EA006820B1 - Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области строительства, в частности к железобетонным каркасам зданий различного назначения и этажности, возводимых или реконструируемых в различных регионах, включая сейсмические, с максимальным использованием продукции предприятий индустриального домостроения. Технический результат: сокращение трудо- и материалозатрат, обеспечение полного использования традиционных кассетных установок вертикального формирования домостроительных комбинатов для выпуска сборных изделий каркасов, что обеспечивает тем самым переход домостроительных комбинатов (ДСК) на массовое строительство многоэтажных жилых и общественных зданий открытой архитектурно-строительной системы с современными потребительскими качествами. Каркас зданий выполнен из колонн 1, сборных плоских плит 2 традиционного кассетного производства ДСК. Сборные плиты 2 в каждой ячейке диска перекрытия каркаса попарно соединены в единую пластину жестким швом 5 омоноличивания, в котором внахлест размещены выполненные по одной стороне каждой плиты выпуски 6 их рабочей арматуры 7. В каркасе ригели 3, 4 выполнены из монолитного железобетона. На нижние полки ригелей 3, 4 по периметру каждой ячейки с плотным примыканием боковых граней верхними полками оперты соединенные в единую пластину сборные плиты 2. Поверху по периметру каждой ячейки плиты 2 снабжены жесткими связями с монолитными ригелями 3 и 4. Причем жесткие связи пластин, образованных сборными плитами 2, с монолитными ригелями поверху по периметру каждой ячейки могут быть выполнены в виде дискретных сварных соединений арматурных стержней или стальных накладок, прикрепляемых к закладным деталям сборных плит и монолитных ригелей. Монолитные ригели 3 и 4 жестко связаны между собой и со швами 5 омоноличивания и выполнены за одно целое. Монолитные ригели 3 и 4 на всю длину и ширину здания жестко связаны по углам ячеек в плоскую многопролетную раму, размещенную в плоскости каждого перекрытия. В каждой ячейке каркаса над сборными плитами 2 может быть размещена монолитная железобетонная плита 13, выполненная заодно с ригелями 3, 4 и швами омоноличивания 5, снабженная поверху армированием в виде сетки с рабочей арматурой, заанкеренной по концам в ригели 3 и 4 и жестко соединяющая поверху сборные плиты 2 с монолитными ригелями 3 и 4. Сборные плиты 2 по верхней поверхности по нормали к шву омоноличивания 5 могут быть снабжены чередующимися гребнями и пазами, а верхняя монолитная плита снабжена понизу гребнями, размещенными в пазах сборной плиты 2. Монолитная плита 13 в каждой ячейке может быть выполнена утолщенной относительно нижней сборной плиты 2 и снабжена вдоль шва омоноличивания 5 неизвлекаемыми пустотообразователями, образовавшими в монолитной плите 13 внутренние пустоты 17. Ригели 3 вдоль торцов сборных плит 2 могут быть выполнены духслойными, включающими снизу сборные линейные элементы, соединенные с верхним монолитным слоем посредством выпусков кверху арматурного каркаса 21 ригеля 3.

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к железобетонным каркасам зданий различного назначения и этажности, возводимых или реконструируемых в различных географических регионах, включая сейсмические, с максимальным использованием продукции предприятий индустриального домостроения.

Известен каркас многоэтажных зданий, включающий железобетонные колонны с отверстиями, сборные предварительно напряженные ригели и плиты перекрытия с зазорами между их торцами, опирающиеся на ригели плиты выполнены с наклонными торцовыми поверхностями, а зазоры между торцами плит и отверстия в колоннах замоноличены заодно с выпусками рабочей арматуры из торцов плит [1].

Каркас прост в возведении. Однако его применение создает достаточно жесткую планировочную структуру дома, поскольку шаг колонн в этом каркасе должен выдерживаться одинаковым и регулярным по всему дому из-за наличия сборных элементов ригелей, на которые оперты сборные плиты. Кроме того, выступающие книзу сборные элементы ригелей исключают свободные планировочные решения либо требуют устройства подвесных потолков. По указанной причине конструкция каркаса недостаточно экономна и не позволяет в полной мере реализовать требуемое разнообразие застройки.

Известен сборно-монолитный каркас, включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями и плиты перекрытия, опертые двумя противоположными торцами, выполненными с отрицательным наклоном, на замоноличенные между ними сборные стыки, образующие заделанные в колонны ригели. Ригели выполнены с верхней сквозной продольной арматурой, пропущенной через отверстия колонн, и с нижней, заведенной в глухие гнезда колонн. Отверстия и гнезда в колоннах замоноличены заодно с ригелями [2].

Известный каркас относительно прост в возведении, в нем предусмотрены сборные плоские плиты традиционного кассетного производства домостроительных комбинатов, и объем монолитного бетона незначителен. Однако известный каркас является недостаточно надежным, поскольку опирание сборных плит на несущие ригели наклонными торцами даже при высокоточном их изготовлении вызывает расклинивающий эффект и вероятность раздвижки рам каркаса с несущими ригелями. В этом случае возникает опасность провала сначала отдельных плит, ничем не связанных с ригелями, а затем и цепного разрушения всего каркаса здания. Даже при реальных небольших и допустимых нормами отклонениях в точности изготовления сборных плит указанная ситуация практически неизбежна.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является каркас многоэтажного здания, принятый за прототип и включающий колонны с вырезами и с обнажением их продольной арматуры в уровне перекрытий, сборные плиты перекрытий, снабженные по торцовым сторонам дискретными выпусками рабочей арматуры, а по боковым граням выполненные с продольными пазами и наклонными гранями, и монолитные участки, выполненные в виде железобетонных ригелей, объединяющих сборные плиты и образующих вместе с ними единый диск перекрытия, жестко связанный с колоннами [3].

В каркасе предусмотрено использование сборных плоских плит традиционного кассетного производства домостроительных комбинатов, он отличается высокой конструкционной надежностью.

Недостатком каркаса является усложнение технологии изготовления сборных плит с выпусками рабочей арматуры по обоим торцам в условиях кассетного производства, а также сложный узел объединения выпусков рабочей арматуры плит с рабочей арматурой ригелей. Указанное вызывает увеличение трудозатрат при изготовлении сборных плит и при возведении каркаса, а также повышенное потребление арматурной стали на его возведение.

Предлагаемое изобретение решает задачу упрощения конструкции каркаса и сокращения трудозатрат как при изготовлении сборных плит в традиционных кассетных установках домостроительных комбинатов (ДСК), так и при производстве работ на стройплощадке, а также уменьшения металлопотребления. Кроме того, обеспечивая высокую конструкционную надежность каркаса, техническое решение позволяет существенно расширить планировочные возможности здании. Для этого в предлагаемом каркасе диски перекрытий выполняют плоскими с возможностями увеличения размера шага колонн в плане, а сетка колонн может быть нерегулярной, определяемой планировочными потребностями.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в сборно-монолитном железобетонном каркасе многоэтажного здания, включающем железобетонные колонны с вырезами и обнажением их продольной арматуры в уровнях перекрытий, сборные плиты перекрытий, снабженные по торцовым сторонам дискретными выпусками рабочей арматуры, а по боковым граням выполненные с продольными пазами и наклонными гранями, и монолитные участки, выполненные в виде железобетонных ригелей, соединяющих сборные плиты и образующих вместе с ними в виде ячеек единый диск перекрытия, жестко связанный с колоннами, в каждой ячейке каркаса, ограниченной со всех сторон монолитными железобетонными ригелями, сборные плиты жестко соединены попарно между собой в единую пластину посредством выпусков их рабочей арматуры, размещенных внахлест в шве омоноличивания между соединяемыми парами сборных плит. Каждая образованная пластина по наружным боковым сторонам выполнена с подрезкой, снабженной выступающей в стороны верхней полкой, и оперта этой верхней полкой подрезки на нижние полки окаймляющих монолитных железобетонных ригелей с плотным примыканием боковых граней ригелей и боковых плит. Поверху каждая пластина по контуру каждой ячейки снабжена жесткими

- 1 006820 связями с монолитными ригелями, а монолитные ригели на всю длину температурной секции и ширину здания, в свою очередь, жестко связаны по углам ячеек в единую плоскую многопролетную раму.

Каждая пластина, образованная сборными плитами, поверху может быть жестко связана по контуру ячейки с монолитными ригелями посредством дискретных сварных соединений арматуры или стальных накладок, прикрепляемых к закладным деталям сборных плит и монолитных ригелей.

В каждой ячейке каркаса над сборными плитами может быть размещена монолитная железобетонная плита, выполненная заодно с монолитными железобетонными ригелями и швами омоноличивания, снабженная поверху армированием в виде сетки с рабочей арматурой, заанкеренной по концам в монолитных ригелях, и жестко объединяющая поверху сборные плиты с монолитными ригелями.

Сборные плиты в каждой ячейке каркаса могут быть снабжены по верхней поверхности по нормали к шву омоноличивания чередующимися гребнями и пазами, верхняя монолитная плита снабжена в этом случае гребнями, размещенными в пазах сборной плиты.

В каждой ячейке каркаса верхняя монолитная плита может быть выполнена утолщенной относительно нижней сборной плиты и может быть снабжена вдоль шва омоноличивания неизвлекаемыми пустотообразователями, образовавшими в монолитной плите внутренние пустоты.

Ригели, расположенные вдоль торцов сборных плит, могут быть выполнены двухслойными, включающими снизу сборные линейные элементы, объединенные с верхним монолитным слоем посредством выпусков кверху арматурного каркаса ригеля.

Выполнение каркаса в предложенном виде с попарным жестким объединением сборных плит в каждой ячейке, ограниченной со всех сторон монолитными железобетонными ригелями, в единую пластину посредством выпусков их рабочей арматуры, размещенных внахлест в шве омоноличивания между объединяемой парой сборных плит, позволяет решить одновременно несколько важных задач. В таком случае выпуски рабочей арматуры требуются только с одной стороны каждой сборной плиты. Их просто выполнить с верхней открытой стороны сборной плиты при ее формовании в традиционной вертикальной кассете. Устройство таких выпусков рабочей арматуры никаких дополнительных затрат не требует. Две плиты в этом случае надежно объединяются по жесткому шву омоноличивания, расположенному между ними, посредством выпусков арматуры, а монолитный бетон шва омоноличивания имеет высокое качество сцепления с шероховатой боковой гранью сборных плит, верхней при их изготовлении, обеспечивая цельность вновь образованной пластины.

Выполнение образованной сборными плитами каждой пластины с подрезкой, снабженной выступающей в стороны верхней полкой по всему ее периметру, позволяет равномерно опереть эту пластину по ее контуру на нижние полки окаймляющих пластину монолитных ригелей с плотным контактом к их боковым граням и обеспечить эффективную совместную работу под нагрузкой сборных плит и монолитных ригелей. При этом каждая опертая по контуру пластина при выполнении швов омоноличивания сборных плит за одно целое с монолитными ригелями позволяет дополнительно также обеспечить цельность всего диска перекрытия при любых возможных воздействиях и нагрузках на перекрытие даже без дополнительных мер. Кроме того, плотное примыкание контакта боковых граней контура пластины и монолитных ригелей позволяет реализовать в пластинах разгружающие распорные усилия и благодаря этому сократить расход стали как на армирование пластин, так и монолитных ригелей. Кроме того, наличие разгружающих распорных усилий, создаваемых благодаря указанным условиям, и их учет при расчете каркаса позволяют увеличить размеры ячеек и, соответственно, шаг колонн каркаса в плане без перерасхода арматурной стали. Указанное позволяет расширить планировочные возможности зданий.

Устройство по периметру каждой ячейки по верху пластин жестких связей с монолитными ригелями позволяет реализовать дополнительное защемление сборных плит в монолитных ригелях и благодаря этому заметно уменьшить величину изгибаемых и крутящих моментов в средних сечениях каждой ячейки каркаса и создать более равномерное напряженно-деформированное состояние во всех сечениях диска перекрытия, уменьшить прогибы в его сечениях между колоннами.

Выполнение монолитных ригелей на всю длину температурных секций и ширину здания жестко связанными по углам ячеек в единую плоскую многопролетную раму, размещенную в плоскости каждого перекрытия, обеспечивает не только неразрезность в работе их под воздействием нагрузки, но и большие возможности по ее перераспределению на смежные менее напряженные пролеты. В таком случае достигается и дополнительный эффект, заключающийся в том, что монолитные ригели образуют перекрестную сеть, полностью исключающую вероятность цепного разрушения каркаса, в том числе при сейсмических и подобного вида динамических воздействиях. Кроме того, созданная в диске перекрытия сеть ригелей позволяет реализовать плоские диски перекрытий и нерегулярную структуру колонн каркаса, поскольку положение колонн может быть смещено вдоль любого ригеля от узла их пересечения. Это также расширяет возможности планировочных решений, поскольку каркас достаточно просто адаптируется к практически любым архитектурно-планировочным решениям зданий.

Выполнение объединения каждой образованной сборными плитами пластины поверху с монолитными ригелями посредством дискретных сварных соединений, прикрепляемых к закладным деталям соединительных элементов, обеспечивает высокий темп и простоту производства работ. Это также позво

- 2 006820 ляет без дополнительных затрат для изготовления сборных плит использовать традиционное кассетное производство.

Размещение над сборными плитами в каждой ячейке каркаса монолитной железобетонной плиты, выполненной заодно с монолитными ригелями и швами омоноличивания, существенно расширяет потребительские качества каркаса и позволяет существенно (на 30-50%) увеличить высоту сечения диска перекрытия и соответственно пролеты перекрытия и размеры сетки колонн без перерасхода арматурной стали. Существенное увеличение жесткости сечений перекрытия каркаса позволяет также увеличить длины консолей ригелей за наружные ряды колонн для размещения балконов, лоджий, эркеров и т.д.

Выполнение сборных плит в каждой ячейке с чередующимися гребнями и пазами по верхней поверхности, а верхней монолитной плиты с гребнями, размещенными в пазах сборной плиты, позволяет развить площадь контакта между этими плитами и обеспечить их совместную эффективную работу на любом уровне нагрузки, возможном при эксплуатации. При наличии в монолитной плите верхней сетки с рабочей арматурой, заанкеренной в монолитных ригелях, и пазогребневого соединения сборной и монолитной плиты существенно возрастает надежность работы диска перекрытия под нагрузкой, а также его несущая способность, поскольку обеспечена совместность работы верхней монолитной и нижней сборной плиты как единой изгибаемой конструкции и исключена опасность ее расслоения по контакту плит.

Размещение в каждой ячейке вдоль швов омоноличивания в верхней монолитной плите пустотообразователей и выполнение ее утолщенной относительно нижних сборных плит позволяет в 1,5-1,6 раза уменьшить массу перекрытия и за счет снижения величины постоянной нагрузки сократить расход стали на армирование перекрытий, а также обеспечить существенное увеличение пролетов перекрытия по направлению обоих рядов колонн. Это повышает экономичность каркаса и позволяет дополнительно расширить его планировочные возможности.

Выполнение ригелей, расположенных вдоль торцов сборных плит и являющихся несущими, двухслойными, включающими сборные линейные элементы, объединенные с верхним монолитным слоем посредством выпускаемого кверху арматурного каркаса ригеля, позволяет также дополнительно нарастить величину перекрываемых этим ригелем пролетов или обеспечить сокращение расхода стали на их армирование.

Перечисленные преимущества в своей сумме означают, что применение предлагаемого каркаса с изделиями домостроительных комбинатов, по существу, означает перевод их практически без дополнительных затрат со строительства устаревших домов с жесткой конструктивной схемой на строительство домов открытой архитектурно-строительной системы с современными потребительскими качествами по планировке, комфорту при минимальной стоимости строительства и содержания.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет заключить, что заявленное техническое решение отличается от прототипа новыми признаками: (1) в каждой ячейке каркаса, ограниченной со всех сторон монолитными железобетонными ригелями, сборные плиты попарно жестко объединены между собой в единую пластину посредством выпусков их рабочей арматуры, размещенных внахлест в шве омоноличивания между объединяемой парой сборных плит; (2) каждая образованная пластина по наружным боковым сторонам выполнена с подрезкой, снабженной выступающей в стороны верхней полкой; (3) пластина оперта верхней полкой подрезки на нижние полки окаймляющих монолитных железобетонных ригелей с плотным примыканием их боковых граней; (4) швы омоноличивания сборных плит и монолитные ригели выполнены за одно целое; (5) поверху по периметру каждой ячейки пластины снабжены жесткими связями с монолитными ригелями; (6) монолитные ригели на всю длину и ширину здания, в свою очередь, жестко связаны по углам ячеек в единую плоскую многопролетную раму, размещенную в плоскости перекрытия; (7) каждая пластина, образованная сборными плитами, поверху жестко связана по контуру ячейки с монолитными железобетонными ригелями посредством дискретных сварных соединений, прикрепляемых к закладным деталям сборных плит и монолитных ригелей; (8) в каждой ячейке каркаса над сборными плитами размещена монолитная железобетонная плита, выполненная заодно с ригелями и швами омоноличивания и жестко объединяющая сборные плиты поверху с монолитными ригелями, а поверху содержит армирование в виде сетки с рабочей арматурой, заанкеренной по концам в монолитных ригелях; (9) сборные плиты по верхней поверхности по нормали к шву омоноличивания снабжены чередующимися гребнями и пазами; (10) верхняя монолитная плита понизу снабжена гребнями, размещенными в пазах сборной плиты; (11) в каждой ячейке верхняя монолитная плита выполнена утолщенной относительно сборной плиты и снабжена вдоль шва омоноличивания неизвлекаемыми пустотообразователями, образовавшими в монолитной плите внутренние пустоты; (12) ригели, расположенные вдоль торцов сборных плит, выполнены двухслойными, включающими снизу сборные линейные элементы, объединенные с верхним монолитным слоем посредством выпусков кверху арматурного каркаса ригеля.

В целом, предлагаемое техническое решение, по мнению авторов, соответствует критерию новизны, поскольку перечисленные выше признаки в совокупности не известны, а достигаемые технические результаты этого решения обеспечивают достижение поставленной задачи, превосходят известные и при осуществлении предлагаемого технического решения достигается сверхсуммарный результат. Это по

- 3 006820 зволяет считать предлагаемое техническое решение соответствующим требованиям изобретательского уровня.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен предлагаемый каркас, фрагмент, вид в плане; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, разрез А-А на фиг. 1 при устройстве верхней монолитной железобетонной плиты с гребневидным соединением со сборной плитой; на фиг. 4 - то же, разрез А-А на фиг. 1 при утолщенной монолитной плите и устройстве в ней внутренних пустот; на фиг. 5 - то же, разрез А-А на фиг. 1, при двухслойном ригеле; на фиг. 6 - то же, разрез Б-Б на фиг. 1 при сопряжении сборных плит по шву омоноличивания; на фиг. 7 - то же, разрез Б-Б на фиг. 1 при устройстве верхней монолитной железобетонной плиты с гребневидным сопряжением со сборной плитой; на фиг. 8 - то же, разрез Б-Б на фиг. 1 при утолщенной верхней монолитной плите с пустотами; на фиг. 9 - предлагаемый каркас, узел А на фиг. 1 - пример сопряжения диска перекрытия с угловой колонной; на фиг. 10 - то же, узел Б на фиг. 1 - пример сопряжения диска перекрытия со средней колонной; на фиг. 11 - сборная плита диска перекрытия; на фиг. 12 - сборная утонченная плита диска перекрытия; на фиг. 13 - сборная плита диска перекрытия с чередующими пазами и гребнями на верхней поверхности; на фиг. 14 - возведение предлагаемого каркаса с устройством диска перекрытия на поддерживающих подмостях; на фиг. 15 - то же, что на фиг. 14, разрез В-В; на фиг. 16 - схема сборных плит в кассетной установке; на фиг. 17 - то же, что на фиг. 16 при изготовлении сборных плит, снабженных по верхней грани чередующимися пазами и гребнями; на фиг. 18 - схема традиционной кассетной установки для изготовления плоских плит сплошного сечения.

Предлагаемый каркас (фиг. 1-13) включает колонны 1, сборные плоские плиты 2 сплошного сечения. В створах колонн 1 во взаимно перпендикулярных направлениях размещены неразрезные монолитные железобетонные несущие 3 и связевые 4 ригели, образующие в плоскости диска перекрытия замкнутые ячейки. В каждой ячейке сборные плиты 2 размещены попарно и объединены между собой в единую пластину швом 5 омоноличивания.

В швах омоноличивания 5 внахлест расположены выпуски 6 рабочей арматуры 7 жестко объединяемых попарно в единую пластину сборных плит 2. Плиты 2 каждой пластины по контуру выполнены с подрезкой, снабженной выступающей в стороны верхней полкой 8. Пластина оперта этой полкой на нижние полки 9 окаймляющих ригелей 3 и 4. При этом благодаря выполнению ригелей 3 и 4 из монолитного железобетона обеспечен плотный контакт примыкания боковых граней плит 2 пластины с примыкающими к ним ригелями 3 и 4. Поверху на сборных плитах 2 могут быть закреплены закладные детали 10, и такие же закладные детали 11 могут быть размещены на верхней поверхности монолитных ригелей 3 и 4 при их бетонировании. Посредством арматурных коротышей 12, приваренных к закладным деталям 10 и 11, сборные плиты 2 поверху жестко связаны с ригелями 3 и 4 в виде дискретных связей, распределенных по периметру каждой ячейки диска перекрытия. Дополнительная связь сборных плит 2 с ригелями 3 осуществляется тем, что ригели 3 выполнены заодно со швами 5 омоноличивания и жестко связаны друг с другом.

Над сборными плитами 2 может быть размещена монолитная железобетонная плита 13, выполненная заодно с ригелями 3 и 4 и швами 5 омоноличивания. Эта плита 13 в пределах каждой ячейки каркаса содержит арматурные сетки 14 с рабочей арматурой, заанкеренной концами в ригелях 3 и 4. Монолитная железобетонная плита 13 обеспечивает жесткое объединение сборных плит 2 поверху с ригелями 3 и 4. Для улучшения сцепления бетона сборной плиты 2 с монолитной плитой 13 сборная плита по верхней поверхности может быть выполнена с чередующимися гребнями 15 и пазами 16. При устройстве монолитной плиты 13 под такой плитой 2, используемой в качестве несъемной опалубки, бетонная смесь плиты 13 заполняет пазы 16 с образованием в них гребней верхней плиты. В этом случае благодаря развитию площади контакта повышается сопротивление составной изгибаемой плиты действию поперечных сил и исключается опасность расслоения плиты при любых возможных нагрузках.

Монолитная железобетонная плита 13 может быть выполнена утолщенной относительно расположенной над ней сборной плиты 2 и содержать в себе неизвлекаемые пустотообразователи 17, образующие в плите 13 внутренние пустоты. Пустотообразователи 17 могут быть выполнены цилиндрической, шарообразной или иной обтекаемой формы в виде полых тел из водостойкого материала, например вторичного полиэтилена. Для обеспечения совместной работы сборной плиты 2 и монолитной плиты 13 в этом случае по верхней поверхности плиты 2 размещены закладные детали 18, к которым до установки неизвлекаемых пустотообразователей 17 на сварке прикрепляют легкий арматурный каркас 19. Этот проволочный каркас 19 обеспечивает совместную работу под нагрузкой сборной 2 и монолитной 13 плит и, кроме того, совместно с верхней сеткой 14 фиксирует положение пустотообразователей 17, предотвращая их всплытие при укладке монолитного бетона плиты 13.

Несущие ригели 3, расположенные вдоль торцов сборных плит 2, могут быть выполнены двухслойными. В этом случае понизу располагают сборный железобетонный элемент, образующий нижнюю полку 20, на которую концами могут быть оперты сборные плиты 2. Кверху из сборного элемента 20 выпущен арматурный каркас 21, объединяющий в одно целое с монолитной частью несущий ригель 3. Такое выполнение ригеля 3 позволяет за счет развития высоты сечения существенно сократить расход стали на его армирование и увеличить размеры перекрываемых пролетов. Ригель 3 такой конструкции может

- 4 006820 быть успешно применен для общественных зданий с подвесными потолками, а также для крайних рядов колонн жилых зданий, располагая его в поэтажно опертых наружных стенах.

Предлагаемый каркас, являясь по статической схеме рамно-связевым, под нагрузкой работает как единая многократно статически неопределимая многоэтажная пространственная конструкция. На каждом этаже вертикальную нагрузку непосредственно воспринимают жестко объединенные попарно швом 5 сборные плиты 2 в виде цельной пластины, опертой в пределах каждой ячейки каркаса по контуру, и перераспределяют ее на ригели 3 и 4, а ригели 3 и 4 передают ее на колонны 1. При этом, при действии вертикальной нагрузки, благодаря реализованным условиям опирания сборных плит 2 на ригели 3 и 4, посредством верхней полки 8 и шва 5 обеспечивается равномерное и однородное напряженное состояние в элементах каркаса, что создает условия для достижения минимальной металлоемкости каркаса. В конструкции перекрытий каркаса, как показали испытания, под действием нагрузки любого уровня вплоть до разрушающей обеспечена совместная работа монолитных ригелей 3 и 4 и сборных плит 2, а также сборных плит 2 и монолитных плит 13. В целом, это позволило также за счет увеличения жесткости сечений перекрытий уменьшить их прогибы. В результате стало возможным не только сократить расход стали на армирование, но и обеспечить увеличение длины перекрываемых пролетов. Так, при сборных плитах 2 сплошного сечения толщиной 16 см наибольший размер сетки колонн достигает 6,20х6,20 м, при сплошной двухслойной сборно-монолитной плите эффективный размер сетки колонн может превышать 6,60х6,60 м, и при монолитной плите 13 с пустотообразователями эффективный размер сетки колонн может достигать 7,20х7,20 м. Таким образом предлагаемый каркас позволяет реализовать практически любое архитектурно-планировочное решение здания. Кроме того, выполнение монолитных ригелей на всю длину и ширину здания при наличии их жесткой связи друг с другом в углах ячеек позволяет реализовать нерегулярную сетку колонн 1. В таком случае положение колонн 1 может быть смещено от угла ячейки вдоль любого из ригелей 3 или 4 (см. фиг. 9 и 10) и занимать положение, наиболее приемлемое для принятых архитектурно-планировочных решений дома.

При принятом сопряжении монолитных ригелей 3 и 4 между собой и колоннами 1 наряду с повышением эффективности работы каркаса на действие вертикальной нагрузки, в сочетании с диафрагмами жесткости (не обозначено) возрастает сопротивление закручиванию и сдвигу дисков перекрытий предлагаемого каркаса на воздействие горизонтальной нагрузки, существенно возрастает крутильная жесткость всего каркаса.

Таким образом, по сравнению с известным, отличающимся применением только дискретных связей, в предлагаемом каркасе наиболее полно реализовано перераспределение усилий между элементами каркаса, полностью исключена опасность цепного разрушения. По сравнению с прототипом [3] за счет увеличения размеров сетки колонн существенно расширены планировочные возможности. В каркасе в полной мере использована продукция кассетного производства ДСК.

Предлагаемый каркас возводят в следующей последовательности. Сначала устанавливают колонны, затем в створах колонн 1 (фиг. 14, 15) монтируют поддерживающие телескопические устройства 22 с опалубкой 23 для монолитных ригелей 3 и 4. На опалубку 23 поддерживающих устройств 22 сначала раскладывают арматуру ригелей 3 и 4, а затем опирают сборные плиты 2. Вдоль швов омоноличивания под выпусками арматуры подвешивают опалубку швов заподлицо с нижней поверхностью плит 2. Затем вдоль швов омоноличивания по арматурным выпускам укладывают и фиксируют отдельные стержни. После укладки всей арматуры производят одновременное бетонирование ригелей 3 и 4, швов омоноличивания 5 и заполнение проемов в колоннах 1 на всю их высоту на уровне перекрытия. После набора монолитным бетоном требуемой прочности производят сварку связей 12 по закладным деталям 10 и 11. Затем поддерживающие устройства 22 и опалубку демонтируют и переставляют на готовое перекрытие для устройства очередного перекрытия. При устройстве монолитной железобетонной плиты 13 над сборными плитами 2 бетонирование плиты 13 выполняют одновременно с бетонированием ригелей 3, 4 шва 5 и сквозных проемов (не обозначено) в колоннах 1. При этом на подмостях 22 и 23 сборные плиты 2 предварительно располагают с чередующимися пазами 16 и гребнями 15 кверху или при их отсутствии плиту 2 располагают кверху закладными деталями 18 и к ним на сварке крепят проволочный арматурный каркас 19, в котором фиксируют неизвлекаемые пустотообразователи 17. После набора требуемой прочности монолитным бетоном элементов 3, 4, 5, 13 поддерживающие устройства 22 и 23 из-под перекрытия убирают, и перекрытие пригодно к его нагружению технологической нагрузкой, возникающей (от поддерживающих устройств 22, 23, материала наружных стен и перегородок и т.д.) при возведении следующего этажа здания.

Представленная технология возведения каркаса предельно проста в исполнении, она дополняет преимущества его конструкции, обеспечивает всепогодность и высокий темп строительства. Изготовление сборных плит 2 для каркаса производят в традиционных кассетных установках вертикального формирования (фиг. 16-18). Для образования в плитах 2 подрезки с выступающей полкой 8 в каждой полости 24 кассеты, образуемой опалубочными щитами 25 опалубки, по контуру (днище и вертикальные торцы) закрепляют вкладыш 26. Рабочую арматуру 7 плиты 2 до бетонирования размещают в полостях 24 с выпусками 6 кверху. Для устройства чередующихся пазов 16 и гребней 15 в полости 24 кассеты крепится формирующий вкладыш 27. Для изготовления сборных элементов (плит 2, колонн 1), а также для моно

- 5 006820 литных элементов каркаса 3, 4, 5, 13 в БелНИИС разработаны специальные композиции самоуплотняющихся гравитационных бетонных смесей. Эти композиции позволяют практически без применения вибрации получать сборные изделия с повышенной точностью геометрических размеров, а также высокопрочные бетоны как для сборных, так и монолитных элементов каркаса. Ускоренный набор прочности этих бетонов позволяет обеспечить всепогодное и скоростное строительство предлагаемого каркаса здания с минимальными энергозатратами.

Предлагаемое техническое решение будет реализовано при строительстве многоэтажных зданий с максимальным использованием традиционных изделий домостроительных комбинатов, что, в целом, обеспечит перевод их на строительство современных жилых и общественных зданий открытых архитектурно-строительных систем.

Источники информации

1. Патент РФ № 2184816, кл. Е04В 1/20, БИ № 19, 22.03.2001.

2. Патент РФ № 2087633, кл. Е04В 1/18, БИ № 23, 20.08.1997.

3. Патент РФ № 2134751, кл. Е04В 1/18, Е04Н 9/02, БИ № 23, 20.08.1999.

Claims (6)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания, включающий железобетонные колонны с вырезами и обнажением их продольной арматуры в уровнях перекрытий, сборные плиты перекрытий, снабженные по торцовым сторонам дискретными выпусками рабочей арматуры, а по всем боковым граням выполненные с продольными пазами и наклонными гранями, и монолитные участки, выполненные в виде железобетонных ригелей, соединяющих сборные плиты и образующих вместе с ними в виде ячеек единый диск перекрытия, жестко связанный с колоннами, отличающийся тем, что в каждой ячейке диска перекрытия каркаса, ограниченной со всех сторон монолитными железобетонными ригелями, сборные плиты жестко соединены между собой попарно в единую пластину посредством выпусков их рабочей арматуры, размещенных внахлест в шве омоноличивания между каждой соединяемой парой сборных плит, каждая образованная пластина по наружным боковым сторонам выполнена с подрезкой, снабженной выступающей в стороны верхней полкой, и оперта верхней полкой подрезки на нижние полки окаймляющих монолитных железобетонных ригелей с плотным примыканием их боковых граней, швы омоноличивания сборных плит и монолитные ригели выполнены за одно целое, поверху по периметру каждой ячейки пластины снабжены жесткими связями с монолитными ригелями, а монолитные ригели на всю длину и ширину здания, в свою очередь, жестко связаны по углам ячеек в единую плоскую многопролетную раму, размещенную в плоскости каждого перекрытия.
2. 2. Каркас здания по п.1, отличающийся тем, что жесткие связи образованных сборными плитами пластин с монолитными ригелями поверху по периметру каждой ячейки выполнены в виде дискретных сварных соединений арматурных стержней или стальных накладок, прикрепляемых к закладным деталям сборных плит и монолитных ригелей.
3. 3. Каркас здания по п.1, отличающийся тем, что в каждой ячейке каркаса над сборными плитами размещена монолитная железобетонная плита, выполненная заодно с ригелями и швами омоноличивания, снабженная поверху армированием в виде сетки с рабочей арматурой, заанкеренной по концам в монолитных ригелях, и жестко объединяющая поверху сборные плиты с монолитными ригелями.
4. 4. Каркас здания по пп.1, 3, отличающийся тем, что сборные плиты по верхней поверхности по нормали к шву омоноличивания снабжены чередующимися гребнями и пазами, а верхняя монолитная плита снабжена понизу гребнями, размещенными в пазах сборной плиты.
5. 5. Каркас здания по пп.1, 3, отличающийся тем, что монолитная плита в каждой ячейке выполнена утолщенной относительно нижней сборной плиты и снабжена вдоль шва омоноличивания неизвлекаемыми пустотообразователями с образованием в монолитной плите внутренних пустот.
6. 6. Каркас здания по пп.1, 3, отличающийся тем, что ригели, расположенные вдоль торцов сборных плит, выполнены двухслойными, включающими снизу сборные линейные элементы, объединенные с верхним монолитным слоем посредством выпусков кверху арматурного каркаса ригеля.