БАЛКА ОБВЯЗОЧНАЯ (ВАРИАНТЫ) И УЗЕЛ КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при строительстве гражданских зданий различного функционального назначения, преимущественно при возведении полносборных каркасных многоэтажных зданий.
В настоящее время в строительной отрасли производство сборного железобетонного каркаса начинает составлять конкуренцию другим технологиям домостроения. Для массового строительства социального жилья каркасная схема будет не менее, а возможно, более востребована, чем крупнопанельное или монолитное домостроение. Происходит это благодаря тому, что сборные железобетонные конструкции упрощают работу строителей, уменьшают сроки возведения объектов. Применение на железобетонных заводах (ЖБИ) современных, высокопроизводительных технологий привело к сближению стоимостных параметров железобетона, изготавливаемого непосредственно на строительной площадке (монолитный способ) и заводского исполнения. При этом заводское изготовление конструкций объективно считается более качественным.
Также хотелось бы отметить, что здания, возводимые из сборного железобетонного каркаса, имеют более выразительный архитектурный облик по сравнению с крупнопанельным домостроением, а обвязочные балки, производимые в заводских условиях, придают архитектуре здания эстетически законченный вид по сравнению с монолитным домостроением. Изготовленные в заводских условиях обвязочные балки могут быть выполнены с фактурной лицевой поверхностью, что невозможно при производстве их на площадке при монолитном строительстве.
Для решения задачи устройства теплозащитных вертикальных, наружных ограждений зданий, соответствующих условиям повышенных нормативных требований строительной теплотехники особенно актуальны эффективные многослойные стеновые конструкции.
В последнее время все более широкое применение получают такие строительные материалы как кирпич, газо- и пенобетонные блоки, обладающие более широкими, в сравнении с панелями, возможностями архитектурного решения зданий и лучшими тепловыми характеристиками. В каркасном домостроении наружное ограждение выполняют чаще всего в виде самонесущих стен. Для опирания таких стен применяют обвязочные балки, которые в типовых сериях обычно изготовляют прямоугольного сечения или прямоугольного сечения с четвертью (полкой).
Известны здания, выполненные на базе унифицированного сборного железобетонного каркаса серии ИИ-04М, (Архитектура гражданских и промышленных зданий: Гражданские здания, под ред. А.В.Захарова, М.: Стройиздат, 1993 г, стр.280-285) содержащее каркас, образованный вертикальными колоннами и опертыми на консоли колонн несущими ригелями с одной или двумя продольными горизонтальными полками для опирания плит перекрытий. В качестве наружного ограждения использованы стеновые панели, которые входят в состав заводских элементов упомянутой каркасной серии.
Известно каркасное здание, выполненное на базе каркаса серии ИИ-04, в котором наружное ограждение выполнено в виде ненесущих навесных стен из кирпича и искусственных камней, вынесенных за наружные грани колон и поярусно опертых на фундаментные и обвязочные балки, закрепленные на наружных консолях колонн, (Шубин Л.Ф. Архитектура гражданских и промышленных зданий в 5-ти томах, т.5. Промышленные здания, М.: Стройиздат, 1986 г., стр.222-223, рис.28.1 (г)).
Известна из патента RU №2260659 (опубл. 2005.09.20) используемая в обвязке здания и выбранная за прототип обвязочная балка прямоугольного сечения, выполненная с терморазъемами по длине балки в виде сквозных отверстий, размещенных в створе со средним слоем стены из утеплителя, заполненных эффективным утеплителем. Узел сопряжения наружной стены из облегченной каменной кладки с каркасом здания включает внутренний и наружный слои каменной кладки, средний слой из утеплителя, колонну каркаса и обвязочную балку, которая опирается на наружную консоль колонны и соединяется с ней сваркой закладных деталей. Боковая грань балки выходит на лицевую поверхность стены.
Вышеуказанные известные технические решения характеризуются существенными недостатками, а именно - во-первых, наличием выступающих внутрь помещения балок каркаса или его колонн, и как следствие ограниченностью возможностей планирования помещений, а во-вторых, их ограниченным использованием в силу низкой жесткости конструкции, т.к. вся нагрузка от навесных стен приходится только на наружные консоли колонн.
Указанные недостатки решены техническим решением, раскрытым в патенте RU №74403 (опубл. 27.06.2008), по которому обвязочные балки выполнены с продольной полкой, концы которой выходят за торцы балки, при этом полка служит опорой для наружных слоев стенового ограждения. Согласно одному из вариантов исполнения обвязочная балка выполнена с одной полкой, предназначенной для опирания ненесущих стен наружного ограждения, а согласно другому варианту исполнения - обвязочная балка содержит дополнительную горизонтальную полку для опирания плит перекрытий. Выполнение балки с продольной полкой, удлиненные концы концы которой выходят за ее торцы, позволяет с одной стороны разместить балку в створе колонн, а с другой - расположить полки балок за плоскостью наружных граней колонн так, что они примыкают к наружным граням колонн. Выбранный в качестве ближайшего аналога узел здания, раскрытый в патенте RU №74403, представляет собой колонну, заключенную в пространстве между двумя соседними обвязочными балками так, что позволяет скрыть колонну внутри стенового наружного ограждения.
Вышеуказанное техническое решение имеет недостатки, а именно: во-первых, при использовании данного вида обвязочной балки при устройстве оконных проемов и дверных балконных проемов в ограждающей конструкции (стене) требуется установка над ними перемычек, что увеличивает номенклатуру изделий и приводит к дополнительным затратам. Во-вторых, при возведении стены на полку обвязочной балки устанавливается ее наружный слой, который может не совпасть с внутренним (вторым) слоем, что вызывает затруднения при их перевязке и может повлиять на несущую способность стенового ограждения в целом, а также привести к дополнительным трудозатратам при монтаже ограждающего стенового ограждения в разных уровнях.
В основу полезной модели поставлена задача устранения вышеуказанных недостатков и создания балок обвязочных и узлов каркасного здания, позволяющих снизить объемный вес ограждающих конструкций и уменьшить трудоемкость процесса возведения зданий. Еще одной целью полезной модели является расширение архитектурно-планировочных возможностей как на стадии строительства, так и эксплуатации зданий полносборного каркасного типа за счет расширения номенклатуры строительных элементов.
Поставленная задача решается за счет того, что в соответствии с первым вариантом осуществления балка обвязочная содержащая тело, ограниченное верхней и нижней сторонами, первой и второй торцевыми сторонами, а также служащей лицевой стороной балки первой продольной стороной и противолежащей ей второй продольной стороной, при этом длина первой продольной стороны по существу равна длине второй продольной стороны, причем верхняя сторона балки имеет простирающийся по длине балки участок, предназначенный для размещения наружного слоя стены,
характеризуется следующими главными отличительными признаками:
упомянутое тело имеет в своем объеме жестко связанные между собой первую часть и окружающую ее с трех сторон вторую часть, выполненную из материала, имеющего большую плотность по сравнению с материалом первой части, при этом первая часть имеет форму простирающегося от первой торцевой стороны до второй торцевой стороны балки по существу прямоугольного параллелепипеда, торцевые грани которого формируют участки поверхностей соответствующих торцевых сторон балки, а основание формирует участок поверхности нижней стороны балки, при том, что обращенная в сторону лицевой стороны балки боковая грань упомянутого параллелепипеда отстоит от нее на расстояние, величина которого не менее ширины участка, предназначенного для размещения наружного слоя стены.
Поставленная задача решается также тем, что в соответствии со вторым вариантом осуществления балка обвязочная содержащая тело, ограниченное верхней и нижней сторонами, первой и второй торцевыми сторонами, а также служащей лицевой стороной балки первой продольной стороной и противолежащей ей второй продольной стороной, причем верхняя сторона балки имеет простирающийся по длине балки участок, предназначенный для размещения наружного слоя стены,
характеризуется следующими главными отличительными признаками:
упомянутое тело имеет в своем объеме жестко связанные между собой первую часть и окружающую ее с трех сторон вторую часть, выполненную из материала, имеющего большую плотность по сравнению с материалом первой части, при этом первая часть имеет форму простирающегося от первой торцевой стороны до второй торцевой стороны балки по существу прямоугольного параллелепипеда, торцевые грани которого формируют участки поверхностей соответствующих торцевых сторон балки, а основание формирует участок поверхности нижней стороны балки, при том, что обращенная в сторону лицевой стороны балки боковая грань упомянутого параллелепипеда отстоит от нее на расстояние, величина которого не менее ширины участка, предназначенного для размещения наружного слоя стены, при этом, по меньшей мере, с одной торцевой стороны балки в пределах ограниченных по ширине шириной упомянутого участка на всю высоту балки выполнен выступ прямоугольного сечения, так что длина первой продольной стороны балки превышает длину второй продольной стороны,
характеризуется следующими главными отличительными признаками:
упомянутое тело имеет в своем объеме жестко связанные между собой первую часть и окружающую ее с двух сторон вторую часть, выполненную из материала, имеющего большую плотность по сравнению с материалом первой части, при этом первая часть имеет форму простирающегося от первой торцевой стороны до второй торцевой стороны балки по существу прямоугольного параллелепипеда, торцевые грани которого формируют участки поверхностей соответствующих торцевых сторон балки, основание формирует участок поверхности нижней стороны балки, а его находящаяся со стороны первой продольной стороны балки боковая грань формирует участок поверхности первой продольной стороны балки, при этом участок, предназначенный для размещения наружного слоя стены, образован горизонтальной полкой жестко связанного с упомянутым телом Г-образного металлического профиля, простирающегося по длине упомянутого тела.
Целесообразно, чтобы в первом и втором вариантах осуществления балки обвязочной лицевая сторона балки была выполнена с декоративной отделкой.
Поставленная задача решается также за счет того, что в соответствии с третьим вариантом осуществления балка обвязочная содержащая тело, ограниченное верхней и нижней сторонами, первой и второй торцевыми сторонами, а также служащей лицевой стороной балки первой продольной стороной и противолежащей ей второй продольной стороной, при этом длина первой продольной стороны по существу равна длине второй продольной стороны, причем верхняя сторона балки имеет простирающийся по длине балки участок, предназначенный для размещения наружного слоя стены,
характеризуется следующими главными отличительными признаками:
упомянутое тело имеет в своем объеме жестко связанные между собой первую часть и окружающую ее с двух сторон вторую часть, выполненную из материала, имеющего большую плотность по сравнению с материалом первой части, при этом первая часть имеет форму простирающегося от первой торцевой стороны до второй торцевой стороны балки по существу прямоугольного параллелепипеда, торцевые грани которого формируют участки поверхностей соответствующих торцевых сторон балки, основание формирует участок поверхности нижней стороны балки, а его находящаяся со стороны первой продольной стороны балки боковая грань формирует участок поверхности первой продольной стороны балки, при этом участок, предназначенный для размещения наружного слоя стены образован горизонтальной полкой жестко связанного с упомянутым телом Г-образного металлического профиля, простирающегося по длине упомянутого тела.
Поставленная задача решается также тем, что в соответствии с четвертым вариантом осуществления балка обвязочная, содержащая тело, ограниченное верхней и нижней сторонами, первой и второй торцевыми сторонами, а также служащей лицевой стороной балки первой продольной стороной и противолежащей ей второй продольной стороной, причем верхняя сторона балки имеет простирающийся по длине балки участок, предназначенный для размещения наружного слоя стены,
характеризуется следующими главными отличительными признаками:
упомянутое тело имеет в своем объеме жестко связанные между собой первую часть и окружающую ее с двух сторон вторую часть, выполненную из материала, имеющего большую плотность по сравнению с материалом первой части, при этом первая часть имеет форму простирающегося от первой торцевой стороны до второй торцевой стороны балки по существу прямоугольного параллелепипеда, основание которого формирует участок поверхности нижней стороны балки, при том, что его находящаяся со стороны первой продольной стороны балки боковая грань формирует участок поверхности первой продольной стороны балки, при этом участок, предназначенный для размещения наружного слоя стены, образован горизонтальной полкой жестко связанного с упомянутым телом Г-образного металлического профиля, причем, по меньшей мере, с одной торцевой стороны балки концевая часть упомянутого профиля выступает за пределы упомянутого тела.
Кроме того, в любом из вариантов осуществления балки обвязочной она характеризуется следующими признаками.
Предпочтительно, чтобы поперечные размеры параллелепипеда по существу соответствовали проектным поперечным размерам перемычек над проемами в стене.
3
3
Возможно, чтобы материал, из которого выполнена первая часть, имел плотность не более 600 кг/м, при том, что материал второй части имел плотность не менее 1800 кг/м, при этом лицевая сторона балки и противолежащая ей сторона лежали бы в по существу параллельных плоскостях.
3
3
Возможно также, чтобы материал, из которого выполнена первая часть, имел плотность не более 600 кг/м, при том, чтобы материал второй части имел плотность не менее 2500 кг/м, при этом сторона балки противолежащая ее лицевой стороне была выполнена с полкой, предназначенной для опирания плит перекрытия.
Целесообразно, чтобы поверхность верхней стороны балки содержала бы зону, примыкающую к упомянутому участку и приспособленную для размещения слоя эффективного утеплителя, при этом в области упомянутой балка может быть выполнена с разнесенными дискретно по ее длине вертикальными отверстиями, предназначенными для заполнения эффективным утеплителем.
Желательно, чтобы ширина параллелепипеда составляла бы по существу 180 мм, а его высота составляла по существу 250 мм.
Кроме того, по меньшей мере, одна из торцевых сторон балки может быть выполнена с по меньшей мере одним опорным выступающим элементом.
Возможно, что балка может содержать размещенный на ее верхней стороне, по меньшей мере, один закладной элемент.
Поставленная задача решается также тем, что в соответствии с первым вариантом его осуществления узел каркасного здания, содержащий колонну каркаса и две и две связанные с нею обвязочные балки, при том, что верхняя сторона каждой обвязочной балки имеет простирающийся по длине балки участок, предназначенный для размещения на нем наружного слоя стены, причем каждая балка имеет лицевую и противолежащую ей стороны, при этом балки размещены так, что каждая балка выступает вперед за лицевую сторону колонны на ширину упомянутого участка,
характеризуется следующими отличительными признаками:
лицевая и противолежащая ей стороны каждой балки выполнены по существу одинаковой длины, при этом между обращенных к друг другу торцевых сторон балок размещен простирающийся продольно лицевой стороне колонны доборный элемент, контур поперечного сечения которого повторяет контур поперечного сечения выступающей за лицевую сторону колонны части балки, при этом, по меньшей мере, одна обвязочная балка выполнена в соответствии с первым или третьим вариантом осуществления балки обвязочной.
Кроме того поставленная задача решается также тем, что в соответствии со вторым вариантом его осуществления узел каркасного здания, содержащий колонну каркаса и две связанные с нею обвязочные балки, при том, что верхняя сторона каждой балки имеет простирающийся по длине балки участок, предназначенный для размещения на нем наружного слоя стены, причем балки размещены так, что каждая балка выступает вперед за лицевую сторону колонны на ширину упомянутого участка, при этом обращенная к колонне торцевая сторона, по меньшей мере, одной балки в пределах ограниченных шириной упомянутого участка выполнена с выступающей частью, простирающейся продольно лицевой стороне колонны до по существу сопряжения ее с другой балкой,
характеризуется тем, что, по меньшей мере, одна обвязочная балка выполнена в соответствии вторым или четвертым вариантом осуществления балки обвязочной.
Для того чтобы можно было лучше понять предлагаемую здесь полезную модель, в качестве примера будут описаны предпочтительные варианты ее осуществления со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых общими номерами позиций обозначены одинаковые или равнозначные части:
На Фиг.1 - показан перспективный вид балки обвязочной согласно первому варианту ее осуществления;
на Фиг.2 - показано поперечное сечение балки обвязочной, показанной на Фиг.1;
на Фиг.3 - показан перспективный вид балки обвязочной согласно первому варианту ее осуществления в исполнении с вертикальными пустотами, предназначенными для заполнения эффективным утеплителем;
на Фиг.4 - показан перспективный вид балки обвязочной согласно первому варианту ее осуществления в исполнении с полкой, предназначенной для плит перекрытия;
на Фиг.5 - показан перспективный вид показанной на Фиг.4 балки обвязочной в исполнении с вертикальными пустотами, предназначенными для заполнения эффективным утеплителем;
на Фиг.6 - показан перспективный вид балки обвязочной согласно первому варианту осуществления с выступающими опорными элементами на торцевых сторонах;
на Фиг.7 - показано перспективный вид балки обвязочной согласно альтернативному исполнению первого варианта осуществления с выступающими опорными элементами на торцевых сторонах;
Фиг.8 - Фиг.12 иллюстрируют второй вариант осуществления балки обвязочной;
Фиг.13 - Фиг.15 иллюстрируют третий вариант осуществления балки обвязочной;
Фиг.16 - Фиг.21 иллюстрируют четвертый вариант осуществления балки обвязочной;
на Фиг.22 - показан перспективный вид узла здания согласно первому варианту его осуществления;
Фиг.23 - Фиг.24 иллюстрируют второй вариант осуществления узла здания.
Балки относятся к горизонтальным строительным элементам каркаса. В некоторых источниках крайние балки, служащие для опирания наружных стен, именуются как «фасадные ригели», в других источниках - как «обвязочные балки» или «опорные балки». Для исключения разночтения и однозначности понимания признаков в заявке термин «обвязочные балки» идентифицирует несущие балки, расположенные по периметру каркаса здания и служащие для опирания наружного стенового ограждения.
Со ссылкой на Фиг.1 - Фиг.7 подробно описана балка обвязочная согласно первому предпочтительному варианту ее осуществления.
1
2
1
2
1
2
Обвязочная балка 1 выполнена в виде продолговатого армированного бетонного тела, ограниченного обозначенными позицией 2 верхней стороной 2 и противолежащей ей нижней стороной 2 (Фиг.2), двумя обозначенными позицией 3 торцевыми сторонами (находящаяся со стороны наблюдателя на Фиг.1 первая торцевая сторона обозначена позицией 3, а противолежащая ей вторая торцевая сторона обозначена позицией 3), а также обозначенными позицией 4 двумя продольными сторонами - служащей лицевой стороной балки первой продольной стороной 4 и противолежащей ей второй продольной стороной 4.
1
2
1
2
1
2
Расстояние между первой торцевой стороной 3 и противолежащей ей второй торцевой стороной 3 определяет длину L балки (Фиг.1). Расстояние между верхней 2 и нижней 2 сторонами определяет высоту Н балки, а расстояние между первой продольной стороной 4 и второй продольной стороной 4 определяет ширину D балки (Фиг.2).
Длина L балки 1 выбирается при разработке архитектурно-планировочного решения в зависимости от заданного пролета между колоннами здания.
1
2
1
2
Первая продольная сторона 4 и противолежащая ей вторая продольная сторона 4 показанной на Фиг.1 балки 1 имеют по существу прямолинейные поверхности, при этом длина первой продольной стороны 4 по существу равна длине второй продольной стороны 4.
Термин «по существу» означает принятые в строительстве отклонения при изготовлении подобных строительных элементов.
1
1
Поверхность верхней стороны 2 тела балки 1 со стороны лицевой стороны 4 имеет простирающийся по длине балки 1 участок 5, предназначенный для размещения на нем наружного слоя стены. Граница участка 5 на чертежах условно показана пунктирной линией. Ширина d участка 5 выбирается в зависимости от ширины элементов, из которых будет формироваться наружный слой стены. В качестве таких элементов могут быть использованы мелкоштучные кладочные материалы, такие как широко применяемые в строительстве кирпич или блоки, а также фасадные материалы типа навесных вентилируемых фасадов (сайдинг, сканрок, керамогранит и прочее). Возможно применение железобетонных панелей заводского изготовления или фасадной штукатурки. При этом наружные стены могут быть как двух, так трехслойными или содержать большее количество слоев.
1
2
2
1
2
1
Тело балки 1 имеет в своем объеме жестко связанные между собой выполненную в виде по существу прямоугольного параллелепипеда первую часть 6 и окружающую ее с трех сторон вторую часть 7. Первая часть 6 простирается на всю длину балки 1 от ее первой торцевой стороны 3 до второй торцевой стороны 3 так, что торцевые грани параллелепипеда 6 формируют участки поверхностей соответствующих торцевых сторон 3 балки, а его основание формирует участок поверхности нижней стороны 2 балки 1. При этом вторая часть 7 окружает первую часть 6 так, что простирающиеся продольно продольным сторонам 4 и 4 балки 1 боковые грани параллелепипеда 6 и его простирающаяся продольно верхней стороне 2 балки 1 верхняя грань расположены внутри объема тела балки 1.
Жесткая связь между первой частью 6 и второй частью 7 обеспечивается обжатием в процессе технологического цикла и за счет использования металлических связей в виде арматуры или пластиковых пластин.
⌀
Армирование обвязочной балки 1, как показано на Фиг.2, может быть выполнено пространственными каркасами 8 с использованием арматуры класса A-III16÷28.
Структура армирования рассчитывается индивидуально для каждого конкретного проекта исходя из этажности здания, планировки этажей, состава нагрузок и т.п., что позволяет оптимизировать расход материалов и уменьшить стоимость кв. м здания.
1
1
2
Обращенная в сторону лицевой стороны 4 балки 1 боковая грань параллелепипеда 6 отстоит от нее на расстояние d, величина которого не менее ширины предназначенного для размещения наружного слоя стены участка 5 верхней стороны 2 балки 1, а противолежащая ей боковая грань отстоит от второй продольной стороны 4 на расстояние, выбираемое из условия обеспечения прочностных характеристик и требуемой несущей способности балки с учетом ширины той стороны колонны, с которой балка сопрягается.
1
2
Поперечные размеры параллелепипеда 6 по существу соответствуют проектным поперечным размерам перемычек над проемами в стене и выбираются по ширине h из диапазона от 120 мм до 250 мм, а по высоте h из диапазона от 190 мм до 300 мм (Фиг.2), что обусловлено геометрическим размерами применяемых железобетонных перемычек.
Ширина D и длина L балки 1 рассчитываются, исходя из конкретных условий и типа стенового ограждения, а также того, что в здании балки этого исполнения выполняют роль крайних элементов перекрытия.
1
2
В частном случае исполнения обвязочная балка для трехслойной стены выполнена высотой Н составляющей по существу 450 мм и шириной D составляющей по существу 675 мм. При этом ширина h параллелепипеда 6 измеренная продольно ширине D балки 1 составляет по существу 180 мм, а его высота h измеренная продольно высоте Н балки 1 составляет по существу 250 мм.
Вторая часть 7 тела балки 1 выполнена из материала, имеющего большую плотность по сравнению с материалом, из которого выполнена первая часть 6.
Материал, из которого выполнена первая часть 6, должен быть легким (по плотности) так, чтобы не увеличивать массу обвязочной балки 1, но при этом формообразующим, чтобы при изготовлении ее в заводских условиях он не мог деформироваться от материала более высокой плотности, из которого выполнена вторая часть 7 (как правило - бетона).
3
3
3
3
3
3
Материал, из которого выполнена первая часть 6, имеет плотность не более 600 кг/м. В качестве такого материала может быть использован, например полистиролбетон плотностью 400 кг/м, 300 кг/м, 250 кг/м или пенополистирол плотностью 150 кг/м, 100 кг/м.
3
Материал, из которого выполнена вторая часть 7, должен иметь класс бетона по прочности не менее класса В30 при плотности не менее 1800 кг/м. В качестве такого материала может быть использован, например керамзитобетон. В случае необходимости, вызванной отсутствием таких материалов в качестве материала второй части 7 может применяться тяжелый бетон.
Первая часть 6 со стороны фасада закрыта от внешних осадков, что очень важно при применении облегченных материалов, которые преимущественно не влагостойки.
Балка 1 также содержит арматурные петли или выпуски арматуры, необходимые для ее закрепления в процессе сборки (не показаны).
Кроме того, балка 1 может содержать на по меньшей мере, одном конце участка 5 (т.е. на его периферийном участке) закладной элемент, приспособленный для обеспечения стыковки сборных элементов между собой и выполненный, например, в виде плоской металлической площадки 9 (показаны на обоих периферийных участках и обозначены одной позицией).
1
В альтернативном исполнении первого варианта осуществления полезной модели для случая трехслойной стены, поверхность верхней стороны 2 обвязочной балки 1 содержит примыкающую к участку 5 зону, которая приспособлена для размещения слоя эффективного утеплителя стены. В этом исполнении, как показано на Фиг.3, балка 1 может быть выполнена с разнесенными дискретно по длине балки 1 обозначенными одной позицией вертикальными пустотами 10 - сквозными отверстиями, простирающимися по глубине до верхней грани параллелепипеда 6 и предназначенными для заполнения эффективным утеплителем. В качестве эффективного утеплителя могут быть использован пенополистирол, или экструдированный пенополистирол, или минераловатная плита, или другие эффективные утеплители, отвечающие теплотехническим требованиям региона строительства. Такое решение позволит решить проблемы «мостиков холода» и повысить тепловую защиту здания.
2
В еще одном альтернативном исполнении первого варианта осуществления полезной модели, показанном на Фиг.4, вторая продольная сторона 4 балки 1 выполнена с полкой 11, предназначенной для опирания плит перекрытия. Обвязочная балка 1 в этом исполнении одновременно также выполняет функцию ригеля, размещенного в каркасе здания поперек плит перекрытий.
⌀
В исполнениях обвязочной балки 1 с полкой 11, предназначенной для опирания плит перекрытия, армирование 8 будет выполнено преднапряженным класса A-III14÷25.
3
В исполнениях обвязочной балки 1 с полкой 11 материал второй части 7 должен иметь класс бетона по прочности не менее В25, что соответствует марке бетона по прочности М350, при этом плотность должна быть не менее 2500 кг/м, что объясняется ее несущими функциями.
В качестве таких материалов могут быть использованы, например, тяжелые бетоны классов В25, В30, В35, что соответствует маркам соответственно М350, М400, М450.
Для трехслойной стены балка 1 с полкой 11, как показано на Фиг.5, также может иметь в зоне размещения слоя эффективного утеплителя, вертикальные отверстия 10, предназначенные для заполнения эффективным утеплителем.
1
2
Еще в одном альтернативном исполнении первого варианта осуществления обвязочной балки 1, ее торцевые стороны на участках второй части 7 могут быть выполнены с опорными выступающими элементами, приспособленными для сопряжения обвязочных балок с разрезными колоннами. Опорные выступающие элементы, как показано на Фиг.6, могут представлять собой выступы 12 и 12 второй части 7, выполненные заодно целое с ней. Кроме того опорные выступающие элементы могут быть выполнены, как показано на Фиг.7, в виде выпусков 13 основной арматуры и/или металлических пластин 14 (показаны для одной торцевой стороны).
Исполнение обвязочной балки с вкладышем, выполненным из материала, отличающегося по плотности от окружающего его материала, обеспечивает кроме снижения общего веса балки следующие преимущества:
- улучшение воздухообмена, влагомассопереноса и теплозащитных харктеристик стены, что заметно повышает комфортность жилища;
- при возведении стенового ограждения не требуется установка дополнительных элементов над проемами, что ведет к изменению номенклатуру изделий в целом на здание, упрощению его возведения и уменьшению затрат.
Второй вариант осуществления балки обвязочной отличается от первого варианта осуществления выполнением, по меньшей мере, одной ее торцевой стороны со ступенчатой поверхностью, образованной выступом прямоугольного сечения, выполненным на всю высоту Н балки 1 в пределах ограниченных по ширине шириной участка 5, предназначенного для размещения на нем наружного слоя стены.
1
2
1
2
Как показано на Фиг.8 (для исполнения обвязочной балки 1 с полкой 11), обращенная к наблюдателю торцевая сторона 3 балки 1 выполнена с по существу прямолинейной поверхностью, а противолежащая ей торцевая сторона 3 выполнена ступенчатой с образованием выступа 15, простирающегося на всю высоту Н балки 1 в пределах ширины d участка 5. При этом длина первой продольной стороны 4 балки 1 превышает длину второй продольной стороны 4.
В альтернативном исполнении второго варианта осуществления, показанном на Фиг.9, балка 1 для случая трехслойной стены может быть выполнена с разнесенными дискретно по ее длине вертикальными пустотами 10, предназначенными для заполнения эффективным утеплителем.
В еще одном альтернативном исполнении второго варианта осуществления, показанном на Фиг.10, торцевые стороны балки 1 выполнены с опорными выступающими элементами 12.
1
2
Обе торцевые стороны 3 балки 1 могут быть выполнены, как показано на Фиг.11, с выступами соответственно 15 и 15. В еще одном альтернативном исполнении второго варианта осуществления балка 1, как показано на Фиг.12, может быть выполнена с полкой 11 и/или вертикальными пустотами 10.
1
Высота выступа 15 относительно торцевой грани балки, измеренная в направлении продольном лицевой стороне 4 балки 1, выбирается исходя из конкретных условий использования балки, места ее расположения в каркасе и т.д., причем высота выступа 15 с одной торцевой стороны балки может не совпадать с высотой выступа на другой торцевой стороне балки.
1
В первом и втором вариантах осуществления полезной модели лицевая сторона 4 балки 1 может быть выполнена с декоративной отделкой (например с рисунком и/или с декоративным фасадным покрытием в виде керамической плитки или декоративного фасадного камня). Для декоративной отделки при формовании изделия в заводских условиях форма фасадного борта может иметь рифление в виде заданного рисунка.
Отделочный материал балки или выбранный рисунок рифления на борте подбираются исходя из архитектурного вида (облика) здания и должен гармонировать с общим видом фасада здания не нарушая целостности архитектурного решения.
При строительстве здания выступающие за лицевые стороны колонн части балок образуют по высоте здания замкнутые пояса, охватывающие каркас на уровнях межэтажных перекрытий и служащие опорой для наружного слоя стенового ограждения.
2
1
1
1
В третьем варианте осуществления балки обвязочной, показанном на Фиг.13, в отличие от первого варианта осуществления, показанного на Фиг.1, первая часть 6 балки 1 размещена в объеме балки 1 так, что вторая часть 7 окружает ее с двух сторон, т.е. основание параллелепипеда 6 также как и в предыдущих вариантах осуществления формирует участок поверхности нижней стороны 2 балки 1, а его находящаяся со стороны первой продольной стороны 4 балки боковая грань формирует участок поверхности первой продольной стороны 4 балки. При этом балка 1 снабжена жестко связанным с верхним участком первой продольной стороны 4 бетонного тела Г-образным в сечении металлическим профилем 16 (угловой профиль), простирающимся на длину L балки 1.
1
1
Металлический профиль 16 связан с бетонным телом балки 1 так, что его горизонтальная полка 16 является продолжением поверхности верхней стороны 2 бетонного тела и, находясь в плоскости верхней стороны балки 1, образует ее участок 5, предназначенный для размещения наружного слоя стены. Для третьего варианта осуществления возможны все альтернативные исполнения первого и второго вариантов осуществления. Например, как показано на Фиг.14, обвязочная балка 1 согласно третьему варианту осуществления может быть выполнена с вертикальными отверстиями 10, предназначенными для заполнения эффективным утеплителем. Кроме того, как показано на Фиг.15, балка 1 может быть выполнена с полкой 11, предназначенной для опирания плит перекрытия.
Четвертый вариант осуществления балки обвязочной отличается от третьего варианта осуществления тем, что, по меньшей мере, одна концевая часть металлического профиля 16 с торцевой стороны балки выступает за пределы бетонного тела.
1
На Фиг.16 показано исполнение четвертого варианта осуществления балки, при котором за пределы бетонного тела балки 1 выступает одна концевая часть 16 металлического профиля 16. В этом случае возможно также как и для предыдущих вариантов альтернативное исполнение с разнесенными дискретно по длине балки 1 вертикальными пустотами 10 и/или с полкой 11, предназначенной для опирания плит перекрытия (Фиг.17).
1
2
Возможно также альтернативное исполнение четвертого варианта осуществления, показанное на Фиг.18, при котором за пределы бетонного тела выступают обе концевые части профиля 16 (соответственно 16 и 16.). В этом случае балка 1 также может быть выполнена с вертикальными пустотами 10 (Фиг.19) и/или с полкой 11, предназначенной для опирания плит перекрытия (Фиг.20).
В третьем и четвертом вариантах осуществления полезной модели возможно также выполнение балки 1 с опорными выступающими элементами 12 (Фиг.21).
Использование обвязочных балок выполненных в соответствии с третьим и четвертым вариантами осуществления полезной модели в отличие от первого и второго вариантов позволяет придать зданию более целостный архитектурный вид за счет того, что его фасад не будет разрезан поэтажными горизонтальными поясами, выполненными на всю высоту обвязочной балки.
В несущих каркасах домов, изготовленных из бетонных элементов, используются балки и колонны заводского изготовления. Колонны в большинстве случаев являются бетонными элементами заводского изготовления, высота которых соответствует нескольким этажам. Обвязочные балки и колонны как элементы каркаса соединяют между собой на строительной площадке в процессе строительства, устанавливая сначала колонны и затем монтируя балки в пролете между колоннами. Таким образом, каждая колонна по периметру здания заключена между соединяемыми с ней с разных сторон двумя обвязочными балками, образуя конструкцию, идентифицируемую для целей настоящей полезной модели как узел каркасного здания.
Узел каркасного здания согласно его первого варианта осуществления содержит колонну каркаса и две размещенные с разных сторон колонны обвязочные балки, по меньшей мере, одна из которых выполнена в соответствии с первым вариантом или третьим вариантом их осуществления.
1
2
1
2
1
В качестве примера на Фиг.22 показано стыковое соединение рядовой колонны 17 с двумя обвязочными балками соответственно 1 и 1, каждая из которых выполнена в соответствии с первым вариантом их осуществления в исполнении, показанном на Фиг.1, при котором лицевая и противолежащая ей стороны каждой балки выполнены по существу одинаковой длины и лежат в по существу параллельных плоскостях. Причем обвязочные балки 1 и 1 имеют декоративную отделку на лицевой стороне 4.
1
2
1
1
2
1
1
1
2
1
Обвязочные балки 1 и 1, размещены с противолежащих боковых сторон колонны 17 и связаны с ней так, что предназначенный для размещения на нем наружного слоя стены участок 5 каждой балки выступает вперед за лицевую сторону (грань) 17 колонны 17. При этом между обращенными друг к другу торцевыми сторонами балок 1 и 1 будет размещен и жестко связан с ними показанный на Фиг.22 в выдвинутом вверх положении доборный элемент 18, размещаемый перед лицевой стороной 17 колонны 17. Поперечное сечение доборного элемента 18 соответствует поперечному сечению выступающих за лицевую сторону колонны частей балок, т.е. контур поперечного сечения доборного элемента 18 повторяет контур поперечного сечения выступающей за лицевую сторону колонны части балки. В горизонтальном направлении вдоль лицевой стороны 17 колонны 17 доборный элемент 18 простирается на всю ее ширину. Доборный элемент 18 жестко связан с балками 1 и 1 путем сварки выполненных на балках закладных элементов 9 и закладных элементов 19 доборного элемента 18. Верхняя поверхность доборного элемента 18 предназначена для размещения на нем элементов наружного ограждения стены. Совершенно очевидно, что монтажное сопряжение доборного элемента 18 с колонной 17 в этом узле можно выполнить иным образом, например посредством таких закладных элементов, один из которых выполнен на стороне доборного элемента 18 обращенной к лицевой стороне колонны 17, а другой - на ее лицевой стороне 17 (не показано). Обращенная наружу сторона (т.е. лицевая сторона) доборного элемента 18 может быть выполнена с декоративной отделкой, соответствующей декоративной отделке лицевых сторон балок. Также доборный элемент 18 может быть выполнен с декоративной отделкой, отличающейся от декоративной отделки лицевой стороны балки, что в конечном результате придаст общему виду здания присущий ему индивидуальный архитектурный облик.
Для угловой колонны доборный элемент 18 будет иметь в плане Г-образную форму (не показано).
Возможно исполнение, при котором одна из обвязочных балок будет выполнена в соответствии с первым (или третьим) вариантом ее осуществления, тогда как вторая в соответствии с таким исполнением второго (или четвертого) варианта ее осуществления, при котором высота выступа 15 на обращенной в сторону первой балки ее торцевой стороне будет меньше, чем ширина лицевой стороны колонны 17 (не показано). В этом случае в горизонтальном направлении вдоль лицевой стороны колонны 17 ширина доборного элемента 18 будет соответствовать ширине не закрытой выступом 15 второй балки части лицевой стороны колонны.
Узел каркасного здания согласно второго варианта его осуществления содержит колонну каркаса и две размещенные с разных боковых сторон колонны обвязочные балки, по меньшей мере, одна из которых выполнена в соответствии со вторым или четвертым вариантами их осуществления.
1
2
2
2
1
1
2
1
1
2
1
В качестве примера на Фиг.23 показано стыковое соединение рядовой колонны 17 с двумя обвязочными балками 1 и 1, каждая из которых выполнена с выступающей частью (выступом 15) на одной торцевой стороне. Обвязочные балки 1 и 1 размещены с боковых сторон колонны 17 так, что их участки 5, предназначенные для размещения на них наружного слоя стены, выступают вперед за лицевую сторону 17 колонны 17. При этом имеющие выступающие части 15 торцевые стороны обвязочных балок 1 и 1, обращены друг к другу. Выступающие части 15 обеих балок простираются продольно находящейся с внешней стороны здания лицевой стороне колонны 17 до по существу сопряжения одной балки с другой балкой. При этом высота выступающей части 15 каждой из балок измеренная продольно лицевой стороне 17 колонны 17 составляет по существу половину ее ширины, т.е. выступающие части 15 балок 1 и 1, стыкуются между собой по существу на уровне середины лицевой стороны 17 колонны 17.
1
2
1
1
2
1
2
1
На Фиг.24 показано исполнение второго варианта осуществления узла здания, при котором выступающая часть 16 выполненной с металлическим уголком 16 балки 1, имеет такую высоту относительно ее торца, которая соизмерима с шириной лицевой стороны 17 колонны 17. При этом балки 1 и 1 размещены с боковых сторон колонны 17 так, что имеющая выступающую часть 16 торцевая сторона балки 1 обращена к не имеющей выступающей части торцевой стороне балки 1.
Для угловой колонны во втором варианте осуществления узла здания высота выступающей части одной балки может быть равна ширине примыкающей к ней стороне колонны, а длина выступающей части второй балки находящейся с другой стороны этой колонны будет превышать ширину примыкающей к ней стороне колонны на ширину участка, предназначенного для размещения наружного слоя стены, что позволяет осуществить обвязку углов за счет стыкования выступающих частей обвязочных балок (не показано).
В альтернативных исполнениях второго варианта осуществления узла здания каждая из обвязочных балок может быть выполнена с выступающими частями на каждой торцевой стороне (не показано).
Размещение обвязочных балок в створе колонн, т.е. между колоннами каркаса, позволяет перераспределить основные нагрузки от навесных наружных стен в створы колонн, за счет чего значительно повысить прочность и жесткость конструкции здания.
В случае, когда используются колонны без разрыва сопряжение колон и балок может осуществляться либо через консоли колонны, либо через закладную деталь на колонне и металлический столик способом известным из с.1.02./87 («Конструкции каркаса межвидового применения для многоэтажных общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий»).
В случае, когда используется колонна с разрывами по с.Б1.020 («Сборно-монолитная система МВБ-01.1-7), тогда балка опирается на колонну за счет опорных выступающих элементов.
При пролетах до 4,8 м используется простое опирание на опорные выступающие элементы, выполненные в виде выступов 12 (Фиг.6) или металлических пластин 14 (Фиг.7). При длине балок свыше 4,8 м сопряжение балок с колоннами осуществляется через металлические пластины 13 и выпуски основной арматуры 14 (Фиг.7), которые у противолежащих балок сваривают между собой. Стены наружного ограждения могут быть возведены как непосредственно после монтажа вышележащего перекрытия, так и после монтажа всей системы здания.
После возведения стены колонны будут скрыты за наружным слоем стены, располагаемом на выступающих за колонну частях балок, и защищены от неблагоприятных атмосферных воздействий. Сами колонны будут скрыты внутри стенового ограждения. В связи с тем, что изготовление балок осуществляется в заводских условиях, то и оформление поверхности, выходящей на фасад здания может быть осуществлено в заводских условиях, что значительно расширяет возможности получения новых архитектурных решений фасада здания, причем количество вариантов такого оформления определяется замыслом архитектора.
Общий вид балок обвязочных приведен к простому геометрическому виду, что дает значительные преимущества как при их изготовлении, так и при монтажных работах на объекте.
Еще одним положительным результатом является уменьшение числа необходимых для возведения здания сборных элементов за счет исключения применения отдельных перекрытий над проемами в стенах.
Обвязочные балки прошли успешные испытания в заводских и лабораторных условиях.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет:
- снизить объемный вес ограждающих конструкций;
- снизить трудоемкость процесса возведения стен и монтажа окон со значительным сокращением времени технологических процессов;
- обеспечить возможность применения навесных ненесущих стен из каменной кладки для высотных зданий;
- обеспечить свободу и широкие возможности архитектурно-планировочных решений;
- обеспечить возможность производства работ по устройству стен и фасада здания круглогодично, в т.ч. и при отрицательных температурах окружающего воздуха.