоваться временное опирание установочных зон, и, наконец, проемы для подъема как можно скорее закрываются путем насаживания и фиксации отсутствующих элементов вторичной оболочки, причем на объект могут быть также доставлены предварительно смонтированные на заводе и предустановленные сегменты первичных несущих оболочечных конструкций, которые затем на объекте составляются вместе и встраиваются методом подъема перекрытий, и причем метод подъема перекрытий в немного измененном виде может быть применен также со смещением по времени, т. е. становится возможным встраивать этажи сооружения в существующие здания такого рода и позднее, или извлекать их из зданий, для чего соединения между стенами и перекрытиями отсоединяются с верхней или нижней стороны, перемещаемая вверх часть строительного сооружения поднимается, и вставляется новый этаж или извлекается уже имеющийся этаж.

Метод монтажа и демонтажа зданий и иных строительных сооружений из плоскостных несущих модулей,

у которых элементы плоскостных несущих модулей альтернативно монтируются и фиксируются также по отдельности или в виде предварительно собранных сегментов с вызванной этим необходимостью их временного опирания, что могло бы применяться прежде всего в случае таких небольших зданий, как одноквартирные дома, так как отдельные элементы как минимум отчасти возможно монтировать даже вручную.

Модификация первичных несущих оболочечных конструкций из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов,

у которых элементы вторичной оболочки модифицируются таким образом, чтобы их можно было использовать и для изготовления таких инженерных сооружений как высоконагруженные сплошные фундаменты или мосты, причем оба элемента вторичной оболочки изготовляются из влагостойкого и прочного материала, например, железобетона, а промежуток между элементами вторичной оболочки отсутствует, и при этом на нижнем уровне можно использовать также элементы вторичной оболочки фундамента, у которых промежуток в любом случае не возникает, причем вместо пазов в боковых поверхностях плоскостных элементов здесь предусматриваются соответствующие сквозные отверстия рядом с боковыми поверхностями модифицированных элементов вторичной оболочки, которые теперь модифицированы, и элементов вторичной оболочки фундамента, через которые после частичного или полного монтажа первичной несущей оболочечной конструкции требуемая арматура, которая может быть также предварительно напряжена, может быть вставлена и заанкерована в предусмотренных для этого углублениях в соответствии с уровнем техники, а в целесообразных местах могут быть также изготовлены углубления в модифицированных плоскостных элементах, которые начинаются с внутренней стороны плоскостных элементов и частично открывают доступ к сквозным отверстиям для крепления элементов нормальной реакции, и в которые могут быть встроены соединительные муфты или элементы анкеровки для элементов нормальной реакции, если они заканчиваются ступенчато или если их требуется удлинить, и причем боковое завершение этих первичных несущих оболочечных конструкций образуют C-образно модифицированные цокольные элементы, имеющие дополнительное верхнее горизонтальное плечо, симметричное нижнему.

В результате нижеописанного усовершенствования устраняются недостатки и создаются новые преимущества и возможности. Далее в тексте усовершенствованный плоскостной несущий модуль и изготовление зданий и иных строительных сооружений из таких модулей более подробно разъяснены на основе чертежей 1-7 и примера исполнения.

На чертежах изображены:

Фиг. 1: Пример элемента вторичной оболочки 1 с плоскостным элементом 1.1, пазами 1.2 в боковых поверхностях с их расширениями 1.4, а также изображенный снаружи элемент нормальной реакции 1.3 с изображенными в качестве примера втулками с внутренней резьбой в качестве соединительной муфты или элементом анкеровки 1.5 с квадратными трубами 1.6 в углах плоскостного элемента 1.1 и отверстиями 1.7 в квадратных трубах 1.6

Фиг. 2: Пример плоскостного несущего модуля, изображенный без элементов нормальной реакции 1.3 со схематически расположенными поперечными стержнями 7

Фиг. 3: Часть неготовой первичной несущей оболочечной конструкции фундамента, включая элементы вторичной оболочки 1, элементы вторичной оболочки фундамента 3 с втулками с внутренней резьбой 4, цокольный элемент 5, угловой цокольный элемент 6, поперечные стержни фундамента 9, угловую скобу наружной стены 18 и соединения 8; винты не показаны

Фиг. 4: Большая часть неготовой первичной несущей оболочечной конструкции фундамента с промежутком 2 между верхними элементами вторичной оболочки и двумя изображенными снаружи стержнями 2.1 для встраивания в промежутки 2, а также с изображением скоб наружной стены 17

Фиг. 5: Часть перекрытия одноэтажного здания с примерами раскосов 10 и элементами наружной стены 16 и 16.1

Фиг. 6: Деталь из фиг. 5 с узлом примыкания раскоса 10 с деталью из уголкового профиля 11, винты не показаны

Фиг. 7: Часть первичной несущей оболочечной конструкции с примером двухчастной рамы поперечных сил 12, изображенным снаружи и во встроенном виде, винты не показаны

Плоскостные несущие модули, которые до сих пор полностью изготавливались заранее заводским способом, предлагается разобрать на элементы. Это прежде всего облегчает изготовление элементов, позволяет приспосабливаться к различным локальным нагрузкам, уменьшает объем перевозок и создает новые, эффективные возможности применения и монтажа при возведении зданий и иных строительных сооружений.

К отдельным элементам, из которых составляются плоскостные несущие модули и из этих модулей позднее составляются первичные несущие оболочечные конструкции, относятся прежде всего по два элемента вторичной оболочки 1 на каждый плоскостной несущий модуль, которые вне зависимости от их расположения, с описанными ниже исключениями, как правило, изготавливаются идентичными и располагаются зеркально-симметрично с некоторым промежутком. При этом плоскость симметрии находится на половине высоты первичной несущей оболочечной конструкции и проходит параллельно ее горизонтальным поверхностям. Элементы вторичной оболочки 1 образуются из четырехугольных, обычно прямоугольных, плоскостных элементов 1.1 из подходящих материалов подходящих размеров и подходящей толщины, которая явно меньше длины и ширины поверхности, однако достаточна, чтобы в каждой боковой поверхности выполнить несколько расположенных рядом друг с другом пазов 1.2, проходящих параллельно наружным краям. Для экономии материала можно также по всему периметру изготовить стержни большей высоты, достаточной для пазов 1.2, а для участка поверхности между ними использовать материал меньшей толщины. Этот вариант исполнения также показан на чертежах. Пазы 1.2 выполнены на одинаковой высоте в двух боковых поверхностях, проходящих в одном и том же основном направлении, т. е. в случае прямоугольных плоскостных элементов 1.1 в параллельных боковых поверхностях. В противоположность этому, в двух других боковых поверхностях они имеют равномерное смещение по высоте во избежание столкновения встраиваемых в них позднее и описанных ниже элементов нормальной реакции 1.3, которые могут пересекаться. В описываемом здесь примере исполнения в виде примера изображены три паза 1.2. На некоторых участках, лучше всего на концах, пазы 1.2 расширены, чтобы в расширениях 1.4 уместились соединительные муфты или элементы анкеровки 1.5, например, гайки, втулки с внутренней резьбой, зажимные муфты арматуры, известные в области конструкций из предварительно напряженного железобетона клиновые анкеры или иные целесообразные устройства, служащие для соединения частей элементов нормальной реакции 1.3 и/или для передачи действующих в них усилий в узлы структуры. Пазы 1.2 должны иметь как минимум такую глубину, чтобы даже соединительные муфты или элементы анкеровки 1.5 не выступали из боковых поверхностей плоскостных элементов 1.1. Термином "узел структуры" или кратко "узел" здесь обозначаются зоны схождения нескольких углов смежных элементов вторичной оболочки 1. В углах плоскостных элементов 1.1 имеются прямоугольные вырезы, в которые входят квадратные трубы 1.6, расположенные перпендикулярно плоскости плоскостного элемента. На одной стороне, которая позднее становится наружной стороной плоскостных несущих модулей, эти трубы заканчиваются вровень с наружной поверхностью плоскостных элементов 1.1, а на другой стороне выступают за ее пределы. В поперечном направлении квадратных труб 1.6, лучше всего посередине, во всех боковых поверхностях квадратных труб имеются отверстия 1.7, которые по своему расположению в продольном направлении соответствуют пазам 1.2 в боковых поверхностях плоскостных элементов 1.1, т. е. в обоих главных направлениях также имеют смещение по высоте. Таким образом, глубина вырезов в углах плоскостных элементов 1.1 определяется размерами поперечного сечения квадратных труб 1.6 и равна приблизительно половине ширины поперечного сечения квадратных труб 1.6 с добавлением половины диаметра соединительных муфт или анкеров 1.5. В пазы 1.2 в боковых поверхностях плоскостных элементов 1.1 встраиваются элементы нормальной реакции 1.3, представляющие собой высокопрочные стержни из металла или иных подходящих материалов, из которых по меньшей мере один на каждой стороне пропущен через отверстия 1.7 квадратных труб 1.6, а во внутреннем пространстве квадратных труб 1.6 заанкерован с помощью соединительных муфт или элементов анкеровки 1.5, чтобы прежде всего образовать элементы вторичной оболочки 1, если соединенные друг с другом плоскостные элементы и квадратные трубы не были уже ранее соединены иным способом с силовым замыканием. При использовании, например, втулок с внутренней резьбой или соединительных муфт можно с помощью коротких отрезков элементов нормальной реакции и здесь соединить соседние плоскостные несущие модули друг с другом. В зависимости от количества и компоновки соединительных муфт или анкеров 1.5, элементы нормальной реакции 1.3 при достаточной стабилизации на излом могут также передавать силы сжатия. В другие пазы 1.2 и, тем самым, через другие отверстия 1.7 квадратных труб 1.6 позднее можно ввести более длинные или сквозные элементы нормальной реакции 1.3 и, при необходимости, заанкеровать их в узле или продлить. Количество, длина и прочность требуемых элементов нормальной реакции 1.3 определяются в зависимости от нагрузки. В случае изменяющихся нагрузок элементы нормальной реакции 1.3 можно добавлять или удалять даже уже в готовом строительном сооружении, так как между соседними элементами вторичной оболочки 1 вследствие выступания квадратных труб 1.6 образуются промежутки 2, ограниченные боковыми поверхностями прилегающих плоскостных элементов 1.1 и выступающими боковыми поверхностями квадратных труб 1.6 и, тем самым, обеспечивающие доступ к элементам нормальной реакции 1.3. В нормальном случае промежутки 2 после установки всех необходимых элементов нормальной реакции 1.3 заполняются путем обратимого монтажа стержней 2.1 подходящего поперечного сечения или многочастных стержней, которые в зависимости от выбора поперечного сечения и материала могут участвовать в необходимой или целесообразной доле передачи сил сжатия в первичную несущую оболочечную конструкцию. В особых случаях эти стержни, если их поперечное сечение повсюду или частично увеличено за пределы высоты первичной несущей оболочечной конструкции и соединено с соседним, примыкающим стержнем, могут служить для усиления передачи силы растяжения в плоскость вторичной оболочки.

В нормальном случае самая нижняя, т. е. первичная несущая оболочечная конструкция фундамента зданий по большей части или полностью расположена ниже поверхности земли. Из-за контакта с грунтом основания и большой удельной нагрузки, в этой зоне нижние элементы вторичной оболочки изготовляются из прочных материалов, например, железобетона. В дальнейшем эти элементы обозначаются как элементы вторичной оболочки фундамента 3. Их толщина выбирается в соответствии с нагрузкой, а необходимость в боковых пазах 1.2 и квадратных трубах 1.6 и, тем самым, также в угловых вырезах элементов в нормальном случае отпадает. В каждом углу элементов вторичной оболочки фундамента 3 имеется по меньшей мере одна встроенная и соответственно заанкерованная втулка с внутренней резьбой 4, открытая вверх и используемая прежде всего для временного крепления монтажных проушин. На краях первичной несущей оболочечной конструкции фундамента в зоне наружных стен здания, продленных вниз, используются L-образные цокольные элементы 5, которые целесообразно изготовлять из того же материала, что и элементы вторичной оболочки фундамента 3. Горизонтальное плечо цокольных элементов 5 увеличивает площадь фундаментного опирания на толщину несущих наружных стен и в свободных углах также имеет вышеописанные резьбовые втулки 4. Восходящее вертикальное ребро образует прочное боковое ограничение здания на высоте первичной несущей оболочечной конструкции фундамента, на которое воздействуют также нагрузки наружной стены. Для соединения соседних цокольных элементов 5 также должны быть предусмотрены устройства, например, резьбовые втулки для ввинчивания соединительных серег. Их целесообразно объединить с описываемыми далее скобами наружной стены 17. В углах здания угловые цокольные элементы 6 должны быть соответственно приспособлены.

В отличие от известного уровня техники, плоскостные несущие модули более не имеют собственных поперечных стержней в каждом из четырех краев, перпендикулярных элементам вторичной оболочки, а вместо этого на каждый узел устанавливается общий поперечный стержень 7 для всех смежных плоскостных несущих модулей, который по меньшей мере на обоих своих концах имеет полое поперечное сечение, в которое вставляются квадратные трубы 1.6, выступающие с внутренней стороны плоскостного несущего модуля и расположенные в углах элементов вторичной оболочки 1. Таким образом, внутреннее поперечное сечение концов поперечного стержня определяется количеством примыкающих к узлу плоскостных несущих модулей и поперечным сечением используемых квадратных труб 1.6. Вставные соединения между выступающими квадратными трубами 1.6 в углах элементов вторичной оболочки 1 и поперечными стержнями 7 фиксируются с помощью соответствующих отверстий в боковых поверхностях смежных полых профилей 1.6 и 7, в которые вводятся винты или фиксируемые пальцы 8. Эти крепежные элементы также должны встраиваться в обоих направлениях со смещением по высоте. В результате этого возможно не только восприятие возникающих нормальных реакций в поперечных стержнях 7, но и частичная или полная реализация соединения с силовым замыканием соседних плоскостных несущих модулей для нагрузок в плоскостях элементов вторичной оболочки 1. Образующиеся вставные соединения между выступающими квадратными трубами 1.6 и насаженными поперечными стержнями 7 можно изготовлять с зазорами различной величины, т. е. точность изготовления не требуется. После попеременного монтажа с разных сторон промежуточных пластин, толщина которых соответствует люфту в соединении, при необходимости с требуемыми отверстиями или прорезями для пропуска элементов нормальной реакции 1.3, одна из плоскостей вторичной оболочки удлиняется при одновременном укорачивании другой. Благодаря этому возможно создавать изгибы образующейся первичной несущей оболочечной конструкции, например, для получения водоотводящего уклона или для компенсации вызываемых нагрузкой прогибов. В зоне первичной несущей оболочечной конструкции фундамента поперечные стержни имеют выступающие опорные плиты с отверстиями, соответствующими втулкам с внутренней резьбой 4 в элементах вторичной оболочки фундамента 3. Поперечные стержни фундамента 9, обозначенные теперь таким образом, крепятся резьбовыми соединениями в узловых точках элементов вторичной оболочки фундамента 3, что одновременно обеспечивает планарное действие плоскости фундамента. Для компенсации возможных разностей по высоте в плоскости элементов вторичной оболочки фундамента 3, обусловленных изготовлением, или для более поздней компенсации локальных различий в осадке поперечные стержни фундамента 9 можно монтировать с возможностью регулировки по высоте и выравнивания по вертикали путем монтажа дополнительных гаек под выступающими опорными плитами. В случае более высоких нагрузок под опорные плиты могут быть частично или по всей площади подложены подкладки.

Усилия сдвига первичных несущих оболочечных конструкций воспринимаются раскосами 10, которые монтируются с силовым и геометрическим замыканием и в описываемом здесь примере исполнения по проекту должны воспринимать только силы сжатия. Раскосы 10 могут быть изготовлены из различных материалов, при этом целесообразным может оказаться дерево, по меньшей мере при соответствующей нагрузке. Для более эффективной и более ясной передачи нагрузки в раскосы 10 можно встроить дополнительные элементы из уголкового профиля 11, закрепляемые с помощью соединительных пальцев 8, которые в этом случае немного удлинены. Раскосы 10 возможно монтировать и демонтировать даже уже в используемом состоянии, причем в этом случае в эти моменты раскосы 10 должны быть разгружены с помощью распорных приспособлений или путем целенаправленного подпирания первичной несущей оболочечной конструкции.

Если раскосы 10 представляют собой препятствие, например, для перемещения контейнеров или стеллажей фабрики минирастений в соответствии с уровнем техники, то раскосы 10 заменяются рамами поперечных сил 12, состоящими из двух частей. Так как для рам поперечных сил 12 должен также использоваться промежуток 2 между элементами вторичной оболочки 1, эти рамы должны состоять из двух частей - верхней и нижней полурамы, что позволяет монтировать и демонтировать их в любое время. В качестве ригелей рамы 12.1 предлагается применять уголковые профили, плечо которых, проходящее в плоскости рамы, выступает в промежуток между элементами вторичной оболочки 2. Уголок охватывает внутренний край плоскостного элемента 1.1. На концах уголков перпендикулярно в направлении поперечных стержней в качестве стоек рамы 12.2 приварены, например, трубы прямоугольного сечения, которые немного короче половины длины поперечного стержня и соединяются с поперечными стержнями 7. Эти соединения 13 целесообразно выполнять в виде винтовых соединений, которые также смещены по высоте в обоих главных направлениях. В зависимости от нагрузки, в соседних плоскостных несущих модулях рамы поперечных сил 12 могут быть установлены один раз, т. е. только одна рама на модуль, или два раза, т. е. на обоих модулях. Рамы поперечных сил 12 могут быть изготовлены так, чтобы при монтаже двух рам на границе модуля между вертикальными плечами уголков ригелей рамы 12.1 в промежутке 2 между элементами вторичной оболочки 1 еще оставалось место для третьей рамы 14, которая должна бы быть изготовлена из плоских стержней, встроена между вышеописанными рамами поперечных сил 12 и соединена с ними с помощью бокового соединения 15. Тем самым общая жесткость рам поперечных сил 12, 14 могла бы быть тремя или более ступенями согласована с фактическими нагрузками. Кроме того, рамы поперечных сил 12 могут также участвовать в дополнительном увеличении передачи сил в плоскость вторичной оболочки. Если рама поперечных сил 12 не встраивается, или встраивается только одна рама, то весь промежуток 2 между элементами вторичной оболочки 1 или его остающаяся часть заполняются, как это описано выше, стержнями 2.1 соответствующего поперечного сечения из подходящего материала. В первичной несущей оболочечной конструкции фундамента необходимость в нижних полурамах рам поперечных сил 12 отпадает, или эти полурамы соответственно приспосабливаются.

Несущие внутренние стены, колонны и шахты для вертикального соединения этажей, расположение которых должно ориентироваться на растр плоскостных несущих модулей, изготовляются в соответствии с уровнем техники, причем шахты могут состоять из повернутых на 90° и геометрически подогнанных плоскостных несущих модулей. При этом стены следует изготовлять в виде панелей или каркасных конструкций и соединять их, как и шахты, с силовым замыканием, если требуется получить сложные пространственные несущие строительные конструкции. Необходимы шахты размером с один плоскостной несущий модуль, если, например, требуется перемещать контейнеры или стеллажи фабрики минирастений в масштабе всего строительного сооружения, т. е. в том числе и по вертикали. Внутренние стены, колонны и шахты соединяются с перекрытиями из первичных несущих оболочечных конструкций с помощью серег или штырей, которые вводятся в квадратные трубы 1.6 в углах элементов вторичной оболочки 1 или проводятся сквозь них, а затем крепятся болтовыми соединениями через возможно свободные отверстия в квадратных трубах 1.6 на высоте элементов плоскостных несущих модулей 1 или встраиваются в соединение 8 между квадратными трубами 1.6 и поперечными стержнями 7, что, однако, легко осуществимо только в случае, если элементы нормальной реакции 1.3 не были насквозь пропущены, или были лишь частично пропущены через узловые зоны. В качестве альтернативного варианта можно также пропустить соединительные элементы, например, шпильки, через квадратные трубы 1.6 и поперечные стержни 7 через весь элемент и заанкеровать их с противоположной стороны пластинами.

Элементы наружной стены 16 также состоят из готовых изделий, в описанном примере исполнения из деревянных каркасных строительных элементов. Они изготовляются с шириной, равной растру плоскостных несущих модулей, и крепятся скобами наружной стены 17, обхватывающими их углы. В углах здания следует встроить заполняющие элементы соответствующего исполнения с квадратным поперечным сечением. На стороне, обращенной прочь от стены, скобы наружной стены 17 имеют вертикальные полые профили, длина которых соответствует выступающей части квадратных труб 1.6 в углах элементов вторичной оболочки 1, и которые вставляются в свободное сечение поперечных стержней 7 или поперечных стержней фундамента 9, заполняя его и тем самым образуя соединение между плоскостными несущими модулями и элементами наружной стены 16. Фиксация аналогична фиксации квадратных труб 1.6 в поперечных стержнях 7. Скобы наружной стены 17 имеют ширину, достаточную для надежного удержания двух соседних элементов наружной стены 16, а на внешней стороне здания имеют вертикальные отверстия, которые, например, соответствуют втулкам с внутренней резьбой аналогично 4 на верхних сторонах вертикальных ребер цокольных элементов 5, и при резьбовом соединении которых соседние цокольные элементы соединяются между собой также с верхней стороны. В углах здания используются соответственно модифицированные угловые скобы наружной стены 18. На высоте надземных плоскостных несущих модулей соответствующие стеновые элементы или стенные рамы в плоскости наружной стены устанавливаются с целесообразными обшивками, которые обозначаются как элементы расширения наружной стены 16.1, образуют наружное завершение здания в этих зонах и передают нагрузки наружной стены. Эти обшивки крепятся винтовыми соединениями через свободные отверстия в поперечных стержнях 7 или путем винтового соединения с элементами наружной стены 16. В элементах наружной стены 16, включая расположенные на этой высоте скобы наружной стены 17, 18, можно выполнить заглушаемые отверстия, через которые в случае изменяющихся нагрузок можно в используемом состоянии демонтировать или дополнительно смонтировать полностью или частично сквозные элементы нормальной реакции 1.3 и при необходимости заанкеровать их на концах.

Монтаж здания можно выполнить очень эффективно и просто с помощью нижеописанного метода подъема перекрытий. При этом сначала изготовляется плоскость фундамента из элементов вторичной оболочки фундамента 3, цокольных элементов 5, угловых цокольных элементов 6 и поперечных стержней фундамента 9. После монтажа раскосов 10 и/или рам поперечных сил 12, а также установки коммуникаций и иных требуемых предметов и устройств первичная несущая оболочечная конструкция закрывается в плоскости фундамента сверху путем насаживания и фиксации элементов вторичной оболочки 1. Затем выкладывается следующий нижний слой элементов вторичной оболочки 1, насаживаются и фиксируются поперечные стержни 7, а также устанавливаются все желательные или необходимые устройства. После монтажа необходимых раскосов 10 и/или рам поперечных сил 12 и насаживания и фиксации верхних элементов вторичной оболочки 1 можно, если необходимо, выполнить кровельную тепло- и гидроизоляцию, так как в наилучшем случае при полном методе подъема перекрытий возникающая таким образом первичная несущая оболочечная конструкция будет образовывать кровлю. В этой первичной несущей оболочечной конструкции путем предварительной неустановки элементов вторичной оболочки 1 оставляются свободными проемы размером с один плоскостной несущий модуль, в целесообразном количестве и с целесообразными расположением, в которых на первичной несущей оболочечной конструкции фундамента или в ней устанавливаются подъемные устройства или мачты. С помощью этих подъемных устройств вся первичная несущая оболочечная конструкция или, в случае слишком больших площадей основания здания, ее целесообразные участки поднимаются на высоту этажа с добавлением монтажного припуска. Теперь в случае многоэтажных зданий на плоскости фундамента аналогичным образом изготовляется следующая первичная несущая оболочечная конструкция, и между двумя первичными несущими оболочечными конструкциями, изготовленными последними, устанавливаются все стены, колонны, шахты и, возможно, даже детали оснащения и мебель. После этого верхняя первичная несущая оболочечная конструкция опускается на величину монтажного припуска и фиксируется, чтобы обеспечить передачу нагрузки. Затем вся готовая часть здания выше плоскости фундамента поднимается и процесс повторяется, пока не будет достигнуто требуемое количество этажей или не будет исчерпана грузоподъемность подъемных устройств. Разумеется, в случае высоких зданий этот метод может также применяться поэтапно - путем наращивания подъемных устройств вверх или их переустановки на более высоких уровнях, причем в этом случае может понадобиться временное опирание установочных зон. При этом очередным участком высоты может также являться всего один этаж. Проемы для подъема как можно скорее закрываются путем насаживания и фиксации отсутствующих элементов вторичной оболочки 1. Если, например, требуется независимо надстроить уже имеющиеся здания, то метод подъема перекрытий может быть дополнен горизонтальным перемещением поднятого строительного сооружения или сегмента строительного сооружения, изготовленного рядом с надстраиваемым зданием. Разумеется, на место монтажа могут быть также поставлены сегменты первичных несущих оболочечных конструкций, предварительно смонтированные и предустановленные на заводе, которые затем составляются вместе на месте монтажа и встраиваются методом подъема перекрытий. С небольшой модификацией метод подъема перекрытий можно также применять со смещением по времени, благодаря чему становится возможным встраивать этажи сооружения позднее в уже существующие здания этого типа на любых уровнях или, наоборот, извлекать их из здания. Для этого необходимо рассоединить соединения между стенами и перекрытиями с верхней или нижней стороны, поднять перемещаемую вверх часть строительного сооружения и вставить или извлечь новый этаж.

В качестве альтернативного варианта описанные элементы плоскостных несущих модулей можно также монтировать и фиксировать по отдельности или в виде предварительно собранных сегментов, однако при этом может понадобиться временное опирание. Так как отдельные элементы как минимум отчасти возможно монтировать даже вручную, это может найти применение, прежде всего, в случае таких небольших зданий как одноквартирные дома, предоставляя застройщикам возможность выполнить часть монтажа своими силами.

Для возведения инженерных сооружений, например, высоконагруженных сплошных фундаментов для башен или ветрогенераторов, которые после их сравнительно короткого срока эксплуатации требуется полностью демонтировать с полным разрушением, некоторые из вышеописанных признаков можно скомбинировать заново после возможно необходимой, незначительной модификации. Так, для этого оба элемента вторичной оболочки 1 должны быть изготовлены из влагостойкого и прочного материала, например, железобетона, а от промежутка 2 между элементами вторичной оболочки 1 необходимо отказаться, при этом на нижнем уровне можно также использовать элементы вторичной оболочки фундамента 3, у которых промежуток 2 отсутствует в любом случае. Вместо пазов 1.2 в боковых поверхностях плоскостных элементов 1.1 здесь предусматриваются соответствующие сквозные отверстия также в элементах вторичной оболочки фундамента 3, сквозь которые после частичного или полного монтажа первичной несущей оболочечной конструкции пропускаются элементы нормальной реакции 1.3, здесь в виде требуемой арматуры, работающей на растяжение, которая может быть также предварительно напряженной, и эти элементы анкеруются в предусмотренных для этого углублениях в соответствии с уровнем техники. В целесообразных местах можно также изготовить углубления в модифицированных элементах вторичной оболочки 1, которые начинаются с внутренней стороны элементов вторичной оболочки 1 и частично открывают доступ к сквозным отверстиям для крепления элементов нормальной реакции 1.3. В эти углубления можно встроить соединительные муфты или элементы анкеровки 1.5 для элементов нормальной реакции 1.3, если их требуется ступенчато завершить или удлинить. В боковых краях используемых таким образом модифицированных элементов вторичной оболочки 1 следует предусмотреть углубления для заливаемых швов, чтобы обеспечить герметичность строительного сооружения и защиту от коррозии в случае применения стальной арматуры. Боковым завершением этих первичных несущих оболочечных конструкций являются C-образно модифицированные цокольные элементы 5 с дополнительными верхними, горизонтальными плечами, симметричными относительно нижних плеч. Аналогичным образом можно изготовлять, например, также мостовые сооружения, которые после возможного монтажа на уровне земли доставляются на место установки с помощью описанного метода подъема перекрытий, при необходимости в сочетании с горизонтальными перемещениями и поворотами вокруг вертикальной оси.

Перечень обозначений

1 Элементы вторичной оболочки

1.1 Плоскостные элементы

1.2 Пазы в плоскостных элементах

1.3 Элементы нормальной реакции

1.4 Расширения пазов в плоскостных элементах

1.5 Соединительные муфты или элементы анкеровки элементов нормальной реакции, например, гайки, втулки с внутренней резьбой, зажимные муфты арматуры, клиновые анкеровки или иные целесообразные устройства

1.6 Квадратные трубы

1.7 Отверстия в квадратных трубах

2 Промежуток между элементами вторичной оболочки

2.1 Одночастные или составные стержни для обратимого монтажа в промежутке 2 между элементами вторичной оболочки 1

3 Элементы вторичной оболочки фундамента

4 Втулки с внутренней резьбой в элементах вторичной оболочки фундамента и цокольных элементах

5 Цокольные элементы

6 Угловые цокольные элементы

7 Поперечный стержень

8 Пальцевое или резьбовое соединение между выступающими квадратными трубами 1.6 и поперечными стержнями 7

9 Поперечные стержни фундамента

10 Раскосы

11 Элементы из уголкового профиля

12 Двухчастная рама поперечных сил

12.1 Ригель рамы

12.2 Стойка рамы

13 Соединения между рамой и поперечными стержнями

14 Опциональная рама из плоских стержней

15 Боковое соединение отдельных рам

16 Элементы наружной стены

16.1 Элементы расширения наружной стены

17 Скобы наружной стены

18 Угловые скобы наружной стены

Изобретение относится к первичной несущей оболочечной конструкции из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, образуемых расположенными на расстоянии друг от друга верхним и нижним элементами вторичной оболочки, и соединенных статически необходимыми стержнями заполнения решетки, к которым относятся поперечные стержни и раскосы, с образованием двухоболочечной плоскостной несущей конструкции в виде первичной несущей оболочечной конструкции. Изобретение обеспечивает разработку плоскостных несущих модулей из элементов, которые возможно приспособить к различным нагрузкам в строительном сооружении. 7 ил.

Первичная несущая оболочечная конструкция из плоскостных несущих модулей, состоящих из элементов, образуемых расположенными на расстоянии друг от друга верхними и нижними элементами вторичной оболочки и образующих двухоболочечную плоскостную несущую конструкцию в виде первичной несущей оболочечной конструкции посредством стержней заполнения решетки, к которым относятся поперечные стержни (7) и раскосы (10),

отличающаяся тем, что

плоскостные несущие модули состоят из отдельных элементов, к которым относятся по два идентично смонтированных, зеркально-симметричных, расположенных на расстоянии напротив друг друга элемента вторичной оболочки (1), которые ограничивают объем плоскостного несущего модуля и образованы из плоскостных элементов (1.1), которые в каждой боковой поверхности имеют несколько расположенных рядом друг с другом пазов (1.2), проходящих параллельно наружным краям, и в геометрическом удлинении поперечного сечения которых на обоих концах имеются отверстия (1.7) в поперечном направлении, лучше всего посередине, квадратных труб (1.6), которые в угловых вырезах плоскостных элементов (1.1) встроены с односторонним выступанием к внутренней стороне модуля перпендикулярно в направлении к поверхности элементов вторичной оболочки (1) и также собственным поперечным сечением выступают из поверхности плоскостных элементов (1.1) так, чтобы при укладывании нескольких элементов вторичной оболочки (1) вплотную образовывались взаимные промежутки (2), ограниченные боковыми поверхностями смежных плоскостных элементов (1.1) и выступающими участками боковой поверхности квадратных труб (1.6), причем расстояние промежутка и положение обоих элементов вторичной оболочки (1), ограничивающих модуль, определяется поперечными стержнями (7), которые по меньшей мере на концах состоят из полых профилей, внутренняя площадь поперечного сечения которых соответствует наружной поверхности квадратных труб (1.6), прилегающих друг к другу в системных узлах, и которые вставляются через выступающие с внутренней стороны модуля части квадратных труб (1.6), а затем крепятся застопоренными пальцами или винтами (8) в соответствующих отверстиях так, чтобы уже не каждый плоскостной несущий модуль имел собственные поперечные стержни на каждом краю, перпендикулярном плоскости вторичной оболочки, а имелся лишь один поперечный стержень (7) для всех углов модулей, сходящихся в узле первичной несущей оболочечной конструкции, и причем в пазах (1.2) проходят элементы нормальной реакции (1.3), которые состоят из стержней и после прохода через прилегающие отверстия (1.7) в квадратных трубах (1.6) поначалу или частично заанкерованы в них с помощью соединительных муфт или элементов анкеровки (1.5) или поначалу или частично заанкерованы рядом с ними с помощью соединительных муфт или элементов анкеровки (1.5).