Многослойная наружная стена с облицовкой
Многослойная наружная стена с облицовкой может быть использована при возведении многоэтажных зданий высотой до 150 метров. Содержит жесткий каркас из вертикальных стоек и горизонтальных профилей, несъемную опалубку, заполненную монолитным легким бетоном и облицовочные элементы. Внутренний лист опалубки прикреплен к несущим элементам здания, стойки каркаса посредством выносных элементов, например, косынок, вынесены за пределы несущих колонн здания и проходят по всей высоте здания. На стойках закреплены по длине стены горизонтальные профили с шагом, приблизительно равным ширине облицовочных элементов. Внешние листы опалубки закреплены на горизонтальных профилях, причем в местах крепления установлены кляммеры облицовочных элементов, одновременно служащие накладками крепления опалубки, при этом кляммер посредством крепежных элементов, проходящих сквозь лист опалубки, прикреплен к горизонтальному профилю так, что облицовочные элементы образуют с наружным листом опалубки вентиляционный зазор. Технический результат: быстрота возведения стены многоэтажного сооружения, удешевление строительства, высокие теплотехнические характеристики, соответствующие СНиП. 12 з.п.ф., 5 ист. инф., 2 илл.
Полезная модель относится к гражданскому и промышленному строительству и может быть использована при возведении многоэтажных зданий высотой до 150 метров с длительным сроком эксплуатации.
Известна многослойная монолитная стена, содержащая листы несъемной опалубки, между которыми размещен слой полистиролбетона (Пат. РФ 
16003 U1, 2000).
Такая стена обладает малой конструктивной прочностью и непригодна для возведения многоэтажных зданий.
Известна многослойная монолитная стена, содержащая наружную и внутреннюю стенки несъемной опалубки, между которыми размещен слой заполнителя из полистиролбетона. В слое заполнителя с зазором относительно наружной стенки несъемной опалубки величиной 0,2-0,5 толщины слоя заполнителя установлен каркас из металлических профилей, который прикреплен к внутренней стенке несъемной опалубки и соединен с наружной стенкой при помощи гибких связей (Многослойная монолитная стена. Пат. РФ 25197 U1, 2002, Пат. РФ 2215097 С1, опубл. 2003).
Конструкция обладает малой прочностью за счет гибких связей и непригодна для возведения многоэтажных зданий.
Известна многослойная вертикальная строительная конструкция (наружная стена), включающая в себя жесткий каркас, несъемную опалубку, состоящую из облицовочного слоя для наружной отделки фасада, внутреннего облицовочного слоя и размещенного между этими слоями теплоизоляционного легкого заполнителя. Несъемная опалубка служит одновременно для декоративной отделки стены. Наружный облицовочный слой выполнен из мелкоразмерных панелей, обработанных водоотталкивающим составом. Каркас изготовлен из тонколистовых стальных профилей, скрепленных между собой, и используется для временного крепления несъемной опалубки, после затвердевания заполнителя конструкция становится монолитной (Многослойная вертикальная строительная конструкция. Патент RU 58566 U1, опубл. 2006).
Известная строительная конструкция недолговечна, она может применяться при строительстве офисов, торговых центров, малых промышленных объектов, но малопригодна для строительства многоэтажных жилых зданий с постоянным пребыванием людей.
Известна стена, конструкция которой описана в способе возведения самонесущих наружных стен каркасно-монолитных домов (Патент RU 2363820 С1, опубл. 2009). Стена содержит жесткий каркас, несъемную опалубку из внешних и внутренних панелей с уложенным в межопалубочное пространство легким бетоном, декоративную облицовку. Непосредственно на строительной площадке либо в отдельном цеху формируют жесткий каркас панели, на внешней стороне которого выполняют внешний утепляющий слой и декоративное фасадное покрытие. После этого осуществляют подъем блока на необходимый этаж, закрепляют его в проектном положении, к каркасу крепят внутреннюю несъемную опалубку из тонкомерных листов, а затем заливают пространство между несъемными опалубками легким бетоном.
Описанная известная стена обладает следующими недостатками. Основной утеплитель (легкий бетон) не утепляет несущие колонны здания, через которые происходят большие теплопотери. Конструкция известной стены не позволяет прочно закрепить долговременные облицовочные элементы типа керамогранита, поскольку декоративный слой крепится к слою утеплителя. Для монтажа панелей необходимо иметь большую вспомогательную площадь на стройплощадке, что удорожает строительство. Достоинством стены является возможность монтажа панелей по всей высоте здания с последующими внутренними работами, включая заливку бетона, не зависящими от погодных условий.
Известно здание строительное, содержащее жесткий каркас из металла или дерева, несъемную опалубку, утеплитель. Несъемная опалубка включает фасадные плитки из керамогранита, крепящиеся снаружи к каркасу, а также плиты внутренней опалубки, крепящиеся к этому же несущему каркасу, но уже изнутри данного здания. При монтаже несъемной опалубки сначала крепится первый ряд внутренних плит (на высоту одного ряда), затем заливается утеплитель (полистиролбетон марки D350-500), далее устанавливается следующий ряд плит и т.д. После заполнения пространства между плитами полистиролбетоном каркас оказывается расположенным внутри несъемной опалубки по всей высоте стен здания строительного (Здание строительное. Пат. RU 85928 U1, опубл. 2009). Данное техническое решение, как наиболее сходное по назначению и совокупности существенных признаков, принято за прототип.
Известная конструкция не решает задачу уменьшения толщины многослойной наружной стены при сохранении высоких теплотехнических характеристик здания. Недостатком является как ограничение по максимальной высоте здания, так и по теплозащите, требуемыми современными СНиП. Металлический каркас, находясь в контакте с обоими стенками опалубки, способствует потере тепла. Деревянный же каркас же недолговечен, обладает малой прочностью и не может использоваться в высотных зданиях.
Техническим задачей является создание быстровозводимой стены многоэтажного сооружения, позволяющей строить дешевые здания с высокими теплотехническими характеристиками, соответствующими СНиП.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в стене, содержащей жесткий каркас для несъемной опалубки, выполненный из вертикальных стоек и горизонтальных профилей, внутренний и внешний листы несъемной опалубки, легкий бетон и фасадные облицовочные элементы, согласно полезной модели, внутренний лист несъемной опалубки прикреплен к несущим элементам здания, например, посредством направляющих и стоечных профилей, вертикальные стойки упомянутого каркаса посредством выносных элементов, например, косынок, вынесены за пределы несущих колонн здания на расстояние от 0,05 до 0,3 м, на стойках по всей длине стены закреплены горизонтальные профили, на которых закреплены внешние листы несъемной опалубки, причем в местах крепления опалубки установлены кляммеры фасадных облицовочных элементов, одновременно служащие накладками крепления опалубки, при этом упомянутый кляммер примыкает к наружному листу опалубки и посредством крепежных элементов, проходящих сквозь лист опалубки, прикреплен к горизонтальному профилю так, что фасадные облицовочные элементы образуют с наружным листом опалубки вентиляционный зазор
Признаки, общие с прототипом: несъемная опалубка, каркас из металла, утеплитель, фасадные плитки прикреплены к каркасу, каркас расположен внутри несъемной опалубки, каркас залит легким бетоном по всей высоте стены, в качестве легкого бетона использован полистиролбетон, заливка осуществляется вкруговую послойно.
Признаки, отличающие полезную модель от прототипа: внутренние плиты опалубки закреплены не на каркасе, а на несущих элементах здания, каркас вынесен за пределы здания с помощью выносных элементов, облицовочные элементы крепятся не к опалубке, а к жесткому каркасу, между опалубкой и облицовкой выполнен вентиляционный зазор. Эти признаки достаточны для получения заявленного результата.
Таким образом, новизна полезной модели состоит в том, что внутренний лист несъемной опалубки не взаимодействует с теплопроводным каркасом, поскольку прикреплен непосредственно к несущим элементам здания. Элементы каркаса, служащие для крепления опалубки, вынесены за пределы несущих элементов здания. Это позволяет, во-первых, реализовать надежную теплозащиту колонн и торцов плит перекрытий. Во-вторых, используя унифицированные элементы каркаса, только за счет длины выносных элементов и смещения внутреннего листа опалубки вглубь здания, можно выполнить любую толщину монолитной стены, в зависимости от назначения здания. Каркас одновременно служит для крепления сквозь лист опалубки кляммеров. Кляммеры выполняют две функции: во-первых, они предназначены для того, чтобы быстро и надежно монтировать тяжелые облицовочные элементы; во-вторых, служат накладкой для крепления листа опалубки. Корпус кляммера образует между опалубкой и облицовкой вентиляционный зазор, который может быть увеличен подстановкой прокладки или шайбы.
Для получения максимального технического результата ряд отличительных признаков заявленной многослойной стены может быть конкретизирован.
Для удобства монтажа вертикальные стойки каркаса могут быть выполнены из стального короба или гнутого профиля прямоугольного сечения, а горизонтальные профили - в виде П-образного профиля с отбортовкой стенок на 90° (шляпообразный профиль). Для повышения долговечности конструкции вертикальные стойки и горизонтальные профили могут быть выполнены из оцинкованного металла и/или покрыты составом, препятствующим образованию ржавчины. Горизонтальные профили каркаса могут быть скреплены с вертикальными стойками сваркой и/или винтовыми соединениями и/или заклепками.
Кроме того, в качестве упомянутых листов несъемной опалубки могут использоваться стекломагниевые, цементномагниевые, гипсокартоновые или цементностружечные плиты, в качестве упомянутых облицовочных элементов могут использоваться керамогранитные плиты 600 мм×600 мм, а в качестве легкого бетона - монолитный полистиролбетон с удельным весом 400-600 кг/м3 и/или керамзитобетон.
Для улучшения декоративных свойств фасада упомянутые кляммеры из нержавеющей стали могут быть покрыты термостойкой краской, близкой по цвету к фасадным облицовочным элементам, и подвергнуты температурной обработке. Скорость монтажа заметно увеличивается, если в качестве крепежных элементов внешней опалубки и кляммеров использованы вытяжные заклепки.
Кроме того, величина вентиляционного зазора может быть увеличена за счет установки между листом опалубки и кляммером прокладки.
Кроме того, внутри несъемной опалубки до заливки стены легким бетоном могут быть размещены устройства и коммуникации технологических инженерных систем, что уменьшает трудозатраты и повышает скорость строительства.
На фиг.1 представлен вертикальный разрез многослойной стены с облицовкой.
На фиг.2 представлен вид I на фиг.1.
Стена (см. фиг.1) содержит вертикальную стойку 3, закрепленную на закладной детали 1 выносным элементом 2, горизонтальный профиль 4, наружный лист несъемной опалубки 6, кляммер 7, крепежный элемент 8, облицовочный элемент 9, внутренний лист несъемной опалубки 10, легкий бетон 11.
Предлагаемая полезная модель реализуется следующим образом:
- несущая способность здания обеспечена капитальными элементами, включая колонны и плиты перекрытий;
- в несущем элементе здания, например, на краю перекрытия, монтируется закладная деталь 1, к которой крепится выносной элемент 2.
- на выносных элементах 2 устанавливаются по всей высоте здания с требуемым шагом вертикальные стойки 3.
- по всей длине стены монтируются горизонтальные профили 4 с учетом оконных и иных проемов. Горизонтальные профили жестко скрепляются с вертикальными стойками 3, например, заклепкой 5. Современные крепежные элементы, например, вытяжные заклепки из нержавеющей стали, выдерживают нагрузку на срез до 4700 Н и более, поэтому обвязка стены вертикальными и горизонтальными элементами придает стене дополнительную прочность, а зданию - сейсмоустойчивость. Горизонтальные профили выставляют с шагом между их центрами по высоте будущей облицовки. Например, при использовании керамогранита 600 мм×600 мм шаг составит 604 мм.
- монтируют наружные листы несъемной опалубки 6 и кляммеры 7.
Операция монтажа кляммеров может быть совмещена с креплением наружного листа несъемной опалубки 6. При этом сквозь наружный лист несъемной опалубки в горизонтальном профиле 4 сверлятся отверстия, соответствующие отверстиям в кляммере 7, например, по заготовленному шаблону или кондуктору. Затем к листу несъемной опалубки прижимают кляммер 7, и крепежным элементом 8, предпочтительно вытяжной заклепкой длинной, скрепляют между собой все три элемента: горизонтальный профиль 4, наружный лист несъемной опалубки 6 и кляммер 7. При этом отпадает необходимость применять накладку под заклепку, функцию которой выполняет плоскость кляммера.
- монтируют облицовочные элементы 9, например, плитки керамогранита, задвигая их по очереди в кляммеры 7.
Как видно из чертежа фиг.1, фасадный элемент образует с листом несъемной опалубки небольшой воздушный зазор. В капитальном строительстве жилых и административно-хозяйственных объектов с использованием вентилируемых фасадов должны выполняться условия, способствующие снижению потерь тепла. В заявленной конструкции воздушный зазор выполняет вентиляционную функцию, но в нем не могут возникать турбулентные восходящие потоки воздуха, которые увеличивают теплопотери здания в холодное время года. Величину воздушного зазора можно регулировать прокладкой под кляммер.
Колонны и перекрытия здания совместно со стальным каркасом обвязки обеспечивают жесткость всей конструкции, в том числе многоэтажной, высотой до 150 м. Это позволяет выполнить монтаж наружных листов несъемной опалубки и фасадных облицовочных плиток по всей высоте здания еще до заливки опалубки легким бетоном. Уже на этой стадии сооружение заключено во внешнюю скорлупу, и все дальнейшие внутренние работы практически не зависят от погодных условий.
Затем выполняют внутренние работы по монтажу заявленной многослойной стены с облицовкой:
- закрепляют на несущих элементах здания листы 10 опалубки высотой до 1000 мм, опоясывая периметр и используя, например, направляющие и стоечные профили, дюбель-гвозди и саморезы (на чертеже не показаны). Минимальная толщина заливаемого легкого бетона равна суммарной толщине вертикальной стойки 3 и горизонтального профиля 4, максимальная толщина может быть 500-700 мм, а при помещении несущих колонн внутрь опалубки - более метра.
- в пространстве опалубки прокладывают необходимые электрические и вентиляционные коммуникации, например, в гибких гофрированных тоннелях;
- в пространство опалубки заливают твердеющий раствор легкого бетона 11, например, полистиролбетон, омоноличивая стену с включением внутрь жесткого каркаса, технологических коммуникаций, а при необходимости и несущих колонн здания. Заливку бетоном производят на всех стенах вкруговую, по всему периметру здания. Процесс наращивания внутренней опалубки снизу вверх повторяют многократно.
Целесообразно, чтобы шаг расположения стоек 3 составлял не более 2-4 ширины облицовочного элемента 9, а шаг установки профилей 4 был приблизительно равен высоте облицовочных элементов, что обеспечивает жесткость конструкции, достаточную для монтажа внешней стенки по всей высоте многоэтажного здания без монтажа внутренней стенки.
В качестве легкого бетона целесообразно использовать полистиролбетонный или керамзитобетонный раствор удельным весом 400-600 кг/м3. В массиве стены из монолитного полистиролбетона рассеивание холодного воздуха происходит вокруг пенополистирольных шариков, при этом существенно увеличивается эффективное расстояние, на котором реализуется перепад температуры от атмосферной до комнатной, а также «путь» проникновения воздуха через стену. Паропроницаемость полистиролбетона марки D 400, в соответствии с ГОСТ Р51263-99, составляет 0,085 мг/(м×ч×Па), что сравнимо с паропроницаемостью сухого дерева. Полистиролбетон поризованной структуры с расходом цемента 200 кг/м3 и более обеспечивает при обычных условиях эксплуатации длительную защиту стального каркаса от коррозии.
После заливки бетона стена садится на капитальные перекрытия, разгружает выносные консоли и становится самонесущей.
Заявленная в соответствии с формулой полезной модели многослойная наружная стена с облицовкой выполнена монолитно, является единым целым и удовлетворяет следующим требованиям: класс пожарной опасности К0, повышенная звукоизоляция до 250 дб, высокая морозостойкость F75-F100, низкая теплопроводность в сухом состоянии 0,125-0,145 Вт/(м×°С); стена не требует применения дополнительных утеплителей и дополнительной отделки фасада.
Благодаря высокой прочности заявленной системы крепления фасадного покрытия внешняя облицовка может быть выполнена из тяжелых, долговечных материалов, преимущественно из керамогранитных плит. Конструкция крепления упрощает мытье и ремонт фасада. Участок фасада легко ремонтируется, поскольку панели облицовки, по сути, съемные.
Наличие вентиляционного зазора между стеной и фасадной облицовкой исключает скопление конденсата и увеличивает долговечность стены. Воздушная прослойка, устраиваемая при обшивке фасада облицовочными элементами, кроме основной роли - вынесения конденсата, выполняет и теплозащитные функции. Следовательно, кроме основного утеплителя - легкого бетона, имеются еще четыре дополнительных слоя теплоизоляции - два слоя опалубки, воздушный зазор и облицовочная плита. Это позволяет увеличить теплозащитные свойства стены примерно в 5-6 раз по сравнению с кирпичной кладкой и обеспечить выполнение требований СНиП по звукоизоляции и теплозащите при толщине стен менее 500 мм.
Совокупность известных и новых существенных признаков, которыми характеризуется заявленная полезная модель, в доступных источниках информации не обнаружена. Это доказывает новизну заявляемой полезной модели. Полезная модель может быть многократно реализована в соответствии с приведенной технологией сборки с достижением указанного технического результата, что доказывает ее промышленную применимость.
Источники информации:
1. Многослойная монолитная стена. Пат. РФ 25197 U1, 2002, Пат. РФ 2215097 С1, опубл. 2003.
2. Многослойная вертикальная строительная конструкция. Патент RU 58566 U1, опубл. 2006.
3. Способ возведения самонесущих наружных стен каркасно-монолитных домов. Патент RU 2363820 С1, опубл. 2009.
4. Здание строительное. Пат. RU 85928 U1, опубл. 2009.
1. Многослойная наружная стена с облицовкой, содержащая жесткий каркас, выполненный из вертикальных стоек и горизонтальных профилей, внутреннюю и внешнюю стенки несъемной опалубки, пространство между которыми заполнено монолитным легким бетоном, фасадные облицовочные элементы, крепежные элементы, отличающаяся тем, что внутренний лист несъемной опалубки прикреплен к несущим элементам здания, например, посредством направляющих и стоечных профилей, стойки упомянутого жесткого каркаса посредством выносных элементов, например косынок, вынесены за пределы несущих колонн здания на расстояние от 0,05 до 0,3 м, на стойках закреплены по длине стены горизонтальные профили с шагом, приблизительно равным ширине облицовочных элементов, на горизонтальных профилях закреплены внешние листы несъемной опалубки, причем в местах крепления опалубки установлены кляммеры фасадных облицовочных элементов, одновременно служащие накладками крепления опалубки, при этом упомянутый кляммер примыкает к наружному листу опалубки и посредством крепежных элементов, проходящих сквозь лист опалубки, прикреплен к горизонтальному профилю так, что фасадные облицовочные элементы образуют с наружным листом опалубки вентиляционный зазор не менее толщины кляммера.
2. Стена по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые вертикальные стойки каркаса выполнены из стального короба или из гнутого профиля прямоугольного сечения.
3. Стена по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые горизонтальные профили каркаса выполнены в виде П-образного профиля с отбортовкой стенок на 90°.
4. Стена по п.1, отличающаяся тем, что горизонтальные профили скреплены с вертикальными стойками сваркой, и/или винтовыми соединениями, и/или заклепками.
5. Стена по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные стойки и/или горизонтальные профили выполнены из оцинкованного металла.
6. Стена по п.1, отличающаяся тем, что вертикальные стойки и/или горизонтальные профили покрыты составом, препятствующим образованию ржавчины.
7. Стена по п.1, отличающаяся тем, что в качестве упомянутых листов несъемной опалубки использованы стекломагниевые, и/или цементно-магниевые, и/или гипсокартоновые, и/или цементно-стружечные плиты.
8. Стена по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые кляммеры изготовлены из нержавеющей стали и покрыты термостойкой краской, близкой по цвету к фасадным облицовочным элементам, подвергнутой температурной обработке.
9. Стена по п.1, отличающаяся тем, что в качестве крепежных элементов кляммера использованы вытяжные заклепки.
10. Стена по п.1, отличающаяся тем, что между листом опалубки и кляммером дополнительно установлена прокладка, увеличивающая величину вентиляционного зазора.
11. Стена по п.1, отличающаяся тем, что в качестве упомянутых облицовочных элементов использованы керамогранитные плиты.
12. Стена по п.1, отличающаяся тем, что в качестве легкого бетона использован монолитный полистиролбетон и/или керамзитобетон.
13. Стена по п.1, отличающаяся тем, что внутри несъемной опалубки, по меньшей мере, частично, размещены устройства и коммуникации технологических инженерных систем.
