Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "казань-xxiв". Железобетонный каркас

Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий

Железобетонный каркас одноэтажных зданий включает систему фундаментов, колонн, стропильных и подстропильных конструкций (если шаг колонн больше шага стропильных конструкций), подкрановых и обвязочных балок, а также связей жесткости. Поперечную раму каркаса образуют колонны, которые жестко связаны с фундаментом и шарнирно со стропильными конструкциями (балками или фермами) верхние пояса которых развязаны системой горизонтальных связей (в прогонных покрытиях) или сплошным плитным покрытием (рис.1).

Рис. 1. Фрагмент железобетонного каркаса

Фундаменты

По способу возведения фундаменты делят на монолитные и сборные.

Под колонны каркасного здания устраивают, как правило, столбчатые фундаменты с подколонниками стаканного типа, а стены опирают на фундаментные балки. Ленточные и сплошные фундаменты предусматривают редко, как правило, на слабых, просадочных грунтах и при больших ударных нагрузках на грунт технологического оборудования.

Унифицированные монолитные железобетонные фундаменты имеют ступенчатую форму с подколонником стаканного типа для заделки колонн (рис.2).

разрез подколонника

Рис.2. Общий вид монолитного фундамента ступенчатой формы с подколонником стаканного типа под крайнюю колонну

Сборные фундаменты экономичнее монолитных, но на них больше расходуется стали. Более легкими и экономичными по расходу стали, являются сборные фундаменты ребристой или пустотной конструкции.

При близком расположении уровня грунтовых вод (УГВ) и при слабых грунтах устраивают свайные фундаменты. Наиболее распространены железобетонные сваи круглого и квадратного сечений. По верху сваи связывают монолитным или сборным железобетонным ростверком, который служит одновременно подколонником.

Подколонник устанавливают на плиту по слою цементно-песчаного раствора. При действии на фундамент изгибающего момента соединение подколонника с плитой усиливают сваркой закладных элементов, а места сварки заделывают бетоном.

Ступени плиты всех фундаментов имеют единую унифицированную высоту 300 мм или 450 мм.

В верхней части подколонника устроен стакан для установки в него колонны. Дно стакана располагают на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны для того, чтобы компенсировать подливкой раствора неточности в размерах и заложении фундаментов.

Колонны с фундаментом соединяют различными способами. В основном с помощью бетона. Для обеспечения жесткого закрепления колонны в стакане фундамента на боковых поверхностях железобетонной колонны устраивают горизонтальные бороздки. Зазор между гранями колонны и стенками стакана поверху составляет 75 мм, а по низу стакана 50 мм (рис.2).

Обрез фундамента под железобетонные колонны располагают на отметке -0.15 м, под стальные колонны – на отметках -0.7 м или -1.0 м.

Фундаменты под смежные колонны в температурных швах делаются общими, независимо от числа колонн в узле. Для каждой сборной железобетонной колонны в этом случае устраивают отдельный стакан (рис.3).

Рис. 3. Монолитные фундаменты железобетонных

колонн в местах устройства деформационных швов

В фундаментах под стальные колонны подколонник делают сплошным (без стакана) с анкерными болтами (рис.4).

а) б)

Рис. 4. Монолитные фундаменты под стальные колонны:

а) колонны постоянного сечения;

б) колонны двухветвевые (сквозного сечения)

Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки, укладываемые между подколонниками фундаментов на бетонные столбики необходимой высоты, бетонируемые на уступах фундаментов (рис. 2). Фундаментные балки имеют тавровое или трапецеидальное поперечное сечение (рис.5). Номинальная длина их составляет 6 и 12 м. Конструктивная длина фундаментных балок выбирается в зависимости от ширины подколонника и местоположения балок. Верхняя грань балок располагается на 30 мм ниже уровня чистого пола.

а) б)

Рис. 5. Сечения фундаментных балок:

а) для шага колонн 6 м;

б) для шага колонн 12 м

Фундаментные балки устанавливают на подливку из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм. Этим раствором заполняют зазоры между торцами балок и стенками подколонников. По балкам для гидроизоляции стен укладывают 1-2 слоя рулонного водонепроницаемого материала на мастике. Во избежание деформации балок вследствие пучения грунтов снизу и с боков балок предусматривают подсыпку из шлака, песка или кирпичного щебня (рис.6).

Рис. 6. Деталь цоколя одноэтажного промышленного здания

studfiles.net

Железобетонный каркас одноэтажных промышленых зданий

ПЛАН ЛЕКЦИИ.

Железобетонный каркас ОПЗ
Конструктивные элементы железобетонного каркаса ОПЗ
1. Фундаменты. Фундаментные балки.
2. Колонны
3. Подкрановые балки
4. Обвязочные балки.
5. Связи по колоннам, фермам.

1. Железобетонный каркас опз.

Железобетонные каркасы одноэтажных промышленных зданий проектируют как плоскостные стоечно-балочные системы, монтируемые из сборных железобетонных элементов заводского изготовления. Они должны обладать необходимой прочностью и пространственной устойчивостью.

Сборный вариант железобетонного каркаса одноэтажного здания состоит из поперечных рам, объединенных в пространственную систему продольными конструктивными элементами – фундаментными, подкрановыми и обвязочными балками, несущими конструкциями ограждающей части покрытия и специальными связями (между стойками и между несущими конструкциями покрытия) (рис. 5.1, 5.2, 5.3).

Рис. 5.1. Железобетонный каркас со стропильными фермами: 1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – подстропильная ферма; 4 – стропильная ферма; 5 – температурный шов; 6 – плита покрытия; 7 – утеплитель по пароизоляции; 8 – стяжка; 9 – кровельный ковер; 10 – стеновая панель; 11- простеночная панель; 12 – окно; 13 – подкрановая балка; 14 – фундаментная балка; 15 – связи по колоннам.

Рис.5.2. Железобетонный каркас со стропильными балками:

1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – подстропильная балка; 4 – стропильная балка; 5 – стойка фахверка.

В поперечном направлении прочность и устойчивость обеспечиваются системой одно- или многопролетных рам, стойки которых чаще всего жестко защемлены в фундамент, а вверху имеют шарнирную связь с несущими элементами покрытия – ригелями (рис. 5.1, 5.2). Шарнирное крепление вверху обусловлено тем, что обеспечить жесткую связь ригеля с колонной значительно сложнее, чем шарнирную, и, кроме того, возникают большие возможности типизации элементов каркаса.

В продольную раму каркаса включаются все колонны поперечных рам температурного блока, находящиеся на одной оси, с расположенными по ним подкрановыми балками или распорками и вертикальными связями, установленными между колоннами (рис. 5.1). На устойчивость каркаса в продольном направлении оказывают влияние высота здания, наличие мостовых кранов, а также высота несущего элемента покрытия (ригеля) на опоре. Для придания покрытию свойств жесткого диска, обеспечивающего равномерное распределение горизонтальных усилий, возникающих при ветре и торможении мостовых кранов, железобетонные настилы, укладываемые по ригелям рам температурного блока, привариваются к их верхнему поясу. Швы между настилами замоноличиваются.

Членение каркаса на конструктивные элементы производится с таким расчетом, чтобы общее их количество и количество монтажных стыков были возможно меньшими, сечение экономичным, а изготовление, транспортировка и монтаж технологичны и удобны. Поэтому традиционное решение каркаса включает: фундаменты под колонны; фундаментные балки; колонны; подкрановые балки; подстропильные и стропильные конструкции; обвязочные балки, связи (рис.5.1 и 5.2). В зависимости от характера производства, вида внутрицехового транспорта, сетки колонн, характера ограждающих конструкций некоторые из перечисленных элементов могут отсутствовать или появляться дополнительные.

В интересах сокращения количества монтажных единиц и снижения материалоемкости каркаса могут применяться длинномерные настилы покрытия. Для их укладки непосредственно по колоннам крайних и средних рядов (рис. 5.3) используют ригели, играющие роль подстропильных конструкций.

Рис. 5.3. Железобетонный каркас с плитами на «пролет»:

1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – ригель; 4 – длинномерный настил; 5 – светоаэрационный фонарь; 6 – крановый рельс.

studfiles.net

Железобетонный каркас - Архстудия-строй

Редко используется в малоэтажном строительстве технология возведения на основе железобетонного каркаса. Чаще всего железобетонный каркас используется для возведения высотных зданий. В случае же с малоэтажным строительством менее экономичен по все параметрам, нежели дом, возведенный с помощью других каркасных технологий.

Главный плюс железобетонного каркаса является его высокая несущая способность и долговечность. Так же с помощью железобетона можно делать внушительных размеров пролеты до 6 метров, что опять же не является необходимостью в малоэтажном строительстве.Тем не мене железобетон, благодаря уникальной комбинации стальной арматуры и бетонной смеси, является основным конструктивным материалом нашего времени.Бетон (ГОСТ 7473-94) - это искусственный каменный материал, получаемый в результате формирования и твердения правильно подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего, воды, заполнителей, и специальных добавок. До затвердевания эта смесь называется „бетонной смесью”.Стальная арматура (ГОСТ 10884-81) - материал, полученный из низколегированной стали, горячекатаным способом. Чаще всего в железобетонных конструкциях стальная арматура является рифленой, для лучшего сцепления с бетонной смесью.

Эти два материала были неслучайно объединены в один. Бетон - прочный материал, превосходно работающий на сжатие, но крошится и ломается когда работает на изгиб, это легко наблюдать на неармируемой бетонной стяжке. Сталь же превосходно работает на растяжения. А благодаря хорошему сцеплению этих двух материалов появляется принципиально новый и универсальный материал - железобетон.Железобетон используют в устройстве фундаментов, поясов жесткости в зданиях, ступенях и крыльцах и т.д.При возведении каркаса железобетон лучше всего воспринимает нагрузки здания.Железобетонные каркасы разделяются на сборные и монолитные.Сборный железобетонный каркас - это конструктивная система заранее изготовленных колонн ригелей и балок на заводе, и доставляемая на строительную площадку для монтажа. При этом определенная свобода формообразования здания ограничена, так как выпускаемые детали каркаса гостируются и имеют определенные стандарты.Монолитный железобетонный каркас - это конструктивная система, возводящаяся непосредственно на строй- площадке, с использованием готовой смеси определен- ной марки. Подобный каркас армируется и отливается по заданным формам, согласно проекту.

Монолитный железобетонный каркас

Дома с несущим каркасом из монолитного железобетона довольно популярны. Такие дома обладают несомненными преимуществами.Архитектурная выразительность. Нет конструктивных ограничений по конфигурации здания, расположению колонн. Здания могут приобретать любые криволинейные формы, иметь любую этажность и загруженность.Железобетонный монолитный каркас здания и плита перекрытия создаются прямо на стройплощадке с помощью съемной опалубки. Бетон заливается в предварительно установленную опалубку, и каркас растет этаж за этажом. Наружные стены могут быть любыми - кирпичными, пенобетонными, навесными. К преимуществам монолитного строительства относится возможность использовать самые различные архитектурно-планировочные решения и вписывать возводимые объекты в ландшафт и существующую застройку.

Плюсы монолитного железобетонного каркаса

Монолитный железобетонный каркас обеспечивает совместную работу всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания. Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

- Допустимо и естественно вписывается в планировку любое сложное сечение (тавровое, уголковое) основного несущего элемента каркаса – колонн.

- Используются легкие теплоэффективные ограждающие стены, обладающие высокими теплозащитными показателями. Например, современным требованиям энергосбережения отвечают ячеистобетонные блоки в однослойном варианте.

- Возможность обеспечения совместной работы всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания ЖБИ-2 и другие рязанские заводы ЖБИ продают изделия через нашу компанию rzn-gbi.ru. . Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

- Незначительна деформация каркаса в случае провала под несущей колонной за счет совместной работы каркаса с фундаментной плитой. Это позволяет значительно сократить расход металла при строительстве здания.

- Ещё одно качество каркасно-монолитного домостроения является его безопасность при экстремальных ситуациях, жесткий бетонный каркас здания выстоит даже при полном разрушении стен, например, при взрыве газа Бетонные заводы МЕКА - официальное представительство в России. . Каркасно-монолитное жилье может быть любой категории: от бюджетной до элитной. У строите- лей не вызывает сомнений, что его потребительские свойства выше, чем у панельного и кирпичного.

Варианты улучшения

Повышение марки бетона приводит к значительному сокращению расхода дорогостоящей арматуры и общему снижению стоимости строительства. Это особенно эффективно при трех и более процентах армирования железобетона, а значит, необходима оптимизация монолитных каркасов по сечению железо- бетонных элементов, проценту армирования и марке бетона.Одним из способов повышения эффективности монолитных каркасов может служить заглубление коробки здания в грунт на один-два этажа с выполнением подземной и цокольной частей в монолитном варианте, включая наружные стены. Это еще более повысит жест- кость здания и позволит передавать нагрузки от здания на более плотное напластование грунтов.

Стоимость строительства односемейного 2-3 - этажного дома по этой технологии в сравнении с технологией сборных перекрытий, использующих готовые панели перекрытий, пока остаётся значительно выше за счёт применения дорогостоящих опалубочных систем и дорогой механизации – бетоновозов, бетононасосов.

www.arhstudia-stroy.ru

Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "казань-xxiв"

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве жилых и общественных зданий повышенной этажности. Технический результат изобретения направлен на создание конструктивной каркасной системы для строительства зданий повышенной этажности, обеспечивающей при этом эстетическую привлекательность помещений, повышенную жесткость каркаса на стадии монтажа, высокую технологичность сборки каркаса, снижение трудоемкости при изготовлении плит перекрытий. Сборно-монолитный каркас многоэтажного здания включает сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий и криволинейным каналом в нижней части этажной секции колонн, сборные ригели с выпусками арматуры на верхней грани и по торцам, а на верхней грани опорной части прямоугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры и круглопустотные плиты перекрытия, торцевые поверхности которых выполнены наклонными к плоскости плиты по всей ее высоте с углом наклона 14-16°. Железобетонные колонны, выполняемые на несколько этажей, имеют разные формы поперечного сечения: квадратную, прямоугольную и угловую с сохранением базового размера ядра сечения и фиксированным количеством арматурных стержней в пределах базового ядра. Стык колонн по высоте выполнен в виде штепсельного соединения, при этом торцы колонн имеют выпуски арматуры и пазы, куда входят выпуски арматуры. Соединение элементов каркаса между собой производится после укладки опорной арматуры и объединения их петлевыми хомутами, расположенными по ширине сборного ригеля, и обеспечивается за счет замоноличивания сборного ригеля по верхней грани с одновременным затеканием бетона в отверстия колон. 3 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве жилых и общественных зданий повышенной этажности.

Известен сборно-монолитный каркас многоэтажного здания (патент Российской федерации №2087633, 20.08.1997, кл. Е 04 В 1/18), включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями и плиты перекрытия, опертые двумя противоположными торцами на замоноличенные между ними стыки, образующие заделанные в колонны ригели, верхние стержни многорядной арматуры которых замоноличены в отверстиях колонн. Монолитный ригель, доля бетона которого на единицу площади перекрытия составляет около 33%, выполнен без предварительного напряжения, что ограничивает размеры пролетов, а следовательно, и планировочные возможности. Фиксированное количество отверстий в колоннах и наличие в зависимости от действующих нагрузок трех видов сечений монолитного ригеля приводит к увеличению опалубочных типоразмеров колонн и ограничивает возможность изменения количества стержней рабочей арматуры.

Известен каркас многоэтажного здания и способ его возведения (авторское свидетельство А.С. SU 1776734 А1, 23.11.1992, кл. Е 04 В 1/18), включающий колонны со сквозными прямоугольного сечения отверстиями, расположенными по одной из центральных осей колонн в уровне плит перекрытий, установленных с зазорами между их гранями, и предварительно напряженную арматуру длиной на ширину и длину здания, размещенную в зазорах между плитами перекрытий, пропущенную через отверстия колонн, заанкеренную по периметру здания и замоноличенную бетоном с образованием сборно-монолитных ригелей в двух взаимно перпендикулярных направлениях, одни из которых расположены соосно с прямоугольными отверстиями колонн и имеют ширину менее ширины последних. Описанная конструктивная схема предполагает установку арматуры, используемой в качестве предварительно напряженной, но без пояснения, как будет производиться натяжение этой арматуры. Кроме того, монолитные ригели, расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях и выполненные из монолитного бетона в пределах высоты сборной плиты перекрытия, имеют пониженную жесткость и приводят к работе сборных плит перекрытий, замоноличенных совместно с ригелями, в двух направлениях, в то время как армирование плит предполагает их работу в одном направлении. В предлагаемой конструктивной схеме доля монолитного бетона на единицу площади перекрытия составляет около 15%.

Наиболее близким по назначению и достигаемому эффекту является сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "КАЗАНЬ-1000" (патент Российской Федерации №2184816, 10.06.2002, кл. Е 04 В 1/20), включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями, сборные предварительно напряженные ригели с горизонтальными углублениями треугольного сечения на торцевых гранях и круглопустотные плиты перекрытия с зазором между их торцами, выполненными наклонными к плоскости плиты с углом наклона 25-30°, при этом зазоры между торцами плит и отверстия в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса.

Недостатками сборно-монолитного каркаса многоэтажного здания "КАЗАНЬ-1000", обнаруженными в процессе проектирования и монтажа, являются:

- невозможность из-за постоянного размера поперечного сечения колонн по высоте здания значительного увеличения их несущей способности установкой дополнительных арматурных стержней, количество которых по особенностям каркаса должно быть равно четырем;

- невозможность простого увеличения сечения колонн, так как это повлечет увеличение толщины стены и, как следствие, нагрузки на здание в целом, а при применении меньшей толщины наружной стены колонны будут выходить из плоскости наружной стены внутрь здания, что приводит к снижению эстетической привлекательности помещений, в особенности в жилых многоэтажных каркасных зданиях, где колонны должны быть скрыты в толще наружной стены;

- пониженная жесткость каркаса на стадии монтажа, что приводит к образованию начальных трещин в узлах сопряжения ригелей с колоннами и, как следствие, к снижению жесткости каркаса здания в целом;

- недопустимая погрешность установки опорной арматуры монолитной части ригеля из-за сложности устройства выпусков арматуры из сборного ригеля на одном уровне, что приводит к несоответствию проектного расположения опорной арматуры и соответственно к возможному снижению несущей способности сборно-монолитного ригеля;

- повышенная трудоемкость при изготовлении круглопустотных плит перекрытий в части устройства наклонной торцевой поверхности плиты на половине ее высоты, что приводит к частичному обрушению бетона после изъятия пустотообразователей и к снижению надежности конструкции в целом.

Изобретение направлено на создание конструктивной каркасной системы для строительства зданий повышенной этажности, обеспечивающей при этом высокую надежность за счет совершенствования узлов сопряжения элементов каркаса, повышенную жесткость каркаса на стадии монтажа, высокую технологичность сборки каркаса, снижение трудоемкости при изготовлении плит перекрытий и эстетическую привлекательность жилых помещений.

Результат достигается тем, что в сборно-монолитном железобетонном каркасе многоэтажного здания "КАЗАНЬ-XXIв", состоящем из сборных железобетонных колонн с отверстиями в уровне перекрытий, сборных предварительно напряженных ригелей с выпусками арматуры на верхней грани и по торцам, имеющих на торцевых гранях горизонтальные углубления треугольного сечения, круглопустотных плит перекрытий с зазором между их торцами, которые вместе с отверстиями в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса, согласно изобретению железобетонные колонны, выполняемые на несколько этажей, имеют разные формы поперечного сечения - квадратную, прямоугольную и угловую с сохранением базового размера ядра сечения и фиксированного количества арматурных стержней (4 шт.) в пределах базового ядра, ригели перекрытия на верхней грани опорной части имеют прямоугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры, а торцевые поверхности круглопустотных плит перекрытий выполнены наклонными к плоскости плиты по всей ее высоте с углом наклона 14÷16°.

Результат достигается также тем, что стык колонн по высоте выполнен в виде штепсельного соединения в средней зоне этажной секции колонн, при этом торцы колонн имеют выпуски арматуры и пазы, куда эти выпуски арматуры входят, но для сохранения однотипности стыка колонн различной формы поперечного сечения в пределах базового размера ядра выпуски арматуры и пазы выполнены соответственно на нижнем и верхнем торцах колонны, а за пределами базового ядра наоборот, т.е. выпуски арматуры и пазы выполнены соответственно на верхнем и нижнем торцах стыкуемых колонн.

Результат достигается также тем, что для заполнения зазора, образующегося под нижней плоскостью этажной секции колонн после замоноличивания элементов каркаса, в нижней части каждой этажной секции колонн выполнен криволинейный канал, соединяющий нижнюю горизонтальную плоскость этажной секции колоны с ее боковой плоскостью.

Результат достигается также тем, что петлевые выпуски поперечной арматуры в опорной части сборного ригеля, расположенные по ширине ригеля, необходимо располагать по длине ригеля в два ряда и объединять петлевыми хомутами, расположенными по ширине ригеля.

Изобретение поясняется на чертежах. На фиг.1 и 2 представлены фрагменты схем расположения колонн разной формы поперечного сечения соответственно на нижних и верхних этажах. На фиг.3÷7 приводятся схемы расположения колонн, а на фиг.10÷15 стыки колонн с разными формами поперечного сечения по высоте здания. На фиг.8 и 9 показана схема выполнения канала для заполнения зазора под нижней плоскостью этажной секции колонн после замоноличивания элементов каркаса. На фиг.16÷20 приводятся характеристики опалубочных форм сборных ригелей и плит перекрытия. На фиг.21÷23 показаны узлы сопряжения элементов каркаса.

Колонны 1, 2, 3 имеют отверстия 4, разделяющие тело колонны на отдельные секции с шагом на этаж. Форма поперечного сечения колонн выполнена трех видов: прямоугольная 1 и угловая 2 для нижних этажей, для которых характерен высокий уровень продольных сил, и квадратная 3 для верхних этажей, где уровень продольных сил незначителен. При этом с целью обеспечения однотипности сопряжения ригелей 5 с колоннами 1, 2, 3 и самих колонн по высоте сохраняют постоянным базовый размера "а" ядра сечения 6 колонн (фиг.5, 6, 7), а количество арматурных стержней 7 на грани колонны, к которой примыкает ригель 5 перекрытия, принимается равным двум в пределах базового размера "а". Использование колонн с разными формами поперечного сечения позволяет при одновременном увеличении нагрузки на здание и на колонны соответственно сохранить постоянной по высоте здания минимальную толщину наружной стены и при этом скрыть колонны в толще наружной стены, что приводит к повышению эстетической привлекательности помещений, в особенности в жилых зданиях.

Для заполнения зазора, образующегося под нижней плоскостью этажной секции колонн после замоноличивания элементов каркаса, необходимо выполнить криволинейный канал 8 (фиг.8 и 9), который с нижней горизонтальной плоскости этажной секции колонн должен выходить на боковую плоскость.

Сопряжение колонн разной формы поперечного сечения 1+3 и 2+3 (фиг.3 и 4) по высоте здания производится в пределах ядра сечения 6 колонн 1, 2, 3, где количество арматурных стержней 7 принимается равным четырем. Стык колонн по высоте выполнен в виде штепсельного соединения в средней зоне этажной секции колонн, где значения изгибающих моментов близки к нулю. При этом в нижней торцевой части верхних колонн 1, 2, 3 в пределах ядра сечения 6, независимо от формы поперечного сечения, имеются выпуски арматуры 9, которые при опускании колонн 1, 2, 3 входят в пазы 10, расположенные на верхней торцевой части нижних колонн. В колоннах прямоугольной 1 и угловой 2 формы поперечного сечения, где имеется арматура 7, расположенная за пределами ядра сечения 6, выпуски этой арматуры 11 выполняют на верхней торцевой части нижних колонн 1 и 2, которые при опускании колонн 1 и 2 должны входить в пазы 12, расположенные в нижней торцевой части верхних колонн 1 и 2 (фиг.10÷15). Если на нижние колонны прямоугольной 1 или угловой 2 формы поперечного сечения опирается колонна квадратного сечения 3, то она опускается своими выпусками арматуры 9 в пазы 10 нижней колонны, а выпуски арматуры 11, расположенные за пределами ядра сечения 6 нижних колонн 1 или 2, срезаются.

Для создания более жестких узлов сопряжения элементов каркаса на период монтажа сборный ригель 5 на верхней грани опорной части имеет прямоугольные штрабы 13 для укладки монтажной опорной арматуры 14, которая на первом этапе замоноличивается заодно с ригелем 5 и колоннами 1, 2, 3 в пределах высоты сборного ригеля 5. Помимо основного решения по устройству на верхней грани ригеля 5 петлевидных выпусков поперечной арматуры 15, которые из-за сложности установки имеют разную высоту выпусков, что приводит к несоответствию проектного расположения опорной арматуры 16 и соответственно к возможному снижению несущей способности сборно-монолитного ригеля, предлагается второе решение, суть которого заключается в следующем. Петлевые выпуски поперечной арматуры 17 в опорной части сборного ригеля 5 необходимо располагать по длине ригеля 5 в два ряда, которые после укладки круглопустотных плит перекрытий 18, торцевые поверхности 19 которых выполнены наклонными к плоскости плиты по всей ее высоте с углом наклона 14÷16°, и опорной арматуры 16 объединяются петлевыми хомутами 20, расположенными по ширине сборного ригеля 5.

Предлагаемый сборно-монолитный железобетонный каркас под названием "КАЗАНЬ-XXIв" позволил за счет совершенствования узлов сопряжения элементов каркаса и при незначительных изменениях в опалубочных формах и армировании повысить надежность каркаса и здания в целом, а также благодаря изменению формы поперечного сечения колонн значительно увеличить их несущую способность и повысить этажность здания и за счет повышения сборности каркаса снизить до 7% долю монолитного бетона на единицу площади перекрытия, что играет немаловажную роль при возведении каркаса в условиях продолжительной зимы, характерной для средней полосы России.

Предложенные в данном изобретении технические решения обоснованы проведенными исследованиями, в том числе с использованием программных вычислительных комплексов, и подтверждены расчетами, выполненными в рамках действующих норм на проектирование. Также ряд технических решений, в частности колонны с разной формой поперечного сечения, использованы при строительстве 10-этажного жилого дома по ул.Толбухина г.Казани.

1. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания, включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий, сборные предварительно напряженные ригели, имеющие на торцевых гранях горизонтальные углубления треугольного сечения, и круглопустотные плиты перекрытия с зазором между их торцами, которые вместе с отверстиями в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса, отличающийся тем, что железобетонные колонны, выполняемые на несколько этажей, имеют разные формы поперечного сечения - квадратную, прямоугольную и угловую с сохранением базового размера ядра сечения и фиксированным количеством арматурных стержней в пределах базового ядра, ригели перекрытия на верхней грани опорной части имеют прямоугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры, а торцевые поверхности круглопустотных плит перекрытий выполнены наклонными к плоскости плиты по всей ее высоте с углом наклона 14-16°.

2. Каркас по п.1, отличающийся тем, что стык колонн по высоте выполнен в виде штепсельного соединения в средней зоне этажной секции колонн, при этом торцы колонн имеют выпуски арматуры и пазы, куда эти выпуски арматуры входят, но для сохранения однотипности стыка колонн различной формы поперечного сечения в пределах базового размера ядра выпуски арматуры и пазы выполнены соответственно на нижнем и верхнем торцах колонны, а за пределами базового ядра наоборот, т.е. выпуски арматуры и пазы выполнены соответственно на верхнем и нижнем торцах стыкуемых колонн.

3. Каркас по п.1, отличающийся тем, что в сборных ригелях перекрытия петлевые выпуски поперечной арматуры в опорной части ригеля расположены по длине ригеля в два ряда и объединены петлевыми хомутами, расположенными по ширине ригеля.

4. Каркас по п.1 или 2, отличающийся тем, что для заполнения зазора, образующегося под нижней плоскостью этажной секции колонн после замоноличивания элементов каркаса, в нижней части каждой этажной секции колонн выполнен криволинейный канал, соединяющий нижнюю горизонтальную плоскость этажной секции колонны с ее боковой плоскостью.

www.findpatent.ru

СРАВНЕНИЕ КАРКАСНЫХ СИСТЕМ | Железобетонные каркасы

В материалах IV международной научно-технической конференции “Эффективные строительные конструкции: теория и практика” (Сборник статей, Пенза, 29-30 ноября 2005г.) в статье учёных Пензенского государственного университета архитектуры и строительства А.Е.Трегуб и Е.С.Епинин отмечалось, что в существующих экономических условиях, когда существенно возросла стоимость строительных материалов и на первое место выдвинулась проблема энергосбережения, как при возведении зданий, так и при их эксплуатации, требуется решительная замена применяющихся до сих пор конструктивных систем на новые, прогрессивные. Там же авторы констатируют, что связевый каркас межвидового применения серии 1.020-1/87, широко используемый на территории всей России, при высоком уровне индустриальности и скорости монтажа, ограничивает планировочные возможности из-за жёсткой фиксированной сетки колонн. Кроме того, каркас не обладает жёсткостью, так как соединение в узлах принято шарнирным и для обеспечения жёсткости здания необходима установка диафрагм жёсткости.

Не следует забывать, что каркасные несущие системы могут реализовываться в трех вариантах: со сборным, монолитным или сборно-монолитным каркасом. При наличии производственной базы применяют сборные и сборно-монолитные каркасы, а при её отсутствии – монолитные.

Сборные конструкции зданий никак не могут быть менее материалоемкими, чем сборно-монолитные или монолитные. Дело в том, что в первом случае мы имеем дело со статически определимыми системами, каждый элемент которых работает под нагрузкой практически независимо друг от друга. При этом не происходит перераспределения усилий от более нагруженных элементов к менее нагруженным, не включаются в работу опорные сечения изгибаемых элементов. Каркасы же из монолитного или сборно-монолитного железобетона позволяют полностью перераспределять усилия между элементами расчетной схемы, находящейся под нагрузкой. Поэтому величина этих усилий в каждом сечении значительно меньше, что позволяет существенно (на 30-40%) уменьшать их размеры и соответственно материалоемкость. К тому же во втором случае на 90-95% сокращается объем сварных работ и потребность в закладных деталях. Оба каркаса (сборно-монолитный и монолитный) примерно равноценны, однако каждый из них имеет свои положительные качества и недостатки.

Так, сборно-монолитный каркас является наименее материалоемким, как по расходу бетона, так и арматуры, поскольку при приведенной толщине диска перекрытия 12,5 см позволяет перекрывать пролеты до 7,20 м, а удельный расход стали на 1 м2 не превышает 12,0 кг. Большой процент сборности в сборно-монолитных каркасах в полной мере позволяет использовать существующую базу стройиндустрии, что потребует минимальных затрат на технологическую оснастку и освоение производства.

Монолитный каркас, более материалоемкий, чем сборно-монолитный (например, плита толщиной 16 см позволяет перекрывать пролеты длиной только до 6,20 м), отличается несколько повышенным расходом стали (до 22-24 кг/м2), поскольку доступными являются более мягкие стали класса A-III, а не Ат-V, как в предыдущем случае. Для этого каркаса требуются гораздо большие размеры инвентарных палуб и поддерживающих устройств. Однако, такие каркасы устраиваются сразу на месте, при этом сокращаются энергозатраты на возведение, полностью исключаются стыки колонн и соответственно ванная сварка. Объекты в этом случае не требуют комплектации сборными изделиями. Они могут возводиться на значительных удалениях от производственных баз подрядчика. Применение монолитных каркасов до сих пор сдерживалось отсутствием современных опалубочных систем, сегодня же эти каркасы доступны.

Сегодня наиболее популярными являются каркасные технологии домостроения, это система «Аркос», разработанная БелНИИС, и аналог французского «Сорет» – система «Рекон».

Для тех кто хочет освоить рынок жилищного и гражданского строительства с минимальными затратами на организацию производства, предлагается использовать сборно-монолитные несущие каркасные системы, которые сочетают в себе преимущества сборного и монолитного каркасных систем:

• Снижение стоимости строительства несущих конструкций здания до 39% с учетом возврата затрат от увеличения площади. Возможность размещения подземной автостоянки под зданием.

• Уменьшение веса несущих конструкций до 40%.

• Возможность использования не конструкционных материалов с низкими показателями прочности в качестве наружных стен.

• Большие возможности перепланировки помещений в период проектирования, строительства и эксплуатации.

• Более экономический расход арматуры, количество применяемой арматуры снижается в 1-5 раза.

• Возможность постоянного контроля в заводских условиях за качеством выпускаемой продукции.

• Быстрая переналадка технологического оборудования под запросы рынка.

• Небольшой вес конструкций и, как следствие, отсутствие тяжелых башенных кранов с большой грузоподъемностью.

• Универсальность элементов, что позволяет их использование при любых архитектурных решениях. Гибкость архитектурно-планировочных решений, пролеты от 2,7 до 9 м.

• Расход сборного железобетона на возведение 1 квм общей площади сборно-монолитного каркаса 0,15-0,2 кубм в зависимости от архитектурных решений.

Отсутствие сварных соединений упрощает сборку каркаса, не требует высокой квалификации рабочих.

На основе изучения литературных данных по исследованию железобетонных каркасов установлено и проанализировав полученные данные при поддержке предприятий стройиндустрии республики Татарстан разработана новая универсальная несущая каркасная система, на который получено три патента:

1. “Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания “КАЗАНЬ-1000”, патент на изобретение №2184816 с датой приоритета от 22 марта 2001г., авторы — Мустафин И.И., Гаранин В.Н.;

2. “Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания “МОСКОВИЯ”, патент на изобретение №2250966 с датой приоритета от 14 июля 2003г., авторы — Мустафин И.И., Хвостенко В.П.;

3. “Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания “КАЗАНЬ-XXI в”, патент на изобретение №2281362 с датой приоритета от 27 декабря 2004г., автор — Мустафин И.И.

Изобретения направлены на создание новой гибкой несущей конструктивной каркасной системы, обеспечивающей возможность свободной планировки с одновременным снижением материалоёмкости и трудозатрат при монтаже и повышением сборности конструкций (доля монолитного бетона от 7,2%) и жёсткости здания, в том числе для сейсмических районов.

Доцент кафедры

железобетонных и каменных конструкций

Казанской государственной

архитектурно-строительной академии,

кандидат технических наук И.И.Мустафин

beton-karkas.ru

Железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания

Изобретение относится к строительству, в частности, к железобетонным каркасам зданий различного назначения и этажности, возводимых в различных регионах, включая сейсмические. Технический результат: сокращение удельной металлоемкости каркаса с одновременным существенным расширением его потребительских качеств, обусловленным возможностью увеличения размеров сетки колонн. Железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания включает сборные или монолитные колонны и плоские сборно-монолитные диски перекрытий, образованные монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями, объединенными в плоскости перекрытия в узлах соединения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные железобетонные плиты, связанные между собой межплитными швами и опирающиеся по концам на несущие ригели. Неразрезные несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, и соответственно сборные плиты в пределах каждой ячейки выполнены с длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки, 1 c. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Известен железобетонный каркас многоэтажных зданий, включающий колонны и диски перекрытий, состоящие из многопустотных плит, объединенных по бокам монолитными швами, а в ячейках перекрытий - монолитными железобетонными ригелями, выполненными со строительным подъемом к середине их пролетов [1].Каркас сравнительно прост в изготовлении. Однако выполнение строительного подъема ригелей требует особой тщательности при производстве работ, создает вспарушенность поверхности потолка в пределах каждой ячейки каркаса. Это вызывает дополнительную потребность в устройстве подвесных потолков, и поэтому конструкция каркаса недостаточно экономична.Известен железобетонный каркас здания, включающий колонны, перекрытия с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн с предварительно напряженной арматурой и монолитным бетоном по периметру ячеек каркаса и с заполнением ячеек каркаса монолитными или сборными железобетонными плитами [2].Конструкция каркаса отличается невысокой металлоемкостью. Однако каркас при возведении является многодельным и многостадийным. Сначала изготавливают плиту с каналами, затем после выдержки во времени для твердения бетона (до 20... 25 суток) на бетон плиты натягивают рабочую арматуру, что требует специального оборудования и технологии. Затем подводят снизу плиты опалубку каналов и производят их бетонирование. Такая конструкция и технология является весьма трудоемкой, снижает темп возведения здания и поэтому неэкономична.Наиболее близким к предлагаемому является железобетонный каркас многоэтажного здания, принятый за прототип и включающий колонны и диски перекрытий, которые состоят из железобетонных неразрезных несущих ригелей, ортогонально сопряженных в стыках с колоннами с неразрезными связевыми ригелями, образуя железобетонные замкнутые рамные ячейки, в которых размещены сборные плиты [3].Каркас прост в изготовлении, не требует предварительного напряжения в построечных условиях.Недостатком каркаса является сложность размещения продольной рабочей арматуры несущих ригелей в зонах действия отрицательных изгибающих моментов у колонн и недостаточно эффективное использование ее прочности. Кроме того, опорные узлы сборных плит у колонн перенапряжены при больших размерах сетки колонн. В целом, эти недостатки приводят к повышенному расходу стали на армирование несущих ригелей и к ограничению размеров сетки колонн.Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения удельной металлоемкости каркаса с одновременным существенным расширением его потребительских качеств, обусловленным возможностью увеличения размеров сетки колонн.Решение поставленной задачи достигается тем, что в железобетонном сборно-монолитном каркасе многоэтажного здания, включающем сборные или монолитные колонны и плоские сборно-монолитные диски перекрытий, образованные монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями, связанными в плоскости перекрытия в узлах сопряжения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные железобетонные плиты, объединенные между собой по боковым сторонам межплитными швами и опирающиеся по концам на несущие ригели, несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, и соответственно сборные плиты в пределах каждой ячейки выполнены с длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки.Несущие ригели могут быть выполнены с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола и с шириной выступающей кверху части, равной ширине сечения несущего ригеля у колонн.Диски перекрытий за наружными рядами колонн могут быть выполнены на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит.Сборные плиты в дисках перекрытий могут быть выполнены методом безопалубочного формования, а в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы со сквозной верхней и нижней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне межплитных швов.Сборные плиты могут быть выполнены многопустотными с открытыми по торцам пустотами.Сборные плиты также могут быть выполнены П-образного поперечного сечения и оперты по обоим концам верхней полкой на бетонные шпонки боковых граней несущих ригелей.Выполнение несущих ригелей с шириной сечения, наибольшей у колонн, позволяет оптимально в один слой разместить верхнее рабочее армирование несущих ригелей у колонн в зоне действия наибольшего по абсолютной величине отрицательного изгибающего момента и обеспечить тем самым наиболее эффективное использование прочностных качеств арматурной стали. Вместе с этим, вследствие уширения несущего ригеля у колонн повышается сопротивление диска перекрытия продавливанию колонной и повышается надежность стыкового узла колонны с перекрытием и всего перекрытия в целом. Кроме того, повышается надежность и опорных стыков сборных плит с несущими ригелями, поскольку их опирание на несущие ригели уширенного у колонн сечения уменьшает в этом узле величину не только вертикальной опорной реакции, но и наибольшего крутящего момента. В результате уменьшения величины касательных напряжений в стенках сборных плит практически полностью исключается опасность образования косых трещин и их хрупкого разрушения.Вследствие уменьшения длины крайних плит в ячейках возрастает их относительная жесткость. Благодаря этому уменьшается величина прогибов крайних плит под нагрузкой в составе перекрытия. В свою очередь, крайние плиты вследствие зацепления по межплитным швам сдерживают под нагрузкой вертикальные перемещения и средних плит ячеек, и всего перекрытия. Таким образом, предлагаемое решение позволяет выполнить каркас без предварительного напряжения в построечных условиях и увеличить на 15... 20% размеры пролетов ригелей без перерасхода стали и довести размер шага колонн каркаса до 8,5...9,0 м с применением традиционных сборных изделий.Выполнение несущих ригелей с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола, способствует решению той же задачи сокращения удельной металлоемкости каркаса при одновременном увеличении размеров сетки колонн. В этом случае в приопорных сечениях несущих ригелей у колонн увеличивается плечо внутренней пары сил и повышается несущая способность этих сечений без увеличения количества рабочей арматуры. В середине каждого пролета несущего ригеля, кроме того, образуются эффективные тавровые сечения с полкой в сжатой зоне, что также приводит к увеличению их несущей способности.Выполнение дисков перекрытий за наружными рядами колонн каркаса на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит позволяет выполнять на этих консолях эркеры, балконы и лоджии, создавать любую требуемую пластику фасадов, используя эти консоли для размещения на них поэтажно опертых стен. Вместе с тем, при воздействии нагрузки на консоли ригелей уменьшаются величины пролетных изгибающих моментов в крайних пролетах ригелей, что приводит к уменьшению расхода стали на рабочее армирование пролетных участков ригелей.Применение в перекрытиях сборных плит безопалубочного формования позволяет дополнительно сократить расход стали на армирование перекрытий и использовать изделия прогрессивных технологий формования. Размещение в межплитных швах поперек несущих ригелей плоских арматурных каркасов со сквозной верхней и нижней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне швов, позволяет обеспечить непрерывность рабочего армирования перекрытия по всей длине пролета вдоль плит, обеспечить по торцам сборных плит восприятие изгибающих моментов обоих знаков. Таким образом, отдельные сборные плиты объединяются в неразрезные элементы, что позволяет дополнительно снизить расход стали на армирование сборных плит и уменьшить их прогибы.Выполнение сборных плит многопустотными существенно расширяет возможности каркаса, особенно при его применении для жилых и общественных зданий, обеспечивая гладкие потолки, а также надежные сопряжения плит с несущими ригелями посредством бетонных шпонок ригелей, размещаемых в открытых по торцам плит пустотах.Выполнение сборных плит П-образного поперечного сечения с опиранием их верхней полкой на бетонные шпонки несущих ригелей позволяет существенно снизить величину нагрузки от собственной массы перекрытий и благодаря этому увеличить размеры сетки колонн. Это особенно важно для общественных и производственных зданий, перекрытия в которых могут быть выполнены с устройством легких подвесных потолков.Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается от известного новыми признаками: (1) неразрезные несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, (2) сборные плиты в пределах каждой ячейки выполнены с длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки, (3) неразрезные несущие ригели выполнены с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола, (4) с шириной выступающей части, равной наибольшей ширине сечения несущего ригеля у колонн, (5) диски перекрытий за наружными рядами колонн выполнены на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит, (6) сборные плиты в дисках перекрытий выполнены методом безопалубочного формования, а (7) в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы со сквозной нижней и верхней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне межплитных швов, (8) сборные плиты выполнены многопустотными с открытыми по торцам пустотами, (9) сборные плиты выполнены П-образного поперечного сечения и оперты по торцам верхней полкой на бетонные шпонки боковых граней несущих ригелей.В целом предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны, поскольку перечисленные выше признаки предлагаемого технического решения в приведенной сумме не известны, а достигаемые технические результаты по предложенному решению превосходят известные. Это дает возможность считать предлагаемое техническое решение соответствующим требованиям изобретательского уровня.Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен предлагаемый каркас, вид в плане; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, при несущих ригелях, выступающих кверху; на фиг.3 - то же при расположении несущих ригелей вдоль секции дома; на фиг.4 - то же, фрагмент диска перекрытия с размещением рабочего армирования в несущих и связевых ригелях, межплитных швах; на фиг.5 - то же, сечение А-А на фиг.4 при применении сборных многопустотных плит; на фиг.6 - то же, разрез Б-Б на фиг.4, армирование несущих ригелей и сопряжение ригелей с колоннами; на фиг.7 - то же, разрез В-В на фиг.4 в середине пролета несущего ригеля при опирании на него многопустотных плит; на фиг.8 - то же, разрез Г-Г на фиг.4 несущего ригеля у колонн при опирании на него многопустотных плит; на фиг.9 - то же, разрез А-А на фиг.4 при выполнении перекрытия с применением сборных П-образных плит; на фиг.10 - то же, разрез В-В на фиг.4 несущего ригеля в середине пролета при опирании на него П-образных плит; на фиг.11 - то же, разрез Г-Г на фиг.4 несущего ригеля у колонн с опиранием на него сборных П-образных плит; на фиг.12 - то же, разрез В-В на фиг.4 при выполнении несущего ригеля выступающим кверху в середине его пролета; на фиг.13 - то же, разрез Г-Г на фиг.4 несущего ригеля, выступающего кверху у колонн.Предлагаемый каркас (фиг.1-13) включает колонны 1, сборные плиты 2, объединенные между собой по сторонам межплитными швами 3 из монолитного бетона. В створах колонн 1 во взаимно перпендикулярных направлениях пропущены неразрезные монолитные железобетонные несущие 4 и связевые 5 ригели, образующие в плоскости диска перекрытия замкнутые рамные ячейки, охватывающие группу многопустотных плит 2 (фиг.1-4). На продолжении несущих 4 и связевых 5 ригелей за наружные колонны могут быть выпущены консоли 6 ригелей, на которые оперты плиты 2. Несущие ригели 4 выполнены с переменной шириной сечения, увеличивающейся от минимальной в середине пролета к наибольшей у колонн. Плиты 2 в каждой ячейке имеют переменную длину от наименьшей длины плит, расположенных у связевых ригелей 5, до наибольшей в середине ячейки. В несущих ригелях 4 по всей их длине размещена сквозная арматура 7, а в приопорных зонах у колонн размещена локальная арматура 8 (фиг.4). Количество арматуры определяют расчетом. В связевых ригелях 5 выполнена сквозная арматура 9, количество которой также определено расчетом. Сквозная продольная арматура 7 и 9 несущих 4 и связевых 5 ригелей заанкерена на контуре диска перекрытия и ее выполняют без предварительного натяжения. Поперек несущих ригелей 4 в межплитных швах размещены плоские арматурные каркасы 10 со сквозной верхней и нижней арматурой на длину, достаточную для ее анкеровки в бетоне межплитных швов 3. Кроме того, в крайних ячейках каркаса в межплитные швы 3 установлена сквозная арматура 11, заанкеренная одним концом в монолитном бетоне крайнего несущего ригеля, а другим - в ближайшем к нему среднем несущем ригеле (фиг.4). Арматура 11 предназначена сдерживать горизонтальный изгиб и кручение крайнего ригеля 4. Несущие ригели 4 выполнены на высоту плит 2 (фиг.5-11) либо могут быть выполнены в одной плоскости с плитами 2 по нижней поверхности и выступающими кверху (фиг.2, 12, 13) относительно верхней поверхности плит 2 на толщину стяжки пола 12.Сборные плиты 2 могут быть выполнены многопустотными 13 или П-образного поперечного сечения 14 безопалубочного формования с опиранием по концам на бетонные шпонки, выполненные на боковых поверхностях заодно с несущими ригелями 4. При этом до установки в перекрытие плит 2, 13 их пустоты выполнены открытыми по торцам на длину до 100 мм. По торцам из плит 2, 13, 14 могут быть выполнены выпуски рабочей арматуры (не показаны), заанкериваемые в монолитном бетоне несущих ригелей 4.При больших пролетах предварительно напряженных плит 2, когда возможна разбежка в величине их выгиба от обжатия усилием предварительного напряжения, под перекрытием может быть подшит подвесной потолок 16, выполняемый из листовых изделий. При предложенных тонкостенных П-образных изделиях в перекрытии может быть размещен слой звукоизоляции 17.Предлагаемый каркас работает под нагрузкой как единая статически неопределимая многоэтажная пространственная конструкция с плоскими дисками перекрытий. На каждом этаже вертикальную нагрузку непосредственно воспринимают сборные плиты 2, работающие с распором, и перераспределяют на несущие ригели 4, а последние передают нагрузку на колонны 1. При этом при действии вертикальной нагрузки крайние плиты 2, расположенные у связевых ригелей 5, прогибаются в меньшей мере и оказывают сдерживающее влияние на вертикальные перемещения плит, расположенных ближе к середине ячейки. Несущие ригели 4 в местах примыкания к колоннам 1 наряду со значительной величиной изгибающего момента отрицательного знака испытывают воздействия поперечной силы от опорной реакции, а также возможно их закручивание от неравномерного изгиба сборных плит при разновеликой нагрузке в смежных ячейках, при разных длинах пролетов связевых ригелей 5 смежных ячеек. Закручивание особенно заметно в крайних и угловых ячейках каркаса. Поэтому выполнение несущих ригелей 4 уширенными у колонн 1 позволяет более полно и равномерно перераспределить усилия между элементами каркаса и обеспечить более однородное напряженное состояние в их сечениях. Наряду с повышением эффективности работы каркаса при действии вертикальной нагрузки возрастает сопротивление закручиванию и сдвигу дисков перекрытий предлагаемого каркаса при воздействии горизонтальной нагрузки, существенно возрастает крутильная жесткость каркаса. Благодаря предложенной конструкции дисков перекрытий более эффективно включаются в работу вертикальные диафрагмы жесткости.Таким образом, по сравнению с аналогами [1, 2] и прототипом [3] в предлагаемом каркасе при наличии приведенных признаков в еще большей мере удается снизить и наиболее полно перераспределить усилия между элементами каркаса. Действительно, если в прототипе без предварительного напряжения монолитных элементов перекрытий наибольший эффективный шаг колонн равен 7,2 м, то предлагаемое решение позволяет практически при тех же условиях обеспечить перекрытие пролетов до 8,6...9,0 м. Это существенно расширяет возможности обеспечения свободных объемно-планировочных решений зданий, что решает задачу получения универсального каркаса для многоэтажных зданий различного назначения (жилье, общественные здания, многоэтажные гаражи-стоянки и т.д.).Предлагаемый каркас возводят в следующей последовательности.Сначала в фундаменты устанавливают сборные колонны 1 высотой на 1-2 этажа, затем в створе колонн монтируют поддерживающие устройства с опалубкой поверху для монолитных несущих ригелей 4. На поддерживающие устройства опирают концами сборные плиты 2, 13, 14 различной длины. При этом более длинные плиты размещают в середине пролетов, а наиболее короткие - у колонн. Вдоль крайних плит в створах колонн к установленным плитам подвешивают опалубку связевых ригелей 5. После этого в образовавшихся объемах устанавливают в створах колонн пролетные арматурные каркасы 7 и 9 ригелей, устанавливают арматуру ригелей 8 в сопряжениях с колоннами. Под межплитными швами 3 подвешивают инвентарную полосовую опалубку. В межплитные швы 3 поперек несущих ригелей размещают плоские арматурные каркасы 10, а в крайних ячейках перекрытия - также арматуру 11. Бетонную смесь укладывают одновременно в несущие 4 и связевые 5 ригели и в межплитные швы 3 с непрерывной подачей бетононасосом или циклической подачей бадьями. После набора бетоном монолитных конструкций требуемой прочности из-под готового перекрытия извлекают поддерживающие устройства и опалубку и устанавливают их на него для возведения перекрытия следующего этажа, и цикл повторяется.В случае применения монолитных колонн сначала устанавливают арматуру и опалубку колонн 1 на высоту этажа. Затем бетонируют колонны, содержащие вверху выпуски их продольной арматуры на вышележащий этаж. После этого порядок устройства перекрытия каждого этажа аналогичен описанному выше.Поэтажно опертые наружные стены здания устраивают одновременно с возведением каркаса и используют их в качестве опалубки наружных ригелей дисков перекрытий.Представленная технология возведения каркаса дополняет преимущества его конструкции и обеспечивает всепогодность и высокий темп строительства многоэтажного здания.Предлагаемое техническое решение будет реализовано при строительстве многоэтажных зданий различного назначения как в Беларуси и России, так и в других странах СНГ. Оно будет способствовать распространению и освоению технологического оборудования безопалубочного формования, повышению эффективности строительной отрасли. Такое переоснащение предприятий строительной индустрии производится в рамках реализации государственной научно-технической политики по обеспечению конкурентоспособности строительной продукции в этих странах.Источники информации1. Патент РФ № 2052591, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, БИ № 2, 20.01.1996.2. Патент РФ № 2166032, Е 04 В 1/18, БИ № 12, 27.04.2001.3. Патент РФ № 2118430, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, БИ № 24, 05.03.1996.

Формула изобретения

1. Железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания, включающий сборные или монолитные колонны и плоские сборно-монолитные диски перекрытий, образованные монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями, объединенными в плоскости перекрытия в узлах соединения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные железобетонные плиты, связанные между собой межплитными швами и опирающиеся по концам на несущие ригели, отличающийся тем, что неразрезные несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, и соответственно сборные плиты в пределах каждой ячейки выполнены длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки.2. Железобетонный каркас многоэтажного здания по п.1, отличающийся тем, что неразрезные несущие ригели выполнены с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола и с шириной выступающей части, равной наибольшей ширине сечения несущего ригеля у колонн.3. Железобетонный каркас многоэтажного здания по п.1 или 2, отличающийся тем, что диски перекрытий за наружными рядами колонн выполнены на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит.4. Железобетонный каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сборные плиты в дисках перекрытий выполнены методом безопалубочного формования, а в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы со сквозной нижней и верхней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне межплитных швов.5. Железобетонный каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что сборные плиты выполнены многопустотными с открытыми по торцам пустотами.6. Железобетонный каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что сборные плиты выполнены П-образного поперечного сечения и оперты по торцам верхней полкой на бетонные шпонки боковых граней несущих ригелей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): ООО "БЭСТ-инжиниринг"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ОАО "Приволжтрасстрой"

Договор № РД0004070 зарегистрирован 16.11.2005

Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Научно-исследовательское и экспериментально-проектное республиканское унитарное предприятие "Институт БелНИИС" Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь (BY)

Вид лицензии*: ИЛ

Лицензиат(ы): ООО "Б.Э.С.Т.-инжиниринг"

Договор № РД0006608 зарегистрирован 15.02.2006

Извещение опубликовано: 10.04.2006 БИ: 10/2006

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.07.2008

Извещение опубликовано: 10.04.2009 БИ: 10/2009