СБОРНО-МОНОЛИТНЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ КАРКАС МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ
HYBRID PRECAST/CAST-IN-PLACE SPATIAL REINFORCED CONCRETE FRAME OF MULTI-STOREY BUILDING

Область применения
Заявляемое изобретение относится к области гражданского строительства и может быть использована в конструкциях сборных железобетонных каркасов, преимущественно многоэтажных зданий различного назначения, в том числе для жилых, и общественных зданий общего назначения.
Каркасная система предусматривает использование сборных железобетонных конструкций, монтаж которых осуществляется по соответствующим схемам, позволяющим создавать различные типы зданий.
Известна универсальная домостроительная система многоэтажного здания, в каркасе которого используются несущие элементы в виде Н-рам, содержащих две стойки и связанный монолитно с ними ригель (патент RU №2585330, МПК Е04В 1/20, Е04С 2/04, Е04С 3/20). Рамная Н-образная конструкция сборного железобетонного каркаса здания, выполненная из бетона с несущей арматурой и содержащая, по крайней мере, две вертикально ориентированные колонны прямоугольного сечения, снабженные соединительными элементами, и ригель, связывающий колонны и выполненный за одно целое с ними, по крайней мере, одну консоль для закрепления на ней балки и размещенную на боковой грани колонны, свободной от ригеля, при этом соединительные элементы расположены в верхней и нижней частях колонны с возможностью образования при стыковке вышестоящей рамной конструкции с нижестоящей стыковочных узлов, расположенных, по крайней мере, в угловых зонах колонн в области стыка.
Однако описанное решение в настоящее время не нашло применения в конструкциях каркасов многоэтажных зданий. В частности, это обусловлено сложностью выполнения стыковочного узла между колоннами рам смежных этажей.
Наиболее близкими к заявляемым решениям является сборная железобетонная каркасная конструкция многоэтажного здания, содержащая каркас с рамными конструкциями, по крайней мере, часть которых включает выполненные за одно целое, по крайней мере, колонную и ригельную части, при этом ригельная часть выступает за колонную часть, отличающаяся тем, что рамная конструкция имеет Н-образную форму, при этом стыки вертикальных частей рамной конструкции расположены в середине высот междуэтажного пространства (патент на полезную модель RU №.62622, МПК Е04В 1/16).
Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность каркаса при воздействиях на здание особых нагрузок (взрыв газа, сейсмические толчки).
В основу настоящего изобретения положена задача создать сборную железобетонную каркасную конструкцию и ее несущих элементов - рамных конструкций, которые позволили бы повысить устойчивость здания к воздействиям возникающим при чрезвычайных ситуациях (ЧС) и при этом повысить эффективность строительства многоэтажных зданий и снизить его стоимость при обеспечении возможности возведения многоэтажных зданий различного функционального назначения с применением гибкой планировки внутреннего пространства.
Поставленная задача решается тем, что сборная железобетонная каркасная конструкция многоэтажного здания, формируется из Н-рам, выполненных из железобетона, отличающийся тем, что Н-рамы устанавливаются в направлениях продольных и поперечных осей здания в различных сочетаниях, примыкают друг к другу с монтажным зазором между собой и соединяющихся в местах стыка друг с другом в горизонтальной плоскости стяжными элементами, а по вертикали выпусками арматуры из стоек и муфтами с последующим совместным омоноличиванием вертикальных стыков стоек в местах примыкания Н-рам монолитным бетоном. Стыки стоек Н-рам находятся посредине высоты этажа.
Техническим результатом является повышение пространственной устойчивости, прочности каркаса здания за счет пространственного расположения отдельных Н-рам, и объединения их в местах примыкания друг к другу горизонтальными связями и бетоном омоноличивания вертикальных стыков стоек, расположенных на уровне средины высоты этажа, а также упрощение монтажа за счет использования бессварных способов соединения несущих элементов конструкции и сокращения количества стыковочных узлов за счет монолитного соединения стоек с ригелем, что влечет увеличение скорости сборки. Для увеличения общей устойчивости пространственного каркаса дополнительно могут применяться диафрагмы жесткости в виде отдельных связей или стеновых элементов.
Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлена Н-образная рама, общий вид, на Фиг. 2 - вариант компоновки этажа здания собранный из Н-рам располагаемых ортогонально друг к другу (перекрестно-рамная система), на Фиг. 3 показан фрагмент каркаса, Н-рамы расположены по высоте в два яруса, на Фиг. 4 показан узел соединения 2х Н-рам, на Фиг. 5 показан узел соединения 3х Н-рам, на На Фиг. 6, 7 показаны стыки рам омоноличенные бетоном. Фиг. 8 показан пример расположения Н-рам для многоэтажного здания (план), на Фиг. 9 показана схема расположения плит перекрытий (план).
Позициями на чертежах обозначены: 1 - стойка рамы, 2 - ригель, 3 - арматурные выпуски, 4 - отверстия для горизонтальных связей, 5 - шпонки, 6 - Н-рама продольного направления, 7 - Н-рама поперечного направления, 8 - рядовые плиты перекрытия, 9 - горизонтальный стяжной элемент, 10 - соединительные муфты, 11 - связевые плиты перекрытий по наружному контуру, 12, 13 - связевые плиты перекрытий внутренние, 14, 15 - доборные плиты лестнично-лифтового узла. 16 - бетон омоноличивания вертикальных стыков стоек рам.
Н-рама представляет собой две вертикальные (стойки) 1, соединенные горизонтально расположенным ригелем 2 с прямоугольным поперечным сечением (Фиг. 1), выполненным как одно целое образуя с ней единую конструкцию, при этом ригель выполнен примыкающим к стойкам преимущественно в их центральной части. Возможен вариант расположения ригеля в зонах, приближенных к периферии стоек (ближе к верхней или нижней частям стоек). Стойки 1 рамной конструкции могут быть выполнены с квадратным или прямоугольным поперечным сечением, при этом в варианте выполнения стойки с прямоугольным сечением, ригель может быть расположен как с узкой, так и с широкой стороны стойки.
Максимальные габариты рамных конструкций ограничены возможностями транспортировки, так как их изготовление осуществляют в заводских условиях.
Сечение стоек может меняться в зависимости от этажности здания и, соответственно, от величины вертикальной и горизонтальной нагрузок.
Стойки 1 рамной конструкции снабжены отверстиями 4 для размещения стяжных элементов используемых для соединения между собой соседних Н-рам, углублениями 5 на боковых поверхностях для образования шпонок, арматурными выпусками 3 на верхних и нижних торцах стоек для соединения Н-рам между собой по вертикали (Фиг. 1).
Н-образную раму изготавливают в заводских условиях в опалубочной форме на горизонтальных столах или в кассетах. Для соединения стоек рам по вертикали используются выпуски 3 (Фиг. 1) и муфты (обжимные, винтовые, комбинированные)
Для соединения Н-образных рамных элементов сборного каркаса здания между собой в горизонтальной плоскости используют стяжки - 9 (Фиг. 4, 5). Стяжка выполнена в виде арматурного прутка с резьбой на концах. Стяжка фиксируется с двух сторон стыка гайками и шайбами.
Изобретение реализуется следующим образом.
В соответствии с монтажной схемой устанавливаются рамы продольного и поперечного направлений первого этажа затем рамы соединяются между собой стяжками 9 (Фиг 4, 5). Стяжки 9 соединяют между собой стойки 1 Н-рам в уровне расположения ригелей, при этом стяжка 9 проходит через примыкающие друг к другу стойки 1 (Фиг. 4). Н-рамы 7 (Фиг. 6) ортогонального направления соединяются с рамами продольного направления 6 (Фиг. 6) также стяжками 9, проходящими через стойку 1 рамы 7 и вертикальный шов между рамами 6 (Фиг. 5). Между примыкающими друг к другу рамами 6-6-7 предусматриваются монтажные зазоры, которые после установки и фиксации рам заполняются раствором. После монтажа рам первого этажа, заделки монтажных швов и омоноличивания вертикальных стыков стоек рам в уровне фундамента устанавливаются плиты перекрытий первого этажа. После этого монтируются Н-рамы следующего этажа и так далее. На каждом этапе производится обетонирование вертикальных стыков примыкающих другу к другу стоек рам 6, 7, при этом все стыки, примыкающих друг к другу рам бетонируются одновременно.
Диск перекрытия состоит из рядовых и связевых плит: 8 - рядовая плита; 11 - связевая плита на контуре; 12, 13 связевые плиты внутренние (Фиг. 7). Также могут применяться доборные плиты 14, 15 (Фиг. 7) в лестнично-лифтовых узлах. Жесткость диска перекрытия в горизонтальной плоскости обеспечивается связями плит перекрытий между собой и ригелями каркаса.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. То есть, совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано для строительства.
Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки позволяют получить заданный технический результат - упрощение и ускорение монтажа, повышение надежности здания при нагрузках на здание, возникающих при чрезвычайных ситуациях, т.е. являются существенными.
Изобретение в том виде, как она охарактеризована в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета изобретения. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".