СОВМЕЩЕННЫЙ УЗЛОВОЙ СТЫК РИГЕЛЕЙ И КОЛОНН
COMBINED JOINT OF GIRDERS AND COLUMNS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области строительства и предназначено для многоэтажных и высотных зданий, возводимых в сейсмоопасных районах.
Уровень техники
Известно сборно-монолитное перекрытие каркасного здания (патент RU 2285772 С1, опубл. 20.10.2006), которое включает монолитно соединенные с колоннами каркаса сборно-монолитные ригели, шесть из которых выполнены с нижней частью в виде уширенной сборной полки, образующей после выполнения монолитной верхней части ригеля, один или два боковых протяженных по длине консольных свеса для опирания на них плит перекрытия торцами или боковыми гранями и верхней монолитной частью, содержащей в поперечном сечении стенку и верхнюю уширенную полку с одним или двумя ответными нижними свесами, примоноличенными к опертым на ригель плитам перекрытия, а также опертые на ригели плиты перекрытия.
Недостатком этого технического решения является то, что монолитная часть ригеля выполняется выше верхней полки плит перекрытия, что приводит к необходимости устройства опалубки и возникают уступы в полу в месте расположения ригелей, что приводит к необходимости скрывать верхние части ригелей в конструкции пола. Кроме того, конструктивное решение предполагает достаточно большое количество монолитных работ по созданию несущих конструкций перекрытия, выполняемых на строительной площадке, что в целом увеличивает сроки возведения здания.
В качестве прототипа рассмотрим стыковой узел «колонна-ригели-колонна» (патент RU 109766 U1, опубл. 27.10.2011), в котором в качестве нижней и верхней колонн установлены колонны поэтажной разрезки с отверстиями в верхних торцах и арматурными выпусками в нижних торцах, в центре верхних торцов колонн замоноличены резьбовые втулки, ригели выполнены сборно-монолитными, опорные торцы ригелей выполнены с двухсторонними скосами, в замоноличенном стыке выполнены отверстия, соосные отверстиям в торце нижней колонны и арматурным выпускам верхней колонны.
Недостатком данного технического решения является низкая надежность устройства, так как отсутствуют конструктивные элементы, позволяющие закрепить ригели к колоннам, что не позволяет использовать данное решение при сейсмических воздействиях.
Сущность изобретения
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая конструкция, является создание железобетонного каркаса для сейсмостойкого здания, в котором в одном узле совмещается стык колонн и ригелей с обеспечением прочности и надежности узла при действии сейсмических нагрузок, обеспечивающего минимальный объем монолитного железобетона.
Технический результат, достигаемый при помощи предложенного решения, заключается в повышении надежности узла стыка ригелей и колонн каркасного здания при воздействии на него нагрузок, включая сейсмические воздействия, и в сокращении сроков возведения каркаса за счет совмещения в одном узле стыка ригеля и колонны.
Основной технический результат достигается тем, что в совмещенном узловом стыке ригелей и колонн, включающем колонны ригели и плиты перекрытия, в отличие от прототипа, в верхней части колонн выполнены вертикальные ниши и расположены анкерные болты, пропущенные через торцевую пластину, в нижней части колонн выполнена закладная деталь в виде нижней торцевой пластины с четырьмя угловыми отверстиями, оснащенная уголками с приваренными под углом к горизонтальной плоскости пластинами ограничителями, в вертикальных нишах нижерасположенной колонны установлены несущие железобетонные ригели таврового сечения с двухсторонними полками, а в перпендикулярном направлении к ним на торцевой пластине установлены своими опорными частями связевые железобетонные ригели таврового сечения с двухсторонними полками, через угловые отверстия нижней торцевой пластины вышерасположенной колонны пропущены анкерные болты нижерасположенной колонны, а плиты перекрытия установлены на полки несущих железобетонных ригелей, причем расстояние между началом полок и торцом несущего железобетонного ригеля равно ширине участка его опирания в вертикальную нишу, а расстояние между началом полок и торцом связевого железобетонного ригеля равно ширине его участка опирания на нижерасположенную колонну, арматурные каркасы заведены через арматурные выпуски несущих железобетонных ригелей в пустоты плит перекрытий, при этом вдоль несущих ригелей и над ними установлены два арматурных стержня, а на опорных частях связевого железобетонного ригеля установлена закладная деталь в виде стальной пластины для соединения связевых ригелей смежных пролетов, которые соединены между собой путем приварки к закладным деталям на их торцах двух арматурных стержней.
Сейсмостойкость обеспечивается тем, что в одном узле совмещается стык колонн и ригелей с обеспечением прочности и надежности узла. Кроме того, восприятие усилий сдвига в узле обеспечивается установкой арматурных каркасов в пустоты смежных плит перекрытий через петлевые арматурные выпуски несущих ригелей и установкой двух арматурных стержней, которые расположены вдоль несущих ригелей и над ними с последующим обетонированием межплитного пространства и пустот плит перекрытия в опорной зоне бетоном замоноличивания.
Краткое описание чертежей
на фиг.1 - общий вид сверху совмещенного узла сопряжения ригелей и колонн;
на фиг.2 - разрез А-А, проходящий поперек связевого ригеля и по плитам перекрытия в области совмещенного узла сопряжения ригелей и колонн;
на фиг.3 - разрез В-В, проходящий вдоль несущего ригеля поперек плит перекрытия и по колонам в области совмещенного узла сопряжения ригелей и колонн;
на фиг.4 - разрез С-С, проходящий поперек несущего ригеля вдоль плит перекрытия в области совмещенного узла сопряжения ригелей и колонн;
на фиг.5 - разрез D-D, проходящий над несущим ригелем и пересекающий связевый ригель в области совмещенного узла сопряжения ригелей и колонн;
на фиг.6 - колонна каркасного сейсмостойкого здания;
на фиг.7 - разрез Е-Е, проходящий по боковой грани колонны со стороны вертикальной ниши;
на фиг.8 - разрез F-F, проходящий поперек верхней части колонны, где расположены вертикальные ниши;
на фиг.9 - разрез G-G, проходящий по нижней части колонны, где расположены уголки;
на фиг.10 - несущий железобетонный ригель таврового сечения;
на фиг.11 - разрез Н-Н вдоль боковой грани несущего железобетонного ригеля;
на фиг.12 - разрез J-J поперек оси железобетонного ригеля в его опорной части;
на фиг.13 - разрез К-К поперек оси несущего железобетонного ригеля на участке между опорами;
на фиг.14 - связевый железобетонный ригель таврового сечения;
на фиг.15 - разрез L-L поперек оси связевого ригеля на участке между опорами;
на фиг.16 - разрез М-М поперек оси связевого ригеля в опорной его части.
Осуществление изобретения
Узел включает вышерасположенную железобетонную колонну 1 и нижерасположенную железобетонную колонну 2 высотой на один этаж, железобетонный несущий ригель перекрытия 3 таврового сечения, железобетонный связевый ригель 4 таврового сечения, многопустотные железобетонные или керамзитобетонные плиты перекрытия 5. Железобетонные колонны 1 и 2, железобетонные несущие ригели 3 и связевые ригели 4 сопрягаются между собой в едином узловом совмещенном стыке.
Железобетонные колонны 1 и 2 имеют одинаковое конструктивное решение, в верхней части они содержат анкерные болты 6, пропущенные через торцевую стальную пластину 7, и вертикальные ниши 8 для установки в них опорной части несущего железобетонного ригеля 3. В нижней части колонн 1 и 2 расположена закладная деталь в торце, выполненная в виде нижней торцевой пластины 9, с четырьмя угловыми отверстиями 10, оснащенной уголками 11 с приваренными под углом к горизонтальной плоскости пластинами-ограничителями 12. Уголки 11 и пластины 12 образуют ниши, а к боковым граням уголков 11 крепятся анкера (анкерные устройства), анкерующие закладную деталь в нижнем торце колонн 1 и 2.
Несущие железобетонные ригели 3 имеют двухсторонние полки 13 в верхней части сечения, предназначенные для опирания плит перекрытия 5. Полки 13 не доходят до торца несущего железобетонного ригеля 3 на ширину участка его опирания в вертикальную нишу 8 колонн 1 и 2. На верхней грани несущего железобетонного ригеля 3 расположены арматурные петлевые выпуски 14, установленные вдоль него с регулярным шагом.
Связевые железобетонные ригели 4 имеют двухсторонние полки 15, которые не доходят до его торца на ширину участка его опирания на нижнюю колонну 2. Также до торца связевого железобетонного ригеля 4 не доходит его часть сечения, расположенная ниже полок. Высота полок 15 соответствует высоте плит перекрытия 4. На опоре ригель имеет прямоугольное сечение (сечение М-М на фиг.16). На верхней грани на торцах (на опорных частях) связевого ригеля 4 имеется закладная деталь 16, представляющая из себя стальную пластину, предназначенную для соединения связевых ригелей 4 смежных пролетов в узловом совмещенном стыке.
В узловом совмещенном стыке соединяются вышерасположенная колонна 1 и нижерасположенная колонна 2, несущие железобетонные ригели 3 и связевые железобетонные ригели 4. На несущие железобетонные ригели 3 опираются многопустотные железобетонные или керамзитобетонные плиты перекрытия 5. В перпендикулярном направлении к несущим железобетонным ригелям 3 устанавливаются связевые железобетонные ригели 4, которые своими концевыми участками устанавливаются на торцевую стальную пластину 7 нижерасположенной колонны 2. Связевые железобетонные ригели 4 смежных пролетов соединяются между собой путем приварки к закладным деталям 16 на их торцах двух арматурных стержней 17.
Многопустотные железобетонные или керамзитобетонные плиты 5 устанавливаются на полки 13 несущих железобетонных ригелей 3.
Арматурные каркасы 18 заведены через арматурные петлевые выпуски 14, расположенные в несущем железобетонном ригеле 3, и заведены в пустоты плит перекрытий 5. На арматурные каркасы 18 вдоль несущего ригеля 2 между торцами плит перекрытия 5 устанавливаются арматурные стержни 19. Межплитное пространство и пустоты плит перекрытия 5 в опорной зоне заполнены бетоном замоноличивания 20.
Вышерасположенная колонна 1 (колонна верхнего этажа) установлена таким образом, что отверстия в торцевой пластине 9 надеты на анкерные болты 6 нижерасположенной колонны 2 (колонны нижнего этажа), а торцевая пластина 9 зафиксирована котировочными гайками 21 и фиксирующими гайками 22. Зазоры под торцевой стальной пластиной 9 вышерасположенной колонны 1 и ниши, образованные уголками 11 и пластинами 12, заполнены монолитным бетоном 23.
Устройство совмещенного узлового стыка ригелей и колонн каркасного сейсмостойкого здания осуществляется следующим образом. После монтажа нижерасположенной колонны 2 в ее вертикальные ниши 8 устанавливаются несущие железобетонные ригели 3 своими опорными частями без полок 13. На торцевую пластину 7 этой же колонны в направлении, перпендикулярном несущим ригелям 3, устанавливаются связевые ригели 4 своими опорными частями без полок 15. Производится приварка арматурных стержней 17 к закладным деталям 16 связевых ригелей 4.
На несущий ригель 3 с одной стороны устанавливаются многопустотные плиты перекрытия 5, при этом арматурные петлевые выпуски 14 несущего ригеля 3 оказываются напротив пустот плит перекрытия 5. Через петли арматурных петлевых выпусков 14 в пустоты плит перекрытия 5 заводятся арматурные каркасы 18 таким образом, чтобы не препятствовать монтажу противоположных плит перекрытия, после монтажа которых каркасы 18 заводятся и в их пустоты. На арматурные каркасы 18 между торцами многопустотных плит перекрытия 5 устанавливают два арматурных стержня 19, которые расположены вдоль несущих ригелей 3 и над ними. В последнюю очередь межплитное пространство и пустоты плит перекрытия 5 в опорной зоне заполняются бетоном замоноличивания 20.
На анкерные болты 6 нижерасположенной колонны 2 навинчивают нижние котировочные гайки 21, затем устанавливают вышерасположенную колонну 1 таким образом, чтобы отверстия в пластине 9 закладной детали колонны 1 оделись на анкерные болты 6 и пластина 9 оперлась на котировочные гайки 21. При помощи котировочных гаек 21 производят регулировку высотного положения и отклонения от вертикали верхней колонны 1. После приведения верхней колонны 1 в проектное положение и закрепления фиксирующими гайками 22, горизонтальный шов и ниши замоноличиваются мелкозернистым бетоном 23.
Совмещение в одном узле стыка несущих ригелей, связевых ригелей и колонн смежных этажей позволяет снизить количество технологических операций при выполнении монолитных работ и за счет этого в целом снизить трудоемкость и сроки возведения каркаса здания.