RU2241100C1

RU2241100C1 - Tube building structure

Info

Publication number: RU2241100C1
Application number: RU2003117765/03A
Authority: RU
Inventors: М.Я. Бикбау (RU); М.Я. Бикбау; Т.Р. Тимербулатов (RU); Т.Р. Тимербулатов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Московский институт материаловедения и эффективных технологий"
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2004-11-27

Abstract

FIELD: building, particularly frames made of steel tubes filled with concrete.

SUBSTANCE: tubular structure comprises steel tubes with concrete cores arranged coaxially and connected one to another and to horizontal bearing beams by main connection unit filled with concrete. Main connection unit is made as three hollow steel cylinders secured one to another by their bases, namely upper, medium and lower cylinders. Height of each cylinder is 0.5 - 1.5 of outer diameter of tubes to be connected. Upper and lower cylinders have outer diameters equal to 0.8 - 0.99 of inner tube diameter, medium cylinder with outer diameter equal to 1.01-1.15 of outer one of lower tube has orifices. Orifice axes are located at middle point along side cylinder wall height to insert ends of horizontal beams into medium cylinder for a distance equal to 0.4 - 0.8 of inner cylinder radius. Beam ends have perforations or slots to connect beam ends one to another by steel members, particularly by retaining ring. Orifices formed in side surface of medium cylinder have threads.

EFFECT: reduced time of frame erection, reduced cost, increased strength and load bearing capacity thereof.

2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям каркасов домов из стальных труб, заполненных бетоном, и может быть использовано при возведении каркасов многоэтажных зданий жилого, общественного и промышленного назначения.The present invention relates to the construction, namely, the structures of the frames of houses from steel pipes filled with concrete, and can be used in the construction of frames of multi-storey buildings for residential, public and industrial purposes.

Известна трубчатая строительная конструкция, включающая соосно сопряженные стальные трубы с бетонным сердечником внутри и узловой соединительный элемент в виде фланцевого стыка со стыковым сварным швом (см., например, книгу А.И.Кикина и др. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. М., Стройиздат, 1974 г., с.18). Заполнение стальной трубы бетоном повышает ее противокоррозионную стойкость, уменьшает гибкость составляющих металлическую конструкцию элементов, повышает сопротивление трубчатой оболочки вмятию в узлах сопряжений.Known tubular building construction, including coaxially mated steel pipes with a concrete core inside and a nodal connecting element in the form of a flange joint with a butt weld (see, for example, the book of A.I. Kikin and others. Structures of steel pipes filled with concrete. M ., Stroyizdat, 1974, p. 18). Filling a steel pipe with concrete increases its anticorrosion resistance, reduces the flexibility of the components that make up the metal structure, and increases the resistance of the tubular shell to indentation in the joints.

Однако повышенная трудоемкость изготовления узлов сопряжения трубчатых оболочек путем сварки фланцевых стыков стальных труб существенно снижает эффективность использования известного решения.However, the increased complexity of manufacturing nodes for coupling tubular shells by welding flanged joints of steel pipes significantly reduces the efficiency of using the known solution.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является трубчатая строительная конструкция, включающая соосно сопряженные стальные трубы с бетонным сердечником внутри, соединенные между собой и с горизонтальными несущими балками узловым соединительным элементом, заполняемым бетоном (см., например, патент США №4722156, кл. Е 04 С 3/34, 1988 г.)Closest to the technical nature of the proposed one is a tubular building structure, including coaxially mated steel pipes with a concrete core inside, interconnected with horizontal supporting beams by a nodal connecting element filled with concrete (see, for example, US patent No. 4722156, class E 04 C 3/34, 1988)

Цель предлагаемого изобретения - повышение прочности трубчатой строительной конструкции, ускорение монтажа каркаса зданий, снижение стоимости строительства.The purpose of the invention is to increase the strength of the tubular building structure, accelerate the installation of the frame of buildings, reduce the cost of construction.

Поставленная цель достигается тем, что в трубчатой строительной конструкции, включающей соосно сопряженные стальные трубы с бетонным сердечником внутри, соединенные между собой и с горизонтальными несущими балками узловым соединительным элементом, заполняемым бетоном, последний выполнен в виде трех соединенных основаниями пустотелых стальных цилиндров: верхнего, среднего и нижнего, каждый высотой 0,5-1,5 наружного диаметра сопрягаемых труб, при этом верхний и нижний цилиндры элемента выполнены с наружным диаметром 0,80-0,99 внутреннего диаметра сопрягаемых труб, а средний цилиндр с наружным диаметром 1,01-1,15 наружного диаметра нижней трубы выполнен с отверстиями, оси которых расположены на середине высоты боковой поверхности цилиндра для ввода концов горизонтальных балок внутрь среднего цилиндра на 0,4-0,8 его внутреннего радиуса, а концы балок снабжены перфорацией или прорезями для соединения концов балок стальными элементами, например стопорным металлическим кольцом. Кроме того, отверстия в боковой поверхности среднего цилиндра выполнены с резьбой.This goal is achieved in that in a tubular building structure, including coaxially mated steel pipes with a concrete core inside, connected to each other and to horizontal load-bearing beams by a nodal connecting element filled with concrete, the latter is made in the form of three hollow steel cylinders connected by bases: upper, middle and lower, each with a height of 0.5-1.5 of the outer diameter of the mating pipes, while the upper and lower cylinders of the element are made with an outer diameter of 0.80-0.99 of the inner diameter meters of mating pipes, and the middle cylinder with an outer diameter of 1.01-1.15 of the outer diameter of the lower pipe is made with holes whose axes are located at the middle of the height of the side surface of the cylinder to enter the ends of the horizontal beams into the middle cylinder by 0.4-0.8 its inner radius, and the ends of the beams are provided with perforations or slots for connecting the ends of the beams with steel elements, for example a retaining metal ring. In addition, the holes in the side surface of the middle cylinder are threaded.

Трубчатая строительная конструкция изображена на фиг.1, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.The tubular building structure is shown in figure 1, figure 2 - section aa in figure 1.

Трубчатая строительная конструкция содержит соосно сопряженные стальные трубы 1 (нижняя) и 2 (верхняя) с бетонным сердечником 3. Трубы соединены друг с другом посредством узлового соединительного элемента 4, выполненного в виде соединенных основаниями трех пустотелых стальных цилиндров: верхнего 5, среднего 6 и нижнего 7. Высота каждого цилиндра составляет 0,5-1,5 наружного диаметра сопрягаемых труб; верхний цилиндр 5 и нижний цилиндр 7 выполнены с наружным диаметром, равным 0,80-0,99 внутреннего диаметра труб, а средний цилиндр 6 имеет наружный диаметр, равный 1,05-1,15 наружного диаметра нижней стальной трубы 1. На боковой поверхности среднего цилиндра 6 имеются отверстия, оси которых расположены на середине высоты боковой поверхности цилиндра и в которые введены концы горизонтальных несущих балок 8, например, в виде квадратных труб или швеллеров. При этом глубина ввода горизонтальных балок внутрь среднего цилиндра 6 составляет 0,4-0,8 внутреннего радиуса цилиндра, а сечение отверстий имеет конфигурацию и размеры, обеспечивающие плотную установку несущих горизонтальных балок 8 в указанных отверстиях, при этом концы балок снабжены перфорацией или прорезями для соединения концов балок стальным элементом, например стопорным металлическим кольцом 9. В случае соединения горизонтальных балок со средним цилиндром с помощью опорных втулок, ввинчиваемых в отверстия среднего цилиндра, последние выполняются с резьбой.The tubular building construction contains coaxially mated steel pipes 1 (lower) and 2 (upper) with a concrete core 3. The pipes are connected to each other by means of a nodal connecting element 4 made in the form of three hollow steel cylinders connected by bases: upper 5, middle 6 and lower 7. The height of each cylinder is 0.5-1.5 of the outer diameter of the mating pipes; the upper cylinder 5 and the lower cylinder 7 are made with an outer diameter equal to 0.80-0.99 of the inner diameter of the pipes, and the middle cylinder 6 has an outer diameter equal to 1.05-1.15 of the outer diameter of the lower steel pipe 1. On the side surface the middle cylinder 6 has openings whose axes are located at the mid-height of the lateral surface of the cylinder and into which the ends of the horizontal load-bearing beams 8 are inserted, for example, in the form of square pipes or channels. The depth of entry of horizontal beams inside the middle cylinder 6 is 0.4-0.8 of the inner radius of the cylinder, and the cross section of the holes has a configuration and dimensions that ensure a tight installation of the supporting horizontal beams 8 in these holes, while the ends of the beams are provided with perforations or slots for connecting the ends of the beams with a steel element, for example, a retaining metal ring 9. In the case of connecting horizontal beams with the middle cylinder using the support sleeves screwed into the holes of the middle cylinder, the last dnie performed with thread.

Изготовление трубчатой строительной конструкции с параметрами, выходящими за пределы, приведенные в заявляемой конструкции, не позволяет достичь поставленной цели.The manufacture of a tubular building structure with parameters that go beyond the limits given in the claimed design does not allow to achieve the goal.

Монтаж предлагаемой трубчатой строительной конструкции производят следующим образом. Стальные трубы 1 (нижние) предварительно выставляют в проектное положение (вертикально) на возведенном фундаменте. Затем в верхний свободный конец нижних труб 1 вставляют нижние цилиндры 7 узловых соединительных элементов 4 таким образом, что они плотно прилегают к внутренней поверхности труб. В отверстиях среднего цилиндра 6 размещают горизонтальные несущие балки 8, концы которых соединяют механически стальными кольцами 9, и таким образом связывают трубы 1 и горизонтальные балки в единый каркас.Installation of the proposed tubular building structure is as follows. Steel pipes 1 (lower) are pre-set in the design position (vertically) on the erected foundation. Then, the lower cylinders 7 of the nodal connecting elements 4 are inserted into the upper free end of the lower pipes 1 so that they fit snugly against the inner surface of the pipes. In the holes of the middle cylinder 6, horizontal load-bearing beams 8 are placed, the ends of which are connected mechanically by steel rings 9, and thus the pipes 1 and horizontal beams are connected into a single frame.

По готовности каркаса производят омоноличивание высокопрочным бетоном внутренних полостей труб до уровня верхнего основания цилиндра 5. После затвердевания бетона верхние цилиндры 5 соединительных элементов 4 сопрягают со стальными трубами 2 металлического каркаса следующего этажа здания, а в верхний свободный конец труб вновь вставляют узловые соединительные элементы 4 следующего этажа, и в дальнейшем возведение каркаса производят описываемым выше способом с применением предлагаемой конструкции.When the frame is ready, the internal cavities of the pipes are monochromatic with high-strength concrete to the level of the upper base of the cylinder 5. After the concrete has hardened, the upper cylinders 5 of the connecting elements 4 are mated to the steel pipes 2 of the metal frame of the next floor of the building, and the node connecting elements 4 of the next are reinserted into the upper free end of the pipes floors, and then the construction of the frame is carried out as described above using the proposed design.

Использование в предлагаемой трубчатой строительной конструкции узлового соединительного элемента позволяет снизить трудоемкость работ при возведении каркаса, исключить необходимость соблюдения большой точности обрезки торцов стальных труб для обеспечения предельно четкой их стыковки, существенно сократить сроки возведения и стоимость каркаса, повысить его прочность и несущую способность.The use of a nodal connecting element in the proposed tubular building structure allows to reduce the complexity of work during the construction of the frame, to eliminate the need for high precision trimming the ends of steel pipes to ensure extremely clear joining, significantly reduce the construction time and cost of the frame, increase its strength and bearing capacity.

Claims

1. Tubular building construction, including coaxially mated steel pipes with a concrete core inside, interconnected with horizontal load-bearing beams by a nodal connecting element filled with concrete, characterized in that the nodal connecting element is made in the form of three hollow steel cylinders connected by bases: upper, middle and lower, each with a height of 0.5-1.5 of the outer diameter of the mating pipes, while the upper and lower cylinders of the element are made with an outer diameter of 0.80-0.99 of the inner the diameter of the mating pipes, and the middle cylinder with an outer diameter of 1.01-1.15 of the outer diameter of the lower pipe is made with holes, the axes of which are located at the middle of the height of the side surface of the cylinder to enter the ends of the horizontal beams into the middle cylinder by 0.4-0.8 its inner radius, and the ends of the beams are provided with perforations or slots for connecting the ends of the beams with steel elements, for example a retaining metal ring.

2. The tubular building structure according to claim 1, characterized in that the holes in the side surface of the middle cylinder are threaded.