многослойная ограждающая стеновая конструкция

Формула изобретения

1. Многослойная ограждающая стеновая конструкция, содержащая наружный облицовочный слой и внутренний несущий слой, соединенные между собой связями, а также теплоизоляционный слой, расположенный между внешним и внутренним слоями, отличающаяся тем, что она имеет любую форму и профиль, наружный облицовочный слой с внутренней стороны снабжен слоем торкретбетона, внутренний несущий слой выполнен из армированного торкретбетона, а связи, преимущественно горизонтально ориентированные, выполнены преимущественно в виде стержней и соединены с армированным внутренним слоем торкретбетона.

2. Многослойная ограждающая стеновая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена шпонками, образованными за счет сквозных отверстий в теплоизоляционном слое, заполненных бетоном, преимущественно торкретбетоном, и выполненными преимущественно в местах прохождения связей, соединяющих внутренний и наружный слои.

3. Многослойная ограждающая стеновая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что связи, соединяющие внутренний и наружный слои, расположены дискретно.

4. Многослойная ограждающая стеновая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что слой торкретбетона, расположенный с внутренней стороны облицовочного слоя, выполнен армированным.

5. Многослойная ограждающая стеновая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что облицовочный слой выполнен в виде каменного слоя в полкирпича и имеет армирующие элементы.

6. Многослойная ограждающая стеновая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена вертикальной стойкой, расположенной в теплоизоляционном слое.

7. Многослойная ограждающая стеновая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляционный слой выполнен любого типа и из любого эффективного теплоизоляционного материала, в том числе полностью из одного материала или из сочетания нескольких материалов в зависимости от назначения и условий эксплуатации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а точнее к многослойным ограждающим стеновым конструкциям, и может быть использовано при возведении зданий: в качестве несущей конструкции для малоэтажных и в качестве самонесущей - для многоэтажных зданий и сооружений.

Известна теплоизоляционно-армируемая панель, содержащая две сварные металлические сетки, соединенные между собой гибкими диагональными связями, и средний слой из пенопласта. Эта панель предназначена для возведения монолитных трехслойных наружных стен зданий [1].

Недостатком известной теплоизоляционно-армируемой панели является наличие значительного числа диагональных связей (более 70 шт/м²) между сетками, необходимых для достижения монтажной жесткости, что приводит к существенному снижению теплотехнических параметров. Кроме того, известная конструкция предусматривает применение только жестких видов утеплителя, а также применение подъемных механизмов и невозможность создания известной теплоизоляционно-армируемой панели в условиях стройплощадки в связи со спецификой технологического процесса, что усложняет его.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции является известная трехслойная стена, содержащая несущий внутренний слой, слой жесткого утеплителя и облицовочный слой из кирпича, связанный с несущим внутренним слоем посредством металлических скоб [2].

Общими признаками известного и заявляемого устройств являются наличие наружного облицовочного слоя и внутреннего несущего слоя, соединенных между собой связями, а также теплоизоляционного слоя, расположенного между внешним и внутренним слоями.

К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченные функциональные возможности за счет требования использования в нем только жесткого утеплителя, воспринимающего активное давление ветра и передающего его на основной несущий слой, а также ограничение высоты стены, связанное с разной деформацией несущего и облицовочного слоев и недостаточной устойчивостью облицовочного слоя, что приводит к недостаточной жесткости конструкции и ее теплотехнических показателей.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования многослойной ограждающей стеновой конструкции, в которой за счет иной в целом ее конструкции с дополнительными слоями торкретбетона и связями обеспечивается повышение жесткости, устойчивости и прочности конструкции, а также теплоизоляционных, гидроизоляционных и морозостойкостных показателей, улучшение ее технологичности, снижение трудоемкости и материалоемкости за счет более полного использования прочностных свойств бетона и арматуры, расширение функциональных возможностей за счет возможности варьирования формы и профиля конструкции, выбора различных бетона, типа и материала теплоизоляционного слоя с заданными показателями, и за счет этого достигается монолитность и высокая устойчивость конструкции в монтаже и при эксплуатации, что приводит к повышению эксплуатационной надежности и теплоустойчивости конструкции, увеличению срока службы, а также обеспечение энергоэкономичности, что приводит к снижению затрат на отопление объектов, выполненных из предлагаемых блоков, и сокращение сроков монтажа ограждающей стеновой конструкции за счет значительного сокращения мелкоштучных строительных материалов и ее возведения без применения подъемных механизмов непосредственно на стройплощадке.

Поставленная задача достигается тем, что многослойная ограждающая стеновая конструкция, содержащая наружный облицовочный слой и внутренний несущий слой, соединенные между собой связями, а также теплоизоляционный слой, расположенный между внешним и внутренним слоями, согласно изобретению имеет любую форму и профиль, наружный облицовочный слой с внутренней стороны снабжен слоем торкретбетона, внутренний несущий слой выполнен из армированного торкретбетона, а связи, преимущественно горизонтально ориентированные, выполнены преимущественно в виде стержней и соединены с армированным внутренним слоем торкретбетона.

Кроме того, в отдельных некоторых случаях выполнения предлагаемая многослойная ограждающая стеновая конструкция характеризуется следующими признаками: она снабжена шпонками, образованными за счет сквозных отверстий в теплоизоляционном слое, заполненных бетоном, преимущественно торкретбетоном, и выполненными преимущественно в местах прохождения связей, соединяющих внутренний и наружный слои; связи, соединяющие внутренний и наружный слои, расположены дискретно; слой торкретбетона, расположенный с внутренней стороны облицовочного слоя, выполнен армированным; облицовочный слой выполнен в виде каменного слоя в полкирпича и имеет армирующие элементы; она снабжена вертикальной стойкой, расположенной в теплоизоляционном слое; теплоизоляционный слой выполнен любого типа и из любого эффективного теплоизоляционного материала, в том числе полностью из одного материала или сочетанием нескольких материалов, в зависимости от назначения и условий эксплуатации.

В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в повышении жесткости, устойчивости и прочности конструкции, а также теплоизоляционных, гидроизоляционных и морозостойкостных показателей, улучшении ее технологичности, снижении трудоемкости и материалоемкости за счет более полного использования прочностных свойств бетона и арматуры, расширении функциональных возможностей за счет возможности варьирования формы и профиля конструкции, выбора различных бетона, типа и материала теплоизоляционного слоя с заданными показателями.

Предлагаемая конструкция за счет наличия отличительных существенных признаков дает возможность выполнять ее любой формы и профиля с выбором наиболее эффективного материала теплоизоляционного слоя в зависимости от назначения и условий эксплуатации, что расширяет функциональные возможности при ее использовании. Выполнение дополнительного слоя торкретбетона на внутренней стороне облицовочного слоя и внутреннего несущего слоя из армированного торкретбетона при наличии связей, преимущественно горизонтально ориентированных, соединяющих внутренний и внешний слои, в виде стержней и их соединение с армированным внутренним слоем торкретбетона позволяет обеспечить монолитность и повысить жесткость, устойчивость и прочность конструкции, что приводит к повышению ее эксплуатационной надежности, а также обеспечить ее технологичность при монтаже. При этом повышаются ее гидроизолирующие, теплоизоляционные и морозостойкостные свойства, что приводит к улучшению эксплуатационных и потребительских показателей. Кроме того, торкретирование обеспечивает отсутствие дискретных связей при коммутации любых архитектурных строительных систем, что позволяет создать ограждающую стеновую конструкцию любой формы и профиля, что расширяет функциональные возможности при ее использовании. В целом, отличительные признаки заявляемого устройства являются существенными и необходимыми для достижения нового технического результата.

По имеющимся у заявителей сведениям, совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". По мнению заявителя, для специалиста в области строительства сущность изобретения не вытекает явным образом из уровня техники, так как из него не выявляется новая совокупность признаков и ее влияние на достигаемый технический результат, что свидетельствует о соответствии заявляемого способа критерию "изобретательский уровень". Заявляемое изобретение может быть неоднократно осуществлено при строительстве зданий и сооружений с получением ожидаемого технического результата, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "промышленная применимость". Таким образом, заявляемое изобретение, отвечает всем условиям его патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез многослойной ограждающей стеновой конструкция с каменной облицовкой, применимой для несущих и самонесущих стен в зависимости от нагрузок, а на фиг.2 изображен разрез многослойной ограждающей стеновой конструкция с каменной облицовкой для несущих стен с использованием различных случаев ее выполнения.

Предлагаемая многослойная ограждающая стеновая конструкция может иметь любую форму и профиль и содержит (см. фиг.1): наружный облицовочный слой 1, преимущественно каменный, на внутренней стороне которого выполнен слой торкретбетона 2. К нему примыкает теплоизоляционный слой 3, выполненный любого типа и из любого эффективного теплоизоляционного материала, в том числе полностью из одного материала или сочетания нескольких материалов, в зависимости от назначения и условий эксплуатации. Материалом может служить любой облегченный эффективный утеплитель, имеющий заданные свойства (теплозвукоизоляционные и другие потребительские качества): конструкционный или иной эффективный теплоизоляционный материал, например пенопласт, пенополистирол, пеностекло, минвата или другие композитные материалы. На поверхности теплоизоляционного слоя 3 выполнен внутренний несущий слой 4 из армированного торкретбетона, обращенный внутрь здания. Тип бетона наружного облицовочного слоя 1, его толщина и толщина слоев торкретбетона 2, 4 (например, 30-60 мм) и теплоизоляционного слоя 3 (например, 100-200 мм) регулируется и подбирается в зависимости от требуемых характеристик и исполнений ограждающей стеновой конструкции. Наружный облицовочный 1 и внутренний несущий 4 слои соединены между собой связями 5, которые преимущественно горизонтально ориентированы, и выполнены преимущественно в виде стержней любой конструкции, сечения и из любого прочного, преимущественно антикоррозионного материала. Например, стержни имеют диаметр 3-4 мм и изготовлены из металла (нержавеющей или оцинкованной стали) или из любого композитного материала (стеклопластика), что позволяет исключить коррозию стержней на границах между бетонными и теплоизоляционным слоями. При этом связи 5 жестко соединены с армированным внутренним несущим слоем торкретбетона 4 и пропущены сквозь теплоизоляционный слой 3, слой торкретбетона 2 и наружный облицовочный слой 1, где их концы замоноличены. Конструкция имеет надежный жесткий контакт (сцепление) всех слоев, что обеспечивает монолитность и высокую устойчивость в монтаже и при эксплуатации, а также делает возможным применение небольших по массе стеновых конструкций. Кроме того, как примеры конкретного выполнения многослойной ограждающей стеновой конструкции, она может иметь следующие конструктивные признаки (см. фиг.2). Конструкция может быть снабжена шпонками 6, образованными за счет сквозных отверстий в теплоизоляционном слое 3, заполненных бетоном, преимущественно торкретбетоном, и выполненных преимущественно в местах прохождения связей 5, соединяющих внутренний 4 и наружный 1 слои, что дает возможность тонкостенной оболочке образовывать совместную жесткую пространственную конструкцию. Связи 5, соединяющие внутренний 4 и наружный 1 слои, могут быть расположены дискретно, а слой торкретбетона 2, расположенный с внутренней стороны облицовочного слоя 1, может быть выполнен армированным. Наружный облицовочный слой 1 может быть выполнен, например, в виде каменного слоя в полкирпича и для повышения жесткости, прочности и надежности иметь армирующие элементы 7, например сетки. Многослойная ограждающая стеновая конструкция может быть снабжена вертикальной стойкой (на чертеже не показана), расположенной в теплоизоляционном слое, что позволяет уменьшить ее толщину, сохраняя жесткость, прочность и надежность конструкции.

Предлагаемая многослойная ограждающая стеновая конструкция возводится непосредственно на стройплощадке без использования подъемных механизмов (крана), что является ее преимуществом по сравнению с известными, которые традиционно изготавливаются в ином удаленном от строительства месте, в заводских условиях с использованием специального оборудования, что приводит к значительным затратам. Возможность возведения предлагаемой ограждающей стеновой конструкции на стройплощадке без использования крана совместно с возведением здания позволяет не задерживать технологический процесс, улучшить ее технологичность и сократить сроки монтажа ограждающей стеновой конструкции за счет значительного уменьшения мелкоштучных строительных материалов, что в целом значительно сокращает сроки строительства всего здания. При монтаже предлагаемой конструкции вначале выполняется наружный облицовочный слой 1 заданной формы и профиля. Например, в виде каменного слоя в полкирпича с армирующими элементами 7 в виде сетки и с установкой жестких связей 5 в виде стержней, преимущественно горизонтально ориентированных. Последующие работы по возведению конструкции производятся изнутри здания следующим образом. На внутреннюю сторону облицовочного слоя 1 наносится слой торкретбетона 2. Затем по этой поверхности осуществляется монтаж или нанесение теплоизоляционного слоя 3 - любого эффективного утеплителя. Далее на стержни 5 и другие элементы крепится арматурная сетка с последующим нанесением на нее слоя торкретбетона, в результате чего образуется внутренний несущий слой 4 из армированного торкретбетона. При этом обеспечивается проектное положение теплоизоляционного слоя 3 и других слоев. Таким образом, возможность послойного возведения предложенной ограждающей стеновой конструкции позволяет изготовить ее любой формы и профиля, т.е. производить коммутацию любых архитектурных строительных систем. Для еще большего повышения жесткости и прочности конструкции (см. фиг.2) в теплоизоляционном слое 4, в местах прохождения связей 3, соединяющих внутренний 2 и наружный 1 слои, выполняются сквозные отверстия, которые затем заполняются бетоном, преимущественно торкретбетоном, за счет чего образуются шпонки 6. Или при выполнении слоя торкретбетона 2, который расположен с внутренней стороны облицовочного слоя 1, осуществляется его армирование с использованием, например, арматурной сетки 7. При необходимости уменьшения толщины конструкции в теплоизоляционном слое 3 располагают вертикальную стойку (на чертеже не показана). Как видно, предлагаемая многослойная ограждающая стеновая конструкция работает как тонкостенная устойчивая оболочка и в зависимости от применяемости имеет различную степень коммутации при образовании пространственной конструкции, что позволяет выполнять ее любой формы и профиля согласно проекту. В используемом технологическом подходе, основанном на возможности вертикального нанесения бетона механизированным способом, формируется стеновая конструкция с оптимальными показателями как с позиций теплотехнических, технологических, так и экономических и эксплуатационных, в полной мере отвечающих новым тенденциям индустриальной строительной концепции.

Предложенное техническое решение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: получение многослойной ограждающей стеновой конструкции с заданными качествами любой формы и профиля с улучшенными эксплуатационными и потребительскими качествами, что позволяет использовать ее для различных проектов и в разных климатических условиях; обеспечение монолитной конструкции повышенной прочности и устойчивости в монтаже и при эксплуатации, а также возведение ее непосредственно на стройплощадке без применения подъемных механизмов; возможность решения комплексных проблем ограждающей стеновой конструкции строительных конструкций и сооружений.

По данному изобретению изготовлены опытные образцы, которые прошли испытания, подтвердившие осуществимость и получение ожидаемых технического результата и положительного эффекта.

Предложенная многослойная ограждающая стеновая конструкция может найти применение при возведении зданий любой этажности.

Источники информации

1. Журнал "Архитектура и строительство Беларуси". - изд. "Полымя". - 1992. - №2. - C.11-12.

2. Бутовский Н.Н., Худошина О.В. Совершенствование конструктивных решений теплозащиты наружных стен зданий. - М.: ВНИИНТПИ. - 1990. - С.60 (прототип).