EA034424B1

EA034424B1 - Method of building construction without crossbars

Info

Publication number: EA034424B1
Application number: EA201600638A
Authority: EA
Inventors: Владимир АЗАРАЕВ; Григорий ЧЕРВОНОБАБА
Original assignee: Григорий ЧЕРВОНОБАБА
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2020-02-06
Also published as: CN107109835A; WO2016043689A8; EA201600638A1; UA110298C2; WO2016043689A1

Abstract

The invention relates to constructions and more particularly to the design of prefabricated frame buildings and structures. Carcass buildings, constructions made without crossbars comprises columns located in the plan grid and performed using angular, and/or T- and/or cross-shaped cross section, overcolumnar slabs placed between upper ends of lower columns and lower ends of upper columns, being connected with the said column ends by free bearing through flat horizontal end joints, as well as intercolumnar slabs arranged between overcolumnar slabs and connected with them. The technical result is the increase in the seismic resistance of a building, structure under seismic effects of medium and high intensity without any use of additional elements in the design scheme of the building, structure.

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям сборно-каркасных зданий и сооружений, может быть использовано при сооружении жилых, общественных, промышленных зданий и сооружений с безригельными каркасами.The invention relates to the construction, in particular, to the constructions of prefabricated frame buildings and structures, can be used in the construction of residential, public, industrial buildings and structures with beamless frames.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Безригельные каркасы в настоящее время являются альтернативой традиционным схемам строительства сборно-каркасных зданий и сооружений.Bezelless frames are currently an alternative to traditional schemes for the construction of prefabricated frame buildings and structures.

Примером применения безригельных каркасов является строительная система сборно-каркасных зданий серии КУБ-2,5, которая прошла согласование и получила одобрение Госстроя РФ, Министерства строительства, архитектуры и ЖКХ РФ.An example of the use of bezelless frames is the construction system of prefabricated frame buildings of the KUB-2.5 series, which has been approved and approved by the Gosstroy of the Russian Federation, the Ministry of Construction, Architecture and Housing and Public Utilities of the Russian Federation.

Серия сборно-каркасных зданий КУБ-2.5 освоена ООО КУБ Систем, ООО КУБ Строй, ООО ПСК-КУБ (Москва), ООО КУБ Строй СПб (Санкт-Петербург).A series of prefabricated frame buildings KUB-2.5 was mastered by LLC KUB System, LLC KUB Stroy, LLC PSK-KUB (Moscow), LLC KUB Stroy SPb (St. Petersburg).

От традиционных сборно-каркасных систем строительная система КУБ-2,5 отличается, прежде всего, отсутствием ригелей, а также использованием колонн без выступающих частей. Плиты перекрытия в зависимости от расположения подразделяются на надколонные и межколонные. Пространственная жесткость конструкции обеспечена монолитной связью элементов (плит перекрытия и колонн) и при необходимости включением в строительную систему дополнительных связей и диафрагм.The KUB-2.5 construction system differs from traditional prefabricated frame systems, first of all, in the absence of crossbars, as well as in the use of columns without protruding parts. Floor slabs are divided into subcolumn and intercolumn, depending on the location. The spatial rigidity of the structure is ensured by a monolithic connection of elements (floor slabs and columns) and, if necessary, the inclusion of additional connections and diaphragms in the building system.

В основу системы безригельного каркаса КУБ-2,5 положена конструкция узла соединения двух основных элементов - плиты перекрытия и колонны с использованием закладной детали - стальной обечайки, соединенной с арматурой плиты перекрытия. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего сжатия, в результате чего происходит его самоупрочнение. Это дает возможность исключить ванную сварку на стыке колонн. В узле присутствуют только монтажные швы.The basis of the KUB-2.5 bezelless frame system is the design of the unit for connecting two main elements - the floor slab and the column using the embedded part - the steel shell connected to the reinforcement of the floor slab. Concrete in this unit works under conditions of comprehensive compression, as a result of which it self-hardens. This makes it possible to exclude bathroom welding at the junction of the columns. The assembly contains only mounting seams.

Монтаж каркаса выполняют в следующем порядке. Сначала устанавливают и выверяют колонны, затем на проектную отметку устанавливают надколонные плиты перекрытия и монтируют межколонные плиты перекрытия всухую. После установки арматуры в швах между плитами замоноличивают бетоном узлы соединения надколонных плит перекрытия и колонн, а также швы между плитами перекрытия.The installation of the frame is performed in the following order. First, the columns are installed and verified, then the column columns are installed on the design elevation and the column columns are dry mounted. After installing the reinforcement in the joints between the slabs, the joints of the over-column floor slabs and columns are monolithic with concrete, as well as the joints between the floor slabs.

Строительная система безригельного каркаса КУБ-2,5 может использоваться для строительства практически всего спектра сооружений, жилых и общественных зданий, промышленных сооружений, складских комплексов и т.д.The construction system of the KUB-2.5 bezelless frame can be used for the construction of almost the entire range of structures, residential and public buildings, industrial buildings, warehouse complexes, etc.

Строительная система безригельного каркаса КУБ-2,5 по сравнению с традиционными схемами строительства сборно-каркасных зданий и сооружений имеет следующие преимущества:The construction system of the KUB-2.5 bezelless frame, in comparison with traditional schemes for the construction of prefabricated frame buildings and structures, has the following advantages:

высокий уровень индустриализации - технология изготовления элементов зданий максимально переносит затраты труда строителей в цеховые условия, тем самым значительно уменьшая на строительной площадке риски как природных, так и человеческих факторов;high level of industrialization - the technology of manufacturing building elements transfers the labor costs of builders to workshop conditions, thereby significantly reducing the risks of both natural and human factors at the construction site;

высокая производительность монтажа - используются всего два типа простых и не трудоемких соединений: колонна-плита и плита-плита, то есть минимально возможное количество, что способствует ускорению монтажа; не требуется особой подготовки монтажников, все процедуры по монтажу носят стандартный характер; бригада из 5 человек монтирует в смену до 300 м² перекрытия;high installation performance - only two types of simple and non-laborious connections are used: column-plate and plate-plate, that is, the minimum possible amount, which helps to accelerate installation; special training of installers is not required, all installation procedures are standard in nature; a team of 5 people installs up to 300 m ^{2 of} overlap per shift;

сокращение количества сварочных работ - сварочные работы выполняют только для приварки четырех соединительных деталей в узле колонна-плита;reduction in the number of welding works - welding works are performed only for welding four connecting parts in the column-plate assembly;

сокращение количества бетона в процессе монтажа - количество бетона минимально, так как бетон нужен только для заделки швов между плитами и замоноличивания узла соединения колонна-плита;reduction in the amount of concrete during installation - the amount of concrete is minimal, since concrete is needed only for sealing joints between slabs and monoling the column-slab joint;

разнообразие и свобода архитектурных решений - межэтажные перекрытия могут принимать самые разнообразные формы, решаются любые архитектурные задачи по проектированию жилых, общественных или промышленных зданий.variety and freedom of architectural decisions - interfloor ceilings can take the most diverse forms, any architectural tasks for the design of residential, public or industrial buildings are solved.

Конструкции безригельных каркасов зданий и сооружений широко представлены в патентной информации. Как аналоги, можно привести примеры следующих решений.Designs of bezelless frames of buildings and structures are widely represented in patent information. As analogues, we can give examples of the following solutions.

По авторскому свидетельству СССР № 1606629, МПК Е04В 5/43, дата подачи заявки 1988.06.27, известно безбалочное перекрытие, включающее надколонные плиты перекрытия с центральным отверстием для размещения на колоннах, межколонные плиты перекрытия, имеющие опорные участки, которыми они опираются на надколонные плиты.According to USSR author's certificate No. 1606629, IPC ЕВВ 5/43, filing date 1988.06.27, bezel-less flooring is known, including over-column floor slabs with a central opening for placement on columns, inter-column floor slabs having bearing sections on which they rest on the over-column plates .

На колоннах смонтированы надколонные плиты перекрытия, имеющие в центральной части отверстие. Боковые грани надколонных плит выполнены в виде ступеньки, образующей опорный столик. На надколонные плиты опираются двумя своими противоположными краями межколонные плиты. На боковых гранях межколонных плит по всей их длине образованы четверти, которыми межколонные I плиты опираются на надколонные плиты.The columns are fitted with over-column floor slabs having a hole in the central part. The lateral faces of the column columns are made in the form of a step forming a supporting table. Intercolumn slabs are supported on over-column plates by two opposite edges. On the lateral faces of the intercolumn slabs, quarters are formed along their entire length, with which the intercolumn I slabs are supported by the supercolumn slabs.

Узел соединения колонн с надколонными плитами перекрытия включает отверстие в надколонной плите, в котором размещается колонна. Указанное отверстие имеет обрамление в виде стальной обечайки. После установки колонны в отверстие узел соединения замоноличивают.The node connecting the columns with the column columns of the floor includes a hole in the column column in which the column is placed. The specified hole has a frame in the form of a steel shell. After installing the column in the hole, the connection unit is monolithic.

На колонны сверху устанавливают надколонные плиты перекрытия. Затем на надколонные плиты укладывают межколонные плиты таким образом, что четверти этих плит опираются на столики боковых граней надколонных плит.On the columns from above, column columns are installed. Then, intercolumn plates are laid on the overhead columns so that the quarters of these plates rest on the tables of the side faces of the overhead columns.

- 1 034424- 1 034424

Известен также безригельный железобетонный каркас здания по патенту Российской Федерации № 2247812, МПК Е04В 1/18, Е04В 5/43, дата подачи заявки 2001.04.03, патентовладелец ООО Научнопроектное общество КУБ, г. Москва.Also known is the bezelless reinforced concrete frame of the building according to the patent of the Russian Federation No. 2247812, IPC Е04В 1/18, ЕВВ 5/43, filing date 2001.04.03, patent holder LLC Scientific Design Society KUB, Moscow.

Безригельный железобетонный каркас здания содержит надколонные и межколонные плиты перекрытия, а также сборные по высоте колонны. Надколонные плиты изготовлены с отверстиями, через которые проходят колонны. В местах пересечения колонн и надколонных плит арматура колонн и надколонных плит обнажена. Отверстия в надколонных плитах выполнены с обечайками, которые прикреплены к рабочей арматуре колонн. В местах стыка двух раздельных участков колонн с надколонными плитами оголенная арматура верхней колонны выполнена в виде петельного выпуска, а в нижней - в виде арматурных стержней. В местах пересечения надколонных плит перекрытия и колонн оголенная арматура колонн замоноличена с арматурой надколонных плит перекрытия.Bezelless reinforced concrete frame of the building contains over-column and inter-column floor slabs, as well as prefabricated columns in height. Overhead columns are made with holes through which the columns pass. At the intersection of columns and columns, the reinforcement of columns and columns is exposed. The holes in the column columns are made with shells that are attached to the working reinforcement of the columns. At the junction of two separate sections of columns with column columns, the bare reinforcement of the upper column is made in the form of a loop outlet, and in the lower - in the form of reinforcing bars. At the intersection of the over-column floor slabs and columns, the exposed reinforcement of the columns is monolithic with the reinforcement of the over-column floor slabs.

На ребрах надколонных плит образованы полки и опорные столики, а смежные межколонные плиты выполнены с соответствующими консолями, что обеспечивает возможность соединения надколонных и межколонных плит между собой. В ребрах плит выполнены арматурные петельные выпуски, длина которых не превышает ширину полки. При монтаже плит между петельными выпусками пропускают стержни. Столики, консоли, петельные выпуски и стержни замоноличивают бетоном.Shelves and supporting tables are formed on the ribs of the column columns, and the adjacent column columns are made with the corresponding consoles, which makes it possible to connect the column and column columns to each other. Reinforcement looped outlets are made in the edges of the plates, the length of which does not exceed the width of the shelf. When mounting plates between the hinged outlets, rods are passed. Tables, consoles, hinged outlets and rods are monolithic with concrete.

Надколонные плиты непосредственно надеты и опираются на колонны. На надколонные плиты опираются межколонные плиты. Оба типа плит выполнены плоскими, лишенными ребер, капителей и других утолщений в зоне опирания на колонны или друг на друга. Колонны выполнены постоянного сечения по высоте, лишены каких-либо капителей или выступающих за габариты колонн хомутов в зоне опирания плит перекрытия.Overhead columns are directly put on and rest on columns. Intercolumn slabs are supported on the column columns. Both types of plates are made flat, devoid of ribs, capitals and other thickenings in the zone of bearing on columns or on top of each other. The columns are made constant cross-section in height, devoid of any capitals or protruding beyond the dimensions of the columns of the clamps in the area of support of the floor slabs.

Монтаж каркаса осуществляют в следующем порядке.The installation of the frame is carried out in the following order.

Сначала выставляют в проектное положение колонны. Затем на них монтируют надколонные плиты, после чего устанавливают межколонные плиты. При монтаже применяют монтажные стойки.First put in the design position of the column. Then they mount the column columns, after which the column columns are installed. During installation, mounting racks are used.

Установку надколонной плиты на колонну выполняют с помощью монтажного кондуктора, который заранее устанавливают в отверстии, выполненном в колонне. Установленная на проектную отметку надколонная плита прикрепляется к колонне с помощью сваривания обечайки с арматурой колонны. Если на уровне установки надколонной плиты расположена стыковка верхней и нижней частей колонны, то петлевую арматуру верхней колонны сваривают со стержнями нижней колонны. Затем узел стыка замоноличивают бетоном.The installation of the column plate on the column is performed using the mounting jig, which is pre-installed in the hole made in the column. A column column mounted at the design elevation is attached to the column by welding the shell with the column reinforcement. If at the level of the installation of the column plate the docking of the upper and lower parts of the column is located, then the loop reinforcement of the upper column is welded to the rods of the lower column. Then the joint is monolithic concrete.

Установка межколонных плит в проектное положение производится на опорные столики надколонных плит. При монтаже межколонных плит арматурные петельные выпуски перехлестывают друг друга, образуя просвет, через который пропускают горизонтальные стержни. Стык замоноличивают бетоном.The installation of intercolumn plates in the design position is carried out on the supporting tables of the column columns. During the installation of intercolumn plates, reinforcing looped outlets overlap each other, forming a gap through which horizontal rods are passed. The joint is monolithic with concrete.

Общими признаками указанных аналогов и заявляемого решения являются безригельный каркас здания, сооружения, содержащий колонны, надколонные плиты перекрытия, опирающиеся на колонны, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия, узлы соединения колонн с надколонными плитами перекрытия и узлы соединения плит перекрытия между собой.Common features of these analogues and the proposed solution are the bezelless frame of a building, a structure containing columns, over-column floor slabs resting on columns, inter-column floor slabs located between the over-column floor slabs, the connection nodes of the columns with the over-column floor slabs and the nodes of the connection of the floor slabs to each other.

Конструкции безригельных каркасов по приведенным аналогам не позволяют в полной мере реализовать потенциальные преимущества строительных систем безригельных каркасов по следующим причинам.Designs of bezelless frames according to the given analogues do not allow to fully realize the potential advantages of building systems of bezelless frames for the following reasons.

В указанных конструкциях жесткость каркаса и сопротивляемость продавливающим нагрузкам ограничены, поскольку опирание надколонной плиты перекрытия на колонну осуществляется только через искусственно созданный в условиях строительной площадки соединительный узел, локализованный в пределах поперечного сечения колонны, геометрия и конструктивные особенности которого не позволяют воспринимать значительные изгибающие моменты и осевые нагрузки.In these constructions, the rigidity of the frame and resistance to bursting loads are limited, since the support of the over-column floor slab on the column is carried out only through a connecting unit artificially created at the construction site, localized within the cross-section of the column, the geometry and design features of which do not allow significant bending moments and axial load.

Необходимость сварки деталей и замоноличивания узлов соединения колонн с надколонными плитами перекрытия увеличивает трудоемкость монтажа и расход бетона на строительной площадке; кроме того, замоноличивание указанных узлов как наиболее ответственных узлов каркаса требует высокой культуры производства и строгого контроля, что ограничено в условиях строительной площадки.The need to weld parts and embed nodes connecting columns with columns above the floor slabs increases the complexity of installation and concrete consumption at the construction site; in addition, monoling these nodes as the most critical frame nodes requires a high production culture and strict control, which is limited in a construction site.

Указанные конструкции каркаса имеют недостаточную сейсмическую устойчивость. Для обеспечения сейсмической устойчивости необходимо дополнять конструкции дополнительными конструктивными элементами (связи, диафрагмы, демпферы колебаний и другие средства обеспечения сейсмической устойчивости), что ухудшает экономические показатели строительства, приводит к перерасходу строительных материалов и ограничению архитектурно планировочных решений.These frame designs have insufficient seismic stability. To ensure seismic stability, it is necessary to supplement the design with additional structural elements (communications, diaphragms, vibration dampers and other means of ensuring seismic stability), which worsens the economic performance of construction, leads to cost overruns of building materials and the limitation of architectural planning decisions.

В качестве прототипа выбран безригельный каркас здания, сооружения, известный по патенту Украины на изобретение № 99847, МПК Е04В 1/18, Е04В 5/43, Е04В 1/21, дата подачи заявки 09.08.2010.As a prototype, a bezelless frame of a building, structure, known by the patent of Ukraine for invention No. 99847, IPC Е04В 1/18, ЕВВ 5/43, Е04В 1/21, application filing date 09.08.2010 is selected.

Безригельный каркас содержит колонны, надколонные плиты перекрытия, расположенные между верхними торцами нижних колонн и нижними торцами верхних колонн, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия, узлы соединения колонн с надколонными плитами перекрытия и узлы соединения надколонных и межколонных плит перекрытия между собой.The bezelless frame contains columns, over-column floor slabs located between the upper ends of the lower columns and lower ends of the upper columns, inter-column floor slabs located between the over-column floor slabs, nodes for connecting the columns to the over-column floor slabs, and nodes for connecting the over-column and inter-column floor slabs to each other.

Колонны выполнены с угловым, и/или тавровым, и/или крестообразным поперечным сечением вThe columns are made with angular, and / or tee, and / or cross-shaped cross-section in

- 2 034424 соответствии с их расположением на плане здания. Такое исполнение колонн реализует возможность опирания плит перекрытия на торцы колонн с увеличенной площадью опирания без применения выступающих консольных элементов как на колоннах, так и на плитах перекрытия. Колонны угловой, тавровой или крестообразной формы в поперечном сечении являются пространственно устойчивыми вертикальными элементами, воспринимающими как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки.- 2 034424 according to their location on the floor plan. Such a design of columns realizes the possibility of supporting floor slabs on the ends of columns with an increased bearing area without the use of protruding cantilever elements on both columns and floor slabs. Columns of angular, tee or cross-shaped in cross section are spatially stable vertical elements, perceiving both vertical and horizontal loads.

Габаритные размеры поперечного сечения колонн соответствуют следующему соотношению: c_i<W_i/F_i, где c_i - эксцентриситет приложения к i-й колонне суммарной продольной силы, W; - осевой момент сопротивления поперечного сечения i-й колонны относительно оси, перпендикулярной линии, проходящей через точку приложения суммарной продольной силы и центр тяжести сечения, F_i - общая площадь поперечного сечения i-й колонны.The overall dimensions of the cross section of the columns correspond to the following relationship: c _i <W _i / F _i , where c _i is the eccentricity of the application of the total longitudinal force to the i-th column, W; - the axial moment of resistance of the cross section of the i-th column relative to the axis perpendicular to the line passing through the point of application of the total longitudinal force and the center of gravity of the cross section, F _i - the total cross-sectional area of the i-th column.

Такое исполнение поперечного сечения колонн обеспечивает в стыковых швах соединения колонн с надколонными плитами треугольную или трапециевидную эпюру напряжений во всех случаях действия суммарных вертикальных (продольных) сил. То есть в стыковых горизонтальных швах между колоннами и надколонными плитами при всех возможных эксплуатационных нагрузках в вертикальном направлении всегда действуют только напряжения сжатия. Это обеспечивает возможность соединения строительных элементов (верхний торец нижней колонны, надколонная плита перекрытия, нижний торец верхней колонны в узле их соединения) путем их свободного опирания, что позволяет отказаться от традиционных выпусков продольной рабочей арматуры на торцах колонн с последующим их соединением путем сварки при монтаже каркаса и применить плоскостные стыковые швы со свободным опиранием в соединениях колонн с надколонными плитами, снижает трудоемкость монтажных работ на строительной площадке.This embodiment of the cross section of the columns provides in the butt seams of the connection of the columns with the column columns a triangular or trapezoidal stress diagram in all cases of the action of the total vertical (longitudinal) forces. That is, in the horizontal butt joints between the columns and the columns above the columns, at all possible operational loads in the vertical direction, only compression stresses always act. This makes it possible to connect building elements (the upper end of the lower column, the overhead column slab, the lower end of the upper column at the junction) by freely supporting them, which eliminates the traditional releases of longitudinal working reinforcement at the ends of the columns with their subsequent connection by welding during installation frame and apply planar butt seams with free support in the joints of columns with column columns, reduces the complexity of installation work at the construction site.

В торцах колонн выполнены глухие отверстия, а в надколонных плитах перекрытия - соосные им сквозные отверстия, в которых установлены стержни. Указанные стержни могут быть выполнены как направляющие стержни, свободно установленные в указанных отверстиях, или как силовые штыри, замоноличенные в указанных отверстиях.Blind holes are made in the ends of the columns, and through-hole coaxial to them through the rods are installed in the column columns of the floor. These rods can be made as guide rods freely installed in these holes, or as power pins monolithic in these holes.

Узлы соединения надколонных плит перекрытия с торцами колонн выполнены в виде сухих плоскостных стыковых швов, или швов со слоем клеевого раствора, или швов со слоем строительного раствора.The nodes of the connection of the over-pillar floor slabs with the ends of the columns are made in the form of dry planar butt joints, or joints with a layer of adhesive, or joints with a layer of mortar.

Узлы соединения плит перекрытия (надколонных и межколонных) между собой выполнены в виде противоположных петельных арматурных выпусков плит, попарно соединенных вязальной проволокой, а также штрабы на ребрах плит, замоноличенных бетоном.The nodes of the connection of floor slabs (supracolumn and intercolumn) to each other are made in the form of opposite hinged reinforcing outlets of the plates, paired with a knitting wire, as well as strokes on the edges of the slabs monolithic with concrete.

Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются безригельный каркас здания, сооружения, содержащий колонны, расположенные по сетке плана и выполненные с угловым, и/или тавровым, и/или крестообразным поперечным сечением, надколонные плиты перекрытия, расположенные между верхними торцами нижних колонн и нижними торцами верхних колонн и соединенные с указанными торцами колонн свободным опиранием через плоские горизонтальные стыковые швы, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия и соединенные с ними.Common features of the prototype and the proposed solution are the bezelless frame of a building, a structure containing columns located along a plan grid and made with an angular and / or tee and / or cross-shaped cross section, over-column floor slabs located between the upper ends of the lower columns and the lower ends the upper columns and connected to the specified ends of the columns by free support through flat horizontal butt joints, intercolumn floor slabs located between the supercolumn floor slabs and soy Din with them.

Решение по прототипу обеспечивает все преимущества сборных безригельных каркасных конструкций (уменьшение количества сварочных работ и расхода бетона в процессе монтажа, высокая производительность монтажных работ, высокий уровень индустриализации и другие), однако не обеспечивает устойчивость здания, сооружения в условиях сейсмического воздействия средней и большой интенсивностей. Для обеспечения устойчивости такого здания в указанных условиях необходимо выполнение специальных мероприятий, например введение в конструкцию дополнительных конструкционных элементов (вертикальных крестовых связей между колоннами, в том числе с демпферами колебаний, сейсмоизоляционных опор между надземными частями здания и фундаментом и т.д.), увеличение прочности колонн и надколонных плит перекрытия путем дополнительного армирования, повышение марки бетона. Такие специальные меры, как правило, технически и экономически нерациональны, приводят к перерасходу строительных материалов, усложнению монтажных работ, ограничению возможностей архитектурно-планировочных решений.The solution according to the prototype provides all the advantages of prefabricated bezelless frame structures (reducing the number of welding and concrete consumption during installation, high productivity of installation works, high level of industrialization and others), but it does not ensure the stability of a building, structure under seismic effects of medium and high intensities. To ensure the stability of such a building under these conditions, it is necessary to carry out special measures, for example, the introduction of additional structural elements (vertical cross connections between columns, including vibration dampers, seismic isolation supports between the aboveground parts of the building and the foundation, etc.), increase the strength of columns and over-column slabs by additional reinforcement, increasing the grade of concrete. Such special measures, as a rule, are technically and economically irrational, leading to over-expenditure of building materials, complicating installation work, and limiting the possibilities of architectural and planning solutions.

В решении по прототипу предусмотрено соединение колонн и надколонных плит перекрытия путем свободного опирания колонн и плит перекрытия в стыковых швах. Соотношение c_i<W_i/F_i является условием, обеспечивающим в стыковых швах только напряжения сжатия, то есть условием не раскрытия стыковых швов в процессе эксплуатации здания. Такая строительная конструкция ведет себя как монолитная конструкция (упругая колебательная система) с частотой собственных колебаний, границами упругого деформирования и особенностями пластической деформации конструкции. То есть в условиях сейсмического воздействия в такой строительной конструкции значительная часть энергии сейсмического воздействия будет превращаться в потенциальную энергию напряженного состояния конструкционных элементов здания, другая часть энергии сейсмического воздействия будет рассеиваться (поглощаться) за счет неупругих деформаций элементов строительной конструкции с некоторым уровнем разрушения здания.The solution of the prototype provides for the connection of columns and over-column floor slabs by freely supporting columns and floor slabs in butt joints. The ratio c _i <W _i / F _i is a condition providing only compressive stresses in the butt joints, that is, the condition for the butt joints not to open during operation of the building. Such a building structure behaves as a monolithic structure (elastic vibrational system) with the frequency of natural vibrations, the boundaries of elastic deformation and the features of plastic deformation of the structure. That is, under the conditions of seismic impact in such a building structure, a significant part of the energy of the seismic impact will be converted into potential energy of the stress state of the structural elements of the building, another part of the energy of the seismic impact will be dissipated (absorbed) due to inelastic deformations of the building structure elements with a certain level of destruction of the building.

При увеличении интенсивности сейсмических воздействий до средних или больших величин становится проблематичным сохранение трапециевидных или треугольных форм эпюр вертикальных напря- 3 034424 жений сжатия в соединениях торцов колонн с надколонными плитами перекрытия (в соединениях плоскими горизонтальными стыковыми швами путем свободного опирания). Возникает опасность неуправляемого раскрытия стыковых швов, которая растет по мере увеличения сейсмических нагрузок.With an increase in the intensity of seismic impacts to medium or large values, it becomes problematic to maintain trapezoidal or triangular shapes of vertical stress diagrams in the joints of the ends of the columns with the column columns of the floor (in the joints with flat horizontal butt welds by free support). There is a danger of uncontrolled opening of butt joints, which increases with increasing seismic loads.

Обеспечение сейсмической устойчивости в таких условиях может быть достигнуто путем повышение прочности несущих элементов конструкции, что достигается увеличением размеров поперечных сечений и/или прочности материалов; при этом увеличивается масса строительной конструкции, что приводит к увеличению усилий от сейсмических воздействий (повышение прочности не сопровождается пропорциональным повышением сейсмостойкости); увеличение размеров поперечного сечения колонн имеет ограничения, так как система безригельного каркаса может превратится в геометрически неприемлемое абсурдное состояние;Ensuring seismic stability in such conditions can be achieved by increasing the strength of the structural members, which is achieved by increasing the size of the cross sections and / or strength of the materials; this increases the mass of the building structure, which leads to an increase in efforts from seismic effects (increased strength is not accompanied by a proportional increase in seismic resistance); the increase in the cross-sectional dimension of the columns has limitations, since the system of the bezelless frame can turn into a geometrically unacceptable absurd state;

введение в строительную конструкцию специальных элементов для поглощения и рассеяния энергии сейсмического воздействия (инерционные демпферы, разновидности гистерезисных демпферов, упругопластические стальные или свинцовые элементы, швы скольжения или резинометаллические опоры для изолирования надземной части строительной конструкции от фундамента и т.д.) существенно усложняет строительную конструкцию и ее эксплуатацию.the introduction of special elements for the absorption and dissipation of seismic energy into the building structure (inertial dampers, types of hysteresis dampers, elastoplastic steel or lead elements, sliding joints or rubber-metal supports to isolate the aboveground part of the building structure from the foundation, etc.) significantly complicates the building structure and its operation.

Согласно международной шкале сейсмической интенсивности МЗК-64 к сейсмическим воздействиям средней интенсивности (VII/VIII баллов) относятся воздействия, от которых в зданиях, сооружениях возникают усилия, способные привести к значительным повреждениям. К сейсмическим воздействиям большой интенсивности (IX баллов и выше) относятся воздействия, от которых в зданиях, сооружениях возникают усилия, способные привести к неприемлемым повреждениям и полному разрушению.According to the international seismic intensity scale МЗК-64, medium-intensity seismic actions (VII / VIII points) include influences from which efforts arise in buildings and structures that can lead to significant damage. Seismic impacts of high intensity (IX points and above) include impacts from which efforts arise in buildings and structures that can lead to unacceptable damage and complete destruction.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования безригельного каркаса здания, сооружения, в котором за счет особенностей конструктивных решений достигается повышение сейсмической устойчивости здания, сооружения в условиях сейсмических воздействий средней и большой интенсивностей без использования дополнительных элементов в конструктивной схеме здания, сооружения, что обеспечивает технико-экономическую рациональность конструкции.The basis of the invention is the task of improving the bezelless frame of a building, structure, in which due to the peculiarities of the design solutions, an increase in the seismic stability of the building, structure under medium and high intensity seismic effects without the use of additional elements in the structural design of the building, structure is achieved, which ensures a technical and economic rationality of design.

Поставленная задача решается тем, что в безригельного каркасе здания, сооружения, содержащем колонны, расположенные по сетке плана и выполненные с угловым, и/или тавровым, и/или крестообразным поперечным сечениям, надколонные плиты перекрытия, расположенные между верхними торцами нижних колонн и нижними торцами верхних колонн и соединенные с указанными торцами колонн свободным опиранием через плоские горизонтальные стыковые швы, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия и соединенные с ними, согласно изобретению колонны выполнены с соблюдением условий следующих соотношений: (e₁+e_sb1)>W₁/F₁, P₁(e_max-e₁)>Q₁H₁K₁, где e₁ -эксцентриситет приложения к i-й колонне продольной силы при отсутствии сейсмического воздействия, e_sb1 -эксцентриситет приложения к i-й колонне продольной силы в результате сейсмического воздействия средней и большой интенсивностей, W1 - осевой момент сопротивления поперечного сечения 1-й колонны относительно оси, перпендикулярной линии, проходящей через точку приложения суммарной продольной силы и центр тяжести поперечного сечения 1-й колонны, F₁ - общая площадь поперечного сечения 1-й колонны, P₁ - продольная сила, приложенная к 1-й колонне при отсутствии сейсмического воздействия, e_max - эксцентриситет приложения к i-й колонны суммарной продольной силы в направлении сейсмического воздействия, величина которого равна расстоянию от центра тяжести сечения 1-й колонны до зоны сечения с максимальными напряжениями, Q₁ -максимальная горизонтальная сила в результате сейсмического воздействия, приложенная к 1-й колонне в узле соединения колонны с надколонной плитой перекрытия, H1 -расстояние между торцами 1-й колонны, K1 - коэффициент, учитывающий характер изменения величины, направления и времени действия горизонтальной силы Q1, приложенной к 1-й колонне в узле соединения колонны с надколонной плитой перекрытия.The problem is solved in that in the bezelless frame of the building, structure, containing columns located along the plan grid and made with angular and / or tee and / or cross-shaped cross-sections, over-column floor slabs located between the upper ends of the lower columns and the lower ends the upper columns and connected to the indicated ends of the columns with a free support through flat horizontal butt joints, intercolumn floor slabs located between the column columns of the floor and connected to them, with According to the invention, the columns are made in compliance with the following relations: (e ₁ + e _sb1 )> W ₁ / F ₁ , P ₁ (e _max -e ₁ )> Q ₁ H ₁ K ₁ , where e _{1 is the} eccentricity of the application to i- the first longitudinal force column in the absence of seismic impact, e _{sb1 is the} eccentricity of the application of the longitudinal force to the i-th column of medium and high intensity seismic effects, W1 is the axial moment of resistance of the cross section of the 1st column relative to the axis perpendicular to the line passing through the point application of total longitudinal force and center of gravity across the cross section of the 1st column, F ₁ is the total cross-sectional area of the 1st column, P ₁ is the longitudinal force applied to the 1st column in the absence of seismic impact, e _max is the eccentricity of the total longitudinal force applied to the i-th column in seismic impact direction, the magnitude of which is equal to the distance from the center of gravity of the cross section of the 1st column to the cross section area with a maximum voltage, Q ₁ is the maximal horizontal force as a result of the seismic action applied to the 1 st column in the node column connection cooker nadkolonnoy overlap, H1 is the distance between the ends of the 1st column, K1 - coefficient taking into account the variation of magnitude, direction, and time Q1 horizontal force action applied to the 1 st column in the node column connection nadkolonnoy floor slab.

Указанные признаки являются существенными признаками изобретения.These signs are the essential features of the invention.

Плоские горизонтальные стыковые швы целесообразно выполнить с прокладками, что дополнительно повышает сейсмическую устойчивость здания, сооружения.It is advisable to perform flat horizontal butt joints with gaskets, which further increases the seismic stability of the building and structure.

Прокладки могут быть упругими или пластичными.Gaskets may be resilient or ductile.

Пластичные прокладки позволяют уменьшить концентрации напряжений в стыках, связанные с несовершенством изготовления и монтажа контактирующих элементов.Plastic gaskets can reduce the concentration of stresses in the joints associated with imperfections in the manufacture and installation of contacting elements.

Наличие упругих прокладок позволяет за счет подбора их жесткости регулировать динамический отклик (реакцию) строительной системы при сейсмическом воздействии и уменьшать инерционные силы. Кроме того, упругие прокладки при взаимных поворотах контактирующих элементов позволяют увеличить площадь контакта и снизить контактные напряжения. Модуль упругости прокладок принимается значительно ниже модуля упругости материала перекрытия и колонн.The presence of elastic gaskets allows, due to the selection of their stiffness, to regulate the dynamic response (reaction) of the building system under seismic effects and reduce inertial forces. In addition, the elastic gaskets during mutual rotations of the contacting elements can increase the contact area and reduce contact stress. The elastic modulus of the gaskets is taken much lower than the elastic modulus of the floor material and columns.

Прокладки могут быть выполнены однослойными или многослойными. Целесообразность выполнения прокладок в виде нескольких слоев связана с тем, что часть прокладок может иметь преимущественно упругие свойства, а часть - преимущественно пластические свойства, за счет чего на этапе строительства достигается нивелирования возможных геометрических несовершенств элементов стыка, а также повышаются диссипативные свойства системы (способность рассеивать энергию, передаваемую наGaskets can be made single-layer or multi-layer. The feasibility of gaskets in the form of several layers is due to the fact that part of the gaskets can have predominantly elastic properties, and part - mainly plastic properties, due to which, at the construction stage, leveling of possible geometric imperfections of the joint elements is achieved, as well as the dissipative properties of the system are increased (the ability to dissipate energy transmitted to

- 4 034424 здание при сейсмических воздействиях).- 4 034424 building with seismic effects).

Слои многослойных прокладок могут быть выполнены с различной толщиной. За счет изменения толщины прокладок можно регулировать их жесткость и соответственно регулировать динамический отклик (реакцию) строительной системы при сейсмическом воздействии и уменьшать инерционные силы.Layers of multilayer gaskets can be made with different thicknesses. By changing the thickness of the gaskets, it is possible to adjust their rigidity and accordingly adjust the dynamic response (reaction) of the building system under seismic action and reduce inertial forces.

Прокладки могут быть выполнены с переменной жесткостью в направлении от центра тяжести к периферии в плановой плоскости. В связи с тем, что при сейсмическом воздействии при взаимных поворотах элементов стыка дополнительные напряжения возникают преимущественно в периферийных зонах стыковых швов, целесообразно эти зоны частично разгрузить. Это достигается тем, что прокладки в центральной зоне стыка выполняют с большей жесткостью.Gaskets can be made with variable stiffness in the direction from the center of gravity to the periphery in the planned plane. Due to the fact that during seismic action during mutual rotations of the joint elements, additional stresses arise mainly in the peripheral zones of the butt joints, it is advisable to partially relieve these zones. This is achieved by the fact that the gaskets in the Central zone of the joint perform with greater rigidity.

Переменная продольная жесткость прокладок в направлении от центра тяжести к периферии может быть обеспечена путем выполнения их с переменной толщиной или выполнения в прокладках отверстий разного диаметра.Variable longitudinal stiffness of the gaskets in the direction from the center of gravity to the periphery can be achieved by making them with variable thickness or by making holes of different diameters in the gaskets.

Между слоями многослойных прокладок могут быть выполнены фрикционные слои, если коэффициенты трения между отдельными слоями прокладок будут недостаточными для обеспечения совместной работы при сдвиге и предупреждения неконтролируемого горизонтального перемещения.Friction layers can be made between the layers of multilayer gaskets if the friction coefficients between the individual layers of the gaskets are insufficient to ensure joint work during shear and to prevent uncontrolled horizontal movement.

Причинно-следственная связь существенных признаков изобретения с достигаемым результатом (повышение сейсмической устойчивости здания, сооружения в условиях сейсмических воздействий средней и большой интенсивностей без использования дополнительных элементов в конструктивной схеме здания, сооружения) объясняется следующим.The causal relationship of the essential features of the invention with the achieved result (increased seismic stability of the building, structures under medium and high intensity seismic effects without the use of additional elements in the structural design of the building, structure) is explained as follows.

Заявляемое решение основано на принципе преобразования энергии сейсмического воздействия в потенциальную энергию положения элементов конструкции (не в потенциальную энергию напряженного состояния элементов конструкции, как в прототипе) за счет возможности свободного и безопасного для здания, сооружения перемещения ее конструктивных элементов (блоков) в вертикальном направлении при сейсмическом воздействии с последующим их возвратом в исходное (стационарное) положение за счет действия сил гравитации. Изменение положения (подъем) реализуется за счет поворота колонн (раскрытие стыков колонн в условиях свободного опирания) относительно их крайних точек. Это принципиальной разницей в преобразовании (поглощении) энергии сейсмического воздействия: в заявляемом решении - в потенциальную энергию положения элементов конструкции, в решении по прототипу - в потенциальную энергию напряженного состояния элементов конструкции.The claimed solution is based on the principle of converting the energy of seismic action into the potential energy of the position of the structural elements (not the potential energy of the stress state of the structural elements, as in the prototype) due to the possibility of free and safe for the building, the construction of moving its structural elements (blocks) in the vertical direction when seismic impact with their subsequent return to their original (stationary) position due to the action of gravitational forces. The change of position (rise) is realized due to the rotation of the columns (opening of the joints of the columns in the conditions of free support) relative to their extreme points. This is a fundamental difference in the conversion (absorption) of energy of seismic effects: in the claimed solution - into the potential energy of the position of the structural elements, in the solution according to the prototype - into the potential energy of the stressed state of the structural elements.

В заявляемом решении энергия сейсмического воздействия Е_сейсм превращается в потенциальную энергию положения (не в потенциальную энергию напряженного состояния) конструктивных элементов (блоков) здания АЕ_потенц, которая определяется формулой ДЕ^е^Еш^АД, где ш, - масса i-го конструктивного элемента (блока) здания, g - ускорение земного притяжения, Ah, - перемещение i-го конструктивного элемента (блока) здания в вертикальном направлении в результате сейсмического воздействия. Потенциальная энергия положения здания, сооружения увеличивается за счет поглощения (преобразования) энергии сейсмического воздействия. После сейсмического воздействия конструктивные элементы (блоки) здания, сооружения свободно и безопасно для сооружения возвращаются в исходное (стационарное) положение за счет действия сил гравитации.In the claimed solution, the energy of the seismic impact E _{seism is} converted into the potential energy of the position (not the potential energy of the stressed state) of the structural elements (blocks) of the building AE _potential , which is determined by the formula DE ^ e ^ Es ^ AD, where w is the mass of the i-th structural element (block) of the building, g - acceleration of gravity, Ah, - movement of the i-th structural element (block) of the building in the vertical direction as a result of seismic effects. The potential energy of the position of the building, structure increases due to the absorption (conversion) of the energy of seismic effects. After seismic action, the structural elements (blocks) of the building, structure freely and safely for the structure are returned to their original (stationary) position due to the action of gravitational forces.

Возможность свободного и безопасного для здания перемещения его конструктивных элементов (блоков) в вертикальном направлении с преобразованием энергии сейсмического воздействия в потенциальную энергию положения конструктивных элементов (блоков) здания с последующим безопасным возвращением элементов (блоков) здания в исходное (стационарное) положение обеспечивается указанными соотношениями (e+e_sbi)>W_i/F_i, P,(c_max-c,)>Q,H,K,.The possibility of free and safe for the building movement of its structural elements (blocks) in the vertical direction with the conversion of seismic energy into potential energy of the position of the structural elements (blocks) of the building with the subsequent safe return of the elements (blocks) of the building to its original (stationary) position is provided by the indicated relations ( e + e _sbi )> W _i / F _i , P, (c _max -c,)> Q, H, K ,.

Соотношение (e_i+e_sbi)>W_i/F_i является условием раскрытия стыков колонн при сейсмических воздействиях средней и большой интенсивностей (возможность вертикального перемещения конструктивных элементов здания с преобразованием энергии сейсмического воздействия в потенциальную энергию положения элементов здания).The ratio (e _i + e _sbi )> W _i / F _i is the condition for the disclosure of the joints of the columns under medium and high intensity seismic effects (the possibility of vertical movement of structural elements of the building with the conversion of the energy of seismic effects into the potential energy of the position of the building elements).

Соотношение P_i(e_max-e_i)>Q_iH_iK_i ограничивает величину раскрытия стыков до заранее заданной величины, то есть предупреждает возможность опрокидывания конструктивных элементов (блоков) здания и обеспечивает безопасное возвращение элементов (блоков) здания в исходное (стационарное) положение после сейсмического воздействия.The ratio P _i (e _max -e _i )> Q _i H _i K _i limits the magnitude of the disclosure of joints to a predetermined value, that is, it prevents the possibility of capsizing structural elements (blocks) of the building and ensures the safe return of the elements (blocks) of the building to the original (stationary ) position after seismic impact.

Рассеяние энергии сейсмического воздействия в предлагаемой конструкции безригельного каркаса происходит на всех несущих элементах системы в отличие от известных систем защиты зданий от сейсмических воздействий.The dissipation of the energy of seismic effects in the proposed design of the frameless frame occurs on all the supporting elements of the system, in contrast to the known systems for protecting buildings from seismic effects.

Зависимости (e_i+e_sbi)>W_i/F_i, P_i(e_max-e_i)>Q_iH_iK_i являются критериями при проведении проверочных расчетов. Сначала создают расчетную модель, в которой все параметры являются заданными. Далее выполняют проверочные расчеты, результаты которых сравнивают с указанными критериями. В случае невыполнения критериев в расчетной модели меняют один или несколько параметров и проводят повторный проверочный расчет. Подбор параметров строительной системы и проверочные расчеты выполняют до тех пор, пока параметры строительной системы не будут соответствовать указанным критериям.Dependencies (e _i + e _sbi )> W _i / F _i , P _i (e _max- e _i )> Q _i H _i K _i are the criteria for performing verification calculations. First, create a calculation model in which all parameters are given. Next, test calculations are performed, the results of which are compared with the specified criteria. In case of failure to fulfill the criteria in the calculation model, one or several parameters are changed and repeated verification calculation is carried out. The selection of the parameters of the building system and verification calculations are performed until the parameters of the building system meet the specified criteria.

- 5 034424- 5,034424

Физический смысл коэффициента K₁, который присутствует в зависимости P₁(e_max-e₁)>Q₁H₁K₁ выражается в следующем, коэффициент K₁, учитывает динамику изменения величины, направления и времени действия горизонтальной силы сейсмического воздействия Q₁. Зависимость P₁(e_max-e₁)>Q₁H₁K₁ представляет собой уравнение равновесия моментов всех сил относительно точки, вокруг которой осуществляется проворачивание колонны при сейсмическом воздействии.The physical meaning of the coefficient K ₁ , which is present in the dependence P ₁ (e _max -e ₁ )> Q ₁ H ₁ K ₁ is expressed as follows, the coefficient K ₁ takes into account the dynamics of the magnitude, direction and time of the horizontal seismic force Q ₁ . The dependence P ₁ (e _max -e ₁ )> Q ₁ H ₁ K ₁ is the equation of the equilibrium of moments of all forces relative to the point around which the column is rotated under seismic action.

Сила P₁, входящая в левую часть указанной зависимости, по характеру является постоянной статической величиной, а сила Q₁, входящая в правую часть зависимости, является переменной динамичной величиной.The force P ₁ entering the left side of the indicated dependence is constant static in character, and the force Q ₁ entering the right side of the dependence is a dynamic variable.

В зависимость P₁(e_max-e₁)>Q₁H₁K₁ входит максимальное (амплитудное) значение горизонтальной силы сейсмического воздействия Q1 (Q1 - максимальная горизонтальная сила в результате сейсмического воздействия, приложенная к i-й колонне в узле соединения колонны с надколонной плитой перекрытия). Очевидно, что результат действия горизонтальной статической силы с величиной Q₁ будет отличаться от результата действия горизонтальной динамической силы с амплитудным значением Q₁. Приведение максимального (амплитудного) значения динамической горизонтальной силы сейсмического воздействия Q1 к эквивалентному по результатам действия значению горизонтальной статической силы (обозначим его Qskb) выполняется с использованием коэффициента K₁: Q₁эκ_В ⁼Q₁ K₁ или K^Q^^/QpThe dependence P ₁ (e _max -e ₁ )> Q ₁ H ₁ K ₁ includes the maximum (amplitude) value of the horizontal seismic force Q1 (Q1 is the maximum horizontal force as a result of seismic action applied to the i-th column in the column connection node with a pillar floor slab). It is obvious that the result of the horizontal static force with the value of Q ₁ will differ from the result of the horizontal dynamic force with the amplitude of Q ₁ . The maximum (amplitude) value of the dynamic horizontal seismic force Q1 is reduced to the equivalent value of the horizontal static force (denoted by Qskb) using the coefficient K ₁ : Q ₁ eκ _B ⁼ Q ₁ K ₁ or K ^ Q ^^ / Qp

To есть зависимость P₁(e_max-e₁)>Q₁H₁K₁ может быть представлена в виде P^e^-e^^^KB H₁, где Q^ra - величина горизонтальной статической силы, действие которой на строительную конструкцию эквивалентно действию динамической силы с максимальным (амплитудным) значением O₁.That is the dependence P ₁ (e _max -e ₁ )> Q ₁ H ₁ K ₁ can be represented in the form P ^ e ^ -e ^^^ KB H ₁ , where Q ^ ra is the value of the horizontal static force, whose action on the building structure is equivalent to the action of a dynamic force with a maximum (amplitude) value of O ₁ .

Расчеты выполняют по известной методике, в основу которой положен критерий равенства импульсов силы статической и силы динамической (условие эквивалентности действия указанных сил на строительную конструкцию). Расчеты выполняют с использованием известных программных комплексов.The calculations are carried out according to a well-known technique, which is based on the criterion for the equality of impulses of static and dynamic forces (condition for the equivalence of the action of these forces on a building structure). Calculations are performed using well-known software systems.

Подтверждение технического результата может быть выполнено путем сравнения двух следующих схем строительных конструкций:Confirmation of the technical result can be performed by comparing the following two schemes of building structures:

а) первая схема с признаками заявляемого решения (строительная конструкция выполнена со свободным опиранием колонн в стыковых швах, возможности раскрытия которых обеспечены соотношением (e₁+e_sb1)>W₁/F₁ и ограничены соотношением P₁(e_max-e₁)>Q₁H₁K₁; в такой конструкции энергия сейсмического воздействия превращается в потенциальную энергию положения конструкционных элементов здания за счет их вертикального перемещения с последующим рассеиванием потенциальной энергии при возвращении элементов здания в исходное (стационарное) положение;a) the first scheme with the features of the proposed solution (the building structure is made with free support of the columns in the butt welds, the opening possibilities of which are provided by the ratio (e ₁ + e _sb1 )> W ₁ / F ₁ and are limited by the ratio P ₁ (e _max -e ₁ ) > Q ₁ H ₁ K ₁ ; in this design, the energy of the seismic effect is converted into the potential energy of the position of the structural elements of the building due to their vertical movement with the subsequent dissipation of potential energy when the elements of the building return to their original (stationary) position;

б) вторая схема с признаками прототипа (строительная конструкция со свободным опиранием колонн в стыковых швах, в которых имеют место только напряжения сжатия; возможности раскрытия стыковых швов исключены соотношением e₁<W₁/F₁; в такой конструкции энергия сейсмического воздействия превращается в потенциальную энергию напряженного состояния элементов конструкции и частично рассеивается (поглощается) за счет неупругих деформаций элементов строительной конструкции.b) the second scheme with the features of the prototype (building structure with free support of the columns in the butt joints, in which only compression stresses occur; the possibility of opening the butt joints is excluded by the ratio e ₁ <W ₁ / F ₁ ; in this design, the energy of the seismic effect is converted into potential the stress state energy of structural elements and is partially dissipated (absorbed) due to inelastic deformations of structural elements.

Горизонтальную нагрузку сейсмических воздействий принимали в соответствии с параметрами сейсмического воздействия, описанного акселерограммой Vb6r (табл. 6.10 ДБН 1.1-12:2014).The horizontal load of seismic actions was taken in accordance with the parameters of the seismic action described by the Vb6r accelerogram (Table 6.10 DBN 1.1-12: 2014).

Результаты расчетов по известным методикам показывают, что применение технического решения в соответствии с прототипом в условиях сейсмических воздействий с интенсивностью до 9 баллов требует неприемлемого увеличения габаритов колонн, что превращает колонны в перекрестные стены со значительными дополнительными затратами материалов.The results of calculations by known methods show that the application of a technical solution in accordance with the prototype under seismic conditions with an intensity of up to 9 points requires an unacceptable increase in the dimensions of the columns, which turns the columns into cross walls with significant additional material costs.

Для строительной конструкции с признаками заявляемого решения габаритные размеры поперечного сечения колонн в условиях сейсмического воздействия до 9 баллов не превышают 1,5 м. При использовании технического решения по прототипу габаритные размеры поперечного сечения колонн в условиях сейсмического воздействия до 9 баллов при других равных условиях должны быть увеличены до величин 2,3, 5, 8 м для интенсивностей 7, 8 и 9 баллов соответственно, что неприемлемо и требует введения в конструкцию дополнительных конструкционных элементов и узлов.For a building structure with the features of the proposed solution, the overall dimensions of the cross-section of the columns under seismic conditions up to 9 points do not exceed 1.5 m. When using the technical solution according to the prototype, the overall dimensions of the cross-sections of the columns under seismic effects up to 9 points, with other conditions being equal increased to values of 2.3, 5, 8 m for intensities of 7, 8 and 9 points, respectively, which is unacceptable and requires the introduction of additional structural elements and assemblies.

Проведены также исследования чувствительности указанных выше строительных конструкций (конструкции по прототипу и заявляемой конструкции) к частотной характеристике сейсмического воздействия путем компьютерного моделирования результатов сейсмического воздействия на указанные строительные конструкции с использованием известной программы LIRA10. В качестве критерия чувствительности использовались спектры реакций ускорения. Наличие на графике спектра реакции ускорения неравномерностей в виде всплесков является критерием чувствительности конструкции к сейсмическим воздействиям с соответствующими частотами.Studies have also been conducted of the sensitivity of the above building structures (prototype structures and the claimed structures) to the frequency response of seismic effects by computer simulation of the results of seismic effects on these building structures using the well-known LIRA10 program. Spectra of acceleration reactions were used as a sensitivity criterion. The presence on the graph of the spectrum of the reaction of acceleration of non-uniformities in the form of bursts is a criterion of the sensitivity of the structure to seismic effects with the corresponding frequencies.

Отсутствие на графике спектра ускорений значительных пиков (всплесков) в заявляемом решении свидетельствует о нечувствительности заявляемой конструкции к частотной характеристике сейсмического воздействия.The absence on the graph of the acceleration spectrum of significant peaks (bursts) in the claimed solution indicates the insensitivity of the claimed design to the frequency response of the seismic effect.

Обеспечение сейсмической устойчивости здания, сооружения путем преобразования энергии сейсмического воздействия в потенциальную энергию положения конструкционных элементов (блоков) здания, сооружения имеет следующие преимущества по сравнению с известными решениями:Ensuring the seismic stability of a building, structure by converting the energy of seismic action into potential energy of the position of the structural elements (blocks) of the building, structure has the following advantages compared to known solutions:

не нужно вводить в строительную схему дополнительные, как правило, дорогие конструкционные элементы и узлы (демпферы, изоляторы и т.д.);no need to introduce additional, as a rule, expensive structural elements and assemblies (dampers, insulators, etc.) into the construction scheme;

- 6 034424 величина энергии сейсмического воздействия, которая может быть преобразована в другие виды энергии с последующим их рассеиванием, гораздо больше чем в известных решениях - в процессе задействована масса всего здания;- 6,034,424 the magnitude of the energy of seismic effects, which can be converted into other types of energy with their subsequent dissipation, is much larger than in known solutions - the mass of the entire building is involved in the process;

действующим фактором поглощения и последующего рассеивания энергии сейсмического воздействия является сила земного притяжения, действующая всегда и ничего не стоящая;the active factor in the absorption and subsequent dissipation of the energy of seismic effects is the force of gravity, always acting and worthless;

схема не чувствительна к частотному спектру сейсмического воздействия, т.е. работоспособна в условиях различных землетрясений;the circuit is not sensitive to the frequency spectrum of seismic effects, i.e. It is operational in the conditions of various earthquakes;

обеспечивается безопасное возвращение конструкции в исходное положение после завершения землетрясения.safe return of the structure to its original position after the earthquake is completed.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Ниже приводится описание безригельного каркаса заявляемого здания, сооружения со ссылками на чертежи, на которых показаны:The following is a description of the bezelless frame of the claimed building, structure with reference to the drawings, which show:

фиг. 1 - безригельный каркас здания, сооружения, колонна с крестообразным поперечным сечением;FIG. 1 - bezelless frame of a building, structure, column with a cross-shaped cross section;

фиг. 2 - безригельный каркас здания, сооружения, колонна с тавровым поперечным сечением;FIG. 2 - bezelless frame of a building, structure, column with tee cross-section;

фиг. 3 - безригельный каркас здания, сооружения, колонна с угловым поперечным сечением;FIG. 3 - bezelless frame of a building, structure, column with an angular cross section;

фиг. 4 - безригельный каркас здания, сооружения, принципиальная монтажная схема;FIG. 4 - bezelless frame of a building, structure, circuit diagram;

фиг. 5-7 - безригельный каркас здания, сооружения, примеры монтажных схем с разным сочетанием колонн;FIG. 5-7 - bezelless frame of a building, structure, examples of wiring diagrams with different combinations of columns;

фиг. 8 - безригельный каркас здания, сооружения, узел соединения надколонной плиты с колонной с крестообразным поперечным сечением;FIG. 8 - bezelless frame of a building, structure, junction of a column plate with a column with a cross-shaped cross section;

фиг. 9 - безригельный каркас здания, сооружения, сечение А-А на фиг. 8;FIG. 9 - bezelless frame of a building, structure, section AA in FIG. 8;

фиг. 10 - безригельный каркас здания, сооружения, узел соединения надколонной плиты с колонной с тавровым поперечным сечением;FIG. 10 - bezelless frame of a building, structure, junction of a column plate with a column with a T-section;

фиг. 11 - безригельный каркас здания, сооружения, сечение Б-Б на фиг. 10;FIG. 11 - bezelless frame of a building, structure, section BB in FIG. 10;

фиг. 12 - безригельный каркас здания, сооружения, узел соединения надколонной плиты с колонной с угловым поперечным сечением;FIG. 12 - bezelless frame of a building, structure, junction of a column plate with a column with an angular cross section;

фиг. 13 - безригельный каркас здания, сооружения, сечение В-В на фиг. 12;FIG. 13 - bezelless frame of a building, structure, section BB in FIG. 12;

фиг. 14 - безригельный каркас здания, сооружения, пример соединения плит перекрытия между собой;FIG. 14 - bezelless frame of a building, structure, an example of connecting floor slabs to each other;

фиг. 15 - безригельный каркас здания, сооружения, узел соединения надколонной плиты с колонной с крестообразным поперечным сечением, эпюры напряжений сжатия;FIG. 15 - bezelless frame of a building, structure, junction of a column plate with a column with a cross-shaped cross section, diagrams of compression stresses;

фиг. 16 - безригельный каркас здания, сооружения, тестовые модели, моделирующие колонны безригельного каркаса;FIG. 16 - bezelless frame of the building, structures, test models, modeling columns of the bezelless frame;

фиг. 17 - безригельный каркас здания, сооружения, результаты расчетов горизонтальных перемещений тестовых моделей колонн безригельного каркаса;FIG. 17 - bezelless frame of a building, structure, results of calculations of horizontal movements of test models of columns of bezelless frame;

фиг. 18 - безригельный каркас здания, сооружения, результаты расчетов вертикальных напряжений тестовых моделей колонн безригельного каркаса;FIG. 18 - bezelless frame of a building, structure, calculation results of vertical stresses of test models of columns of bezelless frame;

фиг. 19 - безригельный каркас здания, сооружения, фрагмент с монолитной связью между колоннами с крестообразным поперечным сечением и надколонными плитами перекрытия, схема деформирования;FIG. 19 - bezelless frame of a building, structure, fragment with a monolithic connection between columns with a cross-shaped cross-section and column columns of the floor, deformation scheme;

фиг. 20 - безригельный каркас здания, сооружения, фрагмент со свободным опиранием через плоские стыковые швы между колоннами с крестообразным поперечным сечением и надколонными плитами перекрытия, схема деформирования;FIG. 20 - bezelless frame of a building, structure, fragment with free support through flat butt seams between columns with a cross-shaped cross section and over-column floor slabs, deformation scheme;

фиг. 21 - безригельный каркас здания, сооружения, фрагменты со свободным опиранием через плоские стыковые швы между колоннами с крестообразным поперечным сечением и надколонными плитами перекрытия, эпюры напряжений в стыках;FIG. 21 - bezelless frame of a building, structure, fragments with free support through flat butt seams between columns with a cross-shaped cross-section and over-column floor slabs, stress diagrams at the joints;

фиг. 22 - безригельный каркас здания, сооружения, пример диаграммы изменения горизонтальной силы Q, при сейсмическом воздействии;FIG. 22 - bezelless frame of a building, structure, an example of a diagram of a change in horizontal force Q, under seismic impact;

фиг. 23 - безригельный каркас здания, сооружения, фрагмент со свободным опиранием через плоские стыковые швы между колоннами с крестообразным поперечным сечением и надколонными плитами перекрытия, предельное состояние не опрокидывания;FIG. 23 - bezelless frame of a building, structure, fragment with free support through flat butt seams between columns with a cross-shaped cross section and over-column floor slabs, the ultimate state of not tipping over;

фиг. 24 - безригельный каркас здания, сооружения, узел соединения надколонной плиты перекрытия с колонной с крестообразным поперечным сечением с многослойными прокладками;FIG. 24 - bezelless frame of a building, structure, junction of a column column floor slab with a column with a cross-shaped cross section with multilayer gaskets;

фиг 25 - безригельный каркас здания, сооружения, узел соединения надколонной плиты с колонной с крестообразным поперечным сечением с прокладкой с переменной жесткостью, сравнительные эпюры напряжений сжатия;Fig 25 - bezelless frame of a building, structure, junction of a column plate with a column with a cross-shaped cross section with a gasket with variable stiffness, comparative diagrams of compression stresses;

фиг. 26 - безригельный каркас здания, сооружения, план прокладки с изменяемой жесткостью.FIG. 26 - bezelless frame of a building, structure, laying plan with variable stiffness.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Безригельный каркас здания, сооружения содержит колонны, выполненные с крестообразным 1, тавровым 2, угловым 3 поперечным сечением (фиг. 1-3), надколонные плиты перекрытия 4, опирающиеся на колонны 1, 2, 3, межколонные плиты перекрытия 5, расположенные между надколонными плитамиBezelless frame of a building, structure contains columns made with a cross-shaped 1, T-shaped 2, angular 3 cross-section (Fig. 1-3), over-column floor slabs 4, based on columns 1, 2, 3, inter-column floor slabs 5 located between the column slabs

- 7 034424 перекрытия 4, узлы 6 соединение колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами перекрытия 4 и узлы 7 соединения плит перекрытия 4, 5 между собой. Колонны 1, 2, 3 расположены в углах зданий и в местах пересечения продольных и поперечных стен (фиг. 4). На фиг. 5-7 показаны примеры монтажных схем каркасов с различным сочетанием колонн 1, 2, 3. Так, на фиг. 5 показана монтажная схема с применением колонн 3 с угловым сечением, на фиг. 6 - колонн 3 с угловым сечением и колонн 2 с тавровым сечением, на фиг. 7 - колонн 3 с угловым сечением, колонн 2 с тавровым сечением и колонн 1 с крестообразным сечением.- 7 034424 floors 4, nodes 6 connecting columns 1, 2, 3 with column columns of floor 4 and nodes 7 connecting floor plates 4, 5 to each other. Columns 1, 2, 3 are located in the corners of the buildings and at the intersection of the longitudinal and transverse walls (Fig. 4). In FIG. 5-7 show examples of wiring diagrams of frames with a different combination of columns 1, 2, 3. Thus, in FIG. 5 shows a wiring diagram using columns 3 with an angular cross section, FIG. 6 - columns 3 with an angular section and columns 2 with a T-section, in FIG. 7 - columns 3 with an angular section, columns 2 with a T-section and columns 1 with a cross-section.

Плиты перекрытия 4, 5 выполнены плоскими без ребер, капителей и других утолщений в зоне опирания на колонны 1, 2, 3 или друг на друга. Колонны 1, 2, 3 выполнены с постоянным поперечным сечением по высоте, лишены каких-либо капителей или выступающих за габариты колонн хомутов в зоне опирания надколонных плит перекрытия 4.Plates of overlap 4, 5 are made flat without ribs, capitals and other thickenings in the area of bearing on columns 1, 2, 3 or on top of each other. Columns 1, 2, 3 are made with a constant cross-section in height, devoid of any capitals or protruding beyond the dimensions of the columns of clamps in the area of abutment of the column columns 4.

Надколонные плиты перекрытия 4 расположены между верхними торцами нижних колонн 1, 2, 3 и нижними торцами верхних колонн 1, 2, 3 и соединены с указанными торцами колонн 1, 2. 3 свободным опиранием через плоские горизонтальные стыковые швы. Колонны 1, 2, 3 выполнены с соблюдением условий следующих соотношений: (e₁+e_sb1)>W₁/F₁, P₁(e_max-e₁)>Q₁H₁K₁, где e₁ - эксцентриситет приложения к i-й колонне продольной силы при отсутствии сейсмического воздействия, e_sb1 - эксцентриситет приложения к i-й колонне продольной силы в результате сейсмического воздействия средней и большой интенсивностей, W₁ - осевой момент сопротивления поперечного сечения 1-й колонны относительно оси, перпендикулярной линии, проходящей через точку приложения суммарной продольной силы и центр тяжести поперечного сечения 1-й колонны, F₁ - общая площадь поперечного сечения 1-й колонны, P₁ - продольная сила, приложенная к i-й колонне при отсутствии сейсмического воздействия, e_max эксцентриситет приложения к 1-й колонне суммарной продольной силы в направлении сейсмического воздействия, величина которого равна расстоянию от центра тяжести сечения 1-й колонны до зоны сечения с максимальными напряжениями, Q1 - максимальная горизонтальная сила в результате сейсмического воздействия, приложенная к 1-й колонне в узле соединения колонны с надколонной плитой перекрытия, H₁ - расстояние между торцами 1-й колонны, K₁ - коэффициент, учитывающий характер изменения величины, направления и времени действия горизонтальной силы Q₁, приложенной к 1-й колонне в узле соединения колонны с надколонной плитой перекрытия.Over-column floor slabs 4 are located between the upper ends of the lower columns 1, 2, 3 and the lower ends of the upper columns 1, 2, 3 and are connected to the indicated ends of the columns 1, 2. 3 by free support through flat horizontal butt joints. Columns 1, 2, 3 are made in compliance with the conditions of the following relations: (e ₁ + e _sb1 )> W ₁ / F ₁ , P ₁ (e _max -e ₁ )> Q ₁ H ₁ K ₁ , where e ₁ is the eccentricity of the application to the i-th column of longitudinal force in the absence of seismic effects, e _sb1 is the eccentricity of the application to the i-th column of longitudinal force as a result of seismic effects of medium and high intensities, W ₁ is the axial moment of resistance of the cross section of the 1st column relative to the axis perpendicular to the line passing through the point of application of the total longitudinal force and the center of gravity of the cross section 1st column, F ₁ - total cross-sectional area of the 1st column, P ₁ - longitudinal force applied to the i-th column in the absence of seismic impact, e _max eccentricity of the total longitudinal force applied to the 1st column in the direction of seismic impact , the value of which is equal to the distance from the center of gravity of the section of the 1st column to the section zone with maximum stresses, Q1 is the maximum horizontal force as a result of seismic action applied to the 1st column at the junction of the column with the over-column slab, H ₁ - the distance between the ends of the 1st column, K ₁ is a coefficient that takes into account the nature of the change in the magnitude, direction and time of the horizontal force Q ₁ applied to the 1st column at the junction of the column with the over-column slab.

Конструктивные особенности узлов соединения 6 колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами перекрытия 4 показаны на фиг. 8-13, в том числе на фиг. 8, 9 - для колонны 1, на фиг. 10, 11 - для колонны 2, на фиг. 12, 13 - для колонны 3.Design features of the connection nodes 6 of the columns 1, 2, 3 with the column columns of the floor 4 are shown in FIG. 8-13, including in FIG. 8, 9 - for column 1, in FIG. 10, 11 for column 2, in FIG. 12, 13 for column 3.

В торцах колонн 1, 2, 3 выполнены глухие отверстия 8, в надколонных плитах перекрытия 4 выполнены соосные отверстиям 8 сквозные отверстия 9, а в указанных отверстиях 8, 9 свободно установлены направляющие стержни 10 и силовые штыри 11, которые упрощают выставления колонн в проектное положение и повышают жесткость каркаса в горизонтальном направлении, но не мешают в стыковых горизонтальных швах 12 поворотам и подъемам колонн 1, 2, 3 при сейсмических воздействиях, что достигается известными конструкторскими решениями, например устройством минимальных свободных зазоров, или кольцевых упругих и/или пластических прокладок в отверстиях 8, 9, воспринимающих горизонтальные усилия, но позволяющих колоннам свободное вертикальное перемещение. При необходимости в зависимости от величины сейсмических воздействий направляющие стержни 10 и силовые штыри 11 могут быть частично, например, в местах их прохода в надколонных плитах перекрытия 4, замоноличенными без ограничения вертикальных перемещений колонн 1, 2, 3.Blind holes 8 are made at the ends of columns 1, 2, 3, coaxial holes 8 are made through holes 9 in the column columns of the ceiling 4, and guide rods 10 and power pins 11 are freely installed in the holes 8, 9, which simplify the columns being placed in the design position and increase the rigidity of the frame in the horizontal direction, but do not interfere in the butt horizontal joints of 12 turns and rises of the columns 1, 2, 3 under seismic influences, which is achieved by known design solutions, for example, a device of minimal x free gaps or ring of elastic and / or plastic spacers in the openings 8, 9, which receive the horizontal forces, but allowing free vertical movement of the columns. If necessary, depending on the magnitude of the seismic effects, the guide rods 10 and the power pins 11 can be partially, for example, in the places of their passage in the column columns of the floor 4, monolithic without restricting the vertical movements of the columns 1, 2, 3.

В узлах соединения 6 колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами перекрытия 4 между надколонными плитами перекрытия 4 и торцами колонн 1, 2, 3 образованы стыковые швы 12, которые могут быть выполнены из условий свободного опирания в виде сухих стыковых швов, или стыковых швов со слоем клеевого раствора, или стыковых швов со слоем строительного раствора с полным сохранением условий свободного опирания надколонных плит перекрытия 4 на торцы колонн 1, 2, 3.In the nodes of the connection of 6 columns 1, 2, 3 with the column columns of the floor 4 between the column columns of the floor 4 and the ends of the columns 1, 2, 3, butt joints 12 are formed, which can be made from the conditions of free support in the form of dry butt joints, or butt joints with a layer of adhesive mortar, or butt welds with a layer of mortar with full preservation of the conditions of free support supracolumn slabs 4 on the ends of columns 1, 2, 3.

Узлы 7 соединения плит перекрытия 4, 5 между собой могут быть выполнены по известным конструкторским и технологическим решениям. Так на фиг. 14 показан пример выполнения узла 7 соединения плит перекрытия 4, 5. В ребрах плит перекрытия 4, 5 выполнены симметричные штрабы 13 и арматурные петельные выпуски 14 из проката периодического профиля, длина которых минимизирована из условий расчетной анкеровки. Петельные выпуски 14 попарно соединены по длине вязальной проволокой 15 для усиления анкерного эффекта. При этом объемы стыковых швов 7 замоноличены бетоном 16. Для усиления соединения плит перекрытия 4, 5 при монтаже плит 4, 5 между петельными выпусками 14, расположенных внахлест друг с другом, дополнительно пропущены горизонтальные арматурные стержни 17, которые также замоноличены бетоном 16.The nodes 7 of the connection of floor slabs 4, 5 to each other can be made according to well-known design and technological solutions. So in FIG. 14 shows an example of a unit 7 for joining floor slabs 4, 5. Symmetrical grooves 13 and reinforcing hinge outlets 14 of rolled periodic profile, the length of which is minimized from the conditions of design anchoring, are made in the edges of floor slabs 4, 5. The looped outlets 14 are pairwise connected along the length of the knitting wire 15 to enhance the anchor effect. At the same time, the volumes of butt joints 7 are monolithic with concrete 16. To strengthen the connection of floor slabs 4, 5 when installing plates 4, 5 between the hinged outlets 14, which are overlapped with each other, horizontal reinforcing bars 17, which are also monolithic with concrete 16, are also missed.

На фиг. 8, 10, 12 также показаны эпюры 18 напряжений в стыковых швах соединения колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами 4, проявляющиеся во всех случаях при отсутствии сейсмического воздействия и имеющие при этом характерную трапециевидную форму.In FIG. 8, 10, 12 also shows plots of 18 stresses in the butt welds of the connection of columns 1, 2, 3 with column columns 4, which are manifested in all cases in the absence of seismic effects and having a characteristic trapezoidal shape.

На фиг. 15 показан узел безригельного каркаса, включающий колонны 1 с крестообразным поперечным сечением, надколонные плиты перекрытия 4 и горизонтальные стыковые швы 12, образованные с соблюдением условий свободного опирания, в которых возникают переменные вертикальные напряже- 8 034424 ния сжатия. Показаны характерные трапециевидные эпюры 19 вертикальных напряжений сжатия при обычных эксплуатационных воздействиях в сравнении с треугольными эпюрами 20, 21 вертикальных напряжений сжатия в условиях сейсмических воздействий небольшой интенсивности (зоны I-VI баллов).In FIG. Figure 15 shows a bezelless frame assembly comprising columns 1 with a cross-shaped cross-section, over-column floor slabs 4 and horizontal butt joints 12 formed in compliance with the conditions of free support in which alternating vertical compressive stresses arise. Characteristic trapezoidal plots of 19 vertical compressive stresses under normal operational influences are shown in comparison with triangular plots of 20, 21 vertical compressive stresses under conditions of seismic effects of low intensity (zones I-VI points).

В таких случаях в стыковых швах 12 участки с нулевыми напряжениями (зоны отрыва) отсутствуют.In such cases, in the butt welds 12 there are no sections with zero stresses (separation zones).

Указанные эпюры вертикальных напряжений сжатия по форме аналогичны для всех узлов соединений безригельного каркаса. Однако за счет динамического отклика (реакции) всей системы распределение дополнительных вертикальных напряжений от сейсмических воздействий по этажам происходит с уменьшением их величины снизу вверх за счет последовательного рассеивания энергии в стыковых швах.The indicated plots of vertical compression stresses are similar in shape to all nodes of the joints of the frameless frame. However, due to the dynamic response (reaction) of the entire system, the distribution of additional vertical stresses from seismic actions across floors occurs with a decrease in their magnitude from the bottom up due to the sequential dissipation of energy in the butt joints.

На фиг. 16-18 сущность изобретения продемонстрирована тестовыми примерами путем сравнения горизонтальных перемещений и вертикальных напряжений одной модели колонн 22 с монолитными соединениями 23 между этажами по высоте здания на жестком основании 24 и другой модели на таком же жестком основании 24 также с колоннами 22, но разделенными между этажами и жестким основанием 24 горизонтальными стыковыми швами 12 со свободным опиранием элементов соединения. На фиг. 16 позиции 25, 26 показаны соответственно крайние верхние точки моделей колонн 22 с монолитным соединением 23 и с горизонтальными стыковыми швами 12 при условии свободного опирания. На фиг. 16 позиции 27, 28 также показаны соответственно крайние нижние точки моделей колонн 22 с монолитным соединением 23 и с горизонтальными стыковыми швами 12 при условии свободного опирания. Размеры поперечных сечений колонн 22 удовлетворяют условиям согласно сущности изобретения.In FIG. 16-18 the essence of the invention is demonstrated by test examples by comparing the horizontal movements and vertical stresses of one model of columns 22 with monolithic joints 23 between floors along the height of the building on a rigid base 24 and another model on the same rigid base 24 also with columns 22, but divided between floors and a rigid base 24 with horizontal butt welds 12 with free support of the connection elements. In FIG. 16, positions 25, 26 show the extreme upper points of the models of columns 22 with a monolithic connection 23 and with horizontal butt welds 12, respectively, provided that they are freely supported. In FIG. 16, 27, 28 also show the extreme lower points of the models of columns 22 with a monolithic connection 23 and with horizontal butt joints 12, provided that they are freely supported. The dimensions of the cross sections of the columns 22 satisfy the conditions according to the invention.

На фиг. 16-18 сущность изобретения продемонстрирована упрощенным тестовым примером путем сравнения горизонтальных перемещений и вертикальных напряжений одной модели колонн 22 с монолитными соединениями 23 между этажами по высоте здания, сооружения на жесткой основе 24 и другой модели на такой же основе 24 также с колоннами 22, но разделенных между этажами и жесткой основой 24 горизонтальными стыковыми швами 12 при условии свободного опирания. На фиг. 16 позициями 25, 26 показаны соответственно крайние верхние точки моделей колонн 22 с монолитным соединением 23 и с горизонтальными стыковыми швами 12 при условии свободного опирания. На фиг. 16 позициями 27, 28 также показаны соответственно крайние нижние точки моделей колонн 22 с монолитным соединением 23 и с горизонтальными стыковыми швами 12 при условии свободного опирания. Размеры поперечных сечений колонн 22 удовлетворяют условиям согласно сущности изобретения.In FIG. 16-18 the essence of the invention is demonstrated by a simplified test example by comparing the horizontal displacements and vertical stresses of one model of columns 22 with monolithic joints 23 between floors along the height of the building, structures on a rigid base 24 and another model on the same basis 24 also with columns 22, but separated between floors and a rigid base 24 horizontal butt welds 12 subject to free support. In FIG. 16 positions 25, 26 respectively show the extreme upper points of the models of columns 22 with a monolithic connection 23 and with horizontal butt welds 12 provided that they are freely supported. In FIG. 16, 27, 28 also show the extreme lower points of the models of columns 22 with a monolithic connection 23 and with horizontal butt welds 12, respectively, provided that they are freely supported. The dimensions of the cross sections of the columns 22 satisfy the conditions according to the invention.

Расчеты тестовых моделей выполнены на сейсмическое воздействие землетрясения Elcentro 1940 года.Calculations of test models were performed on the seismic impact of the 1940 Elcentro earthquake.

Для наглядного сравнения различий тестовых моделей на фиг. 17 приведены результаты расчетов горизонтальных перемещений 29 в крайней верхней точке 25 модели с монолитным соединением 23 колонн 22 и горизонтальных перемещений 30 в крайней верхней точке 26 модели с соединением 12 колонн 22 свободным опиранием. Горизонтальные перемещения 29 модели с монолитным соединением 23 колонн 22 значительно больше горизонтальных перемещений 30 модели с соединением 12 колонн 22 свободным опиранием.For a clear comparison of the differences in the test models in FIG. 17 shows the results of calculations of horizontal displacements 29 at the extreme upper point 25 of the model with a monolithic connection of 23 columns 22 and horizontal displacements 30 at the extreme upper point 26 of the model with the connection of 12 columns 22 with free support. The horizontal displacements of 29 models with a monolithic connection of 23 columns 22 are significantly larger than the horizontal displacements of 30 models with a connection of 12 columns 22 with a free support.

Аналогично, для наглядного сравнения различий тестовых моделей на фиг. 18 приведены результаты расчетов вертикальных напряжений 31 модели с монолитным соединением 23 колонн 22 в крайней нижней точке 27 и вертикальных напряжений 32 модели с соединением 12 колонн 22 свободным опиранием в крайней нижней точке 28. Вертикальные напряжения 31 модели с монолитным соединением 23 колонн 22 в точке 27 значительно больше вертикальных напряжений 32 модели с соединением 12 колонн 22 свободным опиранием в точке 28.Similarly, to clearly compare the differences of the test models in FIG. Figure 18 shows the results of calculations of the vertical stresses of 31 models with a monolithic connection of 23 columns 22 at the extreme lower point 27 and the vertical stresses of 32 models with the connection of 12 columns 22 with free support at the extreme lower point 28. Vertical stresses of 31 models with a monolithic connection of 23 columns 22 at point 27 significantly more vertical stresses 32 models with the connection of 12 columns 22 free support at point 28.

На фиг. 19, 20 упрощенно изображены схемы деформирования различных фрагментов безригельных каркасов в результате сейсмических воздействий относительно исходных состояний, положение которых показаны пунктирными линиями.In FIG. 19, 20 diagrams of the deformation of various fragments of bezelless frames as a result of seismic actions relative to the initial states, the position of which are shown by dashed lines, are simplified.

На фиг. 19 приведен фрагмент безригельного каркаса, включая колонны 1 с крестообразным поперечным сечением, с жесткими монолитными соединениями и в местах примыкания колон 1 к надколенным плитам перекрытия 4, которые, в свою очередь, соединены с межколонными плитами 5 известными конструкторскими и технологическими решениями.In FIG. 19 shows a fragment of a bezelless frame, including columns 1 with a cross-shaped cross-section, with rigid monolithic joints and at the junction of columns 1 to the patellar slabs 4, which, in turn, are connected to the intercolumn plates 5 by known design and technological solutions.

На фиг. 20 приведен фрагмент безригельного каркаса, который также включает колонны 1 с крестообразным поперечным сечением. При этом колонны 1 соединены с надколонными плитами перекрытия 4 через горизонтальные стыковые швы 12 в условиях свободного опирания. Надколонные плиты 4, в свою очередь, соединены с межколонными плитами 5 по аналогии с вышеуказанным. В обоих случаях размеры поперечных сечений колонн 1 удовлетворяют условиям согласно сущности изобретения.In FIG. 20 shows a fragment of a bezelless frame, which also includes columns 1 with a cross-shaped cross section. In this case, the columns 1 are connected to the column columns of the floor 4 through horizontal butt joints 12 in the conditions of free support. The column columns 4, in turn, are connected to the column columns 5 by analogy with the above. In both cases, the cross-sectional dimensions of the columns 1 satisfy the conditions according to the invention.

Деформационная схема безригельного каркаса на фиг. 19 характеризуется раскачкой колонн с увеличением горизонтальных смещений по мере увеличения этажности здания и значительным изгибом колонн и плит перекрытия. Центры тяжести 33 колонн преимущественно смещаются в горизонтальном направлении вместе с плитами 4, 5, а средние положения центров тяжести 34 перекрытий в пролетах практически сохраняются без вертикальных смещений. То есть увеличение потенциальной энергии положения колонн 1 и плит 4, 5 перекрытия не происходит. Для такого безригельного каркаса характерны упругие колебательные процессы всего каркаса с малым поглощением энергии.The deformation diagram of the bezelless frame in FIG. 19 is characterized by the buildup of columns with an increase in horizontal displacements as the number of storeys of the building increases and a significant bending of columns and floor slabs. The centers of gravity of 33 columns are predominantly displaced in the horizontal direction together with plates 4, 5, and the average positions of the centers of gravity of 34 floors in spans are practically preserved without vertical displacements. That is, an increase in the potential energy of the position of the columns 1 and the slabs 4, 5 does not occur. Such a bezelless frame is characterized by elastic oscillatory processes of the entire frame with low energy absorption.

- 9 034424- 9 034424

Деформационная схема безригельного каркаса на фиг. 20, соответствующая технической сущности изобретения, принципиально отличается от описанной выше. Колонны 1 на каждом этаже осуществляют самостоятельные обратно поворотные колебания, при которых горизонтальные перемещения центров тяжести 35 колонн 1 и центров тяжести 36 плит перекрытия 4, 5 оказываются незначительными, а за счет поворота колон 1 происходит подъем указанных центров тяжести на величину AHi. что сопровождается увеличением потенциальной энергии положения, которая при изменении величины и направления инерционных сил, безвозвратно теряется при опускании элементов конструкции в исходное состояние под действием сил гравитации.The deformation diagram of the bezelless frame in FIG. 20, corresponding to the technical essence of the invention, is fundamentally different from that described above. Columns 1 on each floor carry out independent reverse rotational vibrations, in which the horizontal displacements of the centers of gravity of 35 columns 1 and the centers of gravity of 36 floor slabs 4, 5 turn out to be insignificant, and due to the rotation of columns 1, the indicated centers of gravity rise by AHi. which is accompanied by an increase in the potential energy of the position, which, when the magnitude and direction of the inertial forces changes, is irretrievably lost when lowering the structural elements to their original state under the influence of gravitational forces.

По мере увеличения этажности здания величины перемещений и поворотов колонн 1 относительно смежных элементов снижаются. При этом плиты 4, 5 перекрытия имеют незначительные изгибы, а их центры тяжести поднимают на величины ΔΗί, что сопровождается увеличением потенциальной энергии положения, которая безвозвратно теряется при возвращении конструкции в исходное положение под действием сил гравитации. Для безригельного каркаса, соответствующего сущности изобретения, характерны колебательные процессы отдельных элементов каркаса в виде поворотов колонн 1 и подъемовопусканий плит перекрытия 4, 5 со значительным поглощением энергии сейсмического воздействия.As the number of storeys of the building increases, the displacements and rotations of the columns 1 relative to adjacent elements decrease. Moreover, floor slabs 4, 5 have slight bends, and their centers of gravity are raised by ΔΗί, which is accompanied by an increase in the potential energy of the position, which is irretrievably lost when the structure returns to its original position under the influence of gravity. For a bezelless frame, corresponding to the essence of the invention, oscillatory processes of individual frame elements in the form of column turns 1 and lifting of floor slabs 4, 5 with significant absorption of seismic energy are characteristic.

Таким образом, безригельный каркас на фиг. 20 при сейсмических воздействиях защищен от разрушений своих несущих конструкций за счет преобразования энергии сейсмического воздействия в потенциальную энергию положения конструктивных элементов каркаса с последующим рассеиванием потенциальной энергии при возвращении конструкции в исходное положение под действием сил гравитации.Thus, the bezelless frame of FIG. 20 during seismic actions is protected from damage to its supporting structures by converting the energy of the seismic action into the potential energy of the position of the structural elements of the frame with the subsequent dissipation of potential energy when the structure returns to its original position under the influence of gravity.

На фиг. 21 изображен фрагмент безригельного каркаса со свободным опиранием колонн 1 высотой Н с крестообразным поперечным сечением через горизонтальные плоские стыковые швы 12 в надколонные плиты перекрытия 4 с разными эпюрами напряжений сжатия. При средней интенсивности сейсмических воздействий (ориентировочно зоны VII-VIII баллов) эпюры вертикальных напряжений сжатия несколько искажаются и формируются только на части контактных площадей. При этом возникают малые контактные площади с нулевыми напряжениями и большие контактные площади с повышенными краевыми значениями 37 вертикальных напряжений сжатия. Последние действуют при одном направлении горизонтальных сил Q, и затем при противоположном направлении горизонтальных сил Q, превращаются в другие зеркально расположенные контактные площади с повышенными краевыми значениями 38 вертикальных напряжений сжатия. В таких случаях раскрытие горизонтальных стыковых швов 12 проявляется весьма незначительно. На фиг. 21 изображен фрагмент безригельного каркаса со свободным опиранием через горизонтальные плоские стыковые швы 12 колонн 1 высотой Н с 5 крестообразным поперечным сечением в надколонные плиты перекрытия 4 с разными видами эпюр напряжений сжатия. При средней интенсивности сейсмических воздействий (ориентировочно зоны VII-VIII баллов) эпюры вертикальных напряжений сжатия несколько искажаются и формируются только на части контактных площадей. При этом возникают малые контактные площади с нулевыми напряжениями и большие контактные площади с повышенными краевыми значениями 37 вертикальных напряжений сжатия. Последние действуют при одном направлении горизонтальных сил Q, и затем при противоположном направлении горизонтальных сил Q, превращаются в другие зеркально расположены контактные площади с повышенными краевыми значениями 38 вертикальных напряжений сжатия. В таких случаях раскрытия горизонтальных стыковых швов 12 проявляется весьма незначительно.In FIG. 21 shows a fragment of a bezelless frame with free support of columns 1 of height H with a cross-shaped cross-section through horizontal flat butt welds 12 into over-column floor slabs 4 with different compression stress diagrams. With an average intensity of seismic impacts (approximately zones VII-VIII points), the plots of the vertical compression stresses are somewhat distorted and are formed only on a part of the contact areas. In this case, small contact areas with zero stresses and large contact areas with increased edge values of 37 vertical compression stresses arise. The latter act with one direction of the horizontal forces Q, and then with the opposite direction of the horizontal forces Q, they turn into other mirror-located contact areas with elevated edge values of 38 vertical compression stresses. In such cases, the opening of the horizontal butt welds 12 is very slight. In FIG. 21 shows a fragment of a bezelless frame with free support through horizontal flat butt joints of 12 columns 1 of height H with 5 cross-shaped cross-section into supercolumn slabs 4 with different types of compression stress diagrams. With an average intensity of seismic impacts (approximately zones VII-VIII points), the plots of the vertical compression stresses are somewhat distorted and are formed only on a part of the contact areas. In this case, small contact areas with zero stresses and large contact areas with increased edge values of 37 vertical compression stresses arise. The latter act in the same direction of the horizontal forces Q, and then, in the opposite direction of the horizontal forces Q, they transform into other contact areas with a higher edge value 38 of the vertical compression stresses. In such cases, the opening of the horizontal butt welds 12 is very slight.

При большой интенсивности сейсмических воздействий (ориентировочно зоны в диапазоне IX и более баллов) эпюры вертикальных напряжений сжатия существенно меняются, могут приобретать в верхней и нижней частях различные формы, 39 и 40, и занимают лишь малую периферийную часть контактных площадей. При значительных контактных площадях с нулевыми напряжениями действуют высокие концентрации вертикальных напряжений сжатия, на которых могут развиваться значительные необратимые деформации. В зоне с максимальными значениями вертикальных напряжений сжатия появляется точка А, вокруг которой возможен поворот колонны до опрокидывания. При изменении направления действия горизонтальных сил Q, состояние эпюр вертикальных напряжений сжатия зеркально превратится в соответствующие формы 39 и 40. В этих случаях раскрытие горизонтальных стыковых швов 12 становится весьма значительным, но значительным становится и поглощение энергии от сейсмических воздействий за счет существенного увеличения потенциальной энергии положения при повороте и подъеме колонн 1.With a high intensity of seismic effects (approximately zones in the range of IX or more points), the plots of the vertical compression stresses change significantly, can acquire various shapes, 39 and 40, in the upper and lower parts, and occupy only a small peripheral part of the contact areas. With significant contact areas with zero stresses, high concentrations of vertical compression stresses act on which significant irreversible deformations can develop. In the zone with the maximum values of the vertical compression stresses, point A appears around which the column can rotate before tipping over. When the direction of action of the horizontal forces Q changes, the state of the diagrams of the vertical compression stresses mirrored into the corresponding shapes 39 and 40. In these cases, the opening of the horizontal butt joints 12 becomes very significant, but the absorption of energy from seismic effects also becomes significant due to a significant increase in the potential position energy when turning and lifting columns 1.

На фиг. 22 показан пример диаграммы изменения горизонтальной силы Q, при сейсмическом воздействии, которая характеризуется наличием множества нулевых точек начала полупериода колебаний 41 и конца полупериода колебаний 43 и множества текущих пиковых значений 42 горизонтальной силы Q, в полупериодах колебаний. Из диаграммы следует выделить максимальное значение горизонтальной силы Q_max и период времени ΔΤ, за который величина горизонтальной силы Q, увеличивается от нуля до максимального значения и снова уменьшается до нуля. Эти величины имеют решающее значение в тех случаях, когда в результате сейсмических воздействий большой интенсивности на безригельный каркас здания, сооружения нарушается условие статического не опрокидывания и устойчивость каркаса обеспе- 10 034424 чивается выполнением динамического условия не опрокидывания, когда за период времени ΔΤ процесс опрокидывания начинается, но не успевает реализоваться.In FIG. 22 shows an example of a diagram of a change in the horizontal force Q during a seismic action, which is characterized by the presence of a set of zero points of the beginning of the half-wave 41 and the end of the half-wave 43 and many current peak values 42 of the horizontal force Q, in half-waves. From the diagram, the maximum value of the horizontal force Q _max and the time period ΔΤ, for which the value of the horizontal force Q, increases from zero to the maximum value and again decreases to zero, should be selected. These values are crucial in cases when, as a result of seismic effects of high intensity on the bezel-less frame of a building, structure, the condition of static non-tipping is violated and the stability of the frame is ensured by the fulfillment of the dynamic condition of not tipping, when the tipping process begins over a period of time ΔΤ, but does not have time to be realized.

На фиг. 23 в упрощенном виде изображен фрагмент безригельного каркаса здания, сооружения со свободным опиранием через горизонтальные плоские стыковые швы 12 колонн 1 с крестообразным поперечным сечением, расположенных между надколонными плитами перекрытия 4 в предельном состоянии динамического условия не опрокидывания. При этом точка вращения А практически совпадает с проекцией вертикальной силы P_;. В момент начала полупериода колебаний 41 на колонну начинает действовать сила Qi. Изменению силы Q, от 0 до Q_imax и от Q_imax до 0 соответствует поворот колонны от исходного состояния до предельного положения не опрокидывания. Далее горизонтальная сила Q_i меняет направление действия, и колонна возвращается в устойчивое состояние.In FIG. 23 in a simplified form depicts a fragment of the bezelless frame of a building, a structure with free support through horizontal flat butt joints of 12 columns 1 with a cross-shaped cross section located between the column columns of the floor 4 in the limiting state of the dynamic condition of not tipping over. Moreover, the rotation point A almost coincides with the projection of the vertical force P _; . At the beginning of the half-cycle of oscillations 41, the force Qi begins to act on the column. A change in the force Q, from 0 to Q _imax and from Q _imax to 0, corresponds to the rotation of the column from the initial state to the limiting position of not tipping over. Next, the horizontal force Q _i changes the direction of action, and the column returns to a stable state.

Кинематическая особенность такого безригельного каркаса здания, сооружения при сейсмических воздействиях заключается в том, что при наличии горизонтальных стыковых швов 12 и выборе габаритных размеров поперечных сечений колонн 1, 2, 3 из вышеуказанных условий при их высоте H_i, нарушение целостности строительной системы проявляется только в повторяющихся знакопеременных образованьях (раскрытию и закрытию) трещин в горизонтальных стыковых швах 12. Это позволяет рассматривать безригельный каркас здания, сооружения при сейсмических воздействиях как строительный механизм с ограниченными и регулируемыми повторяющимися небольшими перемещениями всех несущих элементов (колонн и плит перекрытия) и управлять его напряженно-деформированным состоянием путем изменения продольной жесткости горизонтальных стыковых швов 12 за счет введения по их площади упругих и/или пластических прокладок. При заданных площадях поперечных сечений колонн F_i и их моментах сопротивления W_i возникают возможности качественного и количественного изменения вертикальных напряжений сжатия непосредственно за счет введения упругих и/или пластических прокладок, в том числе за счет их конструктивных преобразований. При этом модули упругости прокладок всегда принимаются значительно ниже по сравнению с модулями упругости материалов колонн и надколонных плит перекрытия.The kinematic feature of such a bezel-less frame of a building, structure under seismic effects is that if there are horizontal butt welds 12 and the overall dimensions of the cross sections of columns 1, 2, 3 are selected from the above conditions at their height H _i , the integrity of the building system is manifested only in repeated alternating formations (opening and closing) of cracks in the horizontal butt welds 12. This allows us to consider the bezelless frame of the building, structures under seismic impact tviyah as building mechanism with limited and controlled for repeated small displacements of the bearing members (columns and slabs) and control its stress-strain state by changing the longitudinal stiffness of the horizontal butt joints 12 by introducing in their area of the elastic and / or plastic gaskets. Given the cross-sectional areas of the columns F _i and their resistance moments W _i, there are opportunities for a qualitative and quantitative change in the vertical compression stresses directly due to the introduction of elastic and / or plastic gaskets, including due to their structural transformations. At the same time, the elasticity moduli of gaskets are always taken much lower in comparison with the elasticity moduli of column materials and over-column floor slabs.

Так, например, в простейшем случае при отсутствии сейсмических воздействий пластические прокладки позволяют снижать концентрации напряжений в стыках, обусловленных неровностями поверхностей при их изготовлении или технологическими неточностями при монтаже. При этом точность изготовления конструкций с сухими стыковыми швами может быть снижена и, стало быть, снижена стоимость сборных конструкций. Кроме того, обжатые прокладки сохраняют способность к частичному одноразовому перераспределению вертикальных напряжений сжатия при проявлении усилий от сейсмических воздействий. Упругие же прокладки при наличии сейсмических воздействий позволяют снижать максимальные краевые величины вертикальных напряжений сжатия за счет увеличения краевых контактных площадей в горизонтальных стыковых швах при обжатии упругих прокладок. Причем при знакопеременных проявлениях сейсмических воздействий и соответствующих взаимных поворотах контактирующих элементов в горизонтальных стыковых швах явления обжатия повторяются много раз. Таким образом, при сейсмических воздействиях наличие упругих прокладок за счет соответствующего подбора их продольной жесткости обеспечивает в безригельном каркасе здания, сооружения дополнительное регулирование динамического отклика системы и снижение инерционных сил.So, for example, in the simplest case, in the absence of seismic effects, plastic gaskets can reduce stress concentrations at the joints due to surface irregularities in their manufacture or technological inaccuracies during installation. Moreover, the accuracy of manufacturing structures with dry butt joints can be reduced and, therefore, the cost of prefabricated structures is reduced. In addition, the compressed gaskets retain the ability to partially redistribute the vertical compression stresses during the manifestation of forces from seismic effects. Elastic gaskets in the presence of seismic effects can reduce the maximum edge values of the vertical compressive stresses by increasing the edge contact areas in the horizontal butt welds during compression of the elastic gaskets. Moreover, with alternating manifestations of seismic effects and corresponding mutual rotations of the contacting elements in the horizontal butt joints, the compression phenomena are repeated many times. Thus, under seismic impacts, the presence of elastic gaskets due to the appropriate selection of their longitudinal stiffness provides an additional control of the dynamic response of the system and a decrease in inertial forces in the bezelless frame of the building, structure.

В зависимости от архитектурно-планировочных решений безригельного каркаса здания, сооружения и величины сейсмических воздействий упругие и/или пластические прокладки могут выполняться однослойными или многослойными в любых необходимых сочетаниях.Depending on the architectural and planning decisions of the frameless structure of the building, structure and magnitude of seismic effects, elastic and / or plastic gaskets can be performed single-layer or multi-layer in any necessary combinations.

На фиг. 24 показан узел соединения безригельного каркаса здания, сооружения со свободным опиранием колонны 1 с крестообразным поперечным сечением через горизонтальные плоские стыковые швы 12 с надколонной плитой 4, например, через многослойные прокладки 44, 45 и 46, каждая из которых имеет определенные параметры продольной жесткости и которые в совокупности улучшают как податливые распределительные качества системы при отсутствии сейсмических воздействий, так и динамические свойства всей системы, обусловливающие уменьшение влияния сейсмических воздействий. Прокладки 44, 45 и 46 могут быть плоскими одинаковой или различной толщины. Также упругие прокладки могут иметь одинаковые или разные модули деформации за счет использования различных материалов, например резины, каучука или их смесей с полимерами.In FIG. 24 shows the junction of the bezelless frame of a building, a structure with a free support of the column 1 with a cross-shaped cross section through horizontal flat butt joints 12 with a column plate 4, for example, through multilayer gaskets 44, 45 and 46, each of which has certain longitudinal stiffness parameters and which collectively improve both the malleable distributive qualities of the system in the absence of seismic effects, and the dynamic properties of the entire system, leading to a decrease in the effect of seismic impacts. Gaskets 44, 45 and 46 may be flat of the same or different thickness. Also, elastic gaskets can have the same or different deformation moduli due to the use of different materials, for example rubber, rubber, or mixtures thereof with polymers.

Кроме этого, упругие и/или пластические прокладки могут быть выполнены в плоскости горизонтальных стыковых швов 12 с переменной толщиной, что позволяет при их обжатии создавать предварительные напряжения в центральной части колонн и тем самым снижать величины краевых вертикальных напряжений сжатия. Так на фиг. 25 показан узел соединения колонны 1 с крестообразным поперечным сечением с надколонной плитой 4 через прокладку 47 переменной толщины, которая в центральной части больше, а на периферийных участках меньше. От вертикальной силы P_i при отсутствии прокладки 47 реализуется равномерная эпюра 48 вертикальных напряжений сжатия. Пунктирными линиями показаны положения нижнего торца колонны 1 и начальная форма прокладки 47 до обжима. После приложения вертикальной нагрузки Pi за счет подобранного модуля деформаций упругая прокладка 47 неравномерно сжимается и формируется криволинейная эпюра 49 вертикальных напряжений сжатия с заметным снижением краевых величин. Далее упрощенно показана одна из реальных форм эпюры 50 дополнительныхIn addition, elastic and / or plastic gaskets can be made in the plane of horizontal butt welds 12 with a variable thickness, which allows them to be pre-stressed in the central part of the columns and thereby reduce the value of the vertical edge compression stresses. So in FIG. 25 shows the connection node of the column 1 with a cross-shaped cross-section with a column plate 4 through a gasket 47 of variable thickness, which is larger in the central part and smaller in the peripheral sections. From the vertical force P _i in the absence of gaskets 47, a uniform plot of 48 vertical compression stresses is realized. Dashed lines show the positions of the lower end of the column 1 and the initial shape of the gasket 47 before crimping. After the vertical load Pi is applied due to the selected deformation modulus, the elastic gasket 47 is non-uniformly compressed and a curvilinear diagram 49 of vertical compression stresses is formed with a noticeable decrease in the boundary values. The following is a simplified illustration of one of the real forms of the plot of 50 additional

- 11 034424 вертикальных напряжений сжатия от сейсмических воздействий, которые характеризуются, как правило, максимальными значениями напряжений в периферийных зонах горизонтальных стыковых швов 12. Ниже показаны суммарные эпюры 51 и 52 соответственно без упругой прокладки переменной толщины 47 и с прокладкой. Использование таких прокладок 47 позволяет не только снижать максимальные величины краевых вертикальных напряжений сжатия, но и за счет рационального регулирования динамического отклика всей системы заметно снижать инерционные силы сейсмических воздействий.- 11 034424 vertical compressive stresses from seismic influences, which are characterized, as a rule, by the maximum values of stresses in the peripheral zones of horizontal butt welds 12. The summary plots 51 and 52 are shown below, respectively, without elastic laying of variable thickness 47 and with laying. The use of such gaskets 47 allows not only to reduce the maximum values of the vertical vertical compression stresses, but also due to the rational regulation of the dynamic response of the entire system, significantly reduce the inertial forces of seismic effects.

Уменьшение продольной жесткости прокладок от их центра тяжести к периферии в плоскости горизонтальных стыковых швов 12 может выполняться не только за счет переменной толщины прокладок, но и другими конструктивными приемами, например выполнением на периферийных участках прокладок множества отверстий разного диаметра, величина которого постепенно в соответствии с заданной продольной жестокостью снижается от периферии к центру. На фиг. 26 показана плоская прокладка 53 с изменяемой жесткостью за счет выполнения в ней отверстий 54 разного диаметра.The decrease in the longitudinal stiffness of the gaskets from their center of gravity to the periphery in the plane of the horizontal butt welds 12 can be performed not only due to the variable thickness of the gaskets, but also by other constructive methods, for example, by making many holes of different diameters on the peripheral sections of the gaskets, the size of which is gradually in accordance with a given longitudinal cruelty decreases from the periphery to the center. In FIG. 26 shows a flat gasket 53 with variable stiffness by making holes 54 of different diameters therein.

Между слоями упругих и/или пластических плоских прокладок могут быть дополнительно выполнены фрикционные слои для тех случаев, когда коэффициент трения между отдельными слоями может быть недостаточным из условий обеспечения совместной работы колонн и надколонных плит перекрытия при сдвиге для предупреждения неконтролируемых горизонтальных перемещений при сейсмических воздействиях.Between the layers of elastic and / or plastic flat gaskets, friction layers can be additionally made for those cases when the friction coefficient between the individual layers may be insufficient from the conditions for ensuring the joint operation of columns and over-column slabs during shear to prevent uncontrolled horizontal movements during seismic effects.

Монтаж каркаса выполняют следующим образом.Mounting the frame is as follows.

Выставляют в проектное положение колонны 1, 2, 3. На них монтируют надколонные плиты перекрытия 4 с помощью направляющих стержней 10, установленных в соответствующих отверстиях 8, 9 в торцах колонн 1, 2, 3 и в надколонных плитах перекрытия 4. При этом в узле соединения колонн 1, 2 3 с надколонными плитами перекрытия 4 между надколонной плитой перекрытия 4 и торцами колонн 1, 2, 3 образуют стыковые горизонтальные швы 12.Columns 1, 2, 3 are set in the design position. Overhead columns of floor slab 4 are mounted on them using guide rods 10 installed in the corresponding holes 8, 9 at the ends of columns 1, 2, 3 and in overhead column slabs 4. Moreover, in the unit the connection of the columns 1, 2 3 with the column columns of the floor 4 between the column column of the floor 4 and the ends of the columns 1, 2, 3 form horizontal butt joints 12.

При необходимости в стыковые горизонтальные швы 12 при условии свободного опирания устанавливают насухо упругие и/или пластические прокладки, например однослойные прокладки 44, 47, 53, или многослойные прокладки 44, 45, 46. В случаях, когда верхние торцы нижних колонн 1, 2, 3, нижние торцы верхних колонн 1, 2, 3, а также контактирующие поверхности надколонных плит 4 имеют несовершенства изготовления или монтажа, применяются слои клеевого или строительного раствора, на которые устанавливаются упругие и/или пластические прокладки.If necessary, elastic horizontal and / or plastic gaskets, for example, single-layer gaskets 44, 47, 53, or multi-layer gaskets 44, 45, 46, are installed dry in horizontal horizontal butt joints, provided that they are freely supported. In cases where the upper ends of the lower columns 1, 2, 3, the lower ends of the upper columns 1, 2, 3, as well as the contacting surfaces of the column columns 4 have manufacturing or installation imperfections, layers of adhesive or mortar are used, on which elastic and / or plastic gaskets are installed.

После монтажа надколонных плит 4 монтируют межколонные плиты перекрытия 5. Плиты перекрытия 4, 5 стыкуют между собой швами 7, например, как показано на фиг. 19. Петельные выпуски 14 располагают внахлест друг с другом и соединяют между собой по длине вязальной проволокой 15. Между петельными выпусками 14 при необходимости пропускают горизонтальные арматурные стержни 17, стыковой шов 7 замоноличивают бетоном 16. При монтаже плит перекрытия 4, 5 используют временные монтажные стойки и опалубочные временные опоры-столики (для упрощения не показаны). После монтажа плит перекрытия 4, 5 приступают к монтажу колонн 1, 2, 3 и плит перекрытия 4, 5 следующего этажа, который выполняют аналогичным образом, и так далее до верхнего этажа здания, сооружения.After mounting the over-column plates 4, the inter-column floor slabs are mounted 5. The floor slabs 4, 5 are joined together by seams 7, for example, as shown in FIG. 19. The looped outlets 14 are overlapped with each other and connected together by the length of the knitting wire 15. Between the looped outlets 14, horizontal reinforcing bars 17 are passed through if necessary, the butt joint 7 is monolithic with concrete 16. When installing floor slabs 4, 5, temporary mounting racks are used and formwork temporary support tables (for simplicity, not shown). After the installation of floor slabs 4, 5, installation of columns 1, 2, 3 and floor slabs 4, 5 of the next floor is started, which is performed in a similar way, and so on to the top floor of the building or structure.

Сварочные работы не требуются, что снижает трудоемкость монтажных работ. Все процедуры по монтажу носят стандартный характер, специальной подготовки монтажников не требуется.No welding work is required, which reduces the complexity of installation work. All installation procedures are standard in nature, special training of installers is not required.

Claims

1. The method of constructing a building using a bezelless frame, which consists in the fact that the columns of the bezelless frame are arranged on a plan grid and are made with an angular and / or tee and / or cross-shaped cross-section, over-column floor slabs are located between the upper ends of the lower columns and the lower the ends of the upper columns and connect to the specified ends of the columns with a free support through flat horizontal butt joints, and the intercolumn slabs are located between the column columns of the overlap and connect them, characterized in that the cross-sectional area of the columns, the distance between the ends of the columns, as well as the axial moments of resistance of the cross-sections of the columns relative to the axis perpendicular to the line passing through the point of application of the total longitudinal force and the center of gravity of the cross-section of the column, are selected subject to the conditions of the following relations :

(e ₁ + e _s b ₁ )> W ₁ / F ₁ , Pi (e _max -e ₁ )> Q ₁ H ₁ K ₁ , where e ₁ is the eccentricity of the application of longitudinal force to the i-th column in the absence of seismic effects, e _sbi is the eccentricity of the application of longitudinal force to the i-th column as a result of medium and high intensity seismic effects, W1 is the axial moment of resistance of the cross section of the 1st column relative to the axis perpendicular to the line passing through the point of application of the total longitudinal force and the center of gravity of the cross section 1st column, F ₁ - total cross-sectional area of the i-th column, P ₁ - prod the shear force applied to the i-th column in the absence of seismic impact, e _max is the eccentricity of the application of the total longitudinal force to the i-th column in

- 12 034424 board of the seismic impact, the value of which is equal to the distance from the center of gravity of the section of the i-th column to the section zone with maximum stresses, Qi is the maximum horizontal force as a result of seismic action applied to the i-th column at the node connecting the column to the column column slab , H _i - distance between the ends of i-th column, K _i - coefficient taking into account the variation of magnitude, the direction and time of the horizontal force Q _i action applied to the i-th column in the node column connection nadkolonno floor slab.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flat horizontal butt seams provide elastic and / or plastic gaskets.

3. The method according to claim 2, characterized in that the elastic and / or plastic gaskets are single-layer.

4. The method according to claim 2, characterized in that the elastic and / or plastic gaskets are multilayer.

5. The method according to claim 4, characterized in that the layers of multilayer elastic and / or plastic gaskets have different thicknesses.

6. The method according to any one of paragraphs. 2-5, characterized in that the elastic gaskets perform with variable stiffness in the direction from the center of gravity to the periphery in the planned plane.

7. The method according to claim 6, characterized in that the elastic gaskets are made with a variable thickness or with holes of different diameters in the plan plane to provide variable stiffness.

8. The method according to claim 4 or 5, characterized in that between the layers of multilayer elastic and / or plastic flat gaskets perform friction layers.