УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КОЛОННЫ И ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ БЕЗРИГЕЛЬНОГО БЕСКАПИТЕЛЬНОГО КАРКАСА ЗДАНИЯ
CONNECTION NODE FOR COLUMN AND FLOOR SLAB FOR BEAMLESS NON-COLUMN CAP BUILDING FRAME

Область техники
Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения колонн и плит перекрытия безригельного бескапительного железобетонного каркаса здания, и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий жилого, социально-бытового и производственного назначения, находящихся в условиях эксплуатации под действием динамических и сейсмических нагрузок.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны различные конструкции узлов соединения колонн и плит перекрытий зданий. В частности, известен узел соединения колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания, раскрытый в патенте RU 2203369, опубликованном 27.04.2003, содержащий сборную плиту перекрытия с прямоугольным отверстием, в котором жестко смонтирована стальная обечайка, выполненная в виде двух усеченных пирамид, сопряженных друг с другом своими малыми основаниями, и пропущенную сквозь обечайку колонну с обнаженной в зоне обечайки силовой арматурой, соединенной на сварке с обечайкой посредством стальных трапециевидных соединительных элементов.
К недостаткам данного узла следует отнести низкую жесткость и надежность узла при работе его на продавливание, т.к. обечайка не увеличивает контур продавливания.
Известно также железобетонное перекрытие, описанное в патенте СН 635390, опубликованном 31.03.1983. В конструкции данного перекрытия углы деталей перекрытия армированы несущими элементами, плечи которых изогнуты под острым углом. Биссектриса угла проходит через ось опоры. Несущие элементы выполнены из листовой стали, причем плечи каждого элемента соединены друг с другом стальным уголковым профилем, к которому приварены несущие арматурные стержни перекрытия.
В данном техническом решении при монтаже каркаса узел соединения частей сборной колонны должен располагаться вне узла стыка колонны с перекрытием, что усложняет процесс монтажа каркаса.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является узел соединения колонны и плиты перекрытия, раскрытый в авторском свидетельстве SU 1114749, опубликованном 23.09.1984, содержащий сборную колонну, выполненную по высоте с разрывом бетона в уровне перекрытия, и сборную плиту перекрытия, снабженную центральным отверстием, обрамленным прикрепленной к рабочей арматуре плиты обечайкой, сквозь которую пропущена колонна. Обнаженная в месте разрыва бетона в уровне перекрытия арматура колонны соединена на сварке при помощи плоских стальных трапециевидных элементов с верхней частью обечайки двух смежных торцов отверстия плиты. После сварки всех элементов стыка узел замоноличивается бетоном.
Недостатком данного технического решения является недостаточно высокая жесткость и надежность узла при работе его на продавливание.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание конструкции узла соединения колонн и плит перекрытия, позволяющей использовать данный узел при возведении многоэтажных безригельных бескапительных каркасов зданий жилого, социально-бытового и производственного назначения, находящихся в условиях эксплуатации под действием динамических и сейсмических нагрузок.
При решении поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении жесткости и надежности узла соединения колонны и плиты перекрытия при работе его на продавливание и увеличении несущей способности, а также в увеличении несущей способности самой плиты перекрытия и стыка верхней и нижней колонн в узле.
Указанный технический результат достигается за счет того, что узел соединения колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания включает соединенные между собой верхнюю и нижнюю колонны и сборную плиту перекрытия с монтажным отверстием для пропуска колонны, по периметру которого расположены анкеры рабочей арматуры плиты, каждый из которых выполнен из углового профиля, соединенные между собой усилительными угловыми элементами, установленными по углам монтажного отверстия плиты, плита перекрытия снабжена дополнительными арматурными стрежнями, прикрепленными к усилительным угловым элементам, рабочая арматура плиты перекрытия разнесена по высоте во взаимно перпендикулярных направлениях на величину, составляющую не менее диаметра стержня рабочей арматуры, а в стыкуемых верхней и нижней колоннах анкеры рабочей арматуры колонн выполнены в виде петель. Усилительные угловые элементы анкеров рабочей арматуры плиты свариваются с рабочей арматурой нижней колонны через металлические соединительные элементы. При этом анкеры рабочей арматуры плиты и усилительные угловые элементы могут быть выполнены в виде равнополочного или неравнополочного углового профиля.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что дополнительные арматурные стержни могут быть расположены параллельно рабочей арматуре плиты или по диагонали между рабочей арматурой плиты во взаимно перпендикулярных направлениях, а рабочая арматура плиты может быть прикреплена к внутренней поверхности анкеров посредством сварки или пропущена сквозь отверстия с последующей сваркой с наружной стороны анкера, причем оси отверстий под рабочую арматуру на оппозитно расположенных анкерах могут быть смещены в горизонтальной и вертикальной плоскостях не менее чем на величину диаметра арматурного стержня.
Анкеры рабочей арматуры плиты могут быть соединены между собой с образованием непрерывной окантовки монтажного отверстия плиты перекрытия или с образованием прерывистой окантовки в случае автономной установки анкеров каждого из рабочих стержней. Монтажное отверстие плиты перекрытия по своей форме выполняют соответствующим профилю поперечного сечения колонны, преимущественно прямоугольного сечения: в форме квадрата или в форме вытянутого прямоугольника. Но, независимо от наличия соединения анкеров рабочей арматуры между собой по сторонам монтажного отверстия плиты, анкеры рабочей арматуры обязательно соединяются между собой усилительными угловыми элементами, которые не только увеличивают жесткость узла в целом на восприятие изгибающего момента, в том числе при сейсмических нагрузках, но и позволяют установить дополнительные рабочие арматурные стержни, повышающие несущую способность плиты перекрытия. Проблема дополнительного армирования плиты перекрытия в соответствии с действующими нормативными требованиями является довольно ощутимой, поскольку расстояние между рабочими стержнями продольной и поперечной арматуры нормируется, а установка дополнительных стержней с соблюдением установленных требований невозможна. В этой связи снабжение плиты перекрытия усилительными угловыми элементами позволяет решить проблему дополнительного армирования с соответствующим увеличением несущей способности плиты перекрытия при сохранении минимального сечения.
Анкеры, установленные в монтажном отверстии плиты перекрытия под углом к плоскости колонны, обеспечивают максимальную работу бетона в узле на сжатие после того, как узел забетонирован, и увеличивают несущую способность узла в целом, петлевые анкеры в нижней и верхней колоннах увеличивают прочность стыка колонн в узле.
Кроме того, на жесткость плиты перекрытия и ее несущую способность значительное влияние оказывает расположение рабочей арматуры. Для обеспечения высокой прочности на продавливание в опорной зоне и увеличения несущей способности плиты перекрытия рабочая арматура плиты перекрытия должна быть разнесена по высоте во взаимно перпендикулярных направлениях на величину, составляющую не менее диаметра стержня рабочей арматуры, что обеспечит максимальное расстояние между верхними и нижними рабочими стержнями с установленными поперечными стержнями арматуры в опорной зоне на продавливание при соблюдении защитных слоев.
Рабочая арматура плиты крепится к внутренней поверхности анкеров посредством сварки, но для удобства контроля качества при изготовлении плит перекрытия на производстве рабочая арматура плиты пропускается сквозь отверстия, выполненные в анкерах, и приваривается с наружной стороной анкера, причем оси отверстий под рабочую арматуру на оппозитно расположенных анкерах выполняются смещенными в горизонтальной и вертикальной плоскостях не менее чем на величину диаметра арматурного стержня, что обеспечивает установку рабочей арматуры с разнесением по высоте во взаимно перпендикулярных направлениях на величину, составляющую не менее диаметра стержня рабочей арматуры.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показан узел соединения верхней и нижней колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания (фронтальный вид);
на фиг. 2 - разрез 1-1 на фиг. 1;
на фиг. 3 показан узел соединения верхней и нижней колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания (вид сбоку);
на фиг. 4 - разрез 2-2 на фиг. 3;
на фиг. 5 показан узел соединения нижней колонны с арматурными выпусками и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания;
на фиг. 6 - разрез 3-3 на фиг. 5;
на фиг. 7 показан узел соединения нижней колонны с монтажной петлей и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания;
на фиг. 8 - разрез 4-4 на фиг. 7;
на фиг. 9 показан узел соединения верхней и нижней колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания с рабочей арматурой плиты, соединенной с анкерами сваркой (фронтальный вид);
на фиг. 10 - разрез 5-5 на фиг. 9;
на фиг. 11 показан узел соединения верхней и нижней колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания с рабочей арматурой плиты, соединенной с анкерами сваркой (вид сбоку);
на фиг. 12 - разрез 6-6 на фиг. 11;
на фиг. 13 показан промежуточный узел соединения колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания с рабочей арматурой колонны, соединенной с усилительными угловыми элементами сваркой (фронтальный вид);
на фиг. 14 - разрез 7-7 на фиг. 13;
на фиг. 15 показан промежуточный узел соединения колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания с рабочей арматурой колонны, соединенной с усилительными угловыми элементами сваркой (вид сбоку);
на фиг. 16 - разрез 8-8 на фиг. 15;
на фиг.17 показано непрерывное соединение анкеров рабочей арматуры с отверстиями, смещенными по часовой стрелке на величину, равную диаметру арматурного стержня;
на фиг. 18 и фиг. 19 - смещение отверстий в анкерах по вертикали на величину, равную диаметру рабочей арматуры.
Осуществление изобретения
Узел соединения колонны и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания включает соединенные между собой колонны: верхнюю 1 (колонну верхнего яруса) и нижнюю 2 (колонну нижнего яруса) и сборную плиту перекрытия 3. В плите перекрытия 3 выполнено монтажное отверстие для пропуска колонн, образованное анкерами 4 рабочей арматуры 5 плиты перекрытия 3. Анкеры 4 преимущественно соединены между собой с образованием непрерывного углового профиля, окаймляющего монтажное отверстие плиты перекрытия. Рабочая арматура 5 либо жестко крепится к анкерам 4 посредством сварки, либо пропускается в соответствующие отверстия 6, выполненные в анкерах 4, и приваривается с наружной стороной анкеров 4. По углам монтажного отверстия плиты перекрытия установлены усилительные угловые элементы 7, сваренные с анкерами 4 рабочей арматуры 5.
Анкеры 4 через усилительный угловой элемент 7 посредством металлических соединительных элементов 8 свариваются с рабочей арматурой 10 нижней колонны 2. Преимущественно соединительные элементы 8 выполняются плоскими трапециевидной формы в плане.
К усилительным угловым элементам 7 приварены дополнительные арматурные стержни 9, которые могут быть установлены параллельно рабочей арматуре 5 и/или под углом к ней.
Между верхней и нижней рабочей арматурой 5 плиты перекрытия 3 в зоне продавливания приварены рабочие стержни 14.
Анкеры рабочей арматуры 10 верхней 1 и нижней 2 колонн могут быть выполнены петлевыми 11 и 12 соответственно. Кроме того, завершение нижней колонны может быть выполнено в виде монтажной петли 13.
Монтаж узла на строительной площадке осуществляют следующим образом.
После установки нижней колонны 2 в проектное положение с помощью монтажной петли 13, на нее в проектное положение устанавливают плиту перекрытия 3 при помощи специального монтажного приспособления (на чертежах не показано) таким образом, чтобы нижняя колонна 2 проходила сквозь монтажное отверстие, образованное анкерами 4 рабочей арматуры 5 плиты перекрытия 3. В месте стыковки плиты перекрытия 3 и колонны 2 рабочая арматура колонны 10 оголена и посредством металлических соединительных элементов 8 анкеры 4 рабочей арматуры 5 плиты перекрытия 3 крепятся к рабочей арматуре колонны 10 через усилительный угловой элемент 7, после чего в проектное положение устанавливается верхняя колонна 1, имеющая соответствующий монтажной петле 13 канал (на чертеже не показан), и узел бетонируется.
Так как одна колонная 2 может устанавливаться для нескольких этажей, то промежуточный узел стыка плиты перекрытия 3 и колонны 2 в уровне каждого этажа и последний узел стыка плиты перекрытия 3 и колонны 2 выполняются в той же последовательности, но без установки верхней колонны.