EA031378B1 - Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к строительству и, в частности, к индустриальным конструкциям жилых и общественных зданий массового назначения. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания (фиг. 1) включает сборные колонны 1, плоские диски перекрытий, образованные несущими 2 и связевыми 3 ригелями, объединенными в замкнутые рамные ячейки, а также многопустотными плитами 6, размещенными группами в этих ячейках и опертыми по торцам на бетонные шпонки, выполненные на боковых гранях несущих ригелей 2. Ригели 2 и 3 в каждом опорном узле жестко защемлены в сквозных проемах колонн 1. Вертикальные диафрагмы жесткости в пределах каждого этажа образованы сборными или монолитными панелями 33, объединенными в сплошные стенки между собой и с колоннами 1 вертикальными швами омоноличивания. Каждая стенка понизу оперта на растворе на монолитный ригель 2, 3 нижнего этажа, а сверху непосредственно над ней устроен монолитный ригель 2, 3 верхнего перекрытия, прикрепленный к этой стенке верхними арматурными выпусками из панелей 33. Связи сдвига стенки диафрагм жесткости в пределах каждого этажа включают вертикальные швы омоноличивания и монолитный ригель 2, 3, прикрепленный к этой стенке поверху. Причем размер сечения и армирование этого ригеля 2, 3 над каждой стенкой дополнительно определяют расчетом по величине сдвигающего усилия, действующего вдоль вертикального шва омоноличивания. Сборные колонны 1 оперты на фундаменты посредством стыков с анкерными болтами, а звенья сборных колонн 1 объединены между собой по высоте анкерно-винтовыми контактными стыками. Стенки 33 в пределах каждого этажа могут быть выполнены из монолитных или сборных плоских панелей сплошного сечения или из многопустотных плит. Изобретение решает задачу сокращения трудоемкости возведения каркаса, повышение темпа и качества строительства.

Description

Изобретение относится к строительству и, в частности, к индустриальным конструкциям жилых и общественных зданий массового назначения. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания (фиг. 1) включает сборные колонны 1, плоские диски перекрытий, образованные несущими 2 и связевыми 3 ригелями, объединенными в замкнутые рамные ячейки, а также многопустотными плитами 6, размещенными группами в этих ячейках и опертыми по торцам на бетонные шпонки, выполненные на боковых гранях несущих ригелей 2. Ригели 2 и 3 в каждом опорном узле жестко защемлены в сквозных проемах колонн 1. Вертикальные диафрагмы жесткости в пределах каждого этажа образованы сборными или монолитными панелями 33, объединенными в сплошные стенки между собой и с колоннами 1 вертикальными швами омоноличивания. Каждая стенка понизу оперта на растворе на монолитный ригель 2, 3 нижнего этажа, а сверху непосредственно над ней устроен монолитный ригель 2, 3 верхнего перекрытия, прикрепленный к этой стенке верхними арматурными выпусками из панелей 33. Связи сдвига стенки диафрагм жесткости в пределах каждого этажа включают вертикальные швы омоноличивания и монолитный ригель 2, 3, прикрепленный к этой стенке поверху. Причем размер сечения и армирование этого ригеля 2, 3 над каждой стенкой дополнительно определяют расчетом по величине сдвигающего усилия, действующего вдоль вертикального шва омоноличивания. Сборные колонны 1 оперты на фундаменты посредством стыков с анкерными болтами, а звенья сборных колонн 1 объединены между собой по высоте анкерно-винтовыми контактными стыками. Стенки 33 в пределах каждого этажа могут быть выполнены из монолитных или сборных плоских панелей сплошного сечения или из многопустотных плит. Изобретение решает задачу сокращения трудоемкости возведения каркаса, повышение темпа и качества строительства.

031378 В1

Изобретение относится к строительству и, в частности, к индустриальным конструкциям жилых и общественных зданий массового назначения.

Известен каркас многоэтажного здания, включающий колонны, сборно-монолитные несущие и связевые ригели, выполненные с утолщением их опорных частей, опертые посредством шпонок на колонны с охватом по периметру их сечений, а также многопустотные плиты, опертые на бетонные шпонки ригелей [1]. Известный каркас имеет высокую несущую способность. Недостатками его являются утолщения ригелей у колонн, выступающие в объем здания и ограничивающие свободу планировочных построений, повышенная потребность в монолитном бетоне и арматуре на устройство проемов в ригелях.

Известен каркас многоэтажного здания или сооружения, включающий сборные колонны и плоские диски перекрытий, образованные монолитными ригелями и сборными железобетонными плитами [2]. Известный каркас имеет высокую несущую способность и надежность. Недостатками каркаса является сложность армирования и наличие монолитных заделок, вызывающие повышенные трудозатраты и снижающие темп строительства.

Наиболее близким к предлагаемому является каркас многоэтажного здания, принятый за прототип, включающий сборные или монолитные железобетонные колонны, полки по торцам оперты на ригели посредством армированных шпонок с консольной арматурой и анкерными связями, запускаемыми в полости плит через отверстия, устраиваемые у их торцов в верхних полках [3]. Изобретение ставило целью повышение надежности перекрытий и их качество, снижение трудозатрат и сокращение сроков строительства. Однако известная конструкция каркаса имеет серьезные недостатки. Опирание плит с подрезкой нижней полки и устройство отверстий в их верхних полках требует повышенных трудозатрат и снижает надежность опорных узлов многопустотных плит из-за их ослаблений подрезками и разрезами у торцов. Устройство уширенных несущих ригелей со сборными элементами сложного профиля и армирование опорных шпонок создают повышенную металлоемкость несущих ригелей и вызывают дополнительные трудозатраты на их устройство, а также необходимость дополнительных затрат на ручные отделочные работы. Отмеченные недостатки увеличивают сроки строительства.

Наиболее близким к предлагаемому является каркас многоэтажного здания, принятый за прототип, включающий монолитные или сборные железобетонные колонны, вертикальные диафрагмы жесткости и плоские диски перекрытий, образованные монолитными ригелями и сборными многопустотными плитами [4]. Каркас отличается повышенными надежностью, прочностью и жесткостью при действии расчетных нагрузок. Однако он достаточно трудозатратен при возведении, что определяется значительным объемом монолитного бетона в перекрытиях, несовершенством конструкций стыков колонн, а также вертикальных диафрагм жесткости.

Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения трудоемкости возведения каркаса, повышения темпа и качества строительства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в сборно-монолитном железобетонном каркасе многоэтажного здания, включающем монолитные и/или сборные колонны, вертикальные диафрагмы жесткости, образованные в пределах каждого этажа монолитными или сборными стенками, объединенными по бокам с примыкающими колоннами или стенками связями сдвига, а понизу и поверху - с дисками перекрытий горизонтальными контактными швами, плоские диски перекрытий, образованные несущими и связевыми монолитными ригелями, расположенными в плоскости перекрытия по нормали друг к другу и объединенными в узлах опирания их на колонны в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные многопустотные плиты, опертые по торцам на бетонные шпонки несущих ригелей, а по боковым сторонам объединенные между собой армированными межплитными швами омононоличивания, а также сквозные проемы в дисках перекрытий для пропуска вертикальных инженерных коммуникаций здания, сборные колонны оперты на фундаменты посредством стыков с анкерными болтами, а звенья сборных колонн объединены между собой по высоте анкерно-винтовыми контактными стыками. Для этого каждое звено сборных колонн снабжено снизу торцовой закладной деталью в виде стальной пластины с отверстиями для анкерно-винтовых креплений, а также нишами для их размещения, а поверху каждое звено колонны выполнено с плоским торцом и снабжено закрепленными в нем выступающими кверху вертикальными анкерами с винтовой резьбой. Стенки вертикальных диафрагм жесткости в пределах высоты каждого этажа размещены в плотном контакте по боковым сторонам с примыкающими к ним колоннами или соседними стенками и снабжены по каждому контакту с ними вертикальным швом омоноличивания, поперек которого по верху каждого этажа связи сдвига выполнены дискретно в виде сквозных монолитных ригелей дисков перекрытий, пропущенных в проемах колонн, контактные швы омоноличивания по низу стенок каждого этажа заполнены строительным раствором, а поверху снабжены выпусками арматуры. В плоских дисках перекрытий опорные шпонки, выполненные на боковых гранях несущих ригелей дисков перекрытий, размещены в пустотах по торцам плит на глубину m<0,65h_k, где h_k - высота сечения пустот многопустотной плиты. Сквозные проемы в дисках перекрытий образованы вырезами в многопустотных плитах и/или с устройством монолитных заделок, закрепленных боковыми сторонами на смежных сборных плитах, монолитные несущие и связевые ригели по концам каждого пролета в узлах их опирания жестко защемлены в колоннах, для чего колонны снизу и сверху каждого перекрытия снабжены дополнительным косвенным армированием в виде свар

- 1 031378 ных арматурных сеток, а поперек монолитных ригелей в колоннах вдоль боковых граней установлены дополнительные арматурные стержни.

При этом стык каждой сборной колонны с фундаментом включает закрепленные в фундаменте анкерные болты, прикрепленные вверху к торцовой пластине колонны регулировочными и крепежными гайками, стыковой зазор, снабженный сварной сеткой косвенного армирования и заполненный с виброуплотнением монолитным бетоном.

При этом в каждом стыке сборных колонн верхнее звено оперто торцовой пластиной на регулировочные гайки вертикальных анкеров нижнего звена и закреплено на анкерах в угловых нишах крепежными гайками с образованием межторцового зазора, в котором размещена сварная сетка косвенного армирования и уложен монолитный бетон.

При этом стенки вертикальных диафрагм жесткости в пределах высоты каждого этажа могут быть выполнены в виде сборных плоских панелей сплошного сечения, снабженных по боковым сторонам вертикальными пазами для объединения со смежными колоннами или панелями вертикальными швами омоноличивания, а поверху - петлевыми арматурными выпусками для объединения с монолитным ригелем верхнего перекрытия.

При этом сборные плоские панели диафрагм жесткости, выполненные с дверным проемом, по обе стороны проема могут быть снабжены угловыми гнездами для размещения железобетонных шпонок, прикрепленных к монолитному ригелю нижнего перекрытия посредством петлевых нагелей.

При этом сборные панели вертикальных диафрагм жесткости в пределах высоты каждого этажа могут быть выполнены из многопустотных плит, установленных вертикально и объединенных по бокам вертикальными швами омоноличивания, а по верхним торцам с перекрытием посредством бетонных шпонок, выполненных заодно с монолитным ригелем и размещенных в пустотах плит.

При этом несущие ригели перекрытий могут быть выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит, выступающими кверху в конструкцию пола с шириной их сечения поверху, равной зазору между торцами опираемых плит смежных пролетов.

При этом несущие ригели могут быть выполнены выступающими книзу и снабжены монолитной или сборной полкой, дополнительно поддерживающей многопустотные плиты снизу.

При этом поперечная арматура монолитных ригелей может быть выполнена в виде цельной прямоугольной спирали, охватывающей продольную арматуру по всей длине каждого пролета ригелей.

При этом дополнительные арматурные стержни, установленные в колоннах вдоль их боковых граней, могут быть выполнены в виде коротышей.

Опирание сборных колонн на фундаменты посредством стыков с анкерными болтами позволяет упростить их конструкцию и по этой причине повысить их надежность и существенно нарастить темп строительства здания при сокращении трудозатрат.

Устройство стыка звеньев сборных колонн, при котором верхнее звено оперто торцовой пластиной на регулировочные гайки вертикальных анкеров нижнего звена и закреплено на анкерах в угловых нишах крепежными гайками с образованием межторцового зазора, содержащего сетку косвенного армирования и заполненного монолитным бетоном, обеспечивает прецизионно точную установку колонны в проектное положение по всей ее высоте, высокую несущую способность колонны и высокий темп возведения при минимальных трудозатратах.

Выполнение звеньев сборных колонн с торцовой закладной деталью снизу в виде стальной пластины с отверстиями по углам и с угловыми нишами, а сверху - с плоским бетонным торцом, снабженным вертикальными анкерами с винтовой резьбой, позволяет реализовать эффективные анкерно-винтовые контактные стыки объединения колонн как с фундаментом, так и между собой.

Размещение стенок вертикальных диафрагм жесткости в пределах высоты каждого этажа в плотном контакте по боковым сторонам с примыкающими к ним колоннами или соседними стенками и объединение по каждому контакту с ними вертикальным швом омоноличивания, поперек которого дискретно размещены связи сдвига в виде сквозных монолитных ригелей дисков перекрытий, пропущенных в проемах колонн, позволяет воспринять сдвигающее усилие, действующее вдоль вертикального шва омоноличивания, монолитными железобетонными ригелями и благодаря этому исключить устройство связей сдвига в виде традиционных сварных узлов или предложенных в прототипе [4] выпусков арматуры, устанавливаемых в пределах каждого этажа по высоте между перекрытиями. Это позволяет на 20...25% сократить расход металла на устройство диафрагм жесткости здания, примерно в такой же мере сократить энерго- и трудозатраты на их возведение.

Выполнение горизонтальных контактных швов омоноличивания по низу стенок каждого этажа, заполненных строительным раствором, а по верху - с выпусками арматуры, обеспечивает также восприятие горизонтальных сдвигающих усилий, действующих в вертикальных диафрагмах жесткости, и обеспечивает их цельность как единого стержня. Такой же эффект обеспечивает и устройство бетонных шпонок в случае выполнения стенок диафрагм жесткости из многопустотных плит.

Размещение опорных бетонных шпонок, выполненных на боковых гранях несущих ригелей, в пустотах плит на глубину m<0,65h_k от их торцов, где h_k - высота сечения пустот многопустотной плиты, позволяет обеспечить требуемую их прочность и исключить защемление бетонных шпонок в пустотах.

- 2 031378

Благодаря принятому опиранию плит шпонки под действием нагрузки в работу на изгиб не вовлекаются и необходимость их армирования тем самым исключена. В результате упрощения таким образом узла опирания многопустотных плит на несущие ригели повышаются качество и темп строительства, сокращаются трудозатраты на устройство перекрытий.

Выполнение сквозных проемов в дисках перекрытий, используя вырезы в многопустотных плитах после их изготовления, позволяет механизировать работы и сократить затраты ручного труда.

Выполнение сквозных проемов с устройством монолитных заделок, закрепленных боковыми сторонами на смежных сборных плитах, позволяет упростить устройство перекрытий, обеспечить высокую точность размещения сквозных проемов и повысить качество строительства.

Жесткое защемление монолитных несущих и связевых ригелей в узлах их опирания в колоннах вызывает более равномерное распределение усилий в сечениях ригелей по каждому пролету и уменьшение их абсолютных величин. Это позволяет более равномерно распределить продольную арматуру, сократить ее расход и уменьшить трудозатраты на устройство монолитных ригелей.

Защемление ригелей в колоннах реализуется при установке в них сверху и снизу перекрытия косвенного армирования в виде сварных сеток, а также при установке поперек ригелей вдоль боковых граней колонн дополнительных арматурных стержней и коротышей.

Выполнение несущих ригелей с высотой сечения, выступающей кверху в конструкцию пола над пустотными плитами, и с шириной, равной зазору между торцами плит смежных пролетов, позволяет не только повысить несущую способность ригелей и сократить расход рабочей арматуры, но и способствует минимизации трудозатрат на устройство горизонтальной разводки коммуникаций для поквартирного отопления и энергообеспечения.

Выполнение несущих ригелей выступающими книзу с монолитной или сборной полкой, дополнительно поддерживающей многопустотные плиты, позволяет существенно увеличить длину шага колонн при минимальном армировании ригелей, эффективно применять каркас не только для жилых и общественных зданий, но и производственных зданий с повышенными нагрузками.

Выполнение поперечной арматуры ригелей в виде прямоугольной спирали, охватывающей продольную арматуру по всей длине каждого пролета, позволяет за счет увеличения длины анкеровки поперечной арматуры существенно повысить надежность ригелей при действии поперечных сил и по сравнению со штучными хомутами позволяет в 1,5...2,0 раза сократить трудозатраты на изготовление арматурных изделий ригелей.

Устройство угловых гнезд по обе стороны дверного проема понизу в сборных панелях с проемами для размещения железобетонных шпонок, прикрепленных к ригелю нижнего перекрытия посредством петлевых нагелей, позволяет простыми средствами надежно зафиксировать сборную панель в плоскости вертикальной диафрагмы жесткости, придать ей дополнительную устойчивость при сдвиге как в плоскости, так и из плоскости.

Устройство сборных панелей вертикальных диафрагм жесткости из многопустотных плит, установленных по высоте этажа вертикально и объединенных по верхним торцам с перекрытием посредством бетонных шпонок, выполненных заодно с монолитными ригелем и размещенных в пустотах плит, позволяет обеспечить требуемое сопротивление сдвигу диафрагмы жесткости, существенно сократить номенклатуру изделий для каркаса и повысить степень индустриализации его возведения.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное решение отличается от известного новыми признаками: (1) сборные колонны оперты на фундаменты посредством стыков с анкерными болтами. (2) Звенья сборных колонн объединены между собой по высоте анкерновинтовыми контактными стыками, для чего (3) каждое звено сборных колонн снабжено снизу торцовой закладной деталью в виде стальной пластины с отверстиями для анкерно-винтовых креплений, а также нишами для их размещения, а поверху звено колонны выполнено с плоским бетонным торцом и снабжено закрепленными в нем вертикальными анкерами с винтовой резьбой, (4) стенки вертикальных диафрагм жесткости в пределах высоты каждого этажа размещены в плотном контакте с примыкающими к ним колоннами или соседними стенками и снабжены по каждому контакту вертикальным швом омоноличивания, (5) поперек которого по верху каждого этажа связи сдвига выполнены дискретно в виде сквозных монолитных ригелей перекрытий, пропущенных в проемах колонн, а (6) контактные швы омоноличивания по низу стенок каждого этажа заполнены раствором, а по верху снабжены выпусками арматуры; (7) опорные бетонные шпонки, выполненные на боковых гранях несущих ригелей, размещены в пустотах плит на глубину m<0,65h_k от их торцов, где h_k -высота сечения пустот многопустотной плиты, (8) сквозные проемы в дисках перекрытий образованы вырезами в многопустотных плитах после их изготовления и/или с устройством монолитных заделок, закрепленных боковыми сторонами на смежных сборных плитах, (9) монолитные и связевые ригели по концам каждого пролета в узлах их опирания жестко защемлены в колоннах, для чего (10) колонны снизу и сверху перекрытия снабжены дополнительным косвенным армированием в виде сварных арматурных сеток, а для случаев, когда колонны в этих узлах содержат арматурные стержни только по углам сечений, вдоль боковых граней колонн поперек монолитных ригелей установлены дополнительные арматурные коротыши.

При этом (11) объединение каждой сборной колонны с фундаментом выполнено в виде стыка,

- 3 031378 включающего закрепленные в фундаменте анкерные болты, прикрепленные вверху к торцовой пластине колонны регулировочными и крепежными гайками, стыковой зазор, содержащий сварную сетку косвенного армирования и заполненный с виброуплотнением монолитный бетон.

При этом (12) в каждом стыке сборных колонн верхнее звено оперто торцовой пластиной на регулировочные гайки вертикальных анкеров нижнего звена и закреплено на анкерах в угловых нишах гайками с образованием межторцового зазора, в котором размещена сетка косвенного армирования и уложен монолитный бетон.

При этом (13) стенки вертикальных диафрагм жесткости в пределах высоты каждого этажа выполнены в виде сборных плоских панелей сплошного сечения, снабженных по боковым сторонам вертикальными пазами, а поверху - петлевыми арматурными выпусками.

При этом (14) сборные панели диафрагм жесткости, выполненные с дверным проемом, по обе стороны проема понизу снабжены угловыми гнездами для размещения железобетонных шпонок, прикрепленных к ригелю нижнего перекрытия посредством петлевых нагелей.

При этом (15) сборные панели вертикальных диафрагм жесткости в пределах высоты каждого этажа могут быть выполнены из многопустотных плит, установленных вертикально и объединенных по бокам вертикальными швами омоноличивания, а по верхним торцам с перекрытием посредством бетонных шпонок, выполненных заодно с монолитным ригелем и размещенных в пустотах плит.

При этом (16) несущие ригели могут быть выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит, выступающими кверху в конструкцию пола с шириной их сечения поверху, равный зазору между торцами опираемых смежных пролетов.

При этом (17) несущие ригели могут быть выполнены выступающими книзу и снабжены монолитной или сборной полкой, дополнительно поддерживающей многопустотные плиты снизу.

При этом (18) поперечная арматура монолитных ригелей может быть выполнена в виде прямоугольной спирали, охватывающей продольную арматуру по всей длине каждого пролета ригелей.

Все перечисленные признаки предлагаемого технического решения работают на единую цель - сокращение трудоемкости возведения каркаса, повышение темпа и качества строительства.

В целом предлагаемое техническое решение, по мнению авторов, соответствует критерию новизны, поскольку перечисленные признаки в приведенной сумме неизвестны, а достигаемые технические результаты по предложенному решению превосходят известные, позволяют решить поставленную задачу и создают сверхсуммарный результат вследствие взаимного влияния друг на друга.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен предлагаемый каркас, вид в плане; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, разрез Б-Б несущего ригеля на фиг. 1 при одинаковой его толщине с толщиной опираемых многопустотных плит; на фиг. 4 - то же, что на фиг. 3 при выступающей кверху части сечения несущего ригеля с шириной, равной зазору между торцами опираемых плит; на фиг. 5 и 6 - то же, что на фиг. 3 при несущем ригеле, выступающем книзу с поддерживающей плиты соответственно монолитной и сборной полкой; на фиг. 7 - то же, что на фиг. 1, сквозные проемы в перекрытии, выполненные с использованием вырезов в плитах; на фиг. 8 - то же, что на фиг. 7, сквозные проемы, выполненные посредством монолитных заделок в перекрытии; на фиг. 9, 10 - то же, разрезы соответственно В и Г на фиг. 7; на фиг. 11 - то же, разрез Д-Д на фиг. 8; на фиг. 12 то же, что на фиг. 1, узел сопряжения монолитных ригелей с колонной, поперечная арматура ригелей выполнена в виде цельной по длине пролета спирали; на фиг. 13 - то же, что на фиг. 12, разрез Е-Е; на фиг. 14 вид сбоку колонны у проема для защемления концов ригелей; на фиг. 15 - то же, что на фиг. 2, узел А, стык сборной колонны с фундаментом; на фиг. 16 - то же, что на фиг. 2, узел Б, стык звеньев сборной колонны; на фиг. 17 - общий вид нижнего и верхнего торцов звена сборной колонны; на фиг. 18 - вертикальный анкер с винтовой резьбой; на фиг. 19 - то же, что на фиг. 2, конструкция стенки вертикальной диафрагмы жесткости, выполненной из сборных плоских панелей; на фиг. 20 - тоже, что на фиг. 19, выполненной с проемной панелью; на фиг. 21 - то же, что на фиг. 19 и 20, разрез Ж-Ж; на фиг. 22 - то же, что на фиг. 19 и 20, разрез 3-3; на фиг. 23 - то же, что на фиг. 19, сборные панели вертикальной диафрагмы жесткости выполнены из многопустотных плит; на фиг. 24 - то же, что на фиг. 23 с дополнительной плоской сборной панелью; на фиг. 25 - то же, что на фиг. 23, 24, разрез И-И; на фиг. 26 - то же, что на фиг. 23, 24, разрез К-К; на фиг. 27 - то же, что на фиг. 24, разрез Л-Л, крепление железобетонной шпонки у дверного проема сборной панели; на фиг. 28 - общий вид сборной проемной панели; на фиг. 29 - общий вид элемента панели в виде многопустотной плит; на фиг. 30 и 31 - общий вид петлевых нагелей, снабженных вертикальными коротышами.

Предлагаемый сборно-монолитный железобетонный каркас (фиг. 1...31) включает сборные или монолитные колонны 1, защемленные в них неразрезные несущие 2 и связевые 3 ригели, снабженные продольной 4 и поперечной 5 арматурами. Ригели 2 и 3 в плоскости каждого перекрытия расположены по нормали друг к другу и объединены в узлах опирания их на колонны 1 в замкнутые рамные ячейки. В пределах рамных ячеек группами вдоль связевых ригелей 3 размещены сборные многопустотные плиты 6, опертые по торцам на бетонные шпонки 7 несущих ригелей 2. Опорные бетонные шпонки 7, выполненные на боковых гранях несущих ригелей 2, размещены в пустотах плит 6 на глубину m<0,65h_k от их торцов, где h_k - высота сечения пустот многопустотной плиты 6.

- 4 031378

Принятые размеры шпонок 7 исключает их заанкеривание в пустотах плит 6 и включение в работу на изгиб. Более того, вследствие образовавшейся возможности свободного поворота торцов плит 6 и упора их понизу в боковую грань ригеля 2 под нагрузкой возникает реактивное распорное усилие, существенно разгружающие шпонки 7 и позволяющие воспринять ими нагрузки на перекрытие, превышающие по величине несущую способность плит 6 и ригелей 2.

Связевые ригели 3 во всех случаях выполнены с высотой сечений, равной толщине плит 6. В зависимости от величины нагрузки, действующей на перекрытие, или от размера шага колонн 1 несущие ригели 2 могут быть выполнены одинаковой толщины с плитами 6 или выступающими кверху в конструкцию пола 8 с шириной сечения, равной зазору 7, между торцами опертых на ригель 2 плит 6. Это обеспечивает не только повышение несущей способности ригелей 2, но и упрощает горизонтальную разводку коммуникаций здания по верху перекрытия. Ригели 2 могут быть выпущены книзу и снабжены дополнительно поддерживающими плиты 6 снизу монолитной 9 или сборной 10 полками.

Поперечная арматура 5 несущих 2 и связевых 3 ригелей может быть выполнена в виде традиционных хомутов с загибом их концов в середину ригеля (не показано). Вместо штучных хомутов можно применять сплошную спираль 5 на длину каждого пролета ригелей 2, 3, заанкеренную только по концам пролетов у колонн 1. Это позволяет не только сократить трудозатраты и расход арматуры, но и повысить надежность монолитных ригелей 2, 3.

По боковым сторонам плиты 6 объединены между собой продольными шпонками 11 межплитных швов 12, заполненных монолитным бетоном. Каждый шов 12 содержит продольное армирование в виде сквозного арматурного стержня 13, заанкеренного по концам в несущих ригелях 2.

Для размещения вертикальных инженерных коммуникаций здания в диске каждого перекрытия выполнены сквозные проемы 14. Сквозные проемы 14 могут быть образованы вырезами, выполненными дисковыми пилами после изготовления плит 6. Проемы 14 могут быть также выполнены установив и закрепив опалубку между плитами заранее для образования монолитных заделок 15. По боковым сторонам заделки 15 посредством продольных шпонок 11 оперты на смежные сборные плиты 6, а по концам заделаны в несущих ригелях 2.

Защемление ригелей 2, 3 в монолитных колоннах 1 обеспечено условиями поэтажного возведения перекрытий. В сборных колоннах 1 для этого в уровнях перекрытий выполнены сквозные ниши 16. Стержни 17 продольной арматуры колонны 1 в нишах 16 обнажены. Если по общему расчету каркаса в сечениях колонны у ниш 16 достаточна только установка угловых рабочих стержней 17, по боковым сторонам и у оси колонны 1 в нишах 16 дополнительно предусмотрены арматурные стержни-коротыши 18. Снизу и сверху перекрытия в каждой колонне 1 установлены сварные сетки 19, исключающие смятие бетона колонны 1 у ниш 16 в местах защемления монолитных ригелей.

Каждая сборная колонна 1 объединена с фундаментом 20 анкерными болтами 21 в составе стыка, включающего торцовую пластину 22 колонны и стыковой зазор 23, содержащий сварную сетку 24 и монолитный бетон. Анкерные болты 21 понизу закреплены в фундаменте 20, а поверху прикреплены к торцовой пластине 22 регулировочными 25 и крепежными 26 гайками (см. фиг. 15).

В каждом стыке сборных колонн (см. фиг. 6) верхнее звено 27 оперто торцовой пластиной 22 на регулировочные гайки 25 вертикальных анкеров 28 нижнего звена 29 и закреплено на анкерах 28 в угловых нишах 30 крепежными гайками 26. В межторцовом зазоре 31 размещена сварная арматурная сетка 24 и уложен монолитный бетон. Стыки колонны 1 с фундаментом 20 и между звеньями 27 и 29 по высоте достаточно просто реализуются потому, что каждое звено колонны 1 (см.фиг. 17) снабжено снизу закрепленной на торце пластиной 22 с отверстиями для анкерно-винтовых креплений 21, 28, а также нишами 30 для их размещения. Поверху это же звено колонны выполнено с плоским бетонным торцом 32 и снабжено вертикальными анкерами 28 с винтовой резьбой. Принятые конструкции стыков колонн 1 с фундаментом 20 и между их звеньями позволяет осуществить прецизионную установку колонн 1 в проектное положение по всей высоте здания, обеспечить существенное сокращение трудозатрат и всепогодное выполнение работ. С этой целью стыковые зазоры 23 и 31 в зависимости от величины усилий могут быть заполнены как цементным бетоном, так и полимербетоном, клееными сборными армоцементными прокладками и др.

Стенки диафрагм жесткости в пределах каждого этажа в предлагаемом каркасе могут быть реализованы в виде панели из монолитного железобетона (на чертежах не показана). В этом случае по боковым сторонам каждая панель может быть связана с колоннами 1 вертикальными контактными швами, образующимися у граней колонн при укладке монолитного бетона панели. Связи сдвига в этих швах выполнены дискретными в виде пересекающего их монолитного ригеля перекрытия по верху каждого этажа. Для восприятия действующего сдвигающего усилия размеры сечения ригеля и его армирование определяют расчетом. Горизонтальные контактные швы по верху и низу этой же панели содержат сквозную вертикальную арматуру, стержни которой стыкуют внахлест над перекрытием.

Стенки диафрагм жесткости (см. фиг. 19...22) могут быть выполнены из сборных панелей 33, объединенных по боковым сторонам с примыкающими колоннами 1 и между собой контактными вертикальными швами 34 омоноличивания, понизу - контактным растворным швом 35, а поверху - контактным швом, содержащим выпуски 36 из панели 33, заанкеренные в ригеле 2 или 3 верхнего перекрытия. Пане

- 5 031378 ли 33 могут быть выполнены в виде пластин сплошного сечения с вертикальными пазами 37 по боковым сторонам для размещения швов 34 омоноличивания. Анкерные связи 36 (см. фиг. 28) выполнены в виде петлевых арматурных выпусков. Плоская панель 33, выполненная с дверным проемом 38, по обе стороны проема 38 понизу может быть снабжена угловыми гнездами 39 для размещения железобетонных шпонок 40, прикрепленных к монолитному ригелю 2, 3 нижнего перекрытия посредством петлевых нагелей 41.

Сборные панели вертикальных диафрагм жесткости могут быть выполнены из многопустотных плит 42, установленных вертикально и объединенных по бокам вертикальными швами 34, а по верхним торцам - с перекрытием посредством бетонных шпонок 43, выполненных заодно с монолитным ригелем 2 или 3 и размещенных в пустотах плит 42.

Петлевые нагели 41 (см. фиг. 30,31) размещены в железобетонных шпонках 40 дверных проемов 38. Для зданий в сейсмических зонах их устанавливают понизу и в вертикальных швах 34 омоноличивания. Эти нагели 41 для улучшения анкеровки их вертикальных коротышей 44 в монолитном ригеле 2, 3 и в шве 34 выполнены в виде сварных арматурных сеток. При необходимости в сейсмоопасных зонах нагели 41 могут быть выполнены с вертикальными стержнями 45, сквозными по длине швов 34 на высоту этажа со стыковкой их внахлест над перекрытиями. Стержни 45 в таком случае объединяют поперечной арматурой в сварной или вязаный каркас.

Как и каркас прототипа [4], предлагаемый каркас работает под нагрузкой как единая многократно статически неопределимая конструкция, обеспечивающая общую прочность и устойчивость здания. На каждом перекрытии 46 вертикальную нагрузку воспринимают непосредственно многопустотные плиты 6 и перераспределяют ее на несущие ригели 2, включая в совместную работу по межплитным швам 12 соседние менее нагруженные плиты 6 и связевые ригели 3. Ригели 2 и в меньшей мере ригели 3 усилия от этой нагрузки передают на колонны 1 и вертикальные диафрагмы жесткости. Все горизонтальные нагрузки, приложенные к зданию, воспринимают диски перекрытий 46 и перераспределяют на вертикальные диафрагмы жесткости. Благодаря принятой конструкции диафрагм жесткости каждая их стенка под нагрузкой работает как единый жесткий консольный стержень, защемленный в фундаменте. В работу на восприятие горизонтальных нагрузок включены и колонны, препятствующие поворотам диафрагм жесткости посредством жестко связанных с ними дисков перекрытий.

По сравнению с аналогами и прототипом [4] в каркасе обеспечено дальнейшее повышение жесткости при действии вертикальной и горизонтальной нагрузок, поскольку техническим решением обеспечены плотные контакты между всеми сопрягаемыми конструктивными элементами каркаса. Размещение многопустотных плит 6 в замкнутых железобетонных рамах, образованных несущими 2 и связевыми 3 ригелями, позволило реализовать в каждой ячейке перекрытия реактивные распорные усилия вдоль обеих осей. Эти усилия более чем на 30...35% разгружают сечения всех несущих элементов дисков перекрытий от приложенной нагрузки и позволяют оптимизировать армирование ригелей 2,3 и сборных плит 6, реализовать устройство сквозных проемов в перекрытиях резаными плитами. Применение опорных шпонок 7 с принятыми размерами обеспечило шарнирное опирание плит 6 на ригели 2. Это повысило надежность каркаса в целом, обеспечило его приспособляемость и живучесть даже за пределами требований норм к неравномерным осадкам фундаментов. Система армирования ригелей 2, 3 межплитных швов 12, колонн 1 и швов 34 омоноличивания предлагаемого каркаса обеспечила его устойчивость против прогрессирующего (непропорционального) обрушения.

Предлагаемый каркас возводят в той же последовательности, что и каркас-прототип [4]. При устройстве фундаментов 20 в них закрепляют анкерные болты 21. Каждое звено колонны 1 торцовой пластиной 22 опирают на регулировочные гайки 25 и выставляют в проектное положение. Затем в угловых нишах его закрепляют крепежными гайками 26. В стыковом зазоре 23 предварительно устанавливают сварную сетку 24. Затем устанавливают опалубку стыка, и стыковой зазор 23 заполняют монолитным бетоном, и при необходимости стык обетонируют по периметру. Звенья колонн 1, как правило, высотой на 2-3 этажа в уровнях перекрытий содержат сквозные ниши 16. Затем в створах колонн 1 на уровне нижних ниш устраивают первое от фундамента 20 перекрытие. Для этого монтируют поддерживающие устройства с палубой поверху для монолитных ригелей 2 и 3 (на чертежах не показаны). На палубу концами опирают многопустотные плиты 6, снабженные по торцам пластмассовыми (или бетонными) заглушками, утопленными в пустоты на глубину 100±10 мм (не показаны). Они предназначены при последующем бетонировании ригелей 2 сформировать в пустотах плит 6 опорные бетонные шпонки 7.

Затем в створах колонн 1 между плитами 6 укладывают арматурные каркасы на пролет, содержащие продольную 4 и поперечную 5 арматуры. Продольную арматуру 4 ригелей 2 и 3 пропускают сквозной через ниши 16 колонн 1. В каждый межплитный шов 12 устанавливают сквозной на длину смежных плит 6 арматурный стержень 13, концы которого заведены в несущие ригеля 2, После выполнения перечисленных работ производят одновременное бетонирование ригелей 2, 3, межплитных швов 12 с одновременным заполнением сквозных ниш 16 в колоннах 1. После набора уложенным бетоном требуемой прочности поддерживающие устройства под перекрытием демонтируют и устанавливают на это готовое перекрытие. Цикл устройства следующего перекрытия повторяет описанный.

В отличие от аналогов и прототипа [4] благодаря упрощению конструктивных элементов каркаса и

- 6 031378 узлов их объединения в предлагаемом каркасе существенно увеличен объем применения сборных изделий и повышен их уровень заводской готовности. Это позволило индустриализовать строительство многоэтажных зданий массового назначения и на этой основе, по сравнению с известными, на 20...25% сократить трудозатраты, на 30...50% увеличить темп строительства и повысить качество строительных объектов.

Предлагаемое техническое решение каркаса многоэтажного здания представляет собой новое направление современного индустриального домостроения массового назначения, отличается универсальностью, а также повышенными экономической эффективностью, надежностью и современными потребительскими качествами.

Источники информации.

1. Патент РФ № 2272108, 20.03.2006 г., бюл. № 8, E04B 1/18, E04B 1/20.

2. Евразийский патент № 007115, дата публикации 2006.06.30, E04B 1/20.

3. Патент РФ № 2453662, 20.06.2012, бюл. №17, E04B 1/20.

4. Евразийский патент № 010213, E04B 1/18, E04B 1/22, прототип.

Claims (12)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания, включающий сборные колонны, вертикальные диафрагмы жесткости, образованные в пределах каждого этажа сборными или монолитными панелями, объединенными в сплошные стенки между собой и с примыкающими колоннами посредством связей сдвига, а снизу и поверху - с дисками перекрытий горизонтальными контактными швами, плоские диски перекрытий, образованные несущими и связевыми монолитными ригелями, расположенными в плоскости перекрытия по нормали друг к другу и объединенными в узлах опирания их на колонны в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные многопустотные плиты, опертые по торцам на бетонные опорные шпонки несущих ригелей, а по боковым сторонам объединенные между собой армированными межплитными швами омоноличивания, а также сквозные проемы в дисках перекрытий для пропуска вертикальных инженерных коммуникаций здания, отличающийся тем, что сборные колонны оперты на фундаменты посредством контактных стыков с анкерными болтами, а звенья сборных колонн объединены между собой по высоте анкерно-винтовыми контактными стыками, для чего каждое звено сборных колонн снизу снабжено торцовой закладной деталью в виде стальной пластины с отверстиями для анкерно-винтовых креплений, а также нишами для их размещения, а поверху каждое звено колонны выполнено с плоским бетонным торцом и снабжено закрепленными в нем выступающими кверху вертикальными анкерами с винтовой резьбой, связи сдвига стенок вертикальных диафрагм жесткости в пределах каждого этажа включают вертикальные швы омоноличивания панелей между собой, а также с боковыми гранями примыкающих к ним колонн, и монолитный ригель перекрытия, размещенный над каждой стенкой каждого этажа и прикрепленный к ней верхними арматурными выпусками из панелей, а размеры сечения и армирование ригелей над стенками диафрагм жесткости определяют расчетом по величине сдвигающего усилия, действующего в вертикальных швах омоноличивания в пределах каждого этажа и передающегося на ригель, в плоских дисках перекрытий опорные шпонки, выполненные на боковых гранях несущих ригелей, размещены в пустотах по торцам плит на глубину m<0,65h_k, где h_k - высота сечения пустот многопустотных плит, сквозные проемы в дисках перекрытий образованы вырезами в многопустотных плитах и/или с устройством монолитных заделок, закрепленных боковыми сторонами в пазах смежных сборных плит, монолитные несущие и связевые ригели по концам каждого пролета в узлах их опирания жестко защемлены в колоннах, для чего колонны в уровнях перекрытий снабжены сквозными проемами, через которые пропущены монолитные ригели, колонны снизу и по верху каждого проема снабжены дополнительным косвенным армированием в виде сварных арматурных сеток, а поперек монолитных ригелей в сквозных проемах колонн вдоль их боковых граней установлены дополнительные арматурные стержни-коротыши.

2. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания по п.1, отличающийся тем, что стык каждой сборной колонны с фундаментом включает закрепленные в фундаменте анкерные болты, прикрепленные вверху к торцовой пластине колонны регулировочными и крепежными гайками, стыковой зазор, снабженный сварной сеткой косвенного армирования и заполненный с виброуплотнением монолитным бетоном.

3-3

Фиг. 22

3. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в каждом стыке сборных колонн верхнее звено оперто торцовой пластиной на регулировочные гайки вертикальных анкеров нижнего звена и закреплено на анкерах в угловых нишах крепежными гайками с образованием межторцового зазора, в котором размещена сварная сетка косвенного армирования и уложен монолитный бетон.

4-4

Фиг. 2

Б~Б

Фиг. 3

Б-δ

Фиг. 4

4. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания по пп.1-3, отличающийся тем, что сборные панели стенок вертикальных диафрагм жесткости по боковым сторонам снабжены вертикальными пазами для размещения и фиксации в них вертикальных швов омоноличивания.

5. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания по пп.1-4, отличающийся

6. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания по пп.1-4, отличающийся тем, что несущие ригели выполнены выступающими книзу и снабжены монолитной или сборной полкой, дополнительно поддерживающей многопустотные плиты снизу.

7. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания по пп.1-6, отличающийся тем, что поперечная арматура монолитных ригелей выполнена в виде прямоугольной цельной спирали, охватывающей продольную арматуру по всей длине каждого пролета ригелей.

- 7 031378 тем, что несущие ригели дисков перекрытий выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит, выступающими кверху в конструкцию пола с шириной их сечения поверху, равной зазору между торцами опираемых плит смежных пролетов.

- 8 031378

Б-б

Фиг. 5

Б-Б

Фиг. 6

Фиг. 7-8

Фиг. 9

Фиг. 10-11

Фиг. 12-13

- 9 031378

Фиг. 14

Узел А

Фиг. 15

Фиг. 16

Фиг. 17

- 10 031378

I

Фиг. 18

Фиг. 19

Фиг. 20

Фиг. 21

- 11 031378

Фиг. 23

Фиг. 24 и-и

Фиг. 25

К- #

Фиг. 26

Фиг. 27

- 12 031378

Фиг. 29

Фиг. 31