RU2052592C1

RU2052592C1 - Framework building

Info

Publication number: RU2052592C1
Application number: RU93051899A
Authority: RU
Inventors: Валерий Семенович Шмуклер; Игорь Валерьевич Шмуклер
Original assignee: Валерий Семенович Шмуклер
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: civil engineering. SUBSTANCE: framework building has columns with height equal to storey height, cross bars, slabs. Channel-shape metal members cover cross sections of the columns and are provided with rigidly interconnected horizontal plates fastened to the cross bars. Floor rigid body includes odd number of girder-type members in each cell. The rigid bodies rest on each other and cross bars with a special manner, and integrated using sheet cover plates. EFFECT: simplified production, shipment, and installation, as well as increased deformability. 6 cl, 22 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении каркасных зданий гражданского, промышленного и специального назначения. The invention relates to the field of construction and can be used in the construction of frame buildings for civil, industrial and special purposes.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является каркасно-панельное здание, содержащее установленные по осям пространственного каркаса железобетонные рамы высотой на этаж, соединенные в каждом узле при помощи единого, охватывающего примыкающие части рам узлового элемента кондуктора с образованием стойками рам колонн каркаса, а также панели перекрытия, опертые на полки тавровых ригелей рам. Closest to the proposed invention is a frame-panel building containing reinforced concrete frames per floor, installed along the axes of the spatial frame, connected to each node using a single, covering adjacent parts of the frames of the junction element of the conductor with the formation of the frame pillars of the frame, as well as the floor panel, supported on the shelves of the t-beam crossbars of frames.

Недостатком его является сложность узлов соединения рам, невысокая эксплуатационная надежность при восприятии горизонтальных статических и динамических нагрузок, а также повышенный расход материалов. Its disadvantage is the complexity of the nodes connecting the frames, low operational reliability in the perception of horizontal static and dynamic loads, as well as increased consumption of materials.

Задачей, решаемой изобретением, является упрощение изготовления, транспортировки и монтажа, а также снижение деформативности здания. The problem solved by the invention is to simplify the manufacture, transportation and installation, as well as reducing the deformability of the building.

Поставленная задача решается за счет того, что в каркасном здании, содержащем по осям пространственного каркаса с образованием ячеек последнего железобетонные колонны высотой в этаж, ригели таврового сечения, плиты, опертые на полки ригелей, а также узловые металлические элементы, колонны выполнены с консолью в виде воротника, а каждый узловой металлический элемент имеет коробчатое поперечное сечение, охватывающее поперечное сечение колонны, и снабжен горизонтальными пластинами, причем ригели оперты на консоли колонн и соединены с горизонтальными пластинами узлового элемента. Кроме того, плиты перекрытия выполнены из элементов балочного типа, которые уложены в каждой ячейке каркаса с поворотом на угол 90^о относительно соседних ячеек. При этом в каждой ячейке каркаса крайние элементы балочного типа оперты на ригели наружной продольной кромкой, а все элементы балочного типа по контуру ячейки объединены между собой и ригелями посредством листовых накладок, расположенных на их верхней поверхности. Каждая ячейка каркаса перекрыта нечетным количеством элементов балочного типа, имеющих подрезки по продольным кромкам и опертых друг на друга последними от центра ячейки каркаса к ее контуру. Получению решения поставленной задачи способствует также соединение элементов перекрытия балочного типа по своей верхней поверхности между собой листовыми накладками, расположенными дискретно вдоль линии действия максимальных крутящих моментов.The problem is solved due to the fact that in a frame building containing along the axes of the spatial frame with the formation of the cells of the last reinforced concrete columns one floor high, crossbars of the T-section, slabs supported on the shelves of the crossbars, as well as nodal metal elements, the columns are made with a console in the form the collar, and each nodal metal element has a box-shaped cross section, covering the cross section of the column, and is equipped with horizontal plates, and the crossbars are supported on the console of the columns and connected to the mountains zontally plates node element. In addition, the floor slabs are made of beam-type elements that are stacked in each cell of the frame with a rotation of 90 ^° relative to neighboring cells. In this case, in each cell of the frame, the extreme elements of the beam type are supported on the crossbars with the outer longitudinal edge, and all the elements of the beam type along the cell contour are combined with each other and the crossbars by means of sheet overlays located on their upper surface. Each frame cell is overlapped by an odd number of beam-type elements having cuts along the longitudinal edges and supported on each other last from the center of the frame cell to its contour. The solution to this problem is also facilitated by the connection of beam-type overlapping elements along their upper surface to each other with sheet plates located discretely along the line of action of maximum torques.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 принципиальная схема возведения здания в конструкциях "ИКАР"; на фиг.2 ригель каркаса, вид сбоку; нар фиг.3 ригель каркаса, вид сверху; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 элемент перекрытия средний (вид сбоку); на фиг.6 разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 разрез В-В на фиг.6; на фиг.8 элемент перекрытия крайний (вид сбоку); на фиг.9 разрез Г-Г на фиг.8; на фиг.10 разрез Д-Д на фиг.9; на фиг. 11 колонна каркаса (вид сбоку); на фиг.12 разрез Е-Е на фиг.11; на фиг.13 разрез Ж-Ж на фиг.11; на фиг.14 узел опирания крайнего элемента перекрытия на ригель; на фиг.15 узел опирания среднего элемента перекрытия на крайний; на фиг. 16 основной узел сопряжения колонны и ригелей каркаса; на фиг.17 разрез И-И на фиг.16; на фиг.18 узловой металлический элемент (аксонометрия); на фиг. 19 принципиальная схема расстановки накладных пластин; на фиг.20 узел I на фиг.19; на фиг.21 узел II на фиг.19; на фиг.22 узел III на фиг.19. The invention is illustrated by the following drawings: in Fig.1, a schematic diagram of the construction of a building in the construction of "IKAR"; figure 2 crossbar frame, side view; bunk of Fig. 3 frame bolt, top view; figure 4 section aa in figure 3; in Fig. 5, the overlapping element is middle (side view); in Fig.6 section BB in Fig. 5; in FIG. 7 a section BB in FIG. 6; Fig. 8 extreme overlap element (side view); in Fig.9 section GG in Fig.8; figure 10 section DD in figure 9; in FIG. 11 column of the frame (side view); on Fig section EE in Fig.11; in Fig.13 section FJ in Fig.11; on Fig node supporting the extreme element of the overlap on the crossbar; on Fig node supporting the middle element of the overlap to the extreme; in FIG. 16 the main node of the pair of columns and crossbars of the frame; in Fig.17 section II in Fig.16; on Fig nodal metal element (axonometry); in FIG. 19 is a schematic diagram of the placement of patch plates; in Fig.20 node I in Fig.19; in Fig.21 node II in Fig.19; in Fig.22 node III in Fig.19.

Предлагаемое каркасное здание содержит установленные по осям пространственного каркаса железобетонные колонны 1 высотой на этаж, ригели таврового сечения 2, плиты перекрытия 3, опертые на полки ригелей 2, а также узловые металлические элементы 4. Колонны 1 имеют консоль 5, выполненную в виде воротника, на которую оперты ригели 2. Узловые металлические элементы 4 имеют коробчатое поперечное сечение, охватывающее поперечное сечение колонн 1, и снабжены горизонтальными пластинами 6, которые соединены с ригелями 2. The proposed frame building contains reinforced concrete columns 1 per floor, installed along the axes of the spatial frame, T-sections crossbars 2, floor slabs 3, supported on the shelves of the crossbars 2, as well as nodal metal elements 4. Columns 1 have a console 5 made in the form of a collar, on which the crossbars are supported 2. The nodal metal elements 4 have a box-shaped cross section covering the cross section of the columns 1 and are provided with horizontal plates 6 that are connected to the crossbars 2.

Плиты перекрытия 3 выполнены из элементов балочного типа, повернутых в каждой ячейке каркаса на угол 90^о относительно элементов соседних ячеек.Overlapping plates 3 are made of beam-type elements rotated in each cell of the frame by an angle of 90 ^° relative to the elements of neighboring cells.

В каждой ячейке каркаса крайние элементы перекрытия 3 оперты наружной продольной кромкой 7 на ригели 2 и все элементы 3 по контуру ячейки объединены между собой и ригелями 2 посредством листовых накладок 8, расположенных на верхней поверхности. In each cell of the frame, the extreme elements of the overlap 3 are supported by the outer longitudinal edge 7 on the crossbars 2 and all the elements 3 along the cell contour are interconnected and the crossbars 2 by means of sheet plates 8 located on the upper surface.

Каждая ячейка каркаса перекрыта нечетным количеством элементов 3, имеющих подрезки по продольным кромкам 7. Опирание элементов перекрытия 3 друг на друга осуществлено от центра ячейки к контуру. Each cell of the frame is overlapped by an odd number of elements 3 having clippings along the longitudinal edges 7. The elements of the overlap 3 are supported from each other from the center of the cell to the contour.

Элементы перекрытия 3 по своей верхней поверхности соединены между собой дискретно листовыми накладками 9, расположенными вдоль линий действия максимальных крутящих моментов. The overlapping elements 3 on their upper surface are interconnected discretely by sheet plates 9 located along the lines of action of maximum torques.

Каркасная конструкция здания в процессе эксплуатации работает следующим образом. The frame structure of the building during operation is as follows.

Узловые металлические элементы 4, объединяя колонны 1 вышележащих и нижележащих этажей, а также ригели 2, создают совместно с элементами перекрытия 3 пространственную пластинчато-рамную систему, способную воспринять и перераспределить наиболее рациональным образом вертикальные и горизонтальные нагрузки. При этажности до трех этажей в зданиях без сейсмической ответственности жесткость и устойчивость их обеспечиваются жесткостью пространственной рамы и дисками перекрытий. В зданиях повышенной этажности, а также при наличии сейсмических или торнадных нагрузок система конструируется связевой. В этом случае жесткость и устойчивость здания, кроме пространственной рамы, обеспечиваются дополнительно расставленными по осям диафрагмами жесткости. Диски перекрытия здания могут выполняться либо в виде панели "на ячейку", либо из элементов балочного типа. В последнем случае элементы 3 объединяются между собой листовыми накладками 9 внутри ячейки и накладками 8 на контуре. Кроме того, элементы перекрытия 3 имеют прямоугольные выступы для опирания друг на друга и на ригели 2. Данная составная пластинчато-шарнирная система занимает некоторое промежуточное место в смысле величины абсолютных значений перемещений и усилий между сплошными контурными и балочными плитами. Причем величины усилий, возникающие в них, ближе по величине к контурным панелям перекрытия. Последнее позволяет существенно сократить расход материалов по сравнению с традиционными конструктивными решениями дисков перекрытий, собираемых из элементов балочного типа без перечисленных мероприятий. Дополнительным требованием к составному пластинчато- шарнирному диску, кроме перечисленных, является необходимость восприятия элементами перекрытия крутящих моментов, что обеспечивается их коробчатым поперечным сечением и объединением между собой и ригелями накладками 8 и 9. Nodal metal elements 4, combining the columns 1 of the overlying and underlying floors, as well as the crossbars 2, together with the overlapping elements 3, create a spatial plate-frame system capable of absorbing and redistributing the vertical and horizontal loads in the most rational way. When the number of storeys is up to three floors in buildings without seismic responsibility, their rigidity and stability are ensured by the rigidity of the spatial frame and floor disks. In buildings with increased number of storeys, as well as in the presence of seismic or tornado loads, the system is designed as a connection system. In this case, the stiffness and stability of the building, in addition to the spatial frame, are provided by stiffness diaphragms additionally arranged along the axes. The floor disks of a building can be made either in the form of a “per cell” panel or from elements of a beam type. In the latter case, the elements 3 are interconnected by sheet plates 9 inside the cell and plates 8 on the circuit. In addition, the overlapping elements 3 have rectangular protrusions for supporting each other and on the crossbars 2. This composite plate-hinge system takes some intermediate place in terms of the magnitude of the absolute values of displacements and forces between continuous contour and beam plates. Moreover, the magnitude of the forces arising in them is closer in magnitude to the contour panels of the overlap. The latter allows to significantly reduce the consumption of materials compared to traditional structural solutions of floor disks assembled from beam-type elements without the above measures. An additional requirement for a composite plate-hinged disk, in addition to the ones listed above, is the need to perceive the torques by the overlapping elements, which is ensured by their box-shaped cross-section and the bondings 8 and 9 combined with each other and the crossbars.

Все элементы каркаса имеют габаритные размеры, не превышающие транспортные, и небольшой собственный вес, что позволяет перевозить и монтировать здания непосредственно с колес при использовании подъемных механизмов небольшой грузоподъемности. Изготовление конструкций производится стендовым способом в формах достаточно простой конфигурации, в условиях упрощенных производств типа полигонных. All frame elements have dimensions that do not exceed transport, and a small dead weight, which allows you to transport and mount buildings directly from the wheels when using lifting gears with a small load capacity. Manufacturing of structures is carried out by the bench method in the forms of a fairly simple configuration, in the conditions of simplified productions such as polygon ones.

Использование предлагаемой конструкции позволит упростить изготовление, транспортировку и монтаж зданий, а также снизить его деформативность. Using the proposed design will simplify the manufacture, transportation and installation of buildings, as well as reduce its deformability.

Claims

1. A frame building containing, along the axes of the spatial frame, the cells of the last reinforced concrete column forming the floor height, crossbars of T-section, floor slabs supported on the shelves of the crossbars, and nodal metal elements, characterized in that the columns are made with a console in the form of a collar, in each the nodal metal element has a box-shaped cross section, covering the cross section of the columns, and is equipped with horizontal plates rigidly connected to it, and the crossbars are supported on the console of the columns and connected to horizontal plates of nodal elements.

2. The building according to claim 1, characterized in that the floor slabs are made of elements of the beam type, the latter in each cell of the frame rotated by an angle of 90 ^o relative to the elements of neighboring cells.

3. The building according to claim 2, characterized in that in each cell of the frame the extreme elements of the beam type are supported on the crossbars with an outer longitudinal edge, and all elements of the beam type along the cell contour are combined with each other and with the crossbars by means of sheet overlays located on their upper surface .

The building on PP. 2 and 3, characterized in that each cell of the frame is overlapped by an odd number of beam-type elements having trimmings along the longitudinal edges and supported on each other from the center of the cell of the frame to its contour.

5. The building according to paragraphs 2 - 4, characterized in that the elements of the beam type on their upper surface are interconnected by sheet plates located discretely along the lines of action of maximum torques.