Каркас многоэтажного здания

 

Использование: в строительстве каркасов многоэтажных зданий и сооружений. Сущность изобретения: диски перекрытий образованы из сборных многопустотных плит, объединенных монолитными швами и монолитными железобетонными ригелями. Последние расположены взаимно перпендикулярно в створе колонн, а их арматура пропущена в проемы колонн. Поперечные монолитные ригели имеют подъем к середине каждого пролета между смежными колоннами. В монолитных швах понизу размещены арматурные затяжки, заанкеренные концами в смежных ригелях. Величина подъема поперечных ригелей и площадь сечения арматурных затяжек определяются из соотношений, приведенных в описании изобретения. 1 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к железобетонным каркасам многоэтажных жилых и общественных зданий и сооружений.

Известен сборный железобетонный каркас многоэтажного здания, включающий колонны со сквозными отверстиями в уровне перекрытий, плиты перекрытий, соединенные между собой выпусками арматуры, сквозной напрягаемой арматурой и монолитным бетоном [1] Известный каркас имеет небольшую удельную материалоемкость.

Однако известный каркас реализуется только с ребристыми плитами перекрытий, что ограничивает его применение для жилых домов, а в общественных зданиях требует устройства подвесных потолков. Кроме того, фиксация плит в перекрытии осуществляется только на трении и зацеплении их кромками за ригели, что снижает надежность каркаса в целом.

Наиболее близким техническим решением является каркас зданий, включающий колонны со сквозными отверстиями в уровне перекрытий, железобетонные монолитные ригели, размещенные взаимно перпендикулярно в створах колонн, и плоские диски перекрытий из сборных плит, расположенных между поперечными и продольными ригелями и объединенных с ними, а также между собой монолитными швами вдоль их продольных граней [2] Недостаток этого решения сложная технология их возведения, обусловленная необходимостью применения сквозной напрягаемой арматуры ригелей на длину и/или ширину здания.

Цель изобретения упрощение технологии производства работ, сокращение трудозатрат на монтаж, повышение темпа возведения здания и сокращение материалоемкости перекрытий.

Поставленная цель достигается тем, что колонны выполнены с проемами в уровне перекрытий, плиты перекрытий многопустотными, а поперечные ригели с подъемом к середине каждого пролета между смежными колонными, величина подъема их определена из соотношения: f_n= где χ₁ 0,11 эмпирический коэффициент, учитывающий неупругие деформации монолитного бетона в стыках и перераспределение усилий между элементами каркаса; q₁ погонная эксплуатационная нагрузка на ригель; i_р шаг колонны; Е_b модуль упругости монолитного бетона; I_р момент инерции поперечного ригеля таврового сечения, сжатые полки которого образованы полками примыкающих торцов многопустотных плит.

Монолитные ригели снабжены горизонтальной сквозной арматурой, а диски перекрытий снабжены арматурными затяжками, размещенными между многопустотными плитами в монолитных швах понизу и закрепленных концами в смежных ригелях. Площадь сечения арматурных стяжек определена из соотношения: A_s= где χ₂ 0,15 эмпирический коэффициент, учитывающий податливость бетона в стыках по торцам плит; q₂ погонная расчетная нагрузка на одну многопустотную плиту; l₁² пролет плиты;
I_n момент инерции поперечного сечения плиты;
A_n-площадь поперечного сечения плиты;
l₀ эксцентриситет по высоте сечения между центрами тяжести сечений плиты и арматуры в швах;
R_s расчетное сопротивление растяжению продольной арматуры, расположенной в швах.

На фиг. 1 изображен каркас с соосно расположенными плитами в крайних ячейках перекрытия и с арматурными затяжками в монолитных швах, образующими упорные устройства для восприятия распора, возникающего в плоскости перекрытия, план; на фиг. 2 то же, при поперечном расположении плит в крайних ячейках; на фиг. 3 узел I на фиг. 1; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 то же, работа многопустотной плиты при воздействии рабочей нагрузки; на фиг. 6 разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 7 разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 8 то же, работа поперечного ригеля при воздействии вертикальной рабочей нагрузки.

Каркас включает колонны 1 со сквозными проемами в уровне перекрытия. Перекрытия образованы плитами 2, объединенными монолитными швами 3 и железобетонными монолитными ригелями 4, размещенными взаимно перпендикулярно в створах колонн 1. Поперечные монолитные ригели 4 выполнены с подъемом к середине каждого пролета между смежными колонными. Плиты 2 перекрытия 8 выполнены многопустотными. Сквозная арматура 9 ригелей 4 размещена прямолинейно и горизонтально. В части ячеек перекрытий в монолитных швах 3 понизу размещены арматурные затяжки 5, заанкеренные концами в смежных ригелях 4. Такие ячейки перекрытий расположены у крайних поперечных ригелей 4 и у поперечных ригелей 4, окаймляющих проемы 6, и образуют тем самым упорные устройства перекрытий, обеспечивающие восприятие распора, возникающего в его плоскости. Плиты 2 в ячейках перекрытий с затяжками 5, обвразующие упорные устройства в плоскости перекрытий, размещены параллельно или перпендикулярно плиты 2 в дисках перекрытий без затяжек.

Каркас здания под нагрузкой работает как единая пространственная конструктивная система. Вертикальную рабочую нагрузку на каждом этаже воспринимает перекрытие, представляющее собой плоскую перекрестно-балочную систему и перераспределяет на колонны 1. При этом усилие с каждой плиты 2 благодаря боковым монолитным швам 3 перераспределяется на соседние и передается на ригели 4. При воздействии нагрузки q на плиты 2 при свободном опирании заняли бы положение 12 (фиг. 5), защемление плит 2 по торцам в ригелях 4 (фиг. 4, 5) сдерживает прогиб, вследствие чего в плоскости перекрытия понизу вдоль плит 2 возникает распорное усилие Н. Для восприятия этого усилия Н в швах 3 между плитами 2 размещают арматурные затяжки 5. Чтобы избежать установки арматурных затяжек 5 по всей плоскости перекрытия, в его крайних пролетах, ячейках, по направлению установки плит 2, выполнены упорные устройства из плит 2, снабженных по швам 3 арматурными затяжками 5. В этом случае в работу на восприятие горизонтального усилия H включаются все продольные монолитные ригели 4, имеющиеся в плоскости перекрытия и выполняющие роль затяжек. Упорные устройства могут быть выполнены из плит 2, расположенных в крайних пролетах соосно остальным либо перпендикулярно им.

При воздействии вертикальной нагрузки и наличии в поперечном ригеле 4 (фиг. 8) подъема к середине пролета между соседними колоннами в ригеле 4 возникает распорное усилие Н₂. При возникновении под вертикальной нагрузкой прогиба в ригеле 4 знак усилия Н₂ изменяется на противоположный. В результате на колонны в плоскости перекрытия передается значительное поперечное усилие, вызывающее их смещение к середине каркаса. Чтобы уменьшить распорное усилие Н₂ под нагрузкой практически до нуля поперечные ригели 4, в которых концами заделаны плиты 2, выполняют с выгибом к середине пролета на величину f_n, при котором в поперечных ригелях 4 никогда не возникнут растягивающие усилия Н₂, а только незначительные распорные. Для восприятия последних в ригеле 4 размещают сквозную арматуру 9 с сечением, достаточным для его восприятия. В работу ригеля 4, благодаря шпонкам 7, вовлекаются концевые участки плит 2, и сечение этого ригеля представляет тавровое со сжатыми полками, образованными полками многопустотных плит 2. Это позволяет существенно повысить жесткость и несущую способность ригеля 4, выполнять его без предварительного напряжения в построечных условиях.

Предлагаемый каркас возводят в следующей последовательности. Монтируют колонны 1, на них крепят монтажные мостки с опалубкой для низа ригеля 4, по которым в проектное положение укладывают многопустотные плиты 2. Плиты 2 по торцам имеют открытые пустоты, а вставленные в них заглушки смещены внутрь пустот на размер шпонок 7. В швы 3 между плитами 2 в крайних пролетах, где требуется, укладывают арматуру 5, а в ригели 4 рабочую арматуру, включая сквозную арматуру 9. Затем одновременно бетонируют ригели 4 и швы 3. После набора монолитным бетоном требуемой прочности производят демонтаж монтажных мостков и опалубки ригелей и осуществляют перестановку их на следующую секцию или этаж.

Формула изобретения

1. КАРКАС МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ, включающий колонны со сквозными отверстиями в уровне перекрытий для пропуска горизонтальной сквозной арматуры монолитных железобетонных ригелей, размещенных взаимно перпендикулярно в створе колонн, и плоские диски перекрытий из сборных плит, расположенных между поперечными и продольными ригелями и объединенных с ними и между собой монолитными швами вдоль их продольных граней, отличающийся тем, что сквозные отверстия колонн объединены между собой с образованием проемов для пропуска монолитных ригелей, а плиты перекрытий выполнены многопустотными, причем поперечные ригели имеют подъем к середине каждого пролета между смежными колоннами, а диски перекрытий снабжены арматурными затяжками, размещенными между многопустотными плитами понизу монолитных швов и заанкеренными концами в смежных ригелях, при этом величина подъема f_n ригелей и площадь сечения A_s арматурных затяжек определены соответственно из соотношений:


где χ₁=0,11& - эмпирический коэффициент, учитывающий неупругие деформации монолитного бетона в стыках и перераспределение усилий между элементами каркаса;
q₁ - погонажная эксплуатационная нагрузка на ригель;
e_p - шаг колонн;
E_b - модуль упругости монолитного бетона;
I_p - момент инерции поперечного ригеля таврового сечения, сжатые полки которого образованы полками примыкающих многопустотных плит;
χ₂=0,15 - эмпирический коэффициент, учитывающий податливость бетона в стыках по торцам плит;
q₂ - погонная расчетная нагрузка на одну многопустотную плиту;
l₁ - пролет плиты;
I_n - момент инерции поперечного сечения плиты;
A_n - площадь поперечного сечения плиты;
l_o - эксцентриситет по высоте сечения между центрами тяжести сечений плиты и арматуры в швах;
R_s - расчетное сопротивление растяжению арматурных затяжек.

2. Каркас по п.1, отличающийся тем, что многопустотные плиты расположены в каждом диске перекрытия в одном или во взаимно перпендикулярных направлениях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8