Каркас многоэтажного здания

Каркас многоэтажного здания

Реферат

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в каркасных зданиях различной этажности и назначения, возводимых в различных районах, включая и сейсмические. Технический результат изобретения: снижение трудозатрат на возведение каркаса здания, повышение несущей способности и расширение возможностей каркаса по высотности здания. Каркас многоэтажного здания включает железобетонные колонны со сквозными проемами в уровнях перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными плитами, объединенными между собой и с неразрезными монолитными несущими и связевыми ригелями посредством межплитных швов, бетонных шпонок и арматурных выпусков. Продольная арматура железобетонных колонн выполнена с разрывом ее в сквозных проемах, при этом в проемах вдоль оси колонн размещены дополнительные арматурные стержни-коротыши, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытиями. Колонны над каждым перекрытием снабжены компенсаторами концентрации напряжений в бетоне колонны в виде поперечного стального листа, в котором концами закреплена обрываемая сверху в проеме продольная арматура колонны. Железобетонные несущие ригели, на которые по торцам оперты многопустотные плиты, выполнены в каждом пролете двухслойными с нижними сборными железобетонными вкладышами клиновидного книзу поперечного сечения, обетонированными сверху и по бокам монолитным бетоном, в котором размещены арматурные каркасы с продольной рабочей арматурой несущих ригелей. В створах колонн вдоль сборных плит в связевых ригелях размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами. В межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы с верхней и нижней рабочей арматурой на длину в обе стороны от граней несущего ригеля, достаточную для анкеровки этой рабочей арматуры в бетоне межплитного шва. 6 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к железобетонным несущим каркасам зданий различной этажности и назначения, возводимых в различных районах, включая и сейсмические.

Известен каркас многоэтажного здания, включающий колонны и диски перекрытий, образованные из сборных многопустотных плит, объединенных монолитными швами и монолитными железобетонными ригелями [1].

Известный каркас имеет высокую несущую способность, и материал каркаса используется эффективно благодаря подъему ригелей к середине каждого их пролета и образованию в них разгружающего продольного распорного усилия.

Недостатком известного каркаса является неплоскостность нижней потолочной поверхности перекрытий и повышенные трудозатраты на отделку этой поверхности. Указанное также снижает темп строительства здания.

Известен предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны и плиты перекрытия с каналами переменной глубины, в которых размещена напрягаемая арматура [2].

Известный каркас имеет относительно невысокую металлоемкость.

Недостатками известного каркаса являются высокая трудоемкость, сложность возведения и медленный темп строительства здания.

Недостатки обусловлены двухстадийным возведением здания и необходимостью преднапряжения рабочей арматуры в построечных условиях. Действительно, сначала возводят железобетонный каркас, а затем после набора бетоном требуемой прочности производят укладку и натяжение рабочей напрягаемой арматуры перекрытий и обетонирование открытых сверху и снизу каналов перекрытия. Кроме того, для натяжения рабочей арматуры требуется специализированное натяжное оборудование и подготовленный производственный персонал.

Наиболее близким к предлагаемому является каркас многоэтажного здания, включающий железобетонные колонны со сквозными проемами в уровне перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные многопустотными плитами и монолитными железобетонными ригелями [3].

Известный каркас имеет достаточно высокую несущую способность, отличается относительно невысоким расходом стали на его армирование.

Вместе с тем в известном каркасе имеет место невысокое качество потолочных поверхностей дисков перекрытий, при его возведении требуется применение дорогих высококачественных опалубочных материалов (водостойкая фанера и т.п.), требуются повышенные трудозатраты на устройство несущих ригелей. Кроме того, вследствие особенностей конструкции стыка колонн с монолитными ригелями этажность зданий с применением известного каркаса имеет ограничения по высоте.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения трудозатрат на возведение каркаса здания, повышения несущей способности и расширения возможностей каркаса по высоте зданий.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в каркасе многоэтажного здания, включающем железобетонные колонны со сквозными проемами в уровнях перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными плитами, объединенными между собой и с неразрезными монолитными несущими и связевыми ригелями посредством межплитных швов, бетонных шпонок и арматурных выпусков, продольная арматура железобетонных колонн выполнена с разрывом ее в сквозных проемах. При этом в проемах вдоль оси колонн размещены дополнительные арматурные стержни-коротыши, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытиями. Колонны по контакту над каждым перекрытием снабжены компенсаторами концентрации напряжений в виде поперечного стального листа, в котором, кроме того, концами закреплена обрываемая сверху продольная арматура колонны. Железобетонные несущие ригели, на которые по торцам оперты многопустотные плиты, выполнены в каждом пролете двухслойными с нижними сборными железобетонными вкладышами клиновидного книзу поперечного сечения, обетонированными сверху и по бокам монолитным бетоном, в котором размещены арматурные каркасы с продольной рабочей арматурой несущих ригелей. В створах колонн вдоль сборных плит в связевых ригелях размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами. В межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы с верхней и нижней рабочей арматурой на длину в обе стороны от граней несущего ригеля, достаточную для ее анкеровки в бетоне межплитного шва.

Кроме того, в створах крайних рядов колонн вдоль многопустотных плит связевые ригели, содержащие сквозную продольную арматуру на всю ширину или длину здания, в пределах каждого пролета снабжены понизу сборными железобетонными вкладышами.

Кроме того, арматурные стержни-коротыши у проемов каждой колонны могут быть размещены в вертикальных каналах, заполненных высокопрочным раствором, каждая колонна под перекрытием снабжена поперечным стальным листом, в котором концами закреплена обрываемая снизу проема продольная рабочая арматура колонны, а в проеме колонны в монолитном бетоне диска перекрытия и на концевых участках колонн у проема размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных арматурных сеток.

Кроме того, арматурные стержни-коротыши могут быть выполнены под проемом заодно с колонной, пропущены кверху через диск перекрытия и закреплены винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над верхом перекрытия.

Кроме того, арматурные стержни-коротыши каждой колонны могут быть выполнены в виде выпусков кверху стержней рабочей арматуры нижних участков колонн под перекрытием, пропущены через диск перекрытия и заанкерены в колонне над перекрытием.

Кроме того, компенсатор концентрации напряжений в каждой колонне над дисками перекрытий может быть выполнен в виде двух поперечных стальных листов, раздвинутых по высоте на расстояние, достаточное для размещения между ними винтовых закреплений к нижнему листу верхних концов стержней-коротышей, при этом обрываемые сверху стержни рабочей арматуры колонны закреплены концами в верхнем поперечном листе компенсатора, к нижнему стальному листу компенсатора сверху прикреплены анкерные выпуски стержневой арматуры, стальные листы компенсатора по углам объединены между собой на сварке посредством размещенных вертикально стальных уголков с образованием по углам колонн между стальными пластинами ниш для размещения в них винтовых закреплений стержней-коротышей зачеканенных высокопрочным мелкозернистым бетоном.

Кроме того, нижние сборные железобетонные вкладыши ригелей могут быть выполнены предварительно напряженными.

Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что от известного оно отличается новыми признаками: (1) продольная арматура железобетонных колонн выполнена с разрывом ее в сквозных проемах, (2) в проемах вдоль оси колонны размещены дополнительные арматурные стержни-коротыши, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытиями, (3) колонны над каждым перекрытием снабжены компенсаторами концентрации напряжений в бетоне колонны в виде поперечного стального листа, в котором концами закреплена обрываемая сверху в проеме продольная арматура колонны, (4) железобетонные несущие ригели, на которые концами оперты многопустотные плиты, выполнены в каждом пролете двухслойными с (5) нижними сборными предварительно напряженными вкладышами клиновидного книзу поперечного сечения, (6) обетонированными сверху и с боков монолитным бетоном, в котором (7) размещены арматурные каркасы с продольной рабочей арматурой продольных ригелей, (8) в створах колонн вдоль сборных плит в связевых ригелях размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами, (9) в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы с верхней и нижней рабочей арматурой на всю длину в обе стороны от граней несущего ригеля, достаточную для анкеровки этой рабочей арматуры в бетоне межплитного шва. При этом (10) в створах крайних рядов колонн вдоль многопустотных плит связевые ригели, содержащие сквозную продольную арматуру на всю ширину или длину здания, в пределах каждого пролета связевые ригели снабжены сборными железобетонными вкладышами. При этом (11) арматурные стержни-коротыши у проемов каждой колонны могут быть размещены в вертикальных каналах, заполненных высокопрочным раствором, каждая (12) колонна в проемах под перекрытиями снабжена поперечным стальным листом, в котором концами закреплена обрываемая снизу проема продольная рабочая арматура колонны, а (13) в проеме колонны в монолитном бетоне диска перекрытия и на концевых участках колонн у проема размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных арматурных сеток. При этом (14) арматурные стержни-коротыши могут быть выполнены под проемом заодно с колонной, пропущены кверху через диск перекрытия и (15) закреплены винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над верхом перекрытия. Также, (16) арматурные стержни-коротыши в проемах каждой колонны могут быть выполнены в виде выпусков кверху стержней рабочей арматуры нижних участков колонн под перекрытием, пропущены через диск перекрытия и заанкерены в колонне над перекрытием. (17) Компенсатор концентрации напряжений в каждой колонне над дисками перекрытий может быть выполнен в виде двух поперечных стальных листов, раздвинутых по высоте на расстояние, достаточное для размещения между ними винтовых закреплений к нижнему листу верхних концов стержней-коротышей, при этом (18) обрываемые сверху стержни рабочей арматуры колонны закреплены концами в верхнем поперечном листе компенсатора, (19) к нижнему стальному листу компенсатора сверху прикреплены анкерные выпуски стержневой арматуры, (20) стальные листы компенсатора по углам объединены между собой на сварке размещенными вертикально стальными уголками с образованием по углам колонн между стальными пластинами ниш для размещения винтовых закреплений, а (21) ниши с выполненными винтовыми закреплениями стержней-коротышей зачеканены высокопрочным мелкозернистым бетоном. Кроме того, (22) нижние сборные железобетонные вкладыши ригелей могут быть выполнены предварительно напряженными.

Все перечисленные признаки предлагаемого технического решения работают на единую цель - снижение трудозатрат на возведение каркаса здания, повышение несущей способности и расширение на этой основе возможностей каркаса по высоте зданий.

В целом предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны, поскольку перечисленные признаки в приведенной сумме неизвестны, а достигаемые технические результаты, как показано ниже, превосходят известные, позволяют решить поставленную задачу и создает сверхсуммарный результат вследствие взаимного действия друг на друга перечисленных выше признаков.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен предлагаемый каркас секция многоэтажного жилого здания, план; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1 несущего ригеля каркаса с железобетонным вкладышем безопалубочного формования; на фиг.3 - то же, что на фиг.2, разрез А-А, при железобетонном вкладыше, выполненном с выпусками арматуры кверху; на фиг.4 - то же, предлагаемый каркас, вариант стыка колонны с диском перекрытия, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - то же, предлагаемый каркас, разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 - предлагаемый каркас, вариант стыка колонны с диском перекрытия, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.7 - то же, что на фиг.6, вариант стыка колонны с диском перекрытия в стадии установки верхней колонны, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.8 - предлагаемый каркас, вариант колонны с каналами у торцов для размещения в них высокопрочного раствора и стержней-коротышей; на фиг.9 - вид сверху торца колоны по Г-Г на фиг.8; на фиг.10 - предлагаемый каркас, вариант колонны со стержнями-коротышами, выполненными под проемом заодно с колонной и закрепляемыми винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над перекрытием; на фиг.11 - то же, что на фиг.10, вид по Д-Д сверху; на фиг.12 - предлагаемый каркас, вариант колонны с арматурными стержнями-коротышами, выполненными заодно с рабочей арматурой колонны; на фиг.13 - то же, что на фиг.12, разрез Е-Е на фиг.12; на фиг.14 - предлагаемый каркас, колонна с компенсатором концентрации напряжений в опорных сечениях, выполненным в виде двух поперечных стальных листов; на фиг.15 - то же, вид торца колонны в изометрии снизу с компенсатором концентрации напряжений в виде двух поперечных стальных листов при установки колонны; на фиг.16 - то же, вид верхнего торца нижней колонны в изометрии с выпусками рабочей арматуры для пропуска сквозь перекрытие и закрепления на винтах в нижнем поперечном листе компенсатора на фиг.15; на фиг.17 - предлагаемый каркас, фрагмент перекрытия, узел А на фиг.1, с размещением сборных элементов и нижней арматуры ригелей перекрытия; на фиг.18 - то же, что на фиг, 17, узел А на фиг.1 с размещением верхней арматуры ригелей перекрытия; на фиг.19 - конструкция плоского сварного каркаса в швах поперек несущих ригелей, разрез Ж-Ж на фиг.18; на фиг.20 - то же, при сборном вкладыше безопалубочного формования, разрез Ж-Ж на фиг.18; на фиг.21 - сборный вкладыш несущих ригелей с выпусками арматуры кверху и по торцам; на фиг.22 - общий вид сборного вкладыша безопалубочного формования изготовленного в скользящих формах.

Предлагаемый каркас многоэтажного здания (фиг.1...22) включает колонны 1, сборные многопустотные плиты 2, объединенные между собой по сторонам межплитными бетонными швами 3. Плиты 2 по торцам оперты посредством бетонных шпонок 4 на несущие ригели 5. Бетонные шпонки 4 выполнены заодно с несущими ригелями 5 на их боковых гранях и размещены в открытых по торцам полостях пустот плит 2. Несущие ригели 5 выполнены двухслойными с нижними сборными железобетонными вкладышами 6, поперечное сечение которых имеет клиновидную книзу форму. Вкладыши 6 обетонированы в несущем ригеле 5 сверху и по бокам монолитным бетоном. В монолитном бетоне несущих ригелей 5 размещены арматурные каркасы, содержащие продольную 7 и поперечную арматуру 8, требуемую для восприятия усилий, действующих под нагрузкой в сечениях несущих ригелей 5. При этом сборные вкладыши 6, как и сборные многопустотные плиты 2, могут быть выполнены по технологии безопалубочного формования на длинных стендах с предварительно напрягаемой арматурой. В таком случае вкладыши 6 могут быть снабжены сверху продольными одним (на фиг.2, 20 и 22 не обозначено) или двумя (не показано) продольными ребрами. Вкладыши 6 могут быть также изготовлены в индивидуальных формах с выпусками кверху арматуры 9, а также с выпусками рабочей арматуры вкладышей 6 по торцам (не обозначено) (фиг.3, 19, 21).

Многопустотные плиты 2 по торцам не содержат выпусков рабочей арматуры, а в межплитных швах 3 поперек несущих ригелей 5 размещены плоские арматурные каркасы 10 с верхней и нижней рабочей арматурой на длину в обе стороны от граней несущих ригелей 5, достаточную для анкеровки рабочей арматуры каркасов 10 в бетоне межплитного шва 3. Причем площадь сечения этой рабочей арматуры подбирают расчетом для восприятия усилий, действующих в сечениях по торцам плит 2. В створах колонн 1 вдоль сборных плит 2 в связевых ригелях 11 понизу размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура 12 с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами 1. Кроме того, в крайних ячейках каркаса в их середине в межплитных швах 3 также понизу размещена сквозная арматура 13, стержни которой заанкерены в монолитном бетоне одним концом в крайнем несущем ригеле, а другим - в ближайшем среднем несущем ригеле 5. Количество сквозной арматуры 12 и 13 определяют по величине продольного распорного усилия, возникающего при изгибе под нагрузкой многопустотных плит 2 каждой ячейки каркаса в стесненных условиях.

Продольная арматура 14 железобетонных колонн 1 выполнена с разрывом ее в сквозных проемах, через которые пропущены несущие 5 и связевые 11 ригели перекрытий. Через проемы колонн 1 вдоль их оси размещены дополнительные вертикальные арматурные стержни-коротыши 15, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытием. Причем колонны 1 над каждым перекрытием (над верхом проема) снабжены компенсаторами концентрации напряжений в бетоне колонны в виде поперечного стального листа 16. В этом же листе 16 концами закреплена обрываемая сверху в проеме продольная арматура 14 колонн 1. Для закрепления арматуры 14 в листах 16 выполняют сквозные отверстия 17 с конусным исполнением и концы арматуры 14 приваривают в этих отверстиях к стальному листу 16.

Колонны 1, продольная рабочая арматура 14 которых оборвана снизу и сверху у их проемов, предназначенных для размещения несущих 5 и связевых 11 ригелей перекрытий, по существу, являются составными по высоте из элементов поэтажной разрезки. Поэтому на каждом этаже колонна 1 понизу установлена на готовое перекрытие через слой раствора 17, а непосредственно над верхом колонны 1 уложен монолитный бетон несущих 5 и связевых 11 ригелей следующего, опираемого на колонну 1, верхнего перекрытия. Выпущенные кверху арматурные стержни-коротыши 15 могут быть закреплены в колонне на стадии ее установки в каналах 18, заполненных высокопрочным раствором (см. фиг.4, 6, 8, 9), либо стержни-коротыши 15 еще на стадии изготовления колонны 1 могут быть выполнены заодно с колонной (см. фиг.10, 11, 14). Стержни-коротыши 15 могут быть также изготовлены на продолжении рабочей арматуры 14 нижней колонны 1 (см. фиг.12, 16).

Стержни-коротыши 15 сверху над каждым проемом, через который пропущены несущие ригели 5, могут быть закреплены в колонне следующего этажа либо в каналах 18 с инъецированием их высокопрочным раствором, либо посредством винтовых закреплений на резьбе стержней-коротышей 15 гайками 19 к стальным листам 16 верхних колонн. При этом гайки 19 размещают в нишах 20, зачеканиваемых в последующем высокопрочным полимерцементным или полимерным раствором. Стержни-коротыши 15, выполненные заодно с продольной арматурой 14 нижней колонны, при выполнении ее с применением монолитного железобетона могут быть заанкерены в монолитном бетоне верхней колонны над перекрытием (см. фиг.12, 13).

Кроме поперечного листа 16, непосредственно у нижнего торца верхней колонны 1 в составе компенсатора концентрации напряжений может быть дополнительно установлен поперечный лист 21 на удалении от листа 16 на достаточную для размещения между ними гаек 19 винтовых закреплений стержней 15 к листу 16 (фиг.14... 16). В таком случае листы 16 и 21 объединены между собой вертикально расположенными стальными уголками 23 на сварке по швам 22 с образованием между стальными листами 16 и 21 по углам колонны ниш 20. При этом продольная арматура 14 верхней колонны 1 оборвана снизу и закреплена концами на сварке в листе 21. Лист 21 выполнен в средней части с отверстием (не показано), достаточным для подачи бетонной смеси к листу 16 при формовании колонны 1. К листу 16 также прикреплены на сварке анкерные выпуски 24 стержневой арматуры.

В каркасах, предназначенных для зданий повышенной этажности (20 этажей и выше), в колоннах 1 каркаса сосредотачиваются значительные продольные усилия и для обеспечения требуемой высокой несущей способности стыков колонн 1 с диском перекрытия в монолитном бетоне несущего ригеля 5 в створе колонн размещают дополнительное косвенное армирование, например, в виде сварных арматурных сеток 25. Кроме того, с этой же целью над верхом колонны 1 в каждом этаже снизу диска перекрытия может быть дополнительно размещен компенсатор концентрации напряжений в виде стального листа 26. Чтобы ослабить влияние контактных напряжений, кроме поперечных стальных листов 16, 21 и 26, косвенное армирование, например, в виде поперечных сварных сеток 27, размещено также и на концевых участках колонн 1 под и над каждым перекрытием.

Таким образом, колонны 1 совместно с дисками перекрытий из многопустотных плит 2, несущих 5 и связевых 11 ригелей образуют многоэтажную этажерку каркаса, требуемую для размещения поэтажно опертых перегородок (не показано), а на кромках дисков перекрытий - поэтажно опертых или навесных наружных стен (не показано).

Свесы 28 перекрытий за наружные ряды колонн 1 для размещения балконов, эркеров и др. архитектурных деталей образованы также многопустотными плитами 2 на консолях связевых 11 или несущих 5 ригелей.

Связевые ригели 11, расположенные на краю диска перекрытия, выполняют также двухслойными, как и несущие ригели 5, со сборными железобетонными вкладышами 6 понизу и монолитным железобетоном по бокам и поверху со сквозной арматурой 12. Кроме того, понизу несущих ригелей 5 с обеих сторон железобетонных вкладышей 6 на их концевых участках размещены сквозные арматурные стержни 29, заанкериваемые одним концом в монолитном бетоне ригеля в проекте, а другим концом - за колонной 1. В каждой приколонной зоне несущего ригеля 5 стержни 29, количество которых определено нормативными требованиями, размещены на длину требуемого перехлеста с рабочей арматурой вкладышей 6.

В целом каркас представляет собой единую сборно-монолитную пространственную несущую систему многоэтажного здания, образованную сборными индустриальными изделиями, производимыми как по традиционным, так и по современным безопалубочным технологиям, рационально размещенным армированием и высококачественным монолитным железобетоном. При этом в каркасе предусмотрено применение современных быстротвердеющих высокопрочных бетонов и эффективных арматурных сталей, что в целом обеспечивает снижение материалоемкости здания и высокий темп всепогодного строительства.

Каркас под нагрузкой работает как единая многоэтажная пространственная конструкция с плоскими дисками перекрытия. На каждом этаже вертикальную нагрузку воспринимают плиты 2, перераспределяют ее на несущие ригели 5. Ригели 5, в свою очередь, передают усилия от нагрузки на колонны 1. При этом в сечениях по торцам плит 2 возникают изгибающие моменты отрицательного знака, обусловленные эксцентриситетом продольного распорного усилия, возникающего под нагрузкой в плитах 2 при их изгибе в стесненных условиях. Указанные распорные усилия в плитах 2 воспринимают сквозная арматура 12 связевых ригелей 11, а в крайних ячейках - также и сквозная арматура 13 межплитных швов 3. Отрицательные моменты в сечениях по концам плит воспринимают верхняя продольная арматура плоских арматурных каркасов 10 и сжатый бетон нижних полок плит 2. Таким образом, сборные многопустотные плиты 2 благодаря шпонкам 4 и арматурным каркасам 10 оказываются фактически защемленными по концам в монолитном бетоне несущих ригелей 5.

Несущие ригели 5 передаваемые на них усилия воспринимают в их сечениях под нагрузкой следующим образом. В средней части каждого пролета ригеля 5 положительный изгибающий момент воспринимают его поперечные сечения с нижней продольной рабочей арматурой, содержащейся в сборных вкладышах 6. У колонн отрицательный момент воспринимают сечения ригеля 5 с верхней растянутой продольной арматурой 7, размещенной в монолитном бетоне ригелей 5 и обрываемой в их пролетах по эпюре моментов. Причем в сечениях ригелей 5, как в середине каждого пролета, так и у колонн 1 в работу сжатой зоны сечения каждого ригеля 5 благодаря шпонкам 4 и плоским каркасам 10 вовлекаются и концевые участки примыкающих к нему многопустотных плит 2. Для обеспечения совместной работы сборных вкладышей 6 с монолитным бетоном несущих ригелей 5 под нагрузкой эти вкладыши 6 выполнены клиновидного книзу (трапециевидного) поперечного сечения с верхними ребрами или выпусками арматуры 9, а огибающий вкладыши 6 сверху пространственный арматурный каркас с продольной арматурой 7, 29 и поперечной арматурой 8 обеспечивает в таком случае надежную совместную работу сборных и монолитных элементов несущего ригеля при любом уровне нагрузки. Таким образом обеспечено эффективное восприятие всех усилий, действующих в поперечных и наклонных сечениях несущих ригелей 5, при минимальном их армировании.

Размещение сквозных арматурных затяжек 13 в межплитных швах 3 в крайних ячейках каркаса существенно погашает изгибающие моменты в сечениях крайних несущих ригелей 5 в горизонтальной плоскости, а также величины крутящих усилий в их наклонных сечениях. В целом диски перекрытия, образованные многопустотными плитами 2, несущими 5 и связевыми 11 ригелями, представляют собой в работе под вертикальной нагрузкой эффективную распорную изгибаемую плоскую конструкцию, реактивный распор в элементах которой существенно погашает возникающие в их сечениях усилия от прямого воздействия полезной вертикальной нагрузки. Сдвигающие усилия в швах, стыках и элементах перекрытия и каркаса в целом, образующиеся вследствие совместного действия вертикальных и горизонтальных нагрузок, эффективно воспринимаются монолитным бетоном и сквозной арматурой 12 связевых ригелей 11, а также продольной арматурой 7, 29 арматурных каркасов несущих ригелей 5, в сочетании с продольной арматурой сборных вкладышей 6.

Колонны 1 жестко объединены в стыках (узлах) с несущими 5 и связевыми 11 ригелями посредством закрепления в монолитном бетоне 4 вертикальных стержней-вкладышей 15. В этих стыках также содержится требуемое косвенное армирование в виде поперечных стальных листов 16, 21, 26, а также сварных сеток 25 и 27. Поэтому рамы каркаса, образованные колоннами 1, несущими 5 и связевыми 11 ригелями, имеют жесткие узлы объединения элементов и способны воспринимать в них как значительные по величине продольные усилия, так и изгибающие моменты. В целом при воздействии вертикальных и горизонтальных нагрузок предлагаемый каркас может эффективно работать в зависимости от этажности по рамной или по рамно-связевой схеме.

По сравнению с аналогами [1, 2] и прототипом [3] в предлагаемом каркасе при воздействии расчетных горизонтальных и вертикальных нагрузок обеспечено наиболее равномерное распределение усилий между его элементами. В результате этого, по сравнению с известными, на 15... 20% сокращен расход стали на армирование каркаса, существенно возросла жесткость и несущая способность каркаса. В целом в предлагаемом решении обеспечено и расширение возможностей каркаса для применения его в зданиях повышенной этажности (до 25 этажей и выше).

Предлагаемый каркас возводят в следующей последовательности. Устанавливают и закрепляют в проектное положение колонны 1, размещают поддерживающие устройства, а также палубу несущих и связевых ригелей, межплитных швов (не показаны) и выкладывают на них в проектное положение сборные многопустотные плиты 2 и вкладыши 6 несущих и крайних связевых 11 ригелей. Устанавливают и закрепляют в торцах колонн 1 направленные кверху арматурные стержни-коротыши 15. Затем укладывают и фиксируют положение арматурных каркасов несущих ригелей 5, образованных продольной арматурой 7, 29 и поперечной арматурой 8, арматуру 12 связевых ригелей 11, плоские арматурные каркасы 10 швов 3, в также в крайних ячейках каркаса - арматурные стержни 13 межплитных швов 3. Под швы 3 между плитами 2, под торцами плит 2 вдоль несущих ригелей 5 и вдоль связевых ригелей 11, после монтажа сборных элементов может быть закреплена подвесная опалубка в виде отдельных досок из водостойкой фанеры.

После установки сборных изделий 2 и 6 и всех арматурных изделий диска перекрытия производят укладку монолитного бетона в несущие ригели 5, связевые ригели 11, межплитные швы 3. После набора монолитным бетоном диска перекрытия требуемой прочности на слое раствора 17 устанавливают и закрепляют к концам выпущенных кверху стержней 15 колонны 1 очередного этажа, переставляют на готовое перекрытие освобождаемые снизу поддерживающие устройства, и цикл повторяется на каждом очередном этаже.

В отличие от аналогов и прототипа [3] технология возведения каркаса отличается предельной простотой, обеспечена логическая последовательность всех технологических операций. В результате по сравнению с известными на 25...35% снижены трудозатраты на возведение каркаса, существенно наращен темп возведения здания с использованием предлагаемого каркаса, на 50% и более сокращена потребность в опалубочных устройствах из дорогостоящей водостойкой фанеры.

Предлагаемый каркас найдет широкое применение для строительства многоэтажных жилых и общественных зданий массового назначения. Особенно эффективен он для зданий повышенной этажности, а также для строительства в сейсмических районах.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2052591, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, 1996, Бюл. №2.

2. Патент РФ №2166032, Е 04 В 1/18, 2001, Бюл. №12.

3. Патент РФ №2118430, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, 1998, Бюл. №24.

Формула изобретения

1. Каркас многоэтажного здания, включающий железобетонные колонны со сквозными проемами в уровнях перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными плитами, объединенными между собой и с неразрезными монолитными несущими и связевыми ригелями посредством межплитных швов, бетонных шпонок и арматурных выпусков, отличающийся тем, что продольная арматура железобетонных колонн выполнена с разрывом ее в сквозных проемах, в проемах вдоль оси колонн размещены дополнительные арматурные стержни-коротыши, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытиями, колонны над каждым перекрытием снабжены компенсаторами концентрации напряжений в бетоне колонны в виде поперечного стального листа, в котором концами закреплена обрываемая сверху в проеме продольная арматура колонны, железобетонные несущие ригели, на которые по торцам оперты многопустотные плиты, выполнены в каждом пролете двухслойными с нижними сборными железобетонными вкладышами клиновидного книзу поперечного сечения, обетонированными сверху и по бокам монолитным бетоном, в котором размещены арматурные каркасы с продольной рабочей арматурой несущих ригелей, в створах колонн вдоль сборных плит в связевых ригелях размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами, в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы с верхней и нижней рабочей арматурой на длину в обе стороны от граней несущего ригеля, достаточную для анкеровки этой рабочей арматуры в бетоне межплитного шва.

2. Каркас многоэтажного здания по п.1, отличающийся тем, что в створах крайних рядов колонн вдоль многопустотных плит связевые ригели, содержащие сквозную продольную арматуру на всю ширину или длину здания, в пределах каждого пролета снабжены понизу сборными железобетонными вкладышами.

3. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что арматурные стержни-коротыши у проемов каждой колонны размещены в вертикальных каналах, заполненных высокопрочным раствором, каждая колонна в проемах под перекрытиями снабжена поперечным стальным листом, в котором концами закреплена обрываемая снизу проема продольная рабочая арматура колонны, а в проеме колонны в монолитном бетоне диска перекрытия и на концевых участках колонн у проема размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных арматурных сеток.

4. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что арматурные стержни-коротыши выполнены под проемом заодно с колонной, пропущены кверху через диск перекрытия и закреплены винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над верхом перекрытия.

5. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что арматурные стержни-коротыши в проемах каждой колонны выполнены в виде выпусков кверху стержней рабочей арматуры нижних участков колонн под перекрытием, пропущены через диск перекрытия и заанкерены в колонне над перекрытием.

6. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что компенсатор концентрации напряжений в каждой колонне над дисками перекрытий выполнен в виде двух поперечных стальных листов, раздвинутых по высоте на расстояние, достаточное для размещения между ними винтовых закреплений к нижнему листу верхних концов стержней коротышей, при этом обрываемые сверху стержни рабочей арматуры колонны закреплены концами в верхнем поперечном листе компенсатора, к нижнему стальному листу компенсатора сверху прикреплены анкерные выпуски стержневой арматуры, стальные листы компенсатора по углам объединены между собой на сварке размещенными вертикально стальными уголками с образованием по углам колонн между стальными пластинами ниш для размещения винтовых закреплений, а ниши с выполненными винтовыми закреплениями стержней-коротышей зачеканены высокопрочным мелкозернистым бетоном.

7. Каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что нижние сборные железобетонные вкладыши ригелей выполнены предварительно напряженными.

РИСУНКИ

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