Здание из панельных элементов
PANEL BUILDING

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и предназначено для создания безопасной индустриальной конструктивной системы жилых и гражданских зданий с повышенной живучестью и пространственной жесткостью, обеспечивающей восприятие изменяющихся силовых потоков при особых и аварийных воздействиях, и как следствие - защиту от прогрессирующего обрушения.
Известно здание из панельных элементов (патент РФ на изобретение №2 627 524 С2, дата публикации 08.08.2017, авторы Клюева Н.В., Кореньков П.А., RU), состоящее из расположенных в плане над смежными комнатами во взаимно перпендикулярных направлениях многопустотных плит перекрытия, опертых на внутренние несущие стеновые панели, имеющих проемы, верхняя зона панели армирована каркасом, который имеет выпуски из плоскости верхней грани панели, на которую опираются плиты перекрытия, между торцами плит перекрытия, используя эти выпуски, устроен армированный монолитный пояс, арматура которого соединена с вертикальными рабочими стержнями вышерасположенной панели и обетонирована, на боковых гранях плит перекрытия присутствуют углубления трапециевидной формы, расположенные в пространстве между плитами плоского арматурного каркаса и связывающие между собой расположенные рядом плиты перекрытия, образуя сборно-монолитный горизонтальный жесткий диск перекрытия.
Недостаток такого конструктивного решения здания заключается в том, что в этом здании имеется жесткое сопряжение верхних и нижних панелей-рам за счет установки конструкции арматурного каркаса, образующего между плитами перекрытия монолитный армированный пояс, но не обеспечивает жесткого сопряжения верхней стойки панели-рамы и конструкции ригеля нижележащей панели-рамы, вследствие чего конструкция такого платформенного стыка соответственно не обеспечивает защиту здания от прогрессирующего обрушения при внезапном удалении одной из стоек панелей-рам.
Известен каркас здания из панельных элементов (патент РФ №2 281 365 С2, дата публикации 10.08.2006, авторы Колчунов В.И., Сафонов Г.А., Клюева Н.В., Мелешкова Е.А.), включающий несущие продольные и поперечные стеновые панели, соединенные с плитами перекрытий, наружные самонесущие стены. Несущие продольные и поперечные стеновые панели дополнительно соединены друг с другом по высоте не менее чем в двух местах, наружные самонесущие стены выполнены с поэтажной разрезкой, плиты перекрытий над комнатами с выступающим эркером имеют утолщение приконтурной зоны, участки наружных стен комнат без эркеров выполнены комбинированными из несущего ригеля с терморазъемами в виде отверстий в полке ригеля и кладки из штучных изоляционных блоков.
Недостатком этого конструктивного решения является то, что продольные и поперечные стеновые панели выполняются из одного материала - конструктивного бетона, относительно высокой энергоемкости и материалоемкости. Платформенные стыки внутренних стеновых панелей по высоте, выполненные в сборном варианте, имеют сравнительно низкую несущую способность, что ограничивает этажность при применении такой конструктивной системы и снижает ее конструктивную безопасность и живучесть при проектных и особенно запроектных воздействиях.
Наиболее близким к заявляемому решению является здание из панельных элементов индустриального изготовления (патент РФ на изобретение №2 506 385 С1, дата публикации 10.02.2014, авторы Ильичев В.А., Колчунов В.И., Клюева Н.В., Бухтиярова А.С., RU), в котором несущие панели здания выполнены в виде несущих железобетонных панелей-рам, внутреннее пространство которых заполнено легким бетоном, ригель которых выполнен с терморазъемами и имеет арматурные выпуски, панели перекрытия располагаются в плане над смежными перекрываемыми комнатами во взаимно перпендикулярных направлениях, платформенные стыки стеновых панелей и плит перекрытия замоноличиваются совместно с арматурными выпусками, выступающими из верхней поверхности ригелей стеновых панелей-рам.
Недостаток такого конструктивного решения здания заключается в том, что арматурный каркас, установленный в бетоне замоноличивания между торцами плит перекрытия, не обеспечивает жесткого соединения плит перекрытия между собой и стойками стеновых панелей при особых воздействиях, что является важным фактором для повышения живучести и обеспечения защиты здания от прогрессирующего обрушения.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение состоит в создании безопасной индустриальной конструктивной системы жилых и гражданских зданий с повышенной несущей способностью, пространственной жесткостью и живучестью, воспринимающей изменения силовых потоков при внезапных запроектных воздействиях.
Для достижения технического результата в здании из панельных элементов индустриального изготовления, включающем несущие стены, выполненные в виде панелей-рам, соединенными с плитами перекрытий и между собой по высоте стоек рам не менее, чем в двух местах. Согласно изобретению, несущие панели-рамы здания выполнены в виде сборно-монолитных железобетонных панелей-рам, ригель которых имеет арматурные выпуски для создания в пространстве между торцами плит перекрытия монолитного участка ригеля, в котором устанавливаются арматурные продольные и поперечные стержни и, дополнительно отдельные арматурные стержни, соединяющие продольную арматуру ригелей, установленную в монолитном участке ригелей и стойки вышерасположенных панелей-рам. Задачей предлагаемого изобретения является повышение защиты каркаса от прогрессирующего обрушения при внезапном изменении направления силовых потоков от особого воздействия в виде удаления одной из стоек панели рамы, а также упрощение технологии возведения и снижение материалоемкости всего каркаса здания.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид фрагмента каркаса здания;
- на фиг.2 - стеновая панель-рама;
- на фиг.3 - разрез 1-1;
- на фиг.4 - разрез 2-2;
- на фиг.5 - разрез 3-3.
Каркас конструктивной системы здания из панельных элементов включает несущие продольные и поперечные панели-рамы 1, панели перекрытия 2, связи между несущими стеновыми панелями. Панели-рамы 1 выполнены в виде перевернутых П-образных элементов, соединенных между собой по высоте не менее, чем в двух местах, с помощью закладных элементов 3. Сборная часть ригеля панелей-рам имеет сверху арматурные выпуски 4. В стойках панелей-рам и опорных частях ригелей также имеются арматурные выпуски, соединяемые с выпусками рабочей арматуры 5 стоек вышележащей панели-рамы и с выпусками арматуры, выступающими из опорной части ригеля сваркой или резьбовыми соединениями 6. Стойки панелей-рам по высоте соединяются между собой вертикальными связями-накладками 7. Панели перекрытий 2 имеют многосвязное поперечное сечение с крупными полигональной, овалоидальной или другой формы пустотами, шпонки 8 в торцах верхней полки плит 2 для бетонирования с монолитной частью ригеля и обеспечения совместной работы плит и монолитного участка ригеля, ограничительные заглушки 9, устанавливаемые в плитах перекрытия для добетонирования монолитной части ригеля. Платформенные стыки стеновых панелей-рам 1 и панелей перекрытия 2 замоноличиваются совместно с арматурными выпусками 4, имеющимися по верхней поверхности сборной части ригелей стеновых панелей-рам 1. В швах между панелями перекрытий 2 устанавливаются вертикальные арматурные каркасы 10, на четверть пролета плиты с каждой стороны, которые пересекают монолитную часть ригеля.
Работоспособность представленной конструктивной системы здания из панельных элементов обеспечивается следующим образом. Стойки несущих стеновых панелей-рам соединяются выпусками арматуры 5 и связями-накладками 7 с вышележащей панелью. Панели-рамы 1 по высоте соединяются между собой по вертикали с помощью закладных элементов 3 не менее, чем в двух местах. Панели перекрытия 2 соединяются арматурными каркасами 10 в зоне опирания на ригель между собой и с монолитной частью ригелей. Такое решение в совокупности всех элементов обеспечивает восприятие и передачу вертикальных и горизонтальных нагрузок с одного элемента каркаса здания на другой, повышение статической неопределимости каркаса здания и его общую устойчивость в случае особого воздействия - аварийного выключения из работы отдельных конструкций каркаса; обеспечивает создание замкнутых поэтажных конструктивных элементов системы высокой жесткости, которые образуют общую совместно деформируемую пространственную конструктивную систему, адаптивную к внезапному удалению одной из несущих конструкций.
Предлагаемая индустриальная сборно-монолитная конструктивная система жилых и гражданских зданий обеспечивает повышенную несущую способность и пространственную жесткость здания, как при эксплуатационных нагрузках, так и при особых аварийных воздействиях, в том числе, вызванных внезапным гипотетическим удалением одной из несущих конструкций, повышает живучесть конструктивной системы при всех видах воздействий, включая особые и аварийные, обеспечивает возможность индустриального производства основных несущих элементов каркаса здания: панелей-рам и панелей перекрытия, сокращает их материалоемкость, сроки и стоимость защитных мероприятий от прогрессирующего обрушения. Таким образом, описанное техническое решение здания позволяет обеспечить пространственную жесткость каркаса здания, совместную работу всех его элементов при внезапном перераспределении силовых потоков, вызванных внезапным удалением одной из несущих конструкций.