RU2415240C1

RU2415240C1 - Horizontal stiffening ring

Info

Publication number: RU2415240C1
Application number: RU2009144443/03A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Алексеевич Яров (RU); Вячеслав Алексеевич Яров; Анатолий Николаевич Андрющенко (RU); Анатолий Николаевич Андрющенко
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-03-27

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: horizontal stiffening ring is arranged of box-like shape in the form of technical floor erected in a monolithic manner from reinforced concrete with round or polyhedral contour. Horizontal stiffening ring is formed with ceilings, circular coaxially arranged walls, external of which is arranged as barrier one, and inner one is formed with a central core, and radial walls that evenly join perimetre columns of carcass with central core. Above radial walls and underneath in upper and lower floors that adjoin technical floor there are radial stiffening ribs arranged as joined with central core of building.

EFFECT: reduced horizontal deformation of building.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве высотных зданий с монолитным железобетонным каркасом.The invention relates to the construction and can be used in the construction of high-rise buildings with a monolithic reinforced concrete frame.

Известны конструкции аутригерных систем, использующие диафрагмы жесткости и диафрагмы-аутригеры для восприятия ветровых нагрузок в высотных зданиях с ядром жесткости. При этом диафрагмы жесткости соединяют ядро с конструкциями, выходящими на фасад, а диафрагмы-аутригеры образуют выносную систему аутригеров в виде железобетонных стен толщиной, например, 200 мм, объединяющих колонны, расположенные по периметру здания (Виктор Тур, Михаил Марковский, Александр Щербач «Новое в строительстве высотных зданий из железобетона», дата публ. 26.03.2009, журнал «Архитектура и строительство», стр.2, 3, рис.7, 11, 12).There are known designs of outrigger systems using stiffness diaphragms and outrigger diaphragms for the perception of wind loads in high-rise buildings with a stiffness core. At the same time, stiffness diaphragms connect the core with structures facing the facade, and outrigger diaphragms form an external outrigger system in the form of reinforced concrete walls, for example, 200 mm thick, combining columns located around the perimeter of the building (Victor Tur, Mikhail Markovsky, Alexander Shcherbach “New in the construction of high-rise buildings made of reinforced concrete ", published on March 26, 2009, the journal" Architecture and Construction ", pp. 2, 3, Fig. 7, 11, 12).

Недостатком известных аутригерных систем является, в частности, уменьшение полезного пространства помещений, а также недостаточная пространственная жесткость и подверженность горизонтальным деформациям вследствие нерационального использования связей ядра с периметральными колоннами здания.A disadvantage of the known outrigger systems is, in particular, a decrease in the usable space of the premises, as well as insufficient spatial rigidity and susceptibility to horizontal deformation due to the irrational use of the core connections with the perimeter columns of the building.

В качестве прототипа принят аутригер высотного здания с ядром в виде горизонтального пояса жесткости, представляющего собой систему перекрещивающихся ферм, включающую опоясывающую металлическую ферму, расположенную по наружным колоннам, и вертикальные металлические связи, соединяющие ферму с центральным ядром в здании прямоугольного очертания, причем для достижения одного из главных показателей эффективности использования конструкции аутригера, а именно наименьшего горизонтального перемещения верха здания, вертикальные связи установлены в каждом шаге колонн (В.И.Травуш, Д.В.Конин «Работа высотных зданий с применением этажей жесткости», вестник ТГАСУ №2, 2009, стр.83, рис.5, прототип).As a prototype, an outrigger of a high-rise building with a core in the form of a horizontal stiffening belt, which is a system of intersecting trusses, including a belt-mounted metal truss located along the outer columns, and vertical metal bonds connecting the truss with the central core in a rectangular building, to achieve one of the main indicators of the effectiveness of using the outrigger design, namely the smallest horizontal movement of the top of the building, vertical communication installed at every step of the columns (V.I. Travush, D.V. Konin, “The work of high-rise buildings using stiffness floors”, Bulletin of TGASU No. 2, 2009, p. 83, Fig. 5, prototype).

Недостатком прототипа является низкая эффективность использования вследствие значительного уменьшения полезного пространства из-за наличия пересекающихся вертикальных связей в виде раскосных ферм, установленных в каждом шаге колонн, а также высокая стоимость конструкции и низкая огнестойкость из-за высокой материалоемкости металлических ферм.The disadvantage of the prototype is the low efficiency due to a significant decrease in useful space due to the presence of intersecting vertical ties in the form of diagonal trusses installed at each step of the columns, as well as the high cost of construction and low fire resistance due to the high material consumption of metal trusses.

Задачей изобретения является создание эффективного горизонтального пояса жесткости путем монолитного возведения, обеспечивающего пространственную жесткость конструкции, минимальное горизонтальное перемещение верха здания, увеличение полезного пространства и огнестойкости, а также снижение стоимости.The objective of the invention is to create an effective horizontal stiffening belt by means of a monolithic erection, providing spatial rigidity of the structure, minimal horizontal movement of the top of the building, increase of usable space and fire resistance, as well as cost reduction.

Для решения поставленной задачи горизонтальный пояс жесткости высотного здания с центральным ядром жесткости, содержащий жесткую пространственную конструкцию, образованную опоясывающим центральное ядро ограждением, расположенным по периметральным колоннам каркаса, и вертикальными связями, соединяющими ограждение с центральным ядром, согласно изобретению выполнен коробчатого типа в виде монолитно возведенного из железобетона технического этажа круглого или многогранного очертания и образован перекрытиями, кольцевыми коаксиально расположенными стенами, наружная из которых выполнена ограждающей, а внутренняя образована центральным ядром, и радиальными стенами, соединяющими равномерно расположенные периметральные колонны каркаса с центральным ядром, а над радиальными стенами и под ними в верхнем и нижнем этажах, примыкающих к техническому этажу, выполнены радиальные ребра жесткости, соединенные с центральным ядром здания.To solve the problem, a horizontal stiffness belt of a high-rise building with a central stiffness core, containing a rigid spatial structure formed by a fencing around the central core located along the perimeter columns of the frame, and vertical ties connecting the fencing to the central core, according to the invention, is box-shaped in the form of a cast from reinforced concrete of the technical floor of a round or multifaceted shape and is formed by ceilings, ring coaxial located walls, the outer of which is made enclosing, and the inner is formed by the central core, and radial walls connecting the evenly spaced perimeter columns of the frame with the central core, and radial ribs are made above and below the radial walls in the upper and lower floors adjacent to the technical floor stiffness connected to the central core of the building.

Согласно изобретению технический этаж снабжен промежуточной кольцевой стеной, повышающей пространственную жесткость конструкции.According to the invention, the technical floor is provided with an intermediate annular wall that increases the spatial rigidity of the structure.

Согласно изобретению для снижения материалоемкости в радиальных стенах выполнены проемы, а радиальные ребра жесткости, расположенные под техническим этажом, выполнены с наружной гранью вогнутого очертания.According to the invention, in order to reduce the material consumption, openings are made in the radial walls, and the radial stiffeners located under the technical floor are made with the outer face of a concave outline.

На фиг.1 схематично изображена конструкция горизонтального пояса жесткости, выполненного в верхнем этаже здания, вид в плане; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 schematically shows the design of a horizontal stiffening belt made in the upper floor of the building, plan view; figure 2 is a section aa in figure 1.

Горизонтальный пояс жесткости выполнен коробчатого типа в виде монолитно возведенного из железобетона технического этажа круглого очертания, усиленного ребрами жесткости. Технический этаж образован конструктивными элементами, включающими перекрытия 1, кольцевые коаксиально расположенные и радиальные стены. Наружная кольцевая стена 2 выполнена ограждающей и сформирована по периметральным колоннам 3 каркаса здания, равномерно расположенным по его периметру. Внутренняя стена образована центральным ядром 4. Между ограждающей стеной 2 и центральным ядром 4 выполнена промежуточная кольцевая стена 5. Для обеспечения максимальной пространственной жесткости конструкции все периметральные колонны 3 соединены с центральным ядром 4 с помощью радиальных стен 6, в которых могут быть выполнены технологические проемы 7, а над техническим этажом и под ним, по месту расположения радиальных стен 6, выполнены радиальные ребра жесткости 8, 9. При этом нижние ребра жесткости 9 выполнены с наружной гранью 10 вогнутого очертания.The horizontal stiffening belt is box-type in the form of a round-shaped solid floor of reinforced concrete of a technical floor reinforced with stiffeners. The technical floor is formed by structural elements, including floors 1, annular coaxially located and radial walls. The outer annular wall 2 is enclosing and formed along the perimeter columns 3 of the building frame, evenly spaced around its perimeter. The inner wall is formed by the central core 4. An intermediate annular wall 5 is made between the enclosing wall 2 and the central core 4. To ensure maximum spatial rigidity of the structure, all perimeter columns 3 are connected to the central core 4 by means of radial walls 6, in which technological openings 7 can be made and above and below the technical floor, at the location of the radial walls 6, radial stiffeners 8, 9 are made. In this case, the lower stiffeners 9 are made with the outer face 10 of the concave shape.

Конструктивные и технологические особенности горизонтального пояса жесткости способствуют тому, что при возникновении ветровой нагрузки с помощью горизонтального пояса жесткости включаются в работу периметральные колонны каркаса. При этом изгибающий момент, создаваемый ветровой нагрузкой, частично воспринимается центральным ядром жесткости и частично - периметральными колоннами, которые препятствуют горизонтальному перемещению ядра и догружаются вертикальной нагрузкой от момента. Степень совместной работы центрального ядра и периметральных колонн повышается с увеличением числа поясов и их рациональным размещением по высоте здания.The structural and technological features of the horizontal stiffening belt contribute to the fact that when a wind load occurs with the help of a horizontal stiffening belt, the perimeter columns of the frame are included in the work. In this case, the bending moment created by the wind load is partially perceived by the central stiffness core and partially by the perimeter columns, which impede the horizontal movement of the core and are loaded with the vertical load from the moment. The degree of joint work of the central core and perimeter columns increases with an increase in the number of belts and their rational placement along the height of the building.

Таким образом, основным преимуществом использования в высотных зданиях горизонтального пояса жесткости, монолитно возведенного из железобетона и обладающего ввиду конструктивных особенностей значительной пространственной жесткостью и высокой степенью совместной работы центрального ядра и периметральных колонн, является высокая сопротивляемость действию динамических горизонтальных воздействий, способствующая уменьшению горизонтальной деформации здания, обуславливающей минимальное горизонтальное перемещение верха здания и возвращение деформированного центрального ствола в вертикальное положение. Кроме этого, эффективность использования горизонтального пояса жесткости заключается также в увеличении полезного пространства и повышении огнестойкости.Thus, the main advantage of using a horizontal stiffening belt in high-rise buildings monolithically erected from reinforced concrete and having due to the design features significant spatial rigidity and a high degree of joint work of the central core and perimeter columns is its high resistance to dynamic horizontal influences, which helps to reduce the horizontal deformation of the building, causing minimum horizontal movement of the top of the building and in the rotation of the deformed central trunk upright. In addition, the effectiveness of using a horizontal stiffening belt is also to increase the usable space and increase fire resistance.

Claims

1. A horizontal stiffness belt of a high-rise building with a central stiffness core, comprising a rigid spatial structure formed by a fencing around the central core, located along the perimeter columns of the frame, and vertical ties connecting the fencing to the central core, characterized in that it is box-shaped in the form of an integral erected from reinforced concrete on the technical floor of a round or multifaceted shape and is formed by ceilings, annular coaxially located walls, on the dining room is made of enclosing, and the inner is formed by the central core, and radial walls connecting the evenly spaced perimeter columns of the frame with the central core, and radial stiffeners are connected over the radial walls and below them in the upper and lower floors adjacent to the technical floor, connected with the central core of the building.

2. The horizontal stiffening belt according to claim 1, characterized in that the technical floor is provided with an intermediate annular wall.

3. The horizontal stiffening belt according to claim 1, characterized in that the openings are made in the radial walls.

4. The horizontal stiffener belt according to claim 1, characterized in that the radial stiffeners located under the technical floor are made with the outer face of a concave outline.