ЗДАНИЕ
BUILDING

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству каркасных зданий с безбалочными бескапительными перекрытиями различной этажности.
Известно многоэтажное здание, состоящее из монолитных безригельных перекрытий, вертикальных диафрагм, колонн и трехслойных наружных стен из штучных материалов с эффективным утеплителем, в котором монолитный каркас выполнен в безригельном конструктивном решении с опиранием монолитных перекрытий непосредственно на монолитные железобетонные колонны и вертикальные диафрагмы, а наружные стены выполнены самонесущими и имеют консольно защемленные конструкции по фасаду (патент РФ №21054, 2001).
Наиболее близким из известных является здание, содержащее сборные по высоте колонны, замоноличенные друг с другом и с надколенными плитами, и межколонные плиты перекрытия. Надколонные и межколонные плиты выполнены плоскими, и на их ребрах образованы полочки и поперечные вертикально расположенные петлевые выпуски арматуры. Полочки образованы в нижней части ребер только одной из двух смежных плит, а петлевые выпуски арматуры имеют длину, не превышающую ширину полочки, и смонтированы в перекрытии с перехлестом в вертикальной плоскости смежных плит. На ребрах надколенных плит в нижней их части образованы дискретно расположенные по длине ребра опорные столики, а в верхней части продольных ребер смежных межколонных плит выполнены ответные консоли, причем опорные столики и консоли расположены в плоскости плит, и длина опорных столиков и консолей равна ширине полочки (патент РФ №2247812, 2004).
Недостатком известных технических решений являются невысокие характеристики эффективности процесса монтажа узла соединения колонн, обусловленные:
- повышенной трудоемкостью стыковки петлевых выпусков рабочей арматуры верхней колонны со стержневыми выпусками рабочей арматуры нижней колонны вследствие как неточности изготовления и расположения выпусков арматуры, так и возможных деформаций петлевых выпусков и стержней рабочей арматуры;
- увеличением времени монтажа узла соединения колонн вследствие необходимости сопряжения петлевых выпусков рабочей арматуры верхней колонны со стержневыми выпусками рабочей арматуры нижней колонны, имеющих как неточные размеры изготовления, так и изменение размеров вследствие возможных деформаций, происходящих на различных стадиях процесса строительства.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение характеристик эффективности процесса монтажа узла соединения колонн, обеспечиваемое снижением трудоемкости процесса сопряжения выпусков рабочей арматуры верхней и нижней колонн и, как следствие, уменьшением времени монтажа узла соединения колонн за счет гарантированного позиционирования сопряжения арматуры узла.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечиваются тем, что здание включает стены, фундамент, плиты перекрытий, опирающиеся на объединенные стыковыми соединениями по их высоте колонны, выполненные на торцевых поверхностях с обращенными друг к другу меньшими основаниями усеченными пирамидами, установленные на меньших основаниях пирамид и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы с центральными отверстиями, трубку, размещенную в выполненных в нижней пирамиде нижней колонны центральных отверстиях, соединительный стержень, установленный в трубке и в центральных отверстиях фиксирующих элементов и жестко связанный с верхней пирамидой, связующий элемент, выполненные в виде стержней выпуски рабочей арматуры нижней колонны, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне и жестко связанные между собой стержень, вставку и L-образный выпуск арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем выпуска арматуры нижней колонны, при этом связующий элемент взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид, выпусками рабочей арматуры колонн, колоннами и плитой перекрытия, L-образные выпуски арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны, соосно направлены полками друг к другу, при этом сумма расстояния от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны, диаметра стержня арматуры верхней колонны и расстояния между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры превышает не менее чем на толщину вставки между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры сумму расстояния от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны и диаметра стержня арматуры нижней колонны.
Расстояние от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны, предпочтительно, равно расстоянию от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны.
На фиг.1 схематично представлено каркасное здание с безбалочными бескапительными перекрытиями.
На фиг.2 представлено схематическое изображение общего вида узла соединения колонн здания.
На фиг.3 - узел соединения в процессе монтажа.
На фиг.4 - вид 1-1 на фиг.2.
На фиг.5 - узел выпуска рабочей арматуры верхней колонны.
На фиг.6 - фиксирующие элементы 9, установленные на меньших основаниях пирамид.
На фиг.7 - вид А на фиг.2.
На фиг.8 - вид В на фиг.2.
Здание (фиг.1) включает стены 1, фундамент 2, плиты перекрытий 3, опирающиеся на объединенные стыковыми соединениями 4 по их высоте железобетонные колонны 5 и 6. Узел соединения этих колонн содержит выполненные на торцевых поверхностях колонн 5, 6 и обращенные друг к другу меньшими основаниями усеченные пирамиды 7 и 8, установленные на меньших основаниях пирамид 7 и 8 и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы 9, трубку 10, размещенную в центральных отверстиях 11, выполненных в нижней пирамиде 8 и нижней колонне 6, соединительный стержень 12, установленный в трубке 10, центральных отверстиях 13 фиксирующих элементов 9 и жестко связанный с верхней пирамидой 7. Также узел содержит связующий элемент 14, выполненные в виде стержней 15 выпуски рабочей арматуры нижней колонны 6, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны 5, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне 5 и жестко связанные между собой стержень 16, вставку 17 и L-образный выпуск 18 арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем 15 выпуска арматуры нижней колонны 6.
При этом связующий элемент 14, представляющий собой бетон омоноличивания стыка, взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид 7 и 8, выпусками рабочей арматуры 15 и 18 колонн, колоннами 5 и 6 и плитой перекрытия 3. L-образные выпуски 18 арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны 5, направлены полками 19 друг к другу, а взаимное расположение стержней 16 и 15 арматуры верхней 5 и нижней 6 колонн, вставок 17 и L-образных выпусков 18 рабочей арматуры верхней колонны 5 определено соотношением:
в
н
a+D+δ>в+D,
где а - расстояние [мм] от грани верхней колонны 5 до ближайшего стержня 16 узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны 5,
в - расстояние [мм] от грани нижней колонны 6 до ближайшего стержня 15 выпуска рабочей арматуры нижней колонны 6,
в
н
D и D - диаметры стержней 16 и 15 арматуры верхней 5 и нижней 6 колонн соответственно,
δ - толщина вставки 17, предпочтительно, равна 5-10 мм.
Стержни 16, вставка 17 и L-образные выпуски 18 арматуры охвачены опоясывающим хомутом 20 (фиг.5). Максимальная эффективность при создании и монтаже узла соединения колонн 5 и 6 достигается в том случае, если расстояния «а» и «в» выбраны равными друг другу.
Монтаж узла соединения колонн на строительной площадке производят следующим образом.
После установки нижней колонны 6 устанавливается верхняя колонна 5. Соединительный стержень 12 фиксируется в трубке 10, проходя через центральное отверстие 13 фиксирующего элемента 9, после чего колонны 5 и 6 выверяются в проектном положении. Затем фиксирующие элементы 9 жестко связываются друг с другом посредством сварки. После этого L-образные выпуски 18 рабочей арматуры верхней колонны 5, установленные рядом со стержнями 15 выпусков рабочей арматуры нижней колонны 6, жестко связываются друг с другом посредством сварки. При этом L-образные выпуски 18 арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны 5, направлены полками 19 друг к другу. Снижение трудоемкости процесса сопряжения выпусков рабочей арматуры верхней 5 и нижней 6 колонн и, как следствие, уменьшение времени монтажа узла соединения колонн обеспечивается за счет того, что взаимное расположение стержней 16 и 15 арматуры верхней 5 и нижней 6 колонн, вставок 17 и L-образных выпусков 18 рабочей арматуры верхней колонны 5 осуществляют на основании соотношения:
в
н
а+D+δ>в+D,
где:
а - расстояние от грани верхней колонны 5 до ближайшего стержня 16 узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны 5,
в - расстояние от грани нижней колонны 6 до ближайшего стержня 15 выпуска рабочей арматуры нижней колонны 6,
в
н
D и D - диаметры стержней 16 и 15 арматуры верхней 5 и нижней 6 колонн соответственно,
δ - толщина [мм] вставки 17.
Наибольшей эффективностью обладает техническое решение узла соединения колонн 5 и 6, характеризующееся тем, что расстояния «а» и «в» равны друг другу. На заключительном этапе монтажа узла соединения колонн 5 и 6 производится заполнение полости узла связующим элементом 14, вследствие чего осуществляется его замоноличивание.
Изобретение позволяет повысить характеристики эффективности процесса строительства зданий за счет снижения трудоемкости процесса монтажа узла соединения колонн и уменьшения времени на его монтаж.
Предлагаемый узел соединения колонн обладает большой прочностью и надежностью, а также отличается повышенными характеристиками эффективности процесса его монтажа, что позволяет его использовать в конструкциях зданий различного назначения, в частности при строительстве каркасных зданий с безбалочными бескапительными перекрытиями различной этажности.