RU2197578C2 - Structural system of multistory building and process of its erection ( variants ) - Google Patents
Structural system of multistory building and process of its erection ( variants ) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2197578C2 RU2197578C2 RU2000133028A RU2000133028A RU2197578C2 RU 2197578 C2 RU2197578 C2 RU 2197578C2 RU 2000133028 A RU2000133028 A RU 2000133028A RU 2000133028 A RU2000133028 A RU 2000133028A RU 2197578 C2 RU2197578 C2 RU 2197578C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- columns
- floor
- plates
- monolithic
- concrete
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Conveying And Assembling Of Building Elements In Situ (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гражданскому строительству, в частности к многоэтажным жилым, общественным и производственным зданиям, выполняемым с применением сборно-монолитного каркаса и самонесущих наружных стен, возводимым в различных регионах, включая и сейсмические. The invention relates to civil engineering, in particular to multi-storey residential, public and industrial buildings, performed using a precast-monolithic frame and self-supporting external walls, erected in various regions, including seismic.
Известен безригельный бескапительный каркас здания или сооружения, включающий колонны прямоугольного сечения, сборные квадратные надколонные плиты и плиты-вкладыши, жестко объединенные между собой по межплитным швам и с колоннами. Особенностью каркаса является то, что сборные колонны выполнены переменного сечения по высоте с размещением участков с меньшим поперечным сечением в уровнях перекрытий, сборные надколонные плиты выполнены с прямоугольным сквозным отверстием для пропуска колонн, снабженным стальным окаймлением и повернутым на 45o относительно главных осей симметрии надколонных плит и поперечного сечения колонн. Вследствие этих особенностей надколонная плита насаживается на колонну с последующим поворотом ее на 45o, и в эксплуатационной стадии плита оказывается опертой на угловые выступы сечения колонн [1] . Известный каркас позволяет производить сборку практически без монтажных устройств и получать многоэтажные здания с самонесущими наружными стенами.Known bezrigelny capless frame of a building or structure, including columns of rectangular cross-section, prefabricated square over-column slabs and liners, rigidly interconnected at mezhplitnyh seams and columns. A feature of the frame is that the prefabricated columns are made of variable cross-section in height with the placement of sections with a smaller cross-section at the floor levels, prefabricated over-pillar slabs are made with a rectangular through hole for the passage of columns, provided with steel bordering and turned 45 o relative to the main axis of symmetry of the over-pillar slabs and cross section of columns. Due to these features, the over-column plate is mounted on the column with its subsequent rotation of 45 o , and in the operational stage the plate is supported by the angular protrusions of the column section [1]. The well-known frame allows you to assemble almost without installation devices and get multi-storey buildings with self-supporting external walls.
Однако известный каркас требует большого расхода металла и объема сварных работ на объединение стыков колонн с надколонными плитами, монтаж его трудоемок и опасен для занятых на монтаже. However, the well-known frame requires a large consumption of metal and the amount of welding work to combine the joints of columns with column columns, its installation is time-consuming and dangerous for those involved in the installation.
Известен узел соединения колонны и плиты бескапительного перекрытия [2] каркаса, в котором конструкции плиты и колонны и стыка в целом аналогичны описанным выше. Как и в предыдущем случае, отверстие в плите повернуто на 45o относительно ее главных осей и снабжено стальной обечайкой, но выполненной не плоской, а в виде треугольной призмы. Как и в предыдущем случае, плита опирается на угловые участки колонны в местах разрыва бетона, но пространство стыка заполняется монолитным бетоном.Known node connection columns and slabs of non-drip floors [2] of the frame, in which the design of the slab and column and joint as a whole are similar to those described above. As in the previous case, the hole in the plate is rotated 45 o relative to its main axes and equipped with a steel shell, but not made flat, but in the form of a triangular prism. As in the previous case, the slab rests on the corner sections of the column at the places of concrete rupture, but the joint space is filled with monolithic concrete.
Известный узел и, соответственно, каркас с его применением требуют большого объема сварных работ и поэтому энергоемкий, недостаточно надежный при эксплуатации и опасный при монтаже. The known site and, accordingly, the frame with its use require a large amount of welding work and therefore energy-intensive, insufficiently reliable during operation and dangerous during installation.
Известны способы выполнения конструктивной системы полносборного здания, включающие нанизывание на каждую колонну поэтажной разрезки плоской железобетонной надколонной плиты с отверстием, выполненной крупноразмерной и произвольной конфигурации. Прямоугольное в плане сквозное отверстие плиты также содержит контурную сварную закладную деталь (обечайку), а плита фиксируется в проектном положении на колонне посредством приваренных к ней закладных деталей в виде металлических клиньев без использования "иных элементов и бетона замоноличивания" [3]. Наружные стены в известном техническом решении предусмотрены в виде несущих однослойных стеновых панелей с последующим наружным утеплением. Предполагается, что техническим результатом этого изобретения является конструктивная система и способ строительства зданий. Known methods for implementing the constructive system of a prefabricated building, including stringing on each column of floor cuts of a flat reinforced concrete over-column slab with a hole made in large and arbitrary configurations. The rectangular through hole of the plate also contains a contour welded embedded part (shell), and the plate is fixed in the design position on the column by means of welded embedded parts in the form of metal wedges without the use of “other elements and concrete filling” [3]. External walls in a known technical solution are provided in the form of load-bearing single-layer wall panels with subsequent external insulation. It is assumed that the technical result of this invention is a structural system and method of building construction.
Предлагаемые способы обеспечивают высокий темп возведения несущих и ограждающих конструкций многоэтажных зданий. The proposed methods provide a high rate of construction of load-bearing and enclosing structures of multi-storey buildings.
Однако предлагаемые технические решения отличаются недостаточной эксплуатационной надежностью и долговечностью, поскольку весь диск перекрытия крепится к колонне только на сварке клиновых устройств, работающих на срез и отрыв, а сварные стальные стыки, не замоноличенные бетоном, под воздействием влаги окружающего воздуха при эксплуатации будут подвержены серьезным и интенсивным коррозионным повреждениям. Кроме того, каркас, возведенный такими способами, отличается неоправданно высокой металлоемкостью вследствие принятых конструкций стыков крепления плит к колоннам и необходимости поэтажной стыковки колонн по высоте, а также армирования крепления бетонных стеновых панелей. However, the proposed technical solutions are distinguished by insufficient operational reliability and durability, since the entire overlap disk is attached to the column only for welding of wedge devices working for shear and tearing, and welded steel joints that are not monolithic in concrete will be subject to serious and intense corrosion damage. In addition, the frame, erected in such ways, is characterized by unreasonably high metal consumption due to the accepted designs of joints for fastening plates to columns and the need for floor joining of columns in height, as well as reinforcing the fastening of concrete wall panels.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является конструктивная система многоэтажного здания, включающая сборно-монолитный железобетонный каркас, образованный сборными многоэтажными колоннами прямоугольного сечения, сборными квадратными в плане надколонными плитами со сквозными прямоугольными отверстиями для пропуска колонн и стыковки с ними на сварке, а также квадратными в плане плитами-вкладышами, объединенными по кромкам монолитными межплитными швами с надколонными плитами. По наружной кромке перекрытий каркаса выполнены самонесущие наружные стены. Closest to the proposed technical solution is the structural system of a multi-storey building, including a precast-monolithic reinforced concrete frame formed by prefabricated multi-storey columns of rectangular cross-section, prefabricated square columns in plan with through holes for passing columns and joining them with welding, as well as square plan slabs, joined along the edges of monolithic mezhplitnyh seams with column columns. Self-supporting external walls are made along the outer edge of the carcass ceilings.
Известная конструктивная система достаточно удобна в производстве работ. Known structural system is quite convenient in the production of work.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известной конструктивной системы, является повышенная потребность металла и большой объем сварки и энергозатрат на стыковое объединение колонн с надколонными плитами. Имеющаяся в конструкции одномерная жесткая (только 6•6 м) сетка колонн накладывает определенные ограничения на объемно-планировочные решения зданий, снижает универсальность конструктивного решения. Кроме того, распределенная по поверхности перекрытия монтажная оснастка усложняет условия выполнения строительно-монтажных работ при возведении зданий. Возведение наружных стен после возведения несущего каркаса снижает темп строительства здания. [4]. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the known structural system is the increased metal demand and the large amount of welding and energy consumption for the butt joint of columns with columns above the columns. The one-dimensional rigid (only 6 • 6 m) grid of columns available in the design imposes certain restrictions on the space-planning decisions of buildings, and reduces the universality of the design solution. In addition, the mounting equipment distributed over the surface of the floor complicates the conditions for construction and installation work in the construction of buildings. The erection of external walls after the erection of the supporting frame reduces the pace of construction of the building. [4].
Известен способ возведения многоэтажного здания, включающий установку колонн по разбивочным осям, монтаж на перекрытии монтажно-технологической оснастки, монтаж плит перекрытия, омоноличивание их с колоннами на сварке и монолитным бетоном между собой. После выдержки бетона и достижения им требуемой прочности монтажную оснастку под перекрытием демонтируют и перестанавливают на него для возведения следующего перекрытия, а под смонтированным перекрытием по его кромке устраивают самонесущую наружную стену и перегородки. [4]. A known method of erecting a multi-storey building, including the installation of columns along the alignment axes, installation of technological equipment on the floor, installation of floor slabs, monopolizing them with columns for welding and cast concrete between themselves. After holding the concrete and achieving the required strength, the mounting equipment under the ceiling is dismantled and reinstalled on it to erect the next ceiling, and under the mounted ceiling, a self-supporting external wall and partitions are arranged along its edge. [4].
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, является повышенная потребность металла, большой объем сварки и энергозатрат, ограниченность объемно-планировочного решения зданий и снижение темпа строительства зданий. Это обусловлено наличием сварных стыков колонн с плитами и одномерной жесткой (6•6 м) сетки колонн, невозможностью, в рамках известных решений, рационально разместить монтажно-технологическую оснастку. The reason that impedes the obtaining of the technical result indicated below when using the known method is the increased metal demand, a large amount of welding and energy consumption, limited space-planning decisions of buildings and a decrease in the rate of construction of buildings. This is due to the presence of welded joints of columns with plates and a one-dimensional rigid (6 • 6 m) grid of columns, the impossibility, within the framework of well-known solutions, of rational installation of technological equipment.
Изобретение решает задачу, заключающуюся в повышении эффективности конструктивной системы многоэтажного здания за счет сокращения металло- и энергопотребления на ее возведение, повышении эксплуатационной надежности за счет исключения сварных стыков колонн с плитами. The invention solves the problem of increasing the efficiency of the structural system of a multi-story building by reducing the metal and energy consumption for its construction, increasing operational reliability by eliminating the welded joints of columns with plates.
Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является обеспечение универсальности конструктивной системы для любых объемно-планировочных решений при одновременном обеспечении высокого темпа возведения многоэтажных зданий различного назначения. The only technical result achieved in the implementation of the claimed group of inventions is to ensure the versatility of the structural system for any space-planning decisions while ensuring a high rate of construction of multi-storey buildings for various purposes.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной конструктивной системе многоэтажного здания, включающей сборно-монолитный железобетонный каркас, образованный сборными многоэтажными колоннами прямоугольного сечения, сборными прямоугольными надколонными плитами со сквозными прямоугольными отверстиями по их середине для пропуска колонн и стыкового объединения с ними, сборными квадратными в плане плитами-вкладышами, опертыми краями на консолях надколонных плит и объединенными между собой по межплитным швам в единый плоский диск перекрытия, а также перегородки и самонесущие наружные стены согласно изобретению колонны по высоте в уровнях дисков перекрытий выполнены с разрывами бетона. Причем рабочая арматура колонн обнажена как минимум на толщину перекрытия, а внутренние грани сквозных отверстий надколонных плит выполнены наклонными к колоннам, в каждом разрыве бетона колонны в ее составе из монолитного бетона выполнен пирамидальный клин, направленный узкой частью кверху и плотно примыкающий боковыми гранями к наклонным граням сквозных отверстий надколонных плит. Надколонные плиты снабжены верхней рабочей арматурой, сосредоточенной в плите непосредственно вдоль граней сквозных отверстий в виде групп (пучков) стержней, ориентированных каждой парой групп стержней вдоль главных осей зданий так, что по контуру каждого сквозного отверстия надколонных плит они образовывают замкнутое окаймление в виде скрытой в этой плите железобетонной обечайки. The solution to this problem is achieved by the fact that in the well-known structural system of a multi-storey building, including a precast-monolithic reinforced concrete frame formed by prefabricated multi-storey columns of rectangular cross-section, prefabricated rectangular super-column plates with through rectangular holes in their middle for the passage of columns and butt joining with them, prefabricated square in terms of liner plates, supported edges on consoles of over-column plates and interconnected at mezzanine seams into a single flat s overlapping disk, and also self-supporting wall and the outer wall of the column according to the invention in adjustment drive levels configured to overlap concrete discontinuities. Moreover, the working reinforcement of the columns is exposed at least by the thickness of the overlap, and the inner faces of the through holes of the column columns are made inclined to the columns, in each concrete gap of the column in its composition of monolithic concrete, a pyramidal wedge is made, directed with a narrow part upward and tightly adjoining side faces to inclined faces through holes of overhead columns. The column columns are equipped with upper working fittings concentrated in the plate directly along the faces of the through holes in the form of groups (bundles) of rods oriented by each pair of groups of rods along the main axes of the buildings so that along the contour of each through hole of the column columns they form a closed border in the form of a hidden border this slab reinforced concrete shell.
При этом группы (пучки) стержней, окаймляющие сквозные отверстия надколонных плит, попарно выпущены за их кромки и объединены с выпусками арматурных стержней плит-вкладышей так, что в створах колонн на всю ширину и длину здания они образовывают непрерывную сквозную рабочую арматуру скрытых в плоскости плит ригелей, размещенную в соответствии с распределением по их пролетам усилий. In this case, the groups (bundles) of rods bordering the through holes of the column columns are pairwise extended beyond their edges and combined with the releases of the reinforcing rods of the insert plates so that in the sections of the columns along the entire width and length of the building they form a continuous through working reinforcement of the plates hidden in the plane crossbars, placed in accordance with the distribution of their spans of effort.
Колонны двух крайних рядов здания жестко сопряжены непосредственно с плитами-вкладышами посредством монолитных железобетонных ригелей, пропущенных через разрывы бетона в крайних колоннах на всю длину здания и объединенных с наружной стороны консольно с плитами для устройства балконов и эркеров, при этом наружные стены выполнены поэтажно опертыми на диски перекрытий, и колонны наружных рядов размещены в толще наружных стен. The columns of the two extreme rows of the building are rigidly coupled directly with the slabs by means of monolithic reinforced concrete crossbars, passed through concrete gaps in the extreme columns over the entire length of the building and connected from the outside to the cantilever with plates for arranging balconies and bay windows, while the outer walls are made floor-by-stage supported on floor disks, and columns of the outer rows are placed in the thickness of the outer walls.
Кроме того, пирамидальный клин в составе колонны в стыке ее с надколонной плитой выполнен из монолитного бетона с прочностью не ниже прочности бетона колонн и снабжен горизонтальными поперечными решетками, образованными арматурными коротышами с длиной каждого коротыша, превышающей ширину сечения колонны по соответствующему направлению. In addition, the pyramidal wedge as part of the column at its junction with the column plate is made of monolithic concrete with a strength not lower than the strength of the concrete of the columns and is equipped with horizontal transverse grids formed by reinforcing shorts with a length of each shortening exceeding the width of the column section in the corresponding direction.
Колонны каркаса могут быть выполнены квадратного сечения, а требуемая площадь сечения каждой группы (пучка) стержней верхней рабочей арматуры надколонной плиты у каждой грани отверстия должна быть больше величины, определенной по формуле
где V - усилие продавливания надколонной плиты колонной при действии на перекрытие расчетной вертикальной нагрузки;
α - угол наклона внутренних граней сквозного отверстия;
RS - расчетное сопротивление на растяжение группы (пучка) арматурных стержней;
β= 0,45 - эмпирический коэффициент, установленный испытаниями авторов и учитывающий бетон стыка.The columns of the frame can be made of square cross-section, and the required cross-sectional area of each group (bundle) of rods of the upper working reinforcement of the column plate at each face of the hole should be greater than the value determined by the formula
where V is the force for pushing the column plate under the column when the calculated vertical load acts on the overlap;
α is the angle of inclination of the inner faces of the through hole;
R S is the calculated tensile resistance of the group (beam) of reinforcing bars;
β = 0.45 is an empirical coefficient established by the tests of the authors and taking into account the joint concrete.
Кроме того, в надколонных плитах вдоль внутренних наклонных граней сквозных отверстий может быть размещено вертикальное армирование в виде плоских сварных каркасов, а сборные надколонные плиты и плиты-вкладыши у нижней и верхней поверхности снабжены армированием в виде арматурных сеток согласно расчету. In addition, vertical reinforcement in the form of flat welded frames can be placed in the column columns along the inner inclined faces of the through holes, and the assembled column columns and insert plates at the lower and upper surfaces are equipped with reinforcement in the form of reinforcing meshes according to the calculation.
Кроме того, плиты-вкладыши, непосредственно примыкающие к монолитным ригелям, могут быть выполнены прямоугольной формы в плане, продольные монолитные ригели в створах крайних рядов колонн могут быть выполнены с высотой, превышающей толщину примыкающих плит, а выступающие книзу части монтажных ригелей могут быть размещены в наружных стенах. In addition, the liner plates directly adjacent to the monolithic crossbars can be made rectangular in plan, longitudinal monolithic crossbars in the sections of the extreme rows of columns can be made with a height exceeding the thickness of the adjacent plates, and the parts of the mounting bolts that protrude downward can be placed in exterior walls.
Кроме того, межплитные швы могут быть выполнены из монолитного железобетона с возможностью образования клиновидных в плане плоских стыков сборных плит. In addition, interplate joints can be made of monolithic reinforced concrete with the possibility of forming wedge-shaped planar joints of precast plates.
Кроме того, наружные поэтажно опертые стены могут быть выполнены в виде кладки из штучных камней, размещенной на слое раствора непосредственно на каждом перекрытии с напуском кладки относительно кромки перекрытия на величину, достаточную для размещения в составе стены по контуру диска перекрытия в напуске дополнительного слоя эффективного утеплителя и облицовочного слоя кладки из того же кладочного материала, что и кладка стены, но с величиной напуска не более, чем на 0,40в, где в - толщина стены, а край вышерасположенного диска перекрытия нижней поверхностью размещен непосредственно на стене, причем между верхом кладки стены и низом этого перекрытия размещен слой упругого материала, например пенополистирола. In addition, the external floor-supported walls can be made in the form of masonry from piece stones placed on the mortar layer directly on each floor with a masonry inlet relative to the edge of the floor by an amount sufficient to place an additional layer of effective insulation in the wall structure along the contour of the floor disk in the inlet and the facing layer of masonry from the same masonry material as the masonry of the wall, but with an inflow value of not more than 0.40v, where c is the thickness of the wall and the edge of the ceiling disk the lower surface is placed directly on the wall, and between the top of the wall masonry and the bottom of this overlap there is a layer of elastic material, for example polystyrene foam.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе возведения многоэтажного здания предлагаемой конструктивной системы, включающем монтаж колонн по разбивочным осям, установку на каждом этаже на нижерасположенное перекрытие монтажно-технологической оснастки, монтаж плит перекрытия очередного этажа, омоноличивание их с колоннами и между собой, выдержку монолитного бетона до набора им требуемой прочности, разборку и перестановку оснастки на готовое перекрытие и последующее устройство поэтажно опертых или навесных стен и поэтажно опертых перегородок, монтажно-технологическую оснастку, выполненную в виде башенных опорных устройств из объединенных между собой телескопических стоек, размещают после монтажа колонн посередине надколонных плит с охватом средних колонн каркаса под надколонные квадратные плиты и под концами плит-вкладышей, примыкающих к крайним рядам колонн. Затем на башенные опорные устройства сначала укладывают в проектное положение надколонные плиты, насаживая их на колонны, и прямоугольные плиты-вкладыши, примыкающие к монолитным ригелям, а после фиксации надколенных плит на колоннах укладывают все оставшиеся квадратные плиты-вкладыши с закреплением их на краях ранее смонтированных плит. После устройства опалубки и размещения арматуры в межплитных швах, стыках колонн с плитами и в ригелях, укладку монолитного бетона стыков, швов и ригелей производят одновременно. The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of erecting a multi-storey building of the proposed structural system, including installing columns along the center axes, installing on each floor on the underlying floor mounting and technological equipment, installing floor slabs of the next floor, monoling them with columns and among themselves, exposure of monolithic concrete to a set of required strength by it, disassembly and rearrangement of equipment on the finished floor and the subsequent installation of floor-mounted or canopy walls and floor-mounted partitions, installation and technological equipment, made in the form of tower support devices from telescopic racks interconnected, are placed after the columns are mounted in the middle of the column columns with the middle columns of the frame covered under the column columns above the square and under the ends of the liner plates adjacent to extreme rows of columns. Then, on the tower support devices, the column columns are first placed in the design position, mounted on the columns, and the rectangular liners adjacent to the monolithic crossbars, and after fixing the knee plates on the columns, all the remaining square liners are fixed with them fixed at the edges of the previously mounted plates. After the formwork and placement of the reinforcement in the inter-plate joints, the joints of the columns with the plates and in the crossbars, the installation of monolithic concrete joints, joints and crossbars is carried out simultaneously.
Указанный технический результат достигается и тем, что в способе возведения многоэтажного здания на основе сборно-монолитного железобетонного каркаса, включающем монтаж колонн, установку на каждом этаже на нижерасположенное перекрытие монтажно-технологической оснастки, раскладку на нее в проектное положение сборных плит перекрытия, омоноличивание сборных плит между собой и с колоннами, выдержку монолитного бетона до набора им проектной прочности, демонтаж и перестановку на готовое перекрытие монтажно-технологической оснастки, устройство поэтажно опертых наружных стен, а также перегородок, установку монтажно-технологической оснастки, выполненной в виде опорных башенных устройств, образованных группой объединенных между собой телескопических стоек, выполняют одновременно с устройством наружной поэтажно опертой стены. Устройство перекрытия, включающее монтаж сборных плит, укладку и выдержку монолитного бетона, выполняют с опиранием сборных и монолитных конструктивных элементов перекрытия на башенные опорные устройства и наружную стену. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of erecting a multi-storey building based on a precast-monolithic reinforced concrete frame, including installing columns, installing on each floor on the lower floor of the installation and technological equipment, laying on it in the design position of prefabricated floor slabs, monopolizing prefabricated slabs between themselves and with columns, exposure of monolithic concrete until it reaches its design strength, dismantling and rearrangement of the assembly and technological equipment, ystvo simply supported by floor exterior walls and partitions, assembly and installation tooling executed in the form of support tower devices formed between a combined group of telescopic struts, performed simultaneously with the device simply supported by floor outer wall. The device of overlapping, including the installation of precast slabs, laying and curing of monolithic concrete, is performed with the support of precast and monolithic structural elements of the overlap on the tower supporting devices and the outer wall.
Выполнение колонн с разрывом бетонного тела и обнажением их рабочей арматуры на уровнях перекрытий как минимум на толщину плиты перекрытия в сочетании с выполнением наклонными вовнутрь (к колонне) внутренними гранями сквозных отверстий надколонных плит позволяет после укладки монолитного бетона в образовавшийся объем стыка колонны с плитой сформировать в составе колонны монолитный бетонный пирамидальный клин, направленный узкой частью кверху и плотно примыкающий боковыми гранями без дополнительных контактных напряжений к наклонным граням сквозных отверстий плит. После набора монолитным бетоном пирамидального клина требуемой прочности не меньше, чем прочность бетона колонны, он способен, как показывают испытания, воспринимать без устройства стальной сварной обечайки (принятой в аналогах и прототипе [1. . .4]) полностью все усилие, создаваемое полной нагрузкой, приложенной к перекрытию при эксплуатации. The execution of columns with a concrete body breaking and exposing their working reinforcement at the floor level at least by the thickness of the floor slab in combination with the internal faces of the through holes of the over-column slabs being inclined inward (towards the column) allows, after laying monolithic concrete, to form the junction of the column with the slab in the composition of the column is a monolithic concrete pyramidal wedge directed narrowly upward and tightly adjacent to the side faces without additional contact stresses to inclined faces of the through holes of plates. After casting the pyramidal wedge with the monolithic concrete the required strength is not less than the strength of the concrete column, it is able, as tests show, to perceive without the use of a steel welded shell (adopted in the analogues and prototype [1.. .4]) completely the entire force created by the full load applied to the ceiling during operation.
Размещение верхней рабочей арматуры надколонных плит в виде группы (пучков) стержней, расположенных вдоль граней сквозных отверстий, предназначенных для пропуска колонн, с образованием вокруг них железобетонной обечайки, скрытой в надколонной плите, обеспечивает требуемую высокую несущую способность стыка колонны с плитой, поскольку бетон монолитного пирамидального клина под нагрузкой при эксплуатации работает в условиях объемного напряженного состояния, и его прочность на сжатие возрастает в 2,0...2,5 раза по сравнению с одноосным сжатием. В результате, по сравнению с аналогами и прототипами при одинаковой несущей способности металлоемкость стыка сопряжения колонны с плитой в предлагаемом техническом решении сокращается в 1,7. . . 2,0 раза. При этом группы (пучки) стержней верхней арматуры надколонных плит также эффективно воспринимают в створах колонн и отрицательный момент по обеим главным осям каркаса, по величине которого и определяют требуемую площадь их сечения. Placing the upper working reinforcement of the overhead columns in the form of a group (bundles) of rods located along the faces of the through holes designed to pass the columns, with the formation of reinforced concrete shell around them, hidden in the overhead column, provides the required high bearing capacity of the junction of the column with the slab, since the concrete is monolithic under operation, the pyramidal wedge under load operates in the conditions of volumetric stress state, and its compressive strength increases by 2.0 ... 2.5 times in comparison with uniaxial compression it. As a result, in comparison with analogs and prototypes with the same load-bearing capacity, the metal consumption of the junction between the column and the plate in the proposed technical solution is reduced by 1.7. . . 2.0 times. In this case, the groups (bundles) of rods of the upper reinforcement of the over-column plates also effectively perceive in the alignments of the columns the negative moment along both main axes of the frame, the magnitude of which determines the required area of their section.
Выпуск группы (пучков) арматуры за кромки надопорных плит и объединение их с выпусками арматуры из примыкающих плит-вкладышей позволяет образовать сосредоточенную рабочую арматуру в створах колонн непрерывной и сквозной по всей длине и ширине перекрытия здания. Количество этой арматуры в каждом сечении между колоннами определяют по величине действующих усилий, и это позволяет наиболее эффективно использовать прочностные свойства этой арматуры, образующей скрытые в плоскости плит ригели, что позволяет четко реализовать статическую работу пространственного каркаса под нагрузкой. По сравнению с аналогами и прототипом [1...4] это позволяет более эффективно использовать прочностные характеристики арматуры и также существенно сократить расход стали на армирование дисков перекрытий. The release of a group (bundles) of reinforcement beyond the edges of supporting plates and combining them with the releases of reinforcement from adjacent insert plates allows the formation of concentrated working reinforcement in the alignments of columns continuous and through the entire length and width of the building floor. The amount of this reinforcement in each section between the columns is determined by the magnitude of the acting forces, and this makes it possible to most effectively use the strength properties of this reinforcement, which forms the crossbars hidden in the plane of the plates, which makes it possible to clearly realize the static work of the spatial frame under load. Compared with analogues and prototype [1 ... 4] this allows more efficient use of the strength characteristics of the reinforcement and also significantly reduce the consumption of steel for reinforcing floor disks.
Сопряжение колонн крайнего ряда непосредственно с плитами-вкладышами посредством монолитного железобетонного ригеля, пропущенного через разрывы бетона в крайних колоннах на всю длину здания, позволяет по сравнению с аналогами и прототипом [1...4] при добавлении только одного дополнительного типоразмера плит-вкладышей существенно расширить планировочные и архитектурные возможности, повысить общую прочность и устойчивость здания при всех видах воздействий на него, включая и сейсмические. Кроме того, наличие крайнего (бортового) монолитного ригеля позволяет крепить к нему снаружи в любом месте панели для размещения балконов, лоджий и эркеров. Pairing the columns of the outermost row directly with the slabs by means of a monolithic reinforced concrete crossbar, passed through concrete breaks in the extreme columns over the entire length of the building, allows compared with analogues and prototype [1 ... 4] when adding only one additional standard size of the slabs expand planning and architectural capabilities, increase the overall strength and stability of the building with all types of impacts on it, including seismic. In addition, the presence of an extreme (side) monolithic crossbar allows you to attach panels to it from anywhere on the outside to place balconies, loggias and bay windows.
Предложенный сборно-монолитный железобетонный каркас позволяет применить самонесущие поэтажно опертые наружные стены, не испытывающие общих силовых воздействий, приложенных к зданию, и поэтому обеспечивающие эффективную тепловую защиту, а размещение в толще этих стен крайних колонн позволяет, по сравнению с аналогами [3, 4], существенно расширить архитектурно-планировочные возможности и разнообразие зданий, снизить затраты на их возведение, сократить до минимума размеры тепловых "мостиков". В совокупности это позволяет обеспечить современную тепловую защиту и комфорт зданий при минимуме затрат на их отопление. The proposed precast-monolithic reinforced concrete frame allows the use of self-supporting floor-supported external walls that do not experience general force applied to the building, and therefore provide effective thermal protection, and the placement of extreme columns in the thickness of these walls allows, in comparison with analogues [3, 4] , significantly expand the architectural and planning capabilities and variety of buildings, reduce the cost of their construction, minimize the size of thermal "bridges". Together, this allows for modern thermal protection and comfort of buildings with a minimum of heating costs.
Снабжение пирамидального клина, выполненного из монолитного бетона в составе колонны в стыке ее с надопорной плитой, поперечными коротышами с длиной каждого, превышающей ширину сечения колонны по соответствующему направлению, позволяет дополнительно существенно нарастить несущую способность стыка, повысить прочность клина и полностью исключить опасность хрупкого разрушения стыка даже для любых реальных условий производства работ. Это существенно повышает и эксплуатационную и технологическую надежность стыка, каркаса и здания в целом. The supply of a pyramidal wedge made of monolithic concrete as a part of the column at its junction with an abutment plate, transverse shorts with a length exceeding the column section width in the corresponding direction, can additionally significantly increase the bearing capacity of the joint, increase the strength of the wedge and completely eliminate the risk of brittle fracture of the joint even for any real conditions of work. This significantly increases both the operational and technological reliability of the joint, frame and the building as a whole.
При выполнении колонны квадратного сечения, что наиболее часто имеет место на практике, предложено размеры сечения групп арматурных стержней определять по величине действующего отрицательного момента у колонны по обоим главным направлениям, но площадь сечения каждой группы стержней, расположенной у одной из граней сквозных проемов надколонных плит, должна быть не менее величины, определенной по формуле
где V - усилие продавливания надколонной плиты колонной при действии на перекрытие расчетной вертикальной нагрузки;
α - угол наклона внутренней грани сквозного отверстия;
RS - расчетное сопротивление на растяжение арматурных стержней;
β= 0,45 - эмпирический коэффициент, установленный авторами и учитывающий бетон стыка.When performing a square cross-section column, which is most often the case in practice, it is proposed to determine the cross-sectional dimensions of reinforcing bar groups by the magnitude of the active negative moment of the column in both main directions, but the cross-sectional area of each bar group located at one of the faces of the through openings of the over-pillar plates, must be not less than the value determined by the formula
where V is the force for pushing the column plate under the column when the calculated vertical load acts on the overlap;
α is the angle of inclination of the inner face of the through hole;
R S - calculated tensile strength of reinforcing bars;
β = 0.45 is the empirical coefficient established by the authors and taking into account the joint concrete.
Предложенная зависимость позволяет определить оптимальное количество арматуры окаймления сквозного отверстия, не допустить перерасхода стали и обеспечить требуемую несущую способность стыка. The proposed dependence allows you to determine the optimal amount of reinforcement bordering the through hole, to prevent overspending of steel and to provide the required bearing capacity of the joint.
Применение сквозного армирования в виде групп стержней не исключает целесообразность армирования плиты (особенно при значительной толщине) вертикальными плоскими каркасами вдоль контура проема, предотвращая раскалывание плиты горизонтальными и наклонными трещинами, образуемыми под нагрузкой в ее толще. При этом все плиты поверху и понизу снабжены армированием в виде арматурных сеток, сечение арматуры которых определено расчетом. Это исключает опасность хрупкого разрушения плит под нагрузкой при хранении, транспортировке, монтаже и эксплуатации. The use of end-to-end reinforcement in the form of groups of rods does not exclude the feasibility of reinforcing the slab (especially with significant thickness) with vertical flat frames along the contour of the opening, preventing cracking of the slab by horizontal and inclined cracks formed under load in its thickness. Moreover, all the plates on top and bottom are equipped with reinforcement in the form of reinforcing meshes, the reinforcement section of which is determined by calculation. This eliminates the risk of brittle fracture of plates under load during storage, transportation, installation and operation.
Выполнение плит-вкладышей, примыкающих к монолитному ригелю крайних рядов колонн, прямоугольной в плане формы позволяет, добавив лишь один вид сборных изделий, существенно расширить архитектурно-планировочные решения зданий предлагаемой системы. Выполнение монолитных крайних ригелей увеличенной высоты сечения существенно увеличивает их несущую способность и жесткость при изгибе. Это практически не снижает архитектурно-планировочные возможности, разместив выступающие книзу части ригелей в наружных стенах. В результате также улучшились условия работы наружных стен по контакту с несущими ригелями, исключена опасность механических повреждений наружных стен при изгибных деформациях ригеля. The implementation of insert plates adjacent to the monolithic crossbar of the extreme rows of columns, rectangular in terms of shape, allows you to add only one type of prefabricated products, significantly expand the architectural and planning solutions of the buildings of the proposed system. The implementation of monolithic extreme crossbars of increased cross-sectional height significantly increases their bearing capacity and bending stiffness. This practically does not reduce the architectural and planning possibilities by placing the parts of the crossbars protruding downward in the external walls. As a result, the working conditions of the external walls in contact with the load-bearing crossbars have also improved, the risk of mechanical damage to the external walls during bending deformation of the crossbar is eliminated.
Выполнение межплитных швов из монолитного железобетона с возможностью образования клиновидных в плане плоских стыков сборных плит дает возможность архитектору по сравнению с известными [3,4] получить здания различной конфигурации и практически неограниченных объемно-планировочных решений. The implementation of inter-plate joints from monolithic reinforced concrete with the possibility of wedge-shaped in terms of flat joints of prefabricated plates allows the architect, in comparison with the known ones [3,4], to obtain buildings of various configurations and practically unlimited space-planning solutions.
Выполнение наружных поэтажно опертых стен в виде кладки из штучных камней на слое раствора непосредственно на каждом перекрытии с напуском кладки относительно перекрытия на величину, достаточную для размещения в составе стены по контуру диска перекрытия дополнительного слоя эффективного утеплителя и облицовочного слоя кладки из того же кладочного материала позволяет создать однородный долговечный фасад здания, а также полностью исключить тепловые мостики в стене в уровне диска перекрытия. Выполнение напуска стены над краем диска перекрытия на величину не более 0,40в, где в - толщина стены, обеспечивает требуемую устойчивость наружной стены против опрокидывания и ее прочность. Размещение вышерасположенного диска перекрытия непосредственно на наружной стене с размещением между верхом кладки стены и низом перекрытия слоя упругого материала, например пенополистирола, обеспечивает герметичность стыка сопряжения наружной стены с перекрытием и исключает передачу деформаций перекрытия под нагрузкой на конструкцию наружной стены. В целом такая конструкция поэтажно опертых наружных стен и стыков ее сопряжения с диском перекрытия обеспечивает высокую эксплуатационную надежность и долговечность наружных стен, исключение появления дефектов в наружных стенах от силовых воздействий и температурных деформаций стен, высокую и стабильную во времени тепловую защиту здания предлагаемой конструктивной системы. The implementation of external floor-supported walls in the form of masonry from piece stones on the mortar layer directly on each floor with a masonry inlet relative to the floor by an amount sufficient to place an additional layer of effective insulation and a facing layer of masonry from the same masonry material along the contour of the overlapping disk to create a homogeneous durable facade of the building, as well as completely eliminate the thermal bridges in the wall at the level of the floor slab. Performing a wall inlet over the edge of the overlapping disk by a value of not more than 0.40v, where c is the wall thickness, provides the required stability of the outer wall against tipping and its strength. Placing an upstream overlap disk directly on the outer wall with a layer of an elastic material, such as polystyrene foam, between the top of the wall masonry and the bottom of the overlap, ensures tightness of the joint between the outer wall and the overlap and eliminates the transmission of floor deformations under load on the exterior wall structure. In general, such a design of floor-mounted external walls and joints of its interface with the overlapping disk provides high operational reliability and durability of the external walls, eliminating the appearance of defects in the external walls from force effects and temperature deformations of the walls, high and time-stable thermal protection of the building of the proposed structural system.
Способ сооружения здания предлагаемой конструктивной системы с опережающим возведением каркаса и с применением башенных опорных устройств, образованных объединенными в группы телескопическими стойками, обеспечивает их пространственную устойчивость без дополнительных средств, а также строительство многоэтажных зданий с различной высотой этажей при минимальных трудозатратах и затратах времени на переналадку и перестановку башенных опорных устройств. Принятая последовательность монтажа сборных плит и устройства монолитных элементов конструкций обеспечивает, в отличие от известных [1, 3, 4] , высокий темп строительства здания, удобство и безопасность выполнения работ, поскольку башенные опорные устройства размещены сосредоточенно только в означенных местах перекрытия, а значительная часть сборных плит и вся опалубка выполнены подвесными. В этом случае имеются большие возможности для безопасного перемещения и работы персонала, технологического оборудования на перекрытии, а также возможны заблаговременная крановая подача и складирование на перекрытии рядом с опорными устройствами материалов и изделий наружных стен и перегородок. При этом возведенные диски перекрытия, в отличие от известных [1, 3, 4], характеризуются более высоким уровнем технологической и эксплуатационной надежности. The method of constructing the building of the proposed structural system with the advanced erection of the frame and using tower support devices formed by telescopic racks combined into groups ensures their spatial stability without additional funds, as well as the construction of multi-storey buildings with different floor heights with minimal effort and time spent on readjustment and rearrangement of tower support devices. The adopted sequence of assembly of prefabricated slabs and the installation of monolithic structural elements ensures, unlike the known ones [1, 3, 4], a high pace of building construction, convenience and safety of work, since tower support devices are concentrated only in designated areas of overlap, and a significant part prefabricated slabs and the entire formwork are suspended. In this case, there are great opportunities for the safe movement and work of personnel, technological equipment on the floor, and advance crane feeding and storage on the floor next to the supporting devices of materials and products of external walls and partitions are possible. At the same time, erected floor disks, in contrast to the known ones [1, 3, 4], are characterized by a higher level of technological and operational reliability.
Предложенный способ возведения каркасного многоэтажного здания, в том числе и предложенной конструктивной системы, включающий сборку опорных башенных устройств и возведение наружных стен одновременно, последующие монтаж сборных плит и укладку монолитного бетона в стыки колонн с плитами, в межплитные швы и монолитные железобетонные ригели с опиранием сборных и монолитных элементов перекрытий непосредственно на башенные опорные устройства и на возведенные наружные стены позволяет по сравнению с известными [3, 4] не только сократить потребность в монтажно-технологической оснастке, но и получить плотные сопряжения наружных стен с перекрытием. При этом исключаются тепловые потери и продувание через сопряжения при эксплуатации, а также исключается потребность дополнительной герметизации этих сопряжений, например, с применением пенополиуретанов и подобных материалов. Все это существенно сокращает стоимость строительства за счет уменьшения трудовых затрат на применение опорных устройств и позволяет незамедлительно после устройства перекрытия и демонтажа опорных устройств приступить к выполнению внутренних отделочных и монтажно-технологических работ. The proposed method of erecting a frame multi-storey building, including the proposed structural system, including assembling support tower devices and erecting external walls at the same time, subsequent installation of precast slabs and laying of monolithic concrete at the joints of columns with slabs, in inter-tile seams and monolithic reinforced concrete crossbars with the support of prefabricated and monolithic floor elements directly to tower support devices and to the erected external walls, in comparison with the known [3, 4], it is possible not only to reduce sweat ebnost in the assembly and tooling, but also to obtain dense interfacing outer walls overlapping. This eliminates heat loss and blowing through the interface during operation, and also eliminates the need for additional sealing of these interfaces, for example, using polyurethane foams and similar materials. All this significantly reduces the cost of construction by reducing labor costs for the use of support devices and allows immediately after the installation of overlapping and dismantling of support devices to begin to carry out internal finishing and installation and technological work.
В целом все описанные признаки, представленные в формуле изобретения, отражают универсальную конструктивную систему многоэтажного здания и способы его возведения, определяемые его конструктивными решениями. Все перечисленные признаки, как следует из представленного выше, определяют отличия предлагаемой конструктивной системы и способов ее возведения от известных, позволяют решить поставленную в предполагаемом изобретении задачу, а также получить существенный эффект
(1) в надежности и универсальности конструктивного решения, обеспечивающего расширение архитектурных и планировочных возможностей, сокращение материало- и металлоемкости несущих конструкций;
(2) в высоких темпах строительства и снижении трудовых и энергетических затрат при строительстве;
(3) в снижении затрат на эксплуатацию за счет повышения эксплуатационной надежности и долговечности.In general, all the described features presented in the claims reflect the universal structural system of a multi-storey building and the methods of its construction, determined by its structural solutions. All of the listed features, as follows from the above, determine the differences between the proposed structural system and the methods of its construction from the known ones, make it possible to solve the problem posed in the proposed invention, and also to obtain a significant effect
(1) in the reliability and universality of the design solution, which provides the expansion of architectural and planning capabilities, reduction of material and metal consumption of load-bearing structures;
(2) at high rates of construction and reduction of labor and energy costs during construction;
(3) in reducing operating costs by improving operational reliability and durability.
В целом предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны, поскольку достигаемые технические результаты по предложенному решению превосходят известные, а перечисленные выше признаки предлагаемого технического решения в приведенной сумме не известны и обеспечивают сверхсуммарный результат. Это дает возможность считать предлагаемое техническое решение соответствующим требованиям изобретательного уровня. In general, the proposed technical solution meets the criterion of novelty, since the achieved technical results by the proposed solution are superior to the known ones, and the above-mentioned features of the proposed technical solution are not known in the above amount and provide an ultimately total result. This makes it possible to consider the proposed technical solution in accordance with the requirements of an inventive step.
В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку способ (варианты) предназначен для возведения многоэтажных зданий на основе заявляемой конструктивной системы. Заявленные изобретения решают одну и ту же задачу - повышение эксплуатационной надежности конструктивной системы, сокращение металло- и энергопотребления на ее возведение за счет одного и того же технического результата - обеспечение универсальности заявленной системы и способов ее возведения для любых объемно-планировочных решений и высокого темпа возведения многоэтажных здания различного назначения. In this application for the grant of a patent, the requirement of the unity of the invention is met, since the method (options) is intended for the construction of multi-storey buildings based on the claimed structural system. The claimed inventions solve the same problem - increasing the operational reliability of a structural system, reducing metal and energy consumption for its construction due to the same technical result - ensuring the universality of the claimed system and methods of its construction for any space-planning decisions and a high rate of construction multi-storey buildings for various purposes.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено здание предлагаемой конструктивной системы, несущий сборно-монолитный железобетонный каркас (вид в изометрии); на фиг.2 - то же, фрагмент перекрытия здания криволинейного очертания, вид в плане; на фиг.3 - то же, армирование стыка колонны с плитой до омоноличивания, вид в изометрии; на фиг.4 - то же, стык колонны с плитой диска перекрытия в стадии эксплуатации, разрез по А-А на фиг.1 и 2; на фиг.5 - то же, что на фиг.4, схема усилий, действующих в стыке; на фиг.6 - то же, что на фиг.5, вид в плане; на фиг. 7 представлен фрагмент диска перекрытия с размещением сквозной рабочей арматуры в плитах и в крайнем монолитном ригеле; на фиг.8 - то же, разрез Б-Б по оси крайних колонн на фиг.7; на фиг.9 - то же, разрез В-В на фиг.7 крайнего несущего ригеля, скрытого в плоскости примыкающих сборных плит; на фиг.10 - то же, разрез Г-Г на фиг.7 крайнего несущего ригеля с высотой сечения, превышающей толщину примыкающих плит, и с выступающей книзу частью ригеля, размещенной в наружной стене; на фиг.11 - предлагаемая конструктивная система, фрагмент диска перекрытия с примером размещения на нем поэтажно опертой наружной стены; на фиг.12 - схема расстановки башенных опорных устройств по плану перекрытия с размещением на них сборных плит; на фиг.13 - то же, что на фиг.14, разрез по Д-Д; на фиг.14 - то же, что на фиг.12, с выполнением опирания сборных плит и монолитных конструкций перекрытия на башенные опорные устройства и наружные стены; на фиг.15 - то же, что на фиг. 14, разрез по Е-Е. The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows the building of the proposed structural system, bearing a precast-monolithic reinforced concrete frame (isometric view); figure 2 is the same, a fragment of the overlap of the building of a curved shape, plan view; figure 3 is the same, the reinforcement of the junction of the column with the plate before monopolization, isometric view; figure 4 is the same, the junction of the column with the slab of the overlap disk in operation, a section along aa in figure 1 and 2; figure 5 is the same as in figure 4, a diagram of the forces acting in the joint; figure 6 is the same as in figure 5, a view in plan; in FIG. 7 shows a fragment of the overlapping disk with the placement of through working fittings in the plates and in the extreme monolithic crossbar; in Fig.8 is the same, a section bB along the axis of the extreme columns in Fig.7; figure 9 is the same, a section bb in figure 7 of the extreme support bolt, hidden in the plane of the adjacent precast plates; figure 10 is the same, section GG in figure 7 of the extreme bearing bolt with a section height exceeding the thickness of the adjacent plates, and with the protruding downward part of the bolt placed in the outer wall; figure 11 - the proposed structural system, a fragment of the overlapping disk with an example of placing on it a floor-mounted external wall; on Fig - arrangement of tower support devices according to the plan of overlap with the placement of prefabricated plates; in Fig.13 - the same as in Fig.14, a section along DD; on Fig - the same as on Fig, with the implementation of the support of prefabricated plates and monolithic structures of the ceiling on the tower support devices and external walls; on Fig - the same as on fig. 14, section along EE.
Предлагаемая конструктивная система многоэтажного здания (фиг.1-15) включает сборно-монолитный железобетонный каркас (фиг.1 и 2), образованный колоннами 1, плоские сборные железобетонные плиты двух видов: надколонные 2 и плиты-вкладыши 3, объединенные между собой монолитными межплитными швами 4. В створах крайних рядов колонн в каждом диске перекрытия выполнены монолитные железобетонные ригели 5. К монолитным ригелям 5 непосредственно примыкают с внутренней стороны здания прямоугольные плиты-вкладыши 6, а с наружной стороны здания к ним прикреплены сборные консольные плиты 7 для устройства эркеров, балконов и лоджий. При выполнении зданий любой формы, отличной от прямоугольной (например, фиг.2), межплитные швы 4 могут быть выполнены в форме клиновидных стыков 8, выполняемых из монолитного железобетона. В таком случае, при необходимости, между основными рядами колонн 1 по осям, в которых имеет место значительное увеличение их шага (пролета), могут быть введены дополнительные колонны 9, а балконные панели, примыкающие к ригелям 5, выполняют в виде монолитных железобетонных 10 и сборных 7 плит
Бетон колонн 1 и 9 в уровнях перекрытия (фиг.3...6) разорван с образованием сквозного проема (не обозначен) как минимум на толщину плиты и обнажением в нем рабочей арматуры 11 колонн. Верхняя поверхность этого проема выполнена в средних колоннах двускатной, а в крайних - односкатной. Скатность необходима для полного удаления воздуха при последующей укладке монолитного бетона стыка и образования плотного контакта между укладываемым в стык монолитным бетоном и бетоном колонны. Каждая надколонная плита 2 в середине снабжена отверстием (на чертежах не обозначено), через которое эти плиты 2 насаживают на колонны 1 и 9. Внутренние грани 12 сквозного отверстия плиты 2 выполнены наклонными вовнутрь к колонне. Вокруг сквозного отверстая каждой плиты 2 вдоль его граней в виде групп (пучков) 13 стержней размещена верхняя рабочая арматура плиты 2. Кроме этих стержней 13 поверх плиты 2 размещена часть верхней рабочей арматуры в виде плоской сварной сетки 14. Вдоль наклонной грани 12 сквозного отверстия плиты 2 может быть установлена поперечная арматура 15, выполняемая в виде плоского сварного каркаса. Во избежание повреждения надколонных плит 2 при транспортировке и монтаже у нижней грани их конструктивно располагают арматуру в виде сварных сеток (на чертеже не обозначены).The proposed structural system of a multi-storey building (Figs. 1-15) includes a precast-monolithic reinforced concrete frame (Figs. 1 and 2) formed by
Положение плит 2, насаженных на колонны 1 и 9, фиксируют в проектном положении по высоте посредством бандажа 16, предварительно установленного и закрепленного под низом проема на колонне. Этот бандаж также выполняет снизу и роль опалубки монолитного бетона стыка колонны с плитой. В пределах толщины плиты 2, размещенной в проектное положение, в объеме сквозного отверстия до укладки монолитного бетона в несколько слоев, накрест в виде решеток могут быть размещены арматурные коротыши 17 с длиной каждого из них, превышающей ширину сечения колонны. После укладки монолитного бетона в теле колонны в пределах сквозного отверстия плиты 2 образуется бетонный пирамидального вида клин 18, направленный узкой частью кверху и боковые грани которого плотно примыкают к боковым граням 12 сквозного отверстия плиты 2. The position of the
По существу, сборная плита 2 опирается на колонну 1 посредством внутренних наклонных граней 12 ее сквозного отверстия по контакту с боковыми гранями бетонного клина 18. По всем этим контактным поверхностям по нормали к ним возникает контактное опорное давление. При воздействии сверху на плиту распределенной нагрузки g реактивный отпор может вызвать раскалывание бетона плиты вертикальными трещинами 19 с последующим выносом кверху пирамиды (конуса) разрушения по трещинам 20 (см. фиг.5, 6). В таком случае группы стержней 13, охватывающие сквозной проем плиты 2, образуют замкнутый арматурный контур (обечайку), способный воспринять распределенные по всем четырем граням опорные усилия Р, образованные контактным опорным давлением. Соотношение между горизонтальной Нi и вертикальной Vi составляющими опорных (контактных) усилий Р на гранях каждого сквозного отверстия определяется зависимостью Hi = Vitgα, где α - угол наклона грани пирамидального бетонного клина (или, что то же, грани 12 сквозного отверстия плиты 2). После рассмотрения равновесия сил в стыковом узле колонны квадратного сечения с плитой и несложных преобразованиях формула для определения требуемой площади сечения арматуры As в одной группе стержней для восприятия действующего в ней усилия Ns и предотвращения разрушения стыка от продавливания плиты колонной (см. фиг.5, 6) определится
Здесь V - величина усилия продавливания плиты 2 колонной 1 при эксплуатации, вызванного действием на плиту расчетной нагрузки, α - угол наклона грани пирамидального бетонного клина (или, что то же, грани 12 сквозного отверстия плиты 2), Rs - расчетное сопротивление арматуры 13 на растяжение, β= 0,45 - эмпирический коэффициент, установленный авторами при испытаниях и учитывающий влияние бетона стыка. Таким образом, количество арматуры As в каждой группе стержней 13 определяют по величине отрицательного изгибающего момента, действующего в нормальных сечениях плиты 2 у колонн от расчетных нагрузок, но величина определенного таким образом армирования AS не должна быть меньшей, определенной по приведенной выше формуле.Essentially, the
Here V is the magnitude of the force for pushing
Рабочая арматура 13 во взаимно перпендикулярных направлениях выпущена за боковые грани плит 2 и объединена в межплитных швах 4 петлевыми выпусками 21 с сосредоточенной в группы (пучки) 22 рабочей арматурой примыкающих плит-вкладышей 3 и 6. Плиты-вкладыши 3 и 6, кроме арматуры 22, в соответствии с величиной действующих в них усилий при монтаже и эксплуатации, снабжены требуемым по расчету армированием в виде арматурных сеток, располагаемых у верхней и нижней их поверхности (на чертежах не показаны). Выпуски стержней этих сеток также могут быть объединены петлевыми выпусками с арматурных сеток смежных плит (на чертежах не показаны). The working
Монолитные железобетонные ригели 5, пропущенные в створах крайних рядов колонн 1 (и 9) содержат продольную 23 и поперечную арматуру, определяемую расчетом по величине расчетных усилий в их сечениях. Примыкающие к монолитным ригелям 5 плиты 6 и 7 выполнены с наклоном к ригелю их торцов и объединены с ним посредством петлевых выпусков 24, располагаемых в этих ригелях. Ригели 5 могут быть выполнены с высотой сечения, равной толщине примыкающих плит 6 и 7 (фиг.9) или с высотой сечения, превышающей толщину этих плит. В последнем случае выступающие книзу части ригеля 5 размещают в толще наружных стен (см. фиг.10). При устройстве наружных плит 7 под эркеры диск перекрытия в местах примыкания этих плит к ригелю 5 выполняют сплошным. Когда плиты 7 предназначены для устройства балконных консолей, в месте примыкания их к ригелю 5 выполняют дискретно расположенные вдоль ригеля проемы 26, в которых располагают теплоизоляцию. Monolithic reinforced
В здании предлагаемой конструктивной системы наружные стены 25 и перегородки (на чертежах не показаны) выполнены поэтажно опертыми. В этом случае их, как правило, выполняют из местных легких (поризованных) кладочных материалов, полностью удовлетворяющих требованиям экологической и пожарной безопасности, а для наружных стен - дополнительно и требованиям теплотехники и морозостойкости. С учетом сказанного для обеспечения дополнительных архитектурных возможностей все наружные ряды колонн 1 и 9 каркаса размещены в толще наружных стен 25 заподлицо с их внутренней поверхностью. В таком случае перегородки внутри здания на каждом этаже можно беспрепятственно устанавливать в любом месте примыкания к наружной стене 25, а снаружи здания на консолях 7 можно расположить ограждения балконов, лоджий. На консолях 7 можно расположить и наружную стену 25 с образованием эркеров, полуэркеров и т. п. In the building of the proposed constructive system, the
В многоэтажных зданиях предлагаемой конструктивной системы все приложенные к ним нагрузки и силовые воздействия воспринимает сборно-монолитный каркас, а наружные поэтажно опертые стены воспринимают усилия, приложенные к ним в пределах только одного этажа, и практически обеспечивают только тепловую защиту здания. Вертикальную нагрузку на каждом перекрытии воспринимают сборные плиты 2, 3 и 6 и перераспределяют посредством монолитных межплитных швов 4 и клиновидных стыков 8, стыков 21, рабочей арматуры 13, 22 плит 2 и 3, а также монолитных ригелей 5 на колонны 1. В створах колонн 1, где сосредоточена арматура 13, 22 плит 2 и 3 и арматура 23 монолитных ригелей 5, действует наибольший по величине изгибающий момент, и количество указанной арматуры в каждом сечении определяется его значениями. Принятая конструкция стыка сопряжения колонн 1 с плитой 2 и с монолитным ригелем 5 исключает опасность продавливания диска перекрытия колонной. In multi-storey buildings of the proposed structural system, all the applied loads and power influences are perceived by the prefabricated monolithic frame, and the external floor-supported walls perceive the forces applied to them within only one floor, and practically provide only thermal protection of the building. The vertical load on each floor is taken by
При малой высоте здания (до 5 этажей) каркас может быть выполнен по данной схеме с восприятием горизонтальных нагрузок рамами, образованными колоннами и дисками перекрытий, а при большой высоте требуется реализовать рамно-связевую схему каркаса с устройством диафрагм жесткости для восприятия горизонтальных нагрузок. At a low building height (up to 5 floors), the frame can be made according to this scheme with the perception of horizontal loads by frames formed by columns and floor disks, and at high heights, it is necessary to implement a frame-link frame scheme with stiffness diaphragms to absorb horizontal loads.
Благодаря выполнению наружной стены 25 поэтажно опертой, а также наличию на каждом этаже упругой прокладки между верхом стены и низом вышерасположенного диска перекрытия упругой прокладки, наружная стена практически исключена из работы на восприятие общих усилий, приложенных к зданию. Вместе с тем, благодаря этому температурные деформации наружной стены, вызванные изменением температуры наружного воздуха, также практически не передаются на диски каркаса, работающего при эксплуатации в условиях стационарного температурного поля. Due to the implementation of the
Благодаря применению в каркасе дополнительно к монолитным межплитным швам 4 монолитных продольных сквозных ригелей 5, по сравнению с аналогами [1, 2, 3, 4], полностью исключена вероятность цепного выключения (разрушения) связей между сборными элементами при случайных перегрузках. Улучшились условия работы каркаса, его узлов и элементов под нагрузкой, что позволило полнее реализовать перераспределение усилий между элементами каркаса под нагрузкой и не только повысить надежность несущего каркаса, но и дополнительно сократить расход стали на армирование каркаса. Due to the use of 4 monolithic longitudinal through
Здание предлагаемой конструктивной системы предложено возводить по одному из двух вариантов. По первому варианту сначала возводят несущий каркас, а затем на готовых дисках перекрытия возводят поэтажно опертые наружные стены и перегородки. По второму варианту строительства здания несущий каркас возводят одновременно с возведением наружных стен. The building of the proposed constructive system is proposed to be constructed according to one of two options. According to the first option, the supporting frame is first erected, and then the floor-supported outer walls and partitions are erected on the finished floor disks. According to the second version of the construction of the building, the supporting frame is erected simultaneously with the construction of the external walls.
Возведение несущего каркаса по первому варианту производят в следующей последовательности. На пол подвала или на возведенное перекрытие после монтажа многоэтажных колонн 1, 9 размещают монтажно-технологическую оснастку в виде башенных опорных устройств 27, образованных объединенными между собой телескопическими стойками 28. Башенные опорные устройства 27 размещают под надколонные плиты 2 с охватом средних колонн 1, а также под концы плит-вкладышей 6. Опорные устройства 27 регулируют на высоту этажа, а на колоннах монтируют поддерживающие бандажи 16. Затем на колонны насаживают надколонные плиты 2 и опирают их на башенные устройства 27, на такие же устройства 27 укладывают концами плиты-вкладыши 6, а также плиты 7 балконов и эркеров. После этого на смонтированные плиты 2 и 6 по их кромкам, например, посредством временных зажимов 29 в проектное положение закрепляют квадратные плиты-вкладыши 3. Закрепив под плитами 2, 3, 6 и 7 подвесную опалубку 30 швов 4, а также подвесную и частично опираемую опалубку ригеля 5, размещают требуемую арматуру монтажных монолитных швов 4, ригеля 5, объединив выпуски арматуры из кромок плит 2, производят укладку монолитного бетона в стыки, швы и монолитный ригель одновременно по всему диску перекрытия. После выдержки и набора монолитным бетоном проектной прочности демонтируют все поддерживающие и опорные устройства и переставляют на готовый диск перекрытия. На освобожденном от монтажных устройств перекрытии возводят поэтажно опертые наружные стены 15 и перегородки (не показаны). Материалы этих конструктивных элементов заблаговременно подают краном и складируют на перекрытии рядом с опорными устройствами 27. The construction of the supporting frame according to the first embodiment is carried out in the following sequence. After the installation of
При строительстве здания по второму варианту на готовом диске перекрытия аналогично указанному выше размещают башенные опорные устройства 27, на колонны 1 крепят бандажи 16 и одновременно возводят поэтажно опертую наружную стену 25. Монтаж сборных плит перекрытия начинают после завершения установки опорных и поддерживающих устройств и возведения кладки наружных стен 25 на высоту этажа. Сначала на колонны 1 насаживают надколонные плиты 2 и фиксируют их в проектном положении, затем монтируют плиты 6 и 7, опираемые на башенные устройства 27 и наружную стену 25. Для этого поверх кладки стены на ее толщину размещена сплошная упругая прокладка, выполненная, например, из пенополистирола. В этом случае верх наружной стены 25 может быть использован и в качестве опалубки снизу монолитного ригеля 5. В остальном последовательность выполнения операций сохраняется. During the construction of the building according to the second embodiment,
В целом, предлагаемая конструктивная система здания и способы ее возведения благодаря рассмотренным выше признакам позволяют существенно усовершенствовать конструкцию многоэтажного здания и повысить по сравнению с прототипами [3, 4] его надежность, упростить технологию возведения и применить узкую номенклатуру из двух видов традиционных изделий - сборных крупногабаритных плоских плит и колонн, широко использовать без существенных затрат на модернизацию базу домостроительных комбинатов. Дома на основе предложенных каркасов по сравнению с КПД позволяют сократить в 1,9...2,0 раза удельный расход бетона и железобетона, создать гибкие планировочные решения, строить массовое жилье себестоимостью в 1,3...1,4 раза ниже, чем КПД при потребительских качествах, соответствующих европейским. In general, the proposed structural system of the building and the methods of its construction, thanks to the features discussed above, can significantly improve the design of a multi-storey building and increase its reliability compared to prototypes [3, 4], simplify the construction technology and apply a narrow nomenclature of two types of traditional products - prefabricated large flat slabs and columns, widely used without significant cost to modernize the base of house-building plants. The houses based on the proposed frames, compared with the efficiency, can reduce the specific consumption of concrete and reinforced concrete by 1.9 ... 2.0 times, create flexible planning solutions, build mass housing with a cost price of 1.3 ... 1.4 times lower, than efficiency with consumer qualities corresponding to European ones.
По сравнению с аналогами [3, 4] не только сокращается удельное ресурсопотребление и затраты труда на возведение предлагаемого каркаса, но резко увеличивается темп монтажа. Для монолитного бетона каркаса в БелНИИС разработаны и на практике широко освоены специальные составы бетона, обеспечивающие (при увеличении его стоимости не более чем на 10%) достижение 100% проектной прочности к концу вторых суток, а при отрицательных температурах (при среднесуточных до -10oС) исключающие потребность в его обогреве.Compared with analogues [3, 4], not only the specific resource consumption and labor costs for the construction of the proposed frame are reduced, but the installation rate is also sharply increased. For concrete cast concrete in BelNIIS, special concrete compositions have been developed and widely mastered in practice, ensuring (with an increase in its cost by no more than 10%) that 100% of the design strength is reached by the end of the second day, and at low temperatures (at an average daily temperature of -10 o C) excluding the need for its heating.
Предложенные технические решения будут освоены на строительстве массового жилья. The proposed technical solutions will be mastered in the construction of mass housing.
Источники информации
1. А.с. СССР 1726680. МПК5 Е 04 В 1/18; Е 04 Н 9/02. Безригельный каркас здания или сооружения. Опубл. в БИ 14, 1992.Sources of information
1. A.S. USSR 1726680. IPC 5 E 04
2. А.с. СССР 1649052. МПК5 Е 04 В 1/18. Узел соединения колонны и плиты перекрытия. Опубл. в БИ 18, 1991.2. A.S. USSR 1649052. IPC 5 E 04
3. Патент РФ 2130106. МПК6 Е 04 В 1/18; 1/35. Способы выполнения конструктивной системы полносборного здания гражданского назначения. Опубл. в БИ 13, 1999.3. RF patent 2130106. IPC 6 E 04
4. Обзорная информация. Госстрой РФ. ВНИИНТПИ. Серия "Промышленные и сельскохозяйственные комплексы, здания и сооружения". Вып.2. Ресурсосберегающие и энергоактивные производственные здания и комплексы (проблемы проектирования и опыта строительства). Автор Лебедева Н.В.: М., ВНИИНТПИ 1998, с. 25-32, рис.6-11 (прототип). 4. Overview information. Gosstroy of the Russian Federation. VNIINTPI. Series "Industrial and agricultural complexes, buildings and structures".
Claims (9)
As = Vtgα/8βRs,
где V - усилие продавливания надколонной плиты колонной при действии на перекрытие расчетной вертикальной нагрузки,
α - угол наклона внутренней грани сквозного отверстия,
Rs - расчетное сопротивление на растяжение арматурных стержней,
β= 0,45 - эмпирический коэффициент, установленный испытаниями авторов и учитывающий бетон стыка.3. The structural system of the building according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that the columns of the frame are made of square section, and the required cross-sectional area of each group of rods of the upper working reinforcement of the column columns at each face of the hole should be greater than the value determined by the formula
A s = Vtgα / 8βR s ,
where V is the force for pushing the column plate under the column when acting on the overlap of the estimated vertical load,
α is the angle of inclination of the inner face of the through hole,
R s - calculated tensile strength of the reinforcing bars,
β = 0.45 is an empirical coefficient established by the tests of the authors and taking into account the joint concrete.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BYA20000785 | 2000-08-21 | ||
| BY20000785 | 2000-08-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000133028A RU2000133028A (en) | 2002-11-20 |
| RU2197578C2 true RU2197578C2 (en) | 2003-01-27 |
Family
ID=4083797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000133028A RU2197578C2 (en) | 2000-08-21 | 2000-12-28 | Structural system of multistory building and process of its erection ( variants ) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2197578C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004106640A1 (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-09 | Yurkevich Engineering Bureau Ltd | Reinforced concrete column in a ground excavation and method for building said column |
| EA014814B1 (en) * | 2008-03-04 | 2011-02-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический И Экспериментально-Проектный Центр "Аркос" | External wall for multistorey frame building arkos |
| RU2549342C2 (en) * | 2013-08-27 | 2015-04-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Attachment assembly of columns and floor slab |
| CN109487922A (en) * | 2018-11-14 | 2019-03-19 | 仇国辉 | System solves external wall leakproof anti-seepage heat insulating heat-insulating decorative anti-dropout construction technology |
| CN109826485A (en) * | 2019-01-19 | 2019-05-31 | 江苏景灿钢杆有限公司 | A kind of communication tower precast base and its precasting process |
-
2000
- 2000-12-28 RU RU2000133028A patent/RU2197578C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Обзорная информация. Госстрой РФ. ВНИИНТПИ. Промышленные и сельскохозяйственные комплексы здания и сооружения. Вып.2 Ресурсосберегающие и энергоактивные производственные здания и комплексы (проблемы проектирования и опыта строительства). ЛЕБЕДЕВА Н.М. - М.: ВНИИНТПИ, 1998, с.25-32, рис.6-11. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004106640A1 (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-09 | Yurkevich Engineering Bureau Ltd | Reinforced concrete column in a ground excavation and method for building said column |
| US7445405B2 (en) | 2003-06-02 | 2008-11-04 | Yurkevich Engineering Bureau Ltd. | Reinforced-concrete column in the soil pit |
| US7585134B2 (en) | 2003-06-02 | 2009-09-08 | Yurkevich Engineering Bureau Ltd. | Reinforced-concrete column in the soil pit and method of its construction |
| EA014814B1 (en) * | 2008-03-04 | 2011-02-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технический И Экспериментально-Проектный Центр "Аркос" | External wall for multistorey frame building arkos |
| RU2549342C2 (en) * | 2013-08-27 | 2015-04-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Attachment assembly of columns and floor slab |
| CN109487922A (en) * | 2018-11-14 | 2019-03-19 | 仇国辉 | System solves external wall leakproof anti-seepage heat insulating heat-insulating decorative anti-dropout construction technology |
| CN109826485A (en) * | 2019-01-19 | 2019-05-31 | 江苏景灿钢杆有限公司 | A kind of communication tower precast base and its precasting process |
| CN109826485B (en) * | 2019-01-19 | 2024-03-01 | 江苏景灿钢杆有限公司 | Prefabricated base of communication tower and prefabrication process thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2358747C (en) | Ring beam/lintel system | |
| US4646495A (en) | Composite load-bearing system for modular buildings | |
| CN107989228B (en) | Prefabricated steel reinforced concrete shear wall structure and preparation and installation methods thereof | |
| RU2376424C1 (en) | Ready-built and solid-cast building construction system | |
| JP2023514035A (en) | MODULAR COMPOSITE ACTION PANEL AND STRUCTURAL SYSTEM USING THE SAME | |
| CN207739437U (en) | A kind of prefabricated steel reinforced concrete shear wall structure | |
| RU2318099C1 (en) | Composite form of multistory building and method of erection thereof | |
| CN106545115A (en) | Assembled steel Combined concrete superstructure and its construction method | |
| RU2197578C2 (en) | Structural system of multistory building and process of its erection ( variants ) | |
| US20040250482A1 (en) | Construction method and appartaus | |
| CN205329970U (en) | Precast concrete wallboard and wall panel structure system of dark frame in area of structure thereof | |
| RU80487U1 (en) | SYSTEM precast frame housing (ACS) AND COUPLING NODE trough ribbed plate overlap with monolithic prefabricated beams, floors, INTERFACE UNIT PREFABRICATED CONCRETE COLUMN, National COUPLING NODE-MONOLITHIC crossbars CO precast concrete columns and trough ribbed plate SLABS | |
| RU2490403C1 (en) | Method to increase bearing capacity of jointless monolithic reinforced concrete frame | |
| CN108005266B (en) | Strip steel frame precast reinforced concrete shear wall structure and preparation and installation methods | |
| KR100588193B1 (en) | Hybrid Structere System of Steel and Reinforced Concrete for Slim Floor System and Construction Method thereof | |
| RU84881U1 (en) | FRAME OF BUILDINGS AND STRUCTURES | |
| EA031378B1 (en) | Precast with cast-in-place reinforced-concrete framework of a multi-storey building | |
| RU2706288C1 (en) | Construction method | |
| US20220356706A1 (en) | Reinforcing Steel Skeletal Framework | |
| RU2134751C1 (en) | Framework of building and method of its erection | |
| RU2274718C2 (en) | Method for building reconstruction and reinforcement along building perimeter | |
| RU2187605C2 (en) | Steel-and-concrete frame of multistory building | |
| EA010210B1 (en) | Multi-storey skeleton-type building | |
| RU2000133028A (en) | CONSTRUCTIVE SYSTEM OF A MULTI-STOREY BUILDING AND METHOD OF ITS BUILDING (OPTIONS) | |
| RU2547035C2 (en) | Nodal coupling of pillar with monolithic slab |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071229 |