Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания
PRECAST-MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE FRAME OF MULTI-STOREY BUILDING

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и предназначено для создания несущих многоэтажных каркасов жилых и гражданских зданий, сопротивляющихся особым аварийным воздействиям и способствующих повышению жесткости и несущей способности при внезапном перераспределении силовых потоков в каркасе здания.
Известен сборно-монолитный каркас многоэтажного здания (см. Пат. №2226593, Российская Федерация, МПК E04B 1/18, опубл. 10.04.2004), которое включает сборные или монолитные колонны и плоские сборно-монолитные диски перекрытий, образованные монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями, объединенными в плоскости перекрытия в узлах соединения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные железобетонные плиты, связанные между собой межплитными швами и опирающиеся по концам на несущие ригели, неразрезные несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, и соответственно сборные плиты в пределах каждой ячейки выполнены с длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки.
Недостаток такого конструктивного решения сборно-монолитного каркаса здания заключается в том, что выпуски арматуры несущих и связевых ригелей не имеют соединения с рабочей арматурой колонн, что не обеспечивает общую пространственную жесткость сборно-монолитного каркаса в случае удаления любой из колонн колонны первого этажа и перераспределении силовых потоков в элементах каркаса.
Известен сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания «Казань-XXIВ» (см. Пат. на ПМ №45415, Российская Федерация, МПК E04B 1/20, опубл. 27.12.2004), который включает сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий и криволинейным каналом в нижней части этажной секции колонн, выполняемые на несколько этажей, имеющие разные формы поперечного сечения: квадратную, прямоугольную и угловую с сохранением базового размера ядра сечения, сборные ригели с выпусками арматуры на верхней грани и по торцам, а на верхней грани опорной части прямоугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры, и круглопустотные плиты перекрытия, торцевые поверхности которых по всей высоте плиты выполнены наклонными к плоскости плиты без изломов с углом наклона 14÷16°, стык колонн по высоте выполнен в виде штепсельного соединения при этом торцы колонн имеют выпуски арматуры и пазы, куда входят выпуски арматуры.
Недостатком сборно-монолитного каркаса «Казань- XXIВ» является также отсутствие в каркасе жестких соединений продольной арматуры несущих ригелей с рабочей арматурой колонн, что при изменении в элементах каркаса силовых потоков при удалении одной из колонн первого этажа под такими ригелями превращает конструктивную систему в изменяемую.
Наиболее близким по назначению и достигаемому эффекту является сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания «Московия» (см. Пат. №2250966, Российская Федерация, МПК E04B 1/20, опубл. 27.04.2005, Бюл. №12), который включает сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий, имеющие непрерывное продольное армирование предварительно напряженной арматурой, в том числе в пределах отверстий в уровне перекрытий, где арматура пропущена через толстостенные трубы, имеющие стальные опорные пластины и запущенные в тело на длину анкеровки, сборные предварительно напряженные ригели, имеющие на торцевых гранях горизонтальные углубления треугольного сечения, плиты перекрытия с зазором между их торцами, замоноличенные заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса.
Недостатком такого решения каркаса является отсутствие в нем выпусков-отгибов арматуры из ригеля в колонну, из-за чего узел сопряжения ригеля и колонны не может воспринимать знакопеременные поперечную силу и моменты.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в создании сборно-монолитного железобетонного каркаса многоэтажного здания, сопротивляющегося особым аварийным воздействиям и способствующего повышению жесткости и несущей способности при внезапном перераспределении силовых потоков в каркасе здания.
Технический результат достигается тем, что в сборно-монолитном железобетонном каркасе многоэтажного здания, включающем сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне диска перекрытия, сборно-монолитные предварительно напряженные в нижней сборной части ригели, имеющие выпуски продольной предварительно напряженной арматуры и выпуски поперечной арматуры из верхней плоскости сборной части, корытообразный профиль сборной части ригеля и сборные многопустотные плиты диска перекрытия с зазором между торцами плит, которые вместе с отверстиями бетона в колоннах, выпусками поперечной арматуры, установленной в сборной части ригеля, выпусками продольной арматуры ригелей и пространством между торцами плит, имеющих шпонки, замоноличены заодно, предварительно напряженная арматура устанавливается в верхней монолитной части ригеля и проходит через два и более пролетов здания по всей его длине и закрепляется на траверсах, опирающихся на грани сборной железобетонной колонны кроме того в верхней монолитной части ригеля устанавливается и ненапряженная рабочая арматура, стержни которой так же, как и ненапряженные стержни, выходящие из нижней сборной части, перекрестно отгибается вниз и вверх соответственно и соединяются с продольными стержнями колонны, а в сборно-монолитных предварительно напряженных ригелях и сборных железобетонных колоннах устанавливается косвенное армирование в виде сеток.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез сборно-монолитного железобетонного каркаса многоэтажного здания, на фиг. 2 показан фрагмент плана каркаса здания, на фиг. 3, 4 показаны сечения 1-1, 2-2, на фиг 5 показан узел опирания несущих ригелей на колонну, схема анкеровки преднапряженной арматуры (узел А), на фиг. 6 показано сечение 3-3, на фиг. 7 изображен узел сопряжения сборно-монолитных ригелей и колонны каркаса здания (узел Б).
Рамный каркас конструктивной системы здания (фиг. 1-4) включает сборные железобетонные колонны 1, 2 с отверстиями и оголением продольных арматурных стержней 3 в уровне диска перекрытия, сборно-монолитные предварительно напряженные в нижней сборной части ригели 4, 5, имеющие выпуски продольной предварительно напряженной арматуры 6, 7 и выпуски поперечной арматуры 8 из верхней плоскости сборной части, корытообразный профиль сборной части ригеля (сечение 2-2) и сборные многопустотные плиты диска перекрытия 9 с зазором между торцами плит, которые вместе с отверстиями бетона в колоннах, выпусками поперечной арматуры 8, установленной в сборной части ригеля, выпусками продольной арматуры ригелей 10, 11 и пространством между торцами плит, имеющих шпонки, замоноличены заодно.
Работоспособность представленной конструктивной системы рамного каркаса многоэтажного здания обеспечивается следующим образом. Выключение из работы при особом аварийном воздействии любой из колонн 2 первого этажа здания, что приводит к резкому перераспределению силовых потоков в каркасе здания и к увеличению изгибающих моментов во всех несущих элементах каркаса здания. Отгибы рабочих ненапряженных стержней 10, 11 из сборной и монолитной частей ригеля и объединение их с рабочими ненапряженными стержнями 3 колонны, а также устройство преднапряженной арматуры 6, 7 на два или более пролетов и установка в ригеле и колонне косвенного армирования в виде сеток 12 повышают прочность бетона в зоне сопряжения ригеля и колонны и обеспечивают неразрезность и совместную работу замкнутых контуров «ригель-колонна» в каркасе здания при внезапном изменении в нем силовых потоков.
Конструкции сборно-монолитных ригелей объединены в единую рамно-стержневую систему (узел А) с помощью установки в монолитной части предварительно напряженных арматурных стержней 6, натяжение которых выполнено на специальные траверсы 13, опирающиеся на закладные детали в виде уголков 14, 15. Пространство корытообразного профиля сборной части ригеля и сборные многопустотные плиты диска перекрытия с зазором между торцами плит, которые вместе с отверстиями бетона в колоннах, выпусками поперечной арматуры 8, установленной в сборной части ригеля, выпусками продольной арматуры ригелей 10, 11 и пространством между торцами плит, имеющих шпонки, замоноличены заодно. Описанные сочетания всех элементов в единой рамно-стержневой системе обеспечивают совместную работу всех элементов каркаса здания при знакопеременных поперечной силе и изгибающих моментах, вызванных внезапным изменением силовых потоков от удаления любой из колонн 2 первого этажа.
Установка в каркасе здания преднапряженного армирования по направлению несущих ригелей, смешанного (ненапряженного и преднапряженного) армирования в монолитной части ригелей и перекрестно отгибаемых ненапряженных арматурных стержней из монолитной и сборной частей ригелей обеспечивают высокую общую пространственную жесткость сборно-монолитного каркаса, его геометрическую неизменяемость и исключают образование в нем локальной схемы обрушения над любой из удаляемых колонн первого этажа.
Таким образом, создаваемый сборно-монолитный каркас многоэтажного здания обеспечивает его геометрическую неизменяемость и перераспределение усилий в пространственной системе каркаса в случае выключения из работы одной из несущих колонн первого этажа здания.