RU2352727C1

RU2352727C1 - Building

Info

Publication number: RU2352727C1
Application number: RU2007141587/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Аркадьевич Спивак (RU); Михаил Аркадьевич Спивак
Original assignee: Михаил Аркадьевич Спивак
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-04-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: building comprises reinforced concrete plates of slabs, reinforced concrete capitals and columns. Capitals rest on columns and are fixed to plates. Every column is separated into multiple branches. Every branch is distanced from neighbouring branch at the distance that exceeds width of pyramid of capital punching with branch. Every branch is fixed to capital with the possibility of making space frame with it and with all branches of its column.

EFFECT: improved static operation and reduced weight of building bearing structures.

3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству.The invention relates to construction.

Известно здание, содержащее железобетонные плиты перекрытий и железобетонные колонны, на которые оперты плиты (см. В.М.Бондаренко, Д.Г.Суворкин. "Железобетонные и каменные конструкции". - Москва, "Высшая школа", 1987, с.267, рис.147).A building is known that contains reinforced concrete floor slabs and reinforced concrete columns on which the slabs are supported (see V. M. Bondarenko, D. G. Suvorkin. “Reinforced concrete and stone structures.” - Moscow, Higher School, 1987, p. 267 , fig. 147).

Такое здание применяется в основном там, где нет внутренних несущих стен, а общая нагрузка на перекрытие не превышает 1 т/м².Such a building is mainly used where there are no internal load-bearing walls, and the total load on the ceiling does not exceed 1 t / m ² .

Толщина плиты перекрытия из тяжелого бетона ВЗО подбирается по допустимому прогибу и при шаге колонн 6 м достигает 20 см, а ее вес превышает 500 кг/м².The thickness of the slab of heavy concrete VZO is selected according to the permissible deflection and at a column pitch of 6 m reaches 20 cm, and its weight exceeds 500 kg / m ² .

Ширина колонны в здании высотой менее 30 этажей подбирается по расчету плиты на продавливание ее колонной от одноэтажной нагрузки и поэтому не уменьшается с высотой здания.The column width in a building with a height of less than 30 floors is selected according to the calculation of the slab for pushing the column from a one-story load and therefore does not decrease with the height of the building.

Наиболее близким к данному изобретению по совокупности существенных признаков является здание, содержащее железобетонные плиты перекрытий, лежащие на железобетонных капителях, опертых на железобетонные колонны (см. там же, с.326, рис.198).The closest to this invention in terms of essential features is a building containing reinforced concrete floor slabs lying on reinforced concrete capitals supported by reinforced concrete columns (see ibid., P. 326, Fig. 198).

Ширина колонны в здании высотой менее 15 этажей подбирается по расчету на продавливание капители колонной от одноэтажной нагрузки и поэтому не уменьшается с высотой здания, достигая 0,1 от шага колонн.The column width in a building with a height of less than 15 floors is selected based on the calculation of the capitals being pushed through the column from a one-story load and therefore does not decrease with the height of the building, reaching 0.1 from the column pitch.

Ширина капители подбирается по расчету на продавливание плиты капителью от одноэтажной нагрузки и достигает 0,35 от шага колонн.The width of the capitals is selected based on the bursting of the slabs by the capitals from a one-story load and reaches 0.35 from the step of the columns.

Такая громоздкая капитель применяется в основном в производственных зданиях с большой временной нагрузкой (до 2 т/м² и более).Such a bulky capital is mainly used in industrial buildings with a large temporary load (up to 2 t / m ² or more).

При столь большой временной полосовой нагрузке через пролет и со сдвигом на один шаг колонн на смежных этажах сильно поворачивается верх колонны с капителью, край которой упруго проседает под плитой, поэтому жесткой опорой плиты является не край капители (как при сплошной нагрузке), а край (грань) колонны, т.е. рабочий пролет плиты принимается равным шагу колонн.With such a large temporary strip load across the span and with a shift of one step of the columns on adjacent floors, the top of the column with the capitals, the edge of which elastically sags under the plate, rotates strongly, therefore, the hard support of the plate is not the edge of the capital (as with a continuous load), but the edge ( face) of the column, i.e. the working span of the slab is taken equal to the pitch of the columns.

При шаге колонн 6 м толщина плиты 20 см, высота капители 60 см, ширина капители 2,1 м, ширина колонны 60 см.With a column pitch of 6 m, the plate thickness is 20 cm, the height of the capitals is 60 cm, the width of the capitals is 2.1 m, and the width of the columns is 60 cm.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - улучшение статической работы несущих конструкций здания.The problem to which the invention is directed is to improve the static work of the building's supporting structures.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - уменьшение веса несущих конструкций здания.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to reduce the weight of the supporting structures of the building.

Для достижения этого технического результата сущность изобретения выражается в совокупности признаков, находящихся в причинно-следственной связи с указанным результатом.To achieve this technical result, the essence of the invention is expressed in the totality of signs that are in a causal relationship with the specified result.

В здании, содержащем железобетонные плиты перекрытий, железобетонные капители и колонны, на которые оперты капители, прикрепленные к плитам, каждая колонна разделена на множество ветвей, а каждая ветвь удалена от ближайшей ветви на расстояние, преимущественно превышающее ширину пирамиды продавливания капители ветвью, и прикреплена к капители с возможностью образования с ней и со всеми ветвями своей колонны пространственной рамы.In a building containing reinforced concrete floor slabs, reinforced concrete capitals and columns on which capitals attached to the slabs are supported, each column is divided into many branches, and each branch is removed from the nearest branch by a distance mainly exceeding the width of the pyramid of forcing the capitals by the branch, and attached to capitals with the possibility of forming with it and with all the branches of its column a spatial frame.

На чертежах приведен пример исполнения несущих конструкций типового этажа предлагаемого здания, гдеThe drawings show an example of the execution of load-bearing structures of a typical floor of the proposed building, where

на фиг.1 - план фрагмента плиты перекрытия, опертого на четыре капители;figure 1 is a plan of a fragment of a floor slab supported on four capitals;

на фиг.2 - план одной капители, опертой на колонну, состоящую из восьми ветвей, расположенных вокруг вертикальной оси колонны;figure 2 is a plan of one capital supported on a column consisting of eight branches located around the vertical axis of the column;

на фиг.3 - вертикальный разрез по оси колонны.figure 3 is a vertical section along the axis of the column.

Здание содержит железобетонные плиты 1 перекрытий, железобетонные капители 2 и железобетонные (или стальные) колонны 3 (обозначены вертикальные оси колонн), на которые оперты капители 2, прикрепленные к плите 1.The building contains reinforced concrete slabs 1 of floors, reinforced concrete capitals 2 and reinforced concrete (or steel) columns 3 (the vertical axis of the columns are indicated), on which capitals 2 attached to the plate 1 are supported.

Каждая колонна 3 разделена на восемь ветвей 4, а каждая ветвь 4 удалена от ближайшей ветви 4 больше чем на ширину пирамиды 5 (показаны пунктиром) продавливания капители 2 ветвью 4.Each column 3 is divided into eight branches 4, and each branch 4 is removed from the nearest branch 4 by more than the width of the pyramid 5 (shown by a dotted line) forcing the capitals 2 by branch 4.

Каждая ветвь 4 жестко прикреплена к своей капители 2, что дает возможность образовать с капителью 2 и со всеми ветвями 4 своей колонны 3 пространственную раму.Each branch 4 is rigidly attached to its capitals 2, which makes it possible to form a spatial frame with capitals 2 and with all branches 4 of its column 3.

Раздвижка ветвей 4 друг от друга на расстояние, превосходящее ширину пирамиды 5, позволяет максимально использовать несущую способность каждой пирамиды 5 на продавливание.The extension of the branches 4 from each other at a distance exceeding the width of the pyramid 5, allows you to maximize the load-bearing capacity of each pyramid 5 for punching.

Поэтому, в принципе, можно подобрать столь большое число ветвей 4 в колонне 3, что каждая пирамида 5 без поперечной арматуры выдержит все продавливание капители 2 ветвью 4, даже если толщина капители 2 не превысит толщину перекрытия (плита 1 плюс подвесной потолок), а ширина ветви 4 будет стремиться к нулю.Therefore, in principle, it is possible to choose such a large number of branches 4 in column 3 that each pyramid 5 without transverse reinforcement will withstand the entire bursting of capitals 2 by branch 4, even if the thickness of capitals 2 does not exceed the thickness of the ceiling (plate 1 plus suspended ceiling), and the width branches 4 will tend to zero.

Это позволит ширину ветви 4 на верхних этажах здания подобрать по ее устойчивости от вертикальной многоэтажной нагрузки, что на порядок меньше ширины колонны прототипа.This will allow the width of the branch 4 on the upper floors of the building to be selected according to its stability from the vertical multi-storey load, which is an order of magnitude smaller than the width of the prototype column.

Погонная жесткость капители 2 многократно больше, чем у ветви 4 на верхних этажах, поэтому капитель 2 преобразует односторонний опорный момент защемления в ней плиты 1 в пару вертикальных сил в противостоящих ветвях 4, практически не передавая им моментов от вертикальных нагрузок, а также полностью защемляя ветвь 4, которая к капители 2 жестко прикреплена.The linear rigidity of the capitals 2 is many times greater than that of the branch 4 on the upper floors, therefore, the capitals 2 converts the one-sided reference moment of pinching in it of the plate 1 into a couple of vertical forces in opposing branches 4, practically not transferring moments from vertical loads to them, and also completely pinching the branch 4, which is rigidly attached to capitals 2.

Внизу здания погонная жесткость ветвей 4, наоборот, многократно больше, чем у капители 2. Поэтому они в ней практически не защемлены даже при жестком прикреплении. Но это им не требуется, так как их сечения уже очень развиты. Уменьшение ширины ветвей 4 с высотой здания уменьшает вес колонн 3 в 1,8 раза по сравнению с колоннами с постоянным поперечным сечением.At the bottom of the building, the linear stiffness of the branches 4, on the contrary, is many times greater than that of the capital 2. Therefore, they are practically not pinched in it even with a rigid attachment. But they do not need it, since their sections are already very developed. Reducing the width of the branches 4 with the height of the building reduces the weight of columns 3 by 1.8 times compared with columns with a constant cross section.

Размещение капители 2 внутри перекрытия позволит резко увеличить область ее применения. Особенно эффективна она там, где временная нагрузка многократно меньше, чем у прототипа. При числе ветвей 4 в колонне 3 более четырех пол внутри колонны 3 может быть использован для подсобных помещений.The placement of capitals 2 inside the ceiling will dramatically increase its scope. It is especially effective where the temporary load is many times less than that of the prototype. When the number of branches 4 in the column 3 is more than four, the floor inside the column 3 can be used for utility rooms.

Многократно большая по сравнению с плитой 1 вертикальная жесткость капители 2 позволяет выполнить ее с большой консолью за пределами колонны 3. Тогда при той же ширине капители 2, что и у прототипа (0,35 от шага колонн), ширину колонны 3 можно будет принять примерно 0,2 от шага колонн, т.е. площадь пола внутри колонны 3 не превысит 4% от общей площади.The vertical rigidity of the capitals 2, which is much larger than the slab 1, allows it to be executed with a large console outside the column 3. Then, with the same width of the capitals 2 as the prototype (0.35 from the column pitch), the width of the column 3 can be taken approximately 0.2 from the step of the columns, i.e. the floor area inside the column 3 will not exceed 4% of the total area.

Общая большая вертикальная жесткость пространственной рамы обеспечит плите 1 опору по краям капители 2. Поэтому рабочий пролет плиты уменьшится по сравнению с прототипом в 1,5 раза.The overall large vertical stiffness of the spatial frame will provide the plate 1 with support along the edges of the capital 2. Therefore, the working span of the plate will be reduced by 1.5 times compared with the prototype.

Это позволит уменьшить толщину плиты 1 в 1,5 раза при той же нагрузке на перекрытие.This will reduce the thickness of the plate 1 by 1.5 times with the same load on the floor.

Или - при той же толщине плиты 1 (20 см) - выполнить ее из самого легкого бетона Д800 класса В7,5. Тогда капитель 2 из В30 толщиной также 20 см (но на порядок жестче плиты 1 из Д800) может быть полностью размещена внутри одной только плиты 1 (не нужен подвесной потолок). Вес такой плиты 1 уменьшится по сравнению с прототипом в 2,5 раза, а всего перекрытия (с учетом веса капители 2) - в 2 раза.Or - with the same thickness of the slab 1 (20 cm) - make it from the lightest concrete D800 class B7.5. Then the capital 2 from B30 also 20 cm thick (but an order of magnitude tougher than plate 1 from D800) can be completely placed inside only one plate 1 (no suspended ceiling is needed). The weight of such a plate 1 will decrease by 2.5 times compared with the prototype, and the entire overlap (taking into account the weight of the capital 2) - 2 times.

Наиболее эффективно использовать скрытую в плите 1 капитель 2 в жилье, где временная нагрузка минимальна. Для этого поэтажные стены из легкого бетона должны проходить через вертикальные оси колонн 3, а колонны 3 должны состоять из четырех ветвей 4, которые могут быть полностью размещены в поэтажных стенах. Тогда такие скрытые ветви 4 совсем не отнимают полезную площадь помещений.It is most effective to use the capital 2 hidden in the stove 1 in housing, where the temporary load is minimal. To do this, floor walls made of lightweight concrete should pass through the vertical axis of columns 3, and columns 3 should consist of four branches 4, which can be completely placed in the floor walls. Then such hidden branches 4 do not completely take up the usable area of the premises.

В таких условиях может оказаться более выгодной ориентация капители диагоналями вдоль рядов колонн (т.е. поворот капители в горизонтальной плоскости на 45° по отношению к прототипу). Общая поэтажная нагрузка уменьшится до 0,5 т/м² - в 2 раза меньше, чем в современных жилых домах с несущими стенами из тяжелого бетона.In such conditions, it may be more advantageous to orient the capital with diagonals along the rows of columns (i.e., the rotation of the capital in the horizontal plane by 45 ° relative to the prototype). The total floor load will decrease to 0.5 t / m ² - 2 times less than in modern residential buildings with load-bearing walls made of heavy concrete.

Таким образом, при той же нагрузке на перекрытие, что и у прототипа, общий вес плиты 1 из Д800 уменьшится в 2,5 раза, всего перекрытия с капителью 2 из В30 - в 2 раза, а колонн 3 при той же этажности - в 1,8 раза.Thus, with the same load on the floor as the prototype, the total weight of the slab 1 from D800 will decrease by 2.5 times, the total floor weight with a cap 2 from B30 - by 2 times, and columns 3 with the same number of storeys - by 1 8 times.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволяет установить его соответствие критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.Comparison of the claimed technical solution with the prototype allows you to establish its compliance with the criterion of "novelty", since it is not known from the prior art.

Предлагаемое здание "промышленно применимо" с помощью общеизвестных существующих средств.The proposed building is "industrially applicable" using well-known existing means.

Заявленное техническое решение имеет "изобретательский уровень", так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.The claimed technical solution has an "inventive step", since it does not explicitly follow from the prior art for a specialist.

Таким образом, заявленное изобретение патентоспособно.Thus, the claimed invention is patentable.

Claims

A building containing reinforced concrete floor slabs, reinforced concrete capitals and columns supported by capitals attached to the slabs, characterized in that each column is divided into many branches, and each branch is removed from the nearest branch by a distance mainly exceeding the width of the pyramid of forcing capitals by a branch, and attached to the capitals with the possibility of forming with it and with all the branches of its column a spatial frame.