Конструктивная система для строительства малоэтажных зданий с металлическим каркасом
Полезная модель относится к строительству и может быть использована для строительства малоэтажных гражданских зданий на основе металлического каркаса из легких стальных тонкостенных конструкций.
Технический результат предлагаемого решения заключается в возможности осуществления строительства малоэтажного здания с минимальным расходом строительных материалов и обеспечении современных требований по энергосбережению, пожарной безопасности, экологичности, надежности и долговечности.
Технический результат достигается за счет того, конструктивная система состоит из сформированных на базе рамных каркасов: наружных несущих стен, внутренних несущих стен, перегородок, конструкции междуэтажных и чердачных перекрытий; а также несущих стропильных ферм, балок, прогонов стен и кровли открытой конструкции с заранее заданной конфигурацией. Все элементы конструктивной системы изготовлены из тонкостенных стальных профилей, которые соединены разъемным соединением с целью формирования укрупненных конструктивных элементов и создания каркаса здания. Для элементов наружных ограждающих конструкций - наружных стен и чердачных перекрытий предусмотрено применение профилей с перфорированной стенкой, исключающих образование «мостиков холода». Теплозвукоизолирующий материал в наружных ограждающих конструкциях располагается в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищается специальными пленками и обшивкой с обеих сторон. Для обеспечения требуемой огнестойкости несущих конструкций используются обшивки из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. Коррозионная стойкость стальных элементов конструкций обеспечивается антикоррозионным покрытием.
Предлагаемое техническое решение полезной модели относится к области строительства и может быть использовано для строительства малоэтажных гражданских зданий на основе металлического каркаса из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК).
Известен каркас малоэтажных зданий из металлоконструкций (RU, патент №21811155 С1, кл. Е 04 В 1/24, кл. Е 04 В 1/38, 2001.04.17).
Недостатками этой конструкции являются сложность узловых соединений и необходимость использования сварки для оформления монтажных стыков.
Известно сборно-разборное здание (RU, патент №2046895 С1, кл. Е 04 В 1/343, кл. Е 04 С 2/32, 1993.02.25).
Недостатками сборно-разборной конструкции являются использование металлоемких стальных швеллеров для несущего каркаса, повышенная теплопроводность ограждающих конструкций стен и покрытия в местах расположения стальных прогонов, низкая степень пожаростойкости незащищенных металлических конструкций.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) предлагаемому является несущий каркас сверхлегкого здания (RU, патент №32510 на ПМ, кл. Е 04 В 1/00).
Существенными недостатками известного решения являются, необходимость использования специализированных подъемно - транспортных средств при монтаже, низкая степень пожаростойкости незащищенных металлических конструкций, которые размещаются внутри помещения, ограниченна область применения конструкций однопролетными и одноэтажными зданиями.
Целью предлагаемой модели является возможность осуществления строительства при использовании легких элементов, которые просто транспортировать и монтировать без специализированных подъемно-транспортных средств и строительного оборудования, например кранов, а также снижения материалоемкости малоэтажных зданий, улучшения условий их эксплуатации путем устранения отмеченных недостатков и обеспечения современных требований по энергосбережению, пожарной безопасности, экологичности, надежности и долговечности.
Сущность предложения заключается в том, что основой конструктивной системы малоэтажных зданий является несущий каркас из стальных тонкостенных профилей. Для элементов каркаса наружных стен и чердачных перекрытий предусмотрено применение стальных профилей с перфорированной стенкой, исключающих образование «мостиков холода». Теплозвукоизолирующий материал в наружных стенах и чердачных перекрытиях располагается в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищается специальными пленками с обеих сторон. Наружная обшивка стен выполняется по принципу вентилируемого фасада. Внутренняя обшивка стен, перегородок и перекрытий выполняется из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. Междуэтажные перекрытия состоят из стальных тонкостенных профилей с дополнительными элементами, обеспечивающими звукоизоляцию. Несущие конструкции покрытий выполняются в виде ферм или балок из стальных тонкостенных профилей. По металлическим прогонам покрытия выполняется кровля.
Материалы, используемые для конструктивной системы, являются негорючими и экологически безопасными. Коррозионная стойкость стальных элементов конструкций обеспечивается цинковым покрытием.
Техническим результатом является снижение расхода строительных материалов. Расход стали на несущий каркас зданий из легких стальных тонкостенных конструкций составляет 25-28 кг для одноэтажного здания и 38-43 кг для двухэтажного здания из расчета на 1 м2 строительной площади. Масса любого монтажного элемента конструкций здания не превышает 100 кг, что позволяет устанавливать их на место вручную. Монтаж конструкций здания может выполняться без применения грузоподъемной техники в короткие сроки: бригада из 3-4 человек может собрать каркас дома общей площадью 150-200 м 2 за 15-20 дней.
Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен и чердачных перекрытий толщиной от 150 до 250 мм колеблется от 3,23 до 5,04 м2*°С/Вт. Междуэтажные перекрытия обеспечивают величину индекса звукоизоляции воздушного шума Rw=52...53 дБ. Обшивкой стен обеспечивается огнестойкость несущих конструкций не менее 0,75 ч, что соответствует требованиям СНиП 31-01-2003 для жилых зданий I, II и III степеней огнестойкости. Долговечность здания из стальных конструкций с защитным покрытием в условиях неагрессивной или слабоагрессивной среды составляет не менее 50 лет.
Технический результат достигается за счет того, что конструктивная система для строительства малоэтажных зданий с металлическим каркасом состоит из
следующих конструктивных элементов: наружные несущие стены, внутренние несущие стены, перегородки, конструкции междуэтажных и чердачных перекрытий сформированных на базе стальных рамных каркасов, а также несущих стропильных ферм или балок, кровельных и стеновых прогонов открытой конструкции с заранее заданной конфигурацией. Все элементы конструктивной системы изготавливаются из тонкостенных стальных профилей и соединяются разъемным соединением с целью формирования укрупненных конструктивных элементов и создания каркаса здания. Для элементов наружных ограждающих конструкций - наружных стен и чердачных перекрытий предусмотрено применение профилей с перфорированной стенкой, исключающих образование «мостиков холода». Теплозвукоизолирующий материал в наружных ограждающих конструкциях располагается в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищается специальными пленками: изнутри пароизоляционной пленкой, снаружи - диффузионной гидроизоляционной пленкой. Для обеспечения требуемой огнестойкости несущих конструкций рамные каркасы стен и перекрытий изнутри обшиты гипсокартонными или гипсоволокнистыми листами. Снаружи на рамных каркасах наружных стен, несущих стропильных фермах или балках покрытия установлены вентилируемые стеновые или кровельные прогоны для монтажа фасадных или кровельных систем.
Коррозионная стойкость стальных элементов конструкций обеспечивается антикоррозионным покрытием.
Достижение перечисленных выше результатов возможно только при использовании всей совокупности известных и новых признаков заявленной системы.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - показаны элементы конструктивной системы;
на фиг.2 - показаны конструкции металлического каркаса двухэтажного здания;
на фиг.3 - показаны несущие конструкции наружных и внутренних несущих стен;
на фиг.4 - показаны прогоны кровли;
на фиг.5 - показаны несущие конструкции крыши;
на фиг.6 - показаны несущие конструкции междуэтажных и чердачных перекрытий;
Конструктивная система для строительства малоэтажных зданий с металлическим каркасом (Фиг.1) включает следующие элементы - наружные несущие стены 1 с каркасом из тонкостенных стальных профилей 2 с перфорированной стенкой, теплозвукоизолирующий материал 3, расположенный в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищенный специальными пленками 4 с обеих сторон, внутренние несущие стены и перегородки с каркасом из тонкостенных стальных
профилей с теплозвукоизолирующим материалом, конструкции междуэтажных перекрытий 5 из тонкостенных стальных профилей 6 с звукоизолирующим материалом 3, конструкции чердачных перекрытий 7 из тонкостенных перфорированных стальных профилей 2 с теплозвукоизолирующим материалом 3, защищенным специальными пленками 4 с обеих сторон, несущие стропильные фермы или балки 8, стеновые и кровельные прогоны 9 из легких стальных тонкостенных профилей, внутреннюю обшивку 10 стен и потолков из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов и обшивку наружных стен 11, выполненную по принципу вентилируемого фасада.
Конструктивная система здания формируется из рамных каркасов (Фиг.2) наружных несущих стен, внутренних несущих стен, перегородок, конструкций междуэтажных и чердачных перекрытий, несущих стропильных ферм или балок, кровельных и стеновых прогонов открытой конструкции с заранее заданной конфигурацией, изготовленных из тонкостенных стальных профилей. Устойчивость конструктивных элементов и общая устойчивость конструктивной системы в целом обеспечивается созданием пространственно неизменяемой рамно-связевой системы, подкрепленной элементами обшивки стен, жесткими дисками перекрытия и покрытия.
Элементы рамных каркасов 12 (Фиг.3) наружных стен здания состоят из перфорированных (просечных) металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7-1,5 мм, соединенных между собой самосверлящими самонарезающими винтами в плоскости панели. Применение легких стальных тонкостенных конструкций из перфорированного (просечного) профиля значительно снижает массу конструкции и сокращает потери тепла через стены из-за удлинения пути холодного потока. Эффективный негорючий теплозвукоизолирующий материал (минераловатные базальтовые плиты) плотно уложен между стойками. Утеплитель негорючий, экологически безопасный и обеспечивает высокие теплофизические и звукоизоляционные параметры наружной стены. Паропроницаемый теплозвукоизоляционный слой защищен от увлажнения специальными пленками и обшивками: изнутри пароизоляционной пленкой и внутренней обшивкой стен из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов, снаружи - диффузионной гидроизоляционной пленкой, закрепленной на раме стенового каркаса вентилируемыми стеновыми прогонами 13 (Фиг.1). Приток воздуха осуществляется через специальные продухи, расположенные у окон, дверей, в парапетах и у цоколя наружных стен. В результате конструктивная система малоэтажного здания с металлическим каркасом может быть пригодна для обшивки снаружи любым материалом 11 (Фиг.1) вне зависимости от строительных свойств
обшивки.
Элементы рамных каркасов несущих внутренних стен и перегородок выполняются с использованием гнутых тонкостенных профилей с толщиной стенки от 0,7 до 1,5 мм. Между стойками рам плотно уложен эффективный негорючий теплозвукоизолирующий материал (минераловатные базальтовые плиты), защищенный от увлажнения обшивками стен из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов.
Элементы рамных каркасов 14 (Фиг.6) чердачного перекрытия выполняются из перфорированных (просечных) металлических оцинкованных профилей, которые изготовлены из полосы тонколистовой стали толщиной 0,7 мм. Между элементами рам плотно уложен эффективный негорючий теплозвукоизолирующий материал 3 (Фиг.1) (минераловатные базальтовые плиты), защищенный от увлажнения специальными пленками изнутри: пароизоляционной пленкой и внутренней обшивкой потолка из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов 10 (Фиг.1), снаружи- диффузионной гидроизоляционной пленкой.
Элементы рамных каркасов 15 (Фиг.6) междуэтажного перекрытия состоят из легких стальных профилей толщиной 2-3 мм и высотой 150-300 мм, установленных с шагом 600 мм. По верху балок укладывается профилированный стальной настил 16 (Фиг.1), который развязывает верхний пояс балок из их плоскости, служит основанием под полы и образует горизонтальную диафрагму, воспринимающую поперечную ветровую нагрузку и передающую ее на поперечные стены. Основание пола образуют два слоя из влагостойких гипсоволокнистых листов на упругой прокладке из пенополиэтилена «Изолон». Подвесной потолок включает прогоны 17 (Фиг.1) из тонкостенного профиля, прикрепленную к нижним поясам элементов рамного каркаса перекрытия, обшивку из двух слоев гипсокартонных листов 10 (Фиг.1) и слой звукоизоляции 3 (Фиг.1) из минераловатных плит.
Несущие конструкции покрытия состоят из стропильных ферм или балок 8 (Фиг.5), изготавливаемых из тонкостенных стальных профилей. Применение профилей из тонкого листового металла в стропильных системах пролетом 6-15 м позволяет снизить расход стали до минимума. Устойчивость конструкций покрытия обеспечивается созданием пространственно неизменяемой системы из кровельных прогонов 9 (Фиг.4), диска кровельной обшивки и связей.
Все элементы металлического каркаса имеют стандартные размеры и конфигурации, защищены антикоррозионным покрытием, пригодны для заводского способа изготовления из современных конструкционных сталей и хранения на складе с запасом изготовленных заранее соединительных элементов.
Пожаростойкость конструктивной системы малоэтажного здания с металлическим каркасом обеспечивается внутренней обшивкой стен и потолков двумя или тремя слоями гипсокартонных или гипсоволокнистых листов необходимой толщины исходя из требуемой степени огнестойкости несущих конструкций.
Коррозионная стойкость стальных элементов конструкций обеспечивается цинковым покрытием. Масса цинкового покрытия составляет не менее 275 г/м2. Толщина слоя цинка 20 мкм с обеих сторон. В зависимости от степени агрессивности среды стальные элементы могут покрываться дополнительным защитным покрытием.
В предпочтительной реализации металлический каркас возводится на месте и соединяется с бетонным фундаментом 18 (Фиг.1) у узлов сопряжения стоек с горизонтальной направляющей рам каркаса стен посредством болтов 19 (Фиг.1), имеющих разжимные муфты.
Конструктивная система для строительства малоэтажного здания с металлическим каркасом позволяет использовать поэлементный монтаж на площадке, сборку дома из укрупненных элементов или объемных блоков заводского изготовления.
1. Конструктивная система для строительства малоэтажных зданий с металлическим каркасом, включающая наружные несущие стены, внутренние несущие стены, перегородки, конструкции междуэтажных и чердачных перекрытий с каркасом из стальных профилей, несущие стропильные фермы или балки, кровельные и стеновые прогоны из стальных профилей, отличающаяся тем, что указанные конструктивные элементы сформированы на базе рамных каркасов, изготовленных из тонкостенных стальных профилей, соединенных разъемным соединением, тонкостенные профили каркаса наружных стен и чердачных перекрытий имеют перфорированную стенку, а теплозвукоизолирующий материал в стенах и перекрытиях располагается в пределах высоты сечения элементов каркаса и защищается изнутри пароизоляционной пленкой, а снаружи - диффузионной гидроизоляционной пленкой.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что рамные каркасы стен, перегородок и перекрытий изнутри обшиты гипсокартонными или гипсоволокнистыми листами.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что снаружи на рамных каркасах наружных стен, несущих стропильных фермах или балках покрытия установлены вентилируемые стеновые или кровельные прогоны для монтажа фасадных или кровельных систем.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что стальные конструктивные элементы стен, перекрытий и крыши снабжены антикоррозионным покрытием.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает фундамент, на котором устанавливаются рамные каркасы стен.
