КОМБИНИРОВАННАЯ СБОРНО-МОНОЛИТНАЯ КАРКАСНО-СТЕНОВАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ "ВОЛГА"

Заявляемая полезная модель относится к строительным трехмерным конструкциям, а именно к сборно-монолитным каркасно-стеновым конструкциям, и может быть применена в строительстве малоэтажных и многоэтажных жилых и общественных зданий разных типов.
Полезная модель имеет специальное название: "Комбинированная сборно-монолитная каркасно-стеновая конструкция для жилых и общественных зданий "Волга".
Из уровня техники известна комбинированная сборно-монолитная конструктивная система для разных типов жилых и общественных зданий (Уткин В.Л., Цалюк И.К. Красногорский каркас-основа домостроительного комбината XXI. Ж-л "Инвестиции и строительство", Москва №5, 2004). Указанная система содержит сборно-монолитный каркас дома с размещенными в этом каркасе железобетонными панелями для шахт лифтов, железобетонными вентиляционными блоками и блоками дымоудаления, железобетонными лестничными площадками и маршами, и самонесущими внешними стенами из газобетонных блоков. При этом указанный объемно-пространственный каркас дома состоит из вертикальных стержневых и горизонтальных плоскостных конструктивных элементов, которыми являются сборные железобетонные колонны и железобетонные перекрытия из многопустотных напряженных плит. Между плитами перекрытия устанавливаются ригели из монолитного железобетона.
Недостатком описанной конструктивной системы является большая трудоемкость создания ригелей из монолитного железобетона а также то, что перенапряженные многопустотные плиты перекрытия длиной 7,2 м за счет разницы напряжений в арматуре имеют перекосы по диагонали и изгибы по длине плиты до 15 мм. Устранение же указанного недостатка, а именно, выравнивание потолка по плоскости, предусматривает нанесение штукатурки на сетке или размещение подвесного потолка из листовых материалов, например, из гипсокартона. При этом в обоих случаях увеличивается толщина перекрытия, что, в свою очередь, приводит к уменьшению высоты этажа и увеличения стоимости дома.
Также известна конструктивная система каркаса с элементами таврового сечения, которая описана в документах авторского свидетельства СССР №947325, опубликованных в 1981 году. Особенностью каркаса этой системы является применение колонн линейного, углового, Т-образного и крестообразного сечения, в которых толщина полок принята ровной толщине перегородок, что исключает выступ несущих железобетонных конструкций в квартирах. Конфигурация колонн обеспечивает надежную жесткость каркаса здания в обоих направлениях. Плоские железобетонные плиты перекрытия имеют шпонки и выпуски арматуры, которые во время замоноличивания создают жесткий диск перекрытия.
К недостаткам этой конструктивной системы следует отнести планировочную ограниченность за счет заложенной номенклатуру плит перекрытия и относительно большие расходы стали, необходимость использования высокомарочных бетонов, а также большую трудоемкость работ во время ванной сварки выпусков арматуры в колоннах и плоских плитах перекрытия.
Известна также сборно-монолитная система с широким шагом несущих стен, выполненных из монолитного железобетона, и сборными многопустотными плитами перекрытия (Волга В.С., Армановский Л.И., Дехтяр С.Б. "Архитектурные конструкции гражданских зданий", Издательство "Строитель", Киев, 1987). В этом решении вертикальные стенные несущие конструкции выполнены из монолитного железобетона с широким межквартирным шагом до 6,3 м, а плиты перекрытия выполнены многопустотными из сборного железобетона заводского производства. Преимуществом этой конструктивной системы является возможность строительства в отсутствии промышленной базы для изготовления несущих вертикальных конструкций, а также экономное использование материалов за счет объединения в конструкциях межквартирных стен несущих и звукоизоляционных качеств.
Однако, указанная система имеет и такие недостатки, как большая трудоемкость и увеличение сроков строительства за счет возведения несущих конструкций межквартирных стен из монолитного железобетона, а также увеличенные расходы бетона с учетом конструктивных требований к сопротивлению сборных многопустотных плит перекрытия с учетом необходимости выполнения сечения несущих стен из монолитного железобетона не менее 0,22 м. К недостаткам также следует отнести невозможность образования ровного потолка из многопустотных сборных плит перекрытия.
Известна классификация всех конструктивных систем (Лишак В.И. Классификация строительных конструктивных систем. Ж-л "Жилищное строительство" М. №7, 1985) с изложенными выводами о перспективности комбинированных конструктивных систем, которые совмещают совместную работу колонны, несущих стен и лифтовых стволов. Однако эти выводы не содержат предложений относительно конкретной реализации комбинированных конструктивных решений.
Последующие теоретические обоснования и выбор методики технико-экономического анализа комбинированных конструктивных решений и принятия решений на оптимальном уровне предоставлены в таких публикациях: Полтавцев С.И., Монфред Ю.Б., Волга В.С. "Технологичность жилых зданий", Стройиздат, М., 2000; Волга В.С., Естафьев В.И. "Облегченное большепролетное трехслойное перекрытие", Сборник, КИЕВЗНИИЭП, Киев, 2001; Волга В.С. "Системный поход к разработке новых конструктивных решений", Сборник, КИЕВЗНИИЭП, "Конструкция жилых зданий", Киев, 2003, стр.26, книга 1.
Наиболее близким решением к заявляемой полезной модели, которое отвечает теоретическим исследованием, изложенным в вышеуказанных публикациях, является комбинированная сборно-монолитная конструктивная система для разных типов жилых и общественных зданий, описанная в документах к патенту Украины на полезную модель №37960 (МПК: Е04Н 1/00; Е04Н 3/00; Е04Н 5/00; E04G 23/06; Е04В 2/00; опубл. 10.12.2008).
Указанная комбинированная сборно-монолитная конструктивная система содержит объемно-пространственный каркас здания с размещенными в этом каркасе железобетонными комбинированными межквартирными панелями, железобетонными объемными элементами или панелями для шахт лифтов, железобетонными вентиляционными блоками и блоками дымоудаления, железобетонными лестничными площадками и маршами, и самонесущими внешними стенами. При этом объемно-пространственный каркас дома состоит из вертикальных стержневых и горизонтальных плоскостных конструктивных элементов, которыми являются железобетонные колонны и железобетонные перекрытия соответственно. Железобетонные колонны, железобетонные объемные элементы или панели для шахт лифтов, железобетонные лестничные площадки и марши, железобетонные комбинированные межквартирные панели и железобетонные вентиляционные блоки и блоки дымоудаления выполнены сборными и с расположением внутри металлических армирующих конструктивных элементов. Железобетонное перекрытие расположено перпендикулярно продольной оси колонн, причем железобетонные колонны выполнены квадратного или прямоугольного поперечного сечения. Внешние стены выполнены самонесущими и опираются на горизонтальный конструктивный элемент каркаса - на перекрытие в разных вариантах конструктивного выполнения в зависимости от архитектурных и других требований. Указанный горизонтальный конструктивный элемент каркаса выполнен толщиной не меньше 0,16 м, а железобетонные комбинированные межквартирные панели установлены соответствующим образом между указанными колоннами. В железобетонном перекрытии каркаса здания выполнены вырезы или выемки для инженерных коммуникаций и для прохода или установки железобетонных объемных элементов или панелей для шахт лифтов, железобетонных вентиляционных блоков и блоков дымоудаления, железобетонных лестничных площадок и маршей.
Как известно, несущей стеной является стена, которая воспринимает собственный вес и нагрузку от плит перекрытия, а также возможные горизонтальные (ветровые) нагрузки. А самонесущей стеной является стена, которая опирается на плиту перекрытия и через плиту перекрытия передает нагрузку от собственного веса на вертикальные несущие элементы, а также воспринимает возможные горизонтальные (ветровые) нагрузки.
Главным недостатком описанной конструктивной системы является конструктивное решение узлов пересечения сборной железобетонной колонны и монолитной плиты перекрытия. Такие решения выдерживают нагрузку только при строительстве в общих условиях. При этом известно, что в пересечении колонны и плиты перекрытия необходимо создание узла со сплошным бетоном не меньше 0,2 м. Однако в описанной конструктивной системе выполнить эти требования невозможно.
В основу полезной модели поставлена задача, путем устранения недостатков известных решений, обеспечить возможность свободного планирования внутренних помещений здания без внутренних плоскостных вертикальных несущих конструкций при строительстве в любых сложных горно-геологических условиях с одновременным уменьшением расходов на строительство за счет особенностей выполнения конструктивных элементов и их связей.
Поставленная задача решается за счет того, что комбинированная сборно-монолитная каркасно-стеновая конструкция для жилых и общественных зданий, которая включает панели для лифтовых шахт, блоки для вентиляции и дымоудаления, железобетонные лестничные площадки и марши, как минимум одну монолитную железобетонную плиту перекрытия с вырезами для прохода инженерных коммуникаций, внешние самонесущие стены для общих условий строительства или внешние несущие стены для сложных условий строительства, а также выполненные с возможностью обеспечения жесткости конструкции и межквартирной звукоизоляции комбинированные межквартирные панели, имеет сборные железобетонные колонны, которые расположены таким образом, что горизонтальное расстояние между их продольными осями составляет от 3 м до 10,2 м, при этом сборные железобетонные колонны, которые удерживают от одной но не более девяти монолитных железобетонных плит перекрытия, состоят из последовательно соединенных в вертикальном направлении элементов, каждый из которых имеет горизонтальное сечение в виде прямоугольника с разными смежными сторонами, а вместе эти элементы образуют колонну с крестообразным общим горизонтальным сечением и/или колонну с Т-образным общим горизонтальным сечением и/или колонну с Г-образным общим горизонтальным сечением и колонну с прямоугольным общим горизонтальным сечением в зависимости от зоны расположения такой колонны в каркасе конструкции, а сборные железобетонные колонны, которые удерживают от десяти но не более шестнадцати монолитных железобетонных плит перекрытия, состоят из последовательно соединенных в вертикальном направлении элементов, каждый из которых имеет квадратное горизонтальное сечение, а сборные железобетонные колонны, которые удерживают больше шестнадцати монолитных железобетонных плит перекрытия, состоят из одного ряда последовательно соединенных в вертикальном направлении элементов, каждый из которых имеет квадратное горизонтальное сечение, и расположенных вплотную к указанному ряду от одного до четырех рядов последовательно соединенных в вертикальном направлении элементов, каждый из которых имеет горизонтальное сечение в виде прямоугольника с разными смежными сторонами, а вместе все эти элементы образуют колонну с общим горизонтальным крестообразным сечением, в центре которого расположен квадрат, и/или колонну с общим горизонтальным Т-образным сечением, в центре которого расположен квадрат, и/или колонну с общим горизонтальным Г-образным сечением, в углу которого расположен квадрат, и колонну с общим горизонтальным сечением в виде сочетания квадрата и прямоугольника с разными смежными сторонами в зависимости от зоны расположения такой колонны в каркасе конструкции, к тому же, расстояние по вертикале между соседними монолитными железобетонными плитами перекрытия составляет до 12 м, кроме того, каждый вышеуказанный элемент сборной железобетонной колонны выполнен железобетонным и в виде вертикально вытянутого прямоугольного параллелепипеда с выпущенными из его торцов наружу участками внутренней арматуры, а каждый стык сборной железобетонной колонны с монолитной железобетонной плитой перекрытия выполнен путем заливки бетонным раствором зазора между вышеописанными последовательно соединенными арматурой элементами сборной железобетонной колонны при изготовлении монолитной железобетонной плиты перекрытия с применением опалубки и в результате затвердения указанного раствора, при этом вертикальный размер описанного зазора между соединенными арматурой элементами сборной железобетонной колонны равен толщине монолитной железобетонной плиты перекрытия, к тому же, межквартирные панели установлены таким образом, что опираются на монолитную железобетонную плиту перекрытия, обеспечивая восприятия изгибающих и сдвиговых усилий, или таким образом, что поддерживают монолитную железобетонную плиту перекрытия, обеспечивая восприятие вертикальных нагрузок, изгибающих и сдвиговых усилий, кроме того, при расположении сборных железобетонных колонн таким образом, что горизонтальное расстояние между их продольными осями составляет до 6 м, монолитная железобетонная плита перекрытия выполнена однослойной с толщиной до 0,16 м, а при расположении сборных железобетонных колонн таким образом, что горизонтальное расстояние между их продольными осями составляет от 6 м до 10,2 м, монолитная железобетонная плита перекрытия выполнена многослойной с толщиной от 0,2 м до 0,3 м.
Именно перечисленные признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи.
Расположение соседних сборных железобетонных колонн на расстоянии от 3 до 10,2 м, выполненных вышеописанным образом с учетом существующих норм, расположение соседних монолитных железобетонных плит перекрытия на расстоянии до 12 м с учетом существующих норм и указанного допустимого расстояния между сборными железобетонными колоннами, а также выполнение вышеописанным образом, с учетом существующих норм, плит перекрытия с толщиной до 0,16 м и от 0,2 до 0,3 м, в сочетании с описанным выше выполнением этих и других элементов конструкции и с учетом вышеописанных связей этих элементов, позволяет максимально снизить расход бетона и арматуры при обеспечении нормального восприятия всех действующих нагрузок и прочности общей конструкции. Именно пределы указанных параметров в сочетании с исполнением всех элементов конструкции и их связей позволяет построить максимально дешевую комбинированную сборно-монолитную каркасно-стеновую конструкцию для жилых и общественных зданий при обеспечении достаточно свободных возможностей планирования здания без внутренних плоскостных вертикальных несущих конструкций при строительстве в любых сложных горно-геологических условиях. Выход за пределы указанных параметров приводит к нецелесообразности внедрения описанного решения и необходимости применения других, вышеописанных известных решений.
С учетом всех существующих нормативов, сочетание всех вышеописанных элементов конструкции вышеприведенным образом позволяет обеспечить возможность свободного планирования внутренних помещений дома без внутренних плоскостных вертикальных несущих конструкций при строительстве в любых сложных горно-геологических условиях с одновременным уменьшением расходов на строительство.
Суть полезной модели объясняется чертежами, где изображено на:
фиг.1 - схема комбинированной сборно-монолитной каркасно-стеновой конструкции для жилых и общественных зданий со сборными железобетонными колоннами, которые удерживают от одной но не более девяти монолитных железобетонных плит перекрытия;
фиг.2 - схема комбинированной сборно-монолитной каркасно-стеновой конструкции для жилых и общественных зданий со сборными железобетонными колоннами, которые удерживают от десяти но не более шестнадцати монолитных железобетонных плит перекрытия;
фиг.3 - схема комбинированной сборно-монолитной каркасно-стеновой конструкции для жилых и общественных зданий со сборными железобетонными колоннами, которые удерживают более шестнадцати монолитных железобетонных плит перекрытия.
Комбинированная сборно-монолитная каркасно-стеновая конструкция для жилых и общественных зданий включает панели для шахт лифтов, блоки для вентиляции и дымоудаления, железобетонные лестничные площадки и марши, как минимум одну монолитную железобетонную плиту перекрытия с вырезами для прохода инженерных коммуникаций, внешние самонесущие стены для общих условий строительства или внешние несущие стены для сложных условий строительства, а также выполненные с возможностью обеспечения жесткости конструкции и межквартирной звукоизоляции комбинированные межквартирные панели и сборные железобетонные колонны. Количество указанных элементов конструкции зависит от планировки и количества этажей дома.
При этом, сборные железобетонные колонны расположены таким образом, что горизонтальное расстояние между их продольными осями составляет от 3 м до 10,2 м, что позволяет получить достаточно большую площадь отдельных помещений здания. А монолитные железобетонные плиты перекрытия расположены на вертикальном расстоянии до 12 м между соседними, что обеспечивает достаточно большие вертикальные размеры отдельных помещений.
Кроме того, каждый вышеуказанный элемент сборной железобетонной колонны выполнен железобетонным и в виде вертикально вытянутого прямоугольного параллелепипеда с выпущенными из его торцов наружу участками внутренней арматуры. А каждый стык сборной железобетонной колонны с монолитной железобетонной плитой перекрытия получен путем заливки бетонным раствором зазора между вышеуказанными последовательно соединенными арматурой элементами сборной железобетонной колонны при изготовлении монолитной железобетонной плиты перекрытия с применением опалубки и в результате затвердения указанного раствора. При этом вертикальный размер указанного зазора между соединенными арматурой элементами сборной железобетонной колонны равен толщине монолитной железобетонной плиты перекрытия.
Межквартирные панели установлены таким образом, что опираются на монолитную железобетонную плиту перекрытия, обеспечивая восприятия изгибающих и сдвиговых усилий, или таким образом, что поддерживают монолитную железобетонную плиту перекрытия, обеспечивая восприятие вертикальных нагрузок, изгибающих и сдвиговых усилий.
При расположении сборных железобетонных колонн таким образом, что горизонтальное расстояние между их продольными осями составляет до 6 м, монолитная железобетонная плита перекрытия выполнена однослойной с толщиной до 0,16 м. А при расположении сборных железобетонных колонн таким образом, что горизонтальное расстояние между их продольными осями составляет от 6 до 10,2 м, монолитная железобетонная плита перекрытия выполнена многослойной с толщиной от 0,2 до 0,3 м.
При этом, все вышеописанные параметры элементов конструкции и широкие возможности свободного планирования помещений здания непосредственно связаны с тем, что сборные железобетонные колонны, которые удерживают от одной но не более девяти монолитных железобетонных плит перекрытия (фиг.1), состоят из последовательно соединенных в вертикальном направлении элементов, каждый из которых имеет горизонтальное сечение в виде прямоугольника с разными смежными сторонами, а вместе эти элементы образуют колонну с крестообразным общим горизонтальным сечением, которая располагается внутри каркаса общей конструкции. Указанные элементы образуют колонну с Т-образным общим горизонтальным сечением, которая располагается по краю каркаса общей конструкции, и колонну с Г-образным общим горизонтальным сечением, которая располагается в углах каркаса общей конструкции. А образованная указанными элементами колонна с прямоугольным общим горизонтальным сечением располагается по периметру каркаса общей конструкции, или в его середине. Форма крестообразных, Т-образных и Г-образных сечений описанных сборных колонн, которые получены сочетанием вертикальных рядов однотипных элементов, также приведена на фиг.1. Как можно увидеть, форма полученных колонн обеспечивает возможность получения скрытых стыков при соединении их вертикальных торцевых поверхностей с вертикальными торцевыми поверхностями межквартирных перегородок и внешних стен.
Сборные железобетонные колонны, которые удерживают от десяти но не более шестнадцати монолитных железобетонных плит перекрытия (фиг.2), состоят из последовательно соединенных в вертикальном направлении однотипных элементов, каждый из которых имеет квадратное горизонтальное сечение.
К тому же, сборные железобетонные колонны, которые удерживают более шестнадцати монолитных железобетонных плит перекрытия (фиг.3), состоят из одного ряда последовательно соединенных в вертикальном направлении элементов, каждый из которых имеет квадратное горизонтальное сечение, и расположенных вплотную к указанному ряду от одного до четырех рядов последовательно соединенных в вертикальном направлении элементов, каждый из которых имеет горизонтальное сечение в виде прямоугольника с разными смежными сторонами. Вместе все эти элементы образуют колонну с общим горизонтальным крестообразным сечением, в центре которого расположен квадрат. Такая колонна располагается внутри каркаса общей конструкции. Описанные элементы также образуют колонну с общим горизонтальным Т-образным сечением, в центре которого расположен квадрат. Указанная колонна располагается по краю каркаса общей конструкции. Также эти элементы образуют колонну с общим горизонтальным Г-образным сечением, в углу которого расположен квадрат. Эта колонна предназначена для углового расположения в каркасе общей конструкции. К тому же описанные элементы образуют колонну с общим горизонтальным сечением в виде сочетания квадрата и прямоугольника с разными смежными сторонами, которая располагается по краю каркаса общей конструкции. Форма крестообразных, Т-образных и Г-образных сечений описанных сборных колонн, которые получены сочетанием вертикальных рядов однотипных элементов, приведена на фиг.3. Как можно увидеть, форма полученных колонн также обеспечивает возможность получения скрытых стыков при соединении их вертикальных торцевых поверхностей с вертикальными торцевыми поверхностями межквартирных перегородок и внешних стен.
Таким образом, описанное выполнение сборных колонн позволяет получить разные колонны, в зависимости от зоны их расположения в каркасе общей конструкции и количества этажей здания, непосредственно во время строительства из однотипных, предварительно изготовленных железобетонных элементов.
Как показали детальные исследования и расчеты, расположения соседних сборных железобетонных колонн на расстоянии от 3 до 10,2 м, расположение соседних монолитных железобетонных плит перекрытия на расстоянии до 12 м, а также выполнение определенным образом плит перекрытия с толщиной до 0,16 м и от 0,2 до 0,3 м, в сочетании с описанным выше выполнением этих и других элементов конструкции и с учетом вышеописанных связей этих элементов, является необходимыми и достаточными параметрами для построения максимально дешевой комбинированной сборно-монолитной каркасно-стеновой конструкции для жилых и общественных зданий при обеспечении достаточно свободных возможностей планирования здания. При этом, выход за пределы указанных параметров приводит к нецелесообразности внедрения описанного решения, когда экономичнее становятся другие, ранее известные решения.
С учетом всех существующих нормативов, сочетание всех вышеописанных элементов конструкции вышеприведенным образом позволяет обеспечить возможность свободного планирования внутренних помещений дома без внутренних плоскостных вертикальных несущих конструкций при строительстве в любых сложных горно-геологических условиях с одновременным уменьшением расходов на строительство.
Описанная комбинированная сборно-монолитная каркасно-стеновая конструкция для жилых и общественных зданий позволяет уменьшить вес железобетонных межквартирных панелей и диафрагм жесткости, вертикальных стержневых и горизонтальных плоскостных конструктивных элементов объемно-пространственной системы здания, уменьшить типоразмеры и номенклатуру изделий с параллельным уменьшением металлоемкости указанных конструктивных элементов.