Предварительно напряженный железобетонный каркас здания

 

Изобретение относится к строительству, а именно к предварительно напряженным железобетонным каркасам преимущественно для малоэтажного строительства. Предварительно напряженный железобетонный каркас здания включает колонны с выполненными в них в уровне перекрытий в двух взаимно перпендикулярных направлениях каналами, плиты перекрытий и преднапряженную арматуру, пропущенную между рядами плит и в каналах колонн, заанкеренную на колоннах и омоноличенную в каналах и в швах между плитами бетоном. При этом в колоннах каналы в продольном направлении имеют круглое сечение, а в поперечном направлении выполнены в виде прямоугольных прорезей, в которых размещены вертикальные металлические рамки. Преднапряженная арматура в продольном направлении пропущена в каналах сквозь рамки и заанкерена на наружных гранях крайних колонн, а в поперечном пропущена в прорезях и заанкерена на рамках с размещением поперечной и продольной арматуры в одной плоскости сечения колонн в уровне перекрытия, при этом рамки в крайних колоннах зафиксированы на их наружных гранях. Технический результат изобретения - снижение материалоемкости и трудозатрат при монтаже. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к предварительно напряженным железобетонным каркасам преимущественно для малоэтажного строительства.

Известен предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны с пропущенной сквозь них в двух взаимно перпендикулярных направлениях преднапряженной арматурой и плиты перекрытия [1].

Недостатком известного каркаса является значительная толщина перекрытия, необходимая для размещения арматуры в двух взаимно перпендикулярных направлениях в разных уровнях.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции каркаса является предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны с выполненными в них в уровне перекрытий в двух взаимно перпендикулярных направлениях каналами, плиты перекрытий и преднапряженную арматуру, заанкеренную на колоннах и омоноличенную в каналах и в швах между плитами бетоном. При этом каналы одного направления выполнены криволинейными для размещения предварительно напряженной арматуры в обоих направлениях в одном уровне у граней колонн [2].

Недостатками известного каркаса являются сложность изготовления криволинейных каналов, значительные потери предварительного напряжения при натяжении арматуры из-за возникающих в криволинейных каналах сил трения.

Техническая задача заключается в облегчении конструкции и упрощении монтажа за счет уменьшения толщины перекрытия и снижения потерь преднапряжения в узлах при натяжении арматуры.

Поставленная задача решается таким образом, что в предварительно напряженном железобетонном каркасе, включающем колонны с выполненными в них в уровне перекрытий в двух взаимно перпендикулярных направлениях каналами, плиты перекрытий и преднапряженную арматуру, пропущенную между рядами плит и в каналах колонн, заанкеренную на колоннах и омоноличенную в каналах и в швах между плитами бетоном, согласно изобретению в колоннах каналы в продольном направлении имеют круглое сечение, а в поперечном направлении выполнены в виде прямоугольных прорезей, в которых размещены вертикальные металлические рамки, зафиксированные на наружных гранях крайних колонн, а преднапряженная арматура в продольном направлении пропущена в каналах сквозь рамки и заанкерена на наружных гранях крайних колонн, а в поперечном - пропущена в прорезях и заанкерена на рамках с размещением в одной плоскости сечения колонн в уровне перекрытия.

Каркас может иметь мансарду, выполненную в виде железобетонных стропил из мелкоштучных элементов и опорных блоков, обжатых преднапряженной арматурой.

Колонна может быть выполнена сборно-монолитной из четырех вертикальных железобетонных призм с выпусками арматуры, омоноличенными бетоном, при этом длина призмы составляет не более 0,8 высоты этажа каркаса.

Предлагаемый каркас отличается от известного тем, что каналы в колоннах в одном направлении имеют круглое сечение, а в другом - в виде прямоугольных прорезей, в которых размещены вертикальные металлические рамки, зафиксированные на наружных гранях крайних колонн, а преднапряженная арматура в продольном направлении пропущена в каналах сквозь рамки и заанкерена на наружных гранях крайних колонн, а в поперечном - пропущена в прорезях и заанкерена на рамках с размещением в одной плоскости сечения колонн в уровне перекрытия.

Наличие металлической рамки в прямоугольной прорези дает возможность в одном направлении пропустить арматуру сквозь нее, а в перпендикулярном - арматуру заанкерить на рамке на том же уровне.

Такое расположение позволяет снизить толщину перекрытия, более полно использовать прочностные характеристики материалов, снизить потери предварительного напряжения, а также упростить монтаж каркаса.

Кроме того, каркас здания может иметь каркас мансарды, выполненный в виде железобетонных стропил из мелкоштучных элементов и опорных блоков, обжатых преднапряженной арматурой, что позволяет упростить монтаж мансарды за счет использования облегченных железобетонных стропильных конструкций.

Колонна каркаса здания может быть выполнена сборно-монолитной из четырех вертикальных призм с выпусками арматуры, омоноличенными бетоном. Это позволяет выполнять монтаж колонны "вручную", без использования грузоподъемных механизмов. При этом монолитная часть колонны обеспечивает надежное соединение смежных сборных частей колонн и плит перекрытия. Исходя из этого, целесообразная высота призмы составляет не более 0,8 высоты этажа здания исходя из условий обеспечения требуемой высоты монолитной части колонны.

На фиг. 1 представлен предварительно напряженный железобетонный каркас здания в плане, на фиг. 2 - А-А фиг. 1, на фиг. 3 - узел Б фиг. 2, на фиг. 4 - В-В фиг. 3, на фиг. 5 и 6 - то же, что и фиг. 3 соответственно до и после натяжения арматуры, на фиг. 7 - вариант каркаса с мансардой из преднапряженных железобетонных стропил и сборно-монолитными колоннами, фиг. 8 - сечение Г-Г фиг. 7, фиг. 9 - сечение Д-Д фиг. 7, фиг. 10 - сборный элемент колонны.

Предварительно напряженный железобетонный каркас здания включает колонны 1 с поэтажными поперечными сквозными прямолинейными каналами. Каналы выполнены: в продольном направлении здания - круглое сечение 2, в поперечном направлении - в виде прямоугольных прорезей 3 и расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях в одном уровне в зоне стыков колонн 1 с плитами перекрытий 4. Предварительно напряженная арматура 5 в виде канатов, проволоки или стержней, расположена в зазорах 6 между плитами перекрытий 4 и пропущена в колоннах в продольном направлении через каналы 2, а в поперечном направлении - закреплена анкерами 7 на металлических рамках 8, расположенных в прямоугольных прорезях 3 и закрепленных на наружных гранях колонн крайних поперечных рядов фиксаторами 9.

Пропущенная в каналах 2 арматура также фиксируется анкерами на наружных гранях колонн крайних продольных рядов.

Плиты перекрытий 4 могут быть изготовлены размером на конструктивную ячейку каркаса или из отдельных сборных плит и блоков с любой разрезкой в плане, а бортовые элементы 10 - совмещенные или выступающие за наружную плоскость колонн 1.

Каркас может быть выполнен с мансардой из сборных предварительно напряженных железобетонных стропил 11, состоящих из опорных блоков 12 и мелкоштучных элементов 13.

Колонны 1 каркаса могут быть выполнены из двух частей: сборной и монолитной. Сборная часть колонны состоит из четырех расположенных вертикально элементов 14 в виде призм, имеющих с обоих концов выпуски продольной арматуры 15. Монолитная часть 16 располагается в области стыка плиты с колонной и служит для объединения сборных частей смежных по высоте колонны путем анкеровки в ней выпусков продольной арматуры 15 сборных элементов 14. При этом монолитная часть выполняется высотой не менее 0,2 высоты этажа.

Каркас здания возводят следующим образом.

На фундаменты устанавливают колонны 1 с закрепленными на них временными монтажными столиками. Укладывают на временные монтажные столики плиты перекрытий 4 и бортовые элементы 10. Замоноличивают стыки плит перекрытий и бортовых элементов с колоннами. Высокопрочную арматуру 5 размещают в швах 6 и пропускают: в продольном направлении - в каналах 2, в поперечном направлении - концы арматуры фиксируют на рамках 8 анкерами 7. После набора бетоном в стыках плит и бортовых элементов с колоннами передаточной прочности производят натяжение арматуры 5 в продольном и поперечном направлении. При этом концы пропущенной в каналах 2 арматуры после натяжения фиксируются на гранях колонн крайних рядов анкерами, а арматура, заанкеренная на металлических рамках 8 натягивается путем перемещения рамок 8 в каналах 3 колонн на требуемую величину удлинения Δ1, с последующим фиксированием рамки 8 на наружной грани колонны крайнего поперечного ряда с помощью фиксатора 9. Затем производится замоноличивание швов 6 и инъецирование каналов 2 и 3 в колоннах.

Возведение мансарды осуществляют в следующем порядке. С помощью временных монтажных приспособлений устанавливают в проектное положение опорные блоки 12 и мелкоштучные элементы 13. Стыки между элементами и опорными блоками замоноличиваются бетоном. После набора бетоном замоноличивания передаточной прочности производится натяжение высокопрочной арматуры с последующим фиксированием его концов на наружных гранях опорных блоков 12.

Изготовление колонн 1 в сборно-монолитном исполнении производят в следующей последовательности: с помощью временных монтажных приспособлений сборные элементы 14 устанавливаются в проектное положение. Швы 17 между сборными элементами 14 заполняются специальным клеящим раствором. Бетонируются монолитные части 16 колонны с анкеровкой в них выпусков арматуры 15 сборных элементов 14 верхней и нижней сборных частей колонны. При этом в области примыкания к колонне элементов перекрытия в монолитной части 16 колонны устраиваются взаимно перпендикулярные каналы 2 и 3.

Источники информации 1. SU Авторское свидетельство N 1544901, кл. E 04 B 1/18, БИ N 7, 23.02.90.

2. SU Авторское свидетельство N 1799973, кл. E 04 H 9/02, БИ N 9, 07.03.93 /прототип/.

Формула изобретения

1. Предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны с выполненными в них в уровне перекрытий в двух взаимно перпендикулярных направлениях каналами, плиты перекрытий и преднапряженную арматуру, пропущенную между рядами плит и в каналах колонн, заанкеренную на колоннах и омоноличенную в каналах и в швах между плитами бетоном, отличающийся тем, что в колоннах каналы в продольном направлении имеют круглое сечение, а в поперечном направлении выполнены в виде прямоугольных прорезей, в которых размещены вертикальные металлические рамки, преднапряженная арматура в продольном направлении пропущена в каналах сквозь рамки и заанкерена на наружных гранях крайних колонн, а в поперечном пропущена в прорезях и заанкерена на рамках с размещением поперечной и продольной арматуры в одной плоскости сечения колонн в уровне перекрытия, при этом рамки в крайних колоннах зафиксированы на их наружных гранях.

2. Каркас здания по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен каркасом мансарды, выполненным в виде железобетонных стропил из мелкоштучных элементов и опорных блоков, обжатых преднапряженной арматурой.

3. Каркас здания по п.1, отличающийся тем, что колонна выполнена сборно-монолитной из четырех вертикальных железобетонных призм с выпусками арматуры, омоноличенными бетоном, при этом длина призмы составляет не более 0,8 высоты этажа каркаса.

РИСУНКИ

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