ЗДАНИЕ С БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫМ ПОМЕЩЕНИЕМ
BUILDING WITH LARGE-SPAN ROOM

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении многоэтажных жилых, общественных и промышленных зданий с большепролетными помещениями.
Известно многоэтажное здание, включающее фундамент, наружные и внутренние несущие стены (патент на изобретение РФ №2328581, Е04Н 1/00, 22.05.2006). Однако при создании в таких зданиях большепролетных помещений эти помещения обычно перекрывают балками или фермами большой строительной высоты, что приводит к нерациональному увеличению строительного объема зданий.
Наиболее близким к предложенному решению является многоэтажное промышленное здание с межферменными этажами, в котором большие пролеты здания перекрываются безраскосными фермами, а в пределах конструктивной высоты этих ферм устраивают дополнительные этажи, в которых размещают инженерное оборудование и коммуникации, бытовые, складские и другие вспомогательные помещения (Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. Учебник. - М.: Стройиздат, 1978. С.576-577). Таким образом, над большепролетным пространством создается несущий этаж, который, в свою очередь, является основанием для следующего большепролетного помещения. Существенным недостатком этих конструкций является наличие больших напряжений от изгибающих моментов и поперечных сил в элементах таких ферм, приводящих к большому расходу конструкционных материалов и ограничению величин перекрываемых пролетов. Поэтому обычно эти пролеты не превышают 6÷7 высот межферменного этажа.
Техническим результатом предложенного решения является увеличение пролета перекрываемого пространства и сокращение расхода конструкционных материалов.
Технический результат достигается тем, что в здании с большепролетным помещением, над которым расположен несущий этаж, выполненный из балок или ферм, по верхним и нижним поясам которых устроены перекрытия, образующие помещения, в соответствии с предложенным решением несущий этаж выполняется в виде единой цельной конструкции коробчатого сечения, верхняя и нижняя полки которой образуют перекрытия несущего этажа, а продольные и поперечные стенки разделяют несущий этаж на отдельные помещения. При этом высота дверных проемов в стенах несущего этажа без усиления (утолщения) перемычечной части составляет не более 2/3 высоты стен, а высота оконных проемов в стенах несущего этажа без усиления (утолщения) перемычечной и подоконной частей составляет не более 2/3 высоты стен. Дверные и оконные проемы в стенах несущего этажа без усиления (утолщения) перемычечной или подоконной части располагаются от опор несущего этажа на расстоянии не менее 1/8 его пролета. Ширина проемов без усиления (утолщения) перемычечной или подоконной части, находящихся в пределах крайних третей пролетов, не должна превышать их высоты, а ширина проемов в средней трети пролета - двух высот. Ширины простенков между проемами в стенах несущего этажа, выполненных без их усиления (утолщения), должны быть не менее их высот.
Таким образом, над большепролетным помещением устраивается этаж, состоящий из малых помещений, все стены которых монолитно соединены с верхней и нижней плитами перекрытий в единую несущую конструкцию коробчатого сечения в поперечном и продольном направлениях. Размеры помещений несущего этажа могут быть неодинаковы, а стены смежных помещений могут не совпадать по осям, что увеличивает свободу планировочных решений. При этом плиты перекрытий несущего этажа рассчитываются и конструируются на два вида воздействий: изгиб от нагрузки в пределах каждого помещения и на продольное усилие в полке конструкции коробчатого сечения, работающей на главный пролет.
Благодаря тому, что стены несущего этажа гораздо жестче стоек безраскосных ферм при одинаковом расходе материала, появляется возможность увеличивать пролет перекрываемого пространства. Несущие этажи в зависимости от количества, размеров и мест расположения дверных и оконных проемов в стенах могут перекрывать пролеты до 20 собственных высот при опорах несущего этажа по двум сторонам и до 30÷40 высот при опорах по контуру.
Для сохранения достаточной жесткости конструкции несущего этажа необходимо, чтобы все стенки коробчатого сечения (все стены несущего этажа) заходили за внутренние грани опор. Все элементы несущего этажа одновременно выполняют несущие и ограждающие функции, что приводит к существенной экономии расхода материалов на здание. Кроме того, возможность строить многоэтажные большепролетные здания дает экономический эффект от сокращения площади застройки.
Применение несущих этажей эффективно в зданиях, в объемно-планировочных решениях которых необходимо сочетание зальных и небольших помещений. Например, возможно устройство в нескольких уровнях больших спортивных площадок (вплоть до футбольных полей), разделенных несущими этажами; в малоэтажных жилых домах - над большими гостиными и залами - в несущем этаже разместить спальные комнаты и кабинеты. В первом примере достигается возможность перекрытия большепролетных пространства; во втором - 2÷3-кратная экономия материалов по сравнению с традиционными конструкциями перекрытий.
В многоэтажных домах несущие этажи могут чередоваться с этажами со свободными от опор пространствами.
На чертеже представлен разреза здания, содержащего два большепролетных зала 1, расположенных один над другим, которые перекрываются коробчатыми конструкциями типа «несущий этаж», состоящими из полок 2, выполняющих роль междуэтажных перекрытий, продольных 3 и поперечных 4 стенок, выполняющих роль вертикальных ограждений помещений. Дверные проемы 5 и оконные проемы 6 не должны разрезать стены на полную высоту, оставляя возможность восприятия стенами поперечных сил.
пр
o
пр
o
пр
o
пр
В предложенном решении несущий этаж выполнен в виде единой цельной конструкции коробчатого сечения, верхняя и нижняя полки 2 которой образуют перекрытия несущего этажа, а продольные 3 и поперечные 4 стенки разделяют несущий этаж на отдельные помещения. Высота Н дверных проемов 5 в стенах несущего этажа без усиления (утолщения или дополнительного армирования) перемычечной части составляет не более 2/3 высоты стен Н, а высота H оконных проемов 6 в стенах несущего этажа без усиления перемычечной и подоконной частей составляет не более 2/3 высоты стен Н. Дверные 5 и оконные 6 проемы в стенах несущего этажа без усиления перемычечной или подоконной части располагаются от опор несущего этажа на расстоянии В не менее 1/8 его пролета L. Ширина D дверных 5 и оконных 6 проемов без усиления перемычечной или подоконной части, находящихся в пределах крайних третей пролетов, не превышает их высоты соответственно Н и H, а ширина проемов в средней трети пролета - двух высот Н или H. Ширины простенков С между проемами в стенах несущего этажа, выполненных без их усиления, составляют не менее их высот Н.
Выполнение указанных соотношений исключает возникновение чрезмерных напряжений в стенках и чрезмерного общего прогиба конструкции.
В случае применения несущих этажей в коттеджном строительстве отношение строительной высоты несущего этажа к пролету обычно находится в пределах 1/2,5÷1/4, что обеспечивает экономию железобетона по сравнению с традиционными конструктивными решениями не менее чем в два раза.