НЕСУЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ МНОГОЭТАЖНОГО БОЛЬШЕПРОЛЕТНОГО СООРУЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МНОГОЭТАЖНОГО БОЛЬШЕПРОЛЕТНОГО СООРУЖЕНИЯ
BEARING STRUCTURE OF MULTISTOREY BUILDING STRUCTURE (VERSIONS) AND METHOD OF ERECTION OF MULTISTOREY LONG SPAN STRUCTURE

Изобретение относится к области строительства, а именно к многоэтажным несущим конструкциям большепролетных сооружений, в частности к строительству зальных помещений спортивного назначения и крытых стадионов.
Из достигнутого уровня техники известно техническое решение пространственной структурной конструкции покрытия арочного типа с затяжкой (Рекомендации по проектированию структурных конструкций, р. 2.14 (а), 1984 г., Москва, ЦНИИСК им. Кучеренко).
Недостатком данного технического решения является то обстоятельство, что затяжка понижает полезную высоту перекрываемого зального помещения.
Известно техническое решение консольной пространственной стержневой конструкции покрытия, которая в опорной зоне выполнена в два яруса для увеличения длины перекрываемого пролета (Полезная модель РФ N139746, МПК 7 Е04В7, 2014 г.).
Целью настоящего изобретения является использование технического приема многоярусной пространственной стержневой структурной конструкции покрытия на участках с наибольшими усилиями в элементах пространственной арочной и рамной стержневой структурной конструкции покрытия.
Известно здание с большепролетными помещениями, над которыми устроены несущие этажи в виде единой цельной конструкции коробчатого сечения, верхняя и нижняя полки которого образуют перекрытие несущего этажа, а продольные и поперечные стенки разделяют несущий этаж на отдельные помещения.
Недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость и ограниченность перекрываемого пролета.
Наиболее близким по предлагаемому техническому решению является многоэтажное большепролетное промышленное здание с межферменными этажами, в котором большие пролеты перекрываются большепролетными фермами по железобетонным колоннам, с устройством перекрытий из сборных плит перекрытий в уровне верхнего и нижнего пояса большепролетных ферм, а в пределах конструктивной высоты этих ферм устраивают дополнительные этажи, в которых размещают инженерное оборудование и коммуникации, бытовые, складские и другие вспомогательные помещения (Байков В.Н., Сигалов Э.Е., Железобетонные конструкции, общий курс. М.: Стройиздат, 1976 г., с. 588).
Недостатком данного технического решения большепролетного каркаса является необходимость частого расположения стоек каркаса и большепролетных ферм, что обусловливается величиной пролетов плит перекрытия между большепролетными фермами.
Целью настоящего изобретения является увеличение свободного полезного пространства для многоэтажных большепролетных сооружений, а также оптимизация конструкции большепролетных пространственных арочных и рамных структурных покрытий, опирающихся на многоэтажный каркас.
Данная техническая задача решается путем выполнения несущей конструкции многоэтажного большепролетного сооружения, включающей вертикальные несущие опоры, большепролетные междуэтажные несущие конструкции с устройством горизонтальных дисков междуэтажных перекрытий в уровне верхнего и нижнего пояса большепролетных междуэтажных несущих конструкций, конструкцию покрытия, при этом несущий остов возводится из одного или нескольких двухэтажных несущих ярусов, последовательно располагаемых друг над другом по высоте многоэтажного большепролетного сооружения, причем на верхнем этаже двухэтажного несущего яруса расположены несущие большепролетные междуэтажные металлические конструкции в виде плоских комбинированных ферменных систем, а в уровне нижнего этажа двухэтажного несущего яруса по краям пролетов в плоскости комбинированных ферменных систем выполняются вертикальные связи в виде раскосных стержневых систем высотой на этаж, связанных с узлами комбинированных ферменных систем, при этом верхний и нижний пояса комбинированных ферменных систем выполнены в виде поясных ферм либо поясных балок, вместе с тем в уровне поясных ферм либо поясных балок верхних и нижних поясов комбинированных ферменных систем установлены межпролетные фермы либо межпролетные балки перекрытий поперечного направления, притом железобетонные междуэтажные перекрытия устроены по верхнему уровню поясных ферм либо поясных балок верхних и нижних поясов комбинированных ферменных систем, а также по верхнему уровню межпролетных ферм либо межпролетных балок перекрытий поперечного направления.
Конструкция покрытия многоэтажного большепролетного сооружения выполнена в виде пространственной структурной стержневой арочной оболочки, при этом опирание пространственной структурной стержневой арочной оболочки осуществляется при помощи пирамидальных стержневых капителей на колонны каркаса в уровне верха комбинированных ферменных систем, причем вдоль контура опирания покрытия над пирамидальными стержневыми капителями выполняют опорный пояс, который выполняется в виде двух или более ярусного структурного опорного контура.
В качестве варианта конструкция покрытия многоэтажного большепролетного сооружения выполнена в виде пространственной структурной стержневой рамной оболочки, при этом опирание пространственной структурной стержневой рамной оболочки осуществляется при помощи пирамидальных стержневых капителей на колонны каркаса в уровне верха комбинированных ферменных систем, причем вдоль контура опирания покрытия над пирамидальными стержневыми капителями выполняют опорный пояс, который выполняется в виде двух или более ярусного структурного опорного контура, вместе с тем жесткие узловые участки пространственной рамной структурной оболочки возводят в два и более яруса.
Для достижения поставленной задачи предлагается способ возведения многоэтажного большепролетного сооружения, включающий возведение вертикальных опорных конструкций, выполнение большепролетных междуэтажных металлических несущих конструкций, устройство железобетонных междуэтажных перекрытий по верхнему и нижнему поясам большепролетных междуэтажных металлических несущих конструкций в виде жестких горизонтальных дисков, монтаж конструкций покрытия, устройство связей, при этом несущий остов многоэтажного большепролетного сооружения возводят в виде одного или нескольких двухэтажных несущих ярусов, последовательно располагаемых друг над другом по высоте сооружения, причем сначала монтируют колонны каркаса с поэтажными консолями, далее на верхнем этаже двухэтажного несущего яруса по колоннам каркаса устанавливают несущие большепролетные междуэтажные металлические конструкции в виде плоских комбинированных ферменных систем, а на нижнем этаже двухэтажного несущего яруса по краям пролета монтируют вертикальные связевые опоры высотой на этаж в плоскости комбинированных ферменных систем, в виде раскосных стержневых систем, связанных с узлами комбинированных ферменных систем, при этом верхний и нижний пояса комбинированных ферменных систем выполняют в виде поясных ферм либо поясных балок, к тому же в уровне поясных ферм либо поясных балок верхнего и нижнего поясов комбинированных ферменных систем устанавливают межпролетные фермы либо межпролетные балки перекрытий поперечного направления и далее по верхнему уровню поясных ферм либо поясных балок верхнего и нижнего поясов комбинированных ферменных систем, а также по верхнему уровню межпролетных ферм либо межпролетных балок перекрытия поперечного направления устраивают железобетонные междуэтажные перекрытия, кроме этого в поперечном направлении от плоскости комбинированных ферменных систем между колоннами каркаса на верхнем уровне двухэтажного несущего каркаса устраивают связевые металлические фермы высотой, равной высоте большепролетных междуэтажных металлических ферменных систем, наряду с этим на нижнем этаже двухэтажного несущего яруса по краям пролета и в плоскости связевых металлических ферм монтируют вертикальные связевые опоры высотой на этаж в виде раскосных стержневых систем, связанных с узлами связевых металлических ферм.
На иллюстрационных примерах применения данного изобретения показаны варианты исполнения несущей конструкции многоэтажного большепролетного сооружения:
на фиг. 1 - разрез A1-A1 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных ферм, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой арочной оболочки (2-пролетное здание),
на фиг. 2 - разрез A1-A1 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой арочной оболочки (2-пролетное здание),
на фиг. 3 - разрез А2-А2 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой арочной оболочки (2-пролетное здание),
на фиг. 4 - разрез A3-A3 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой арочной оболочки (3-пролетное здание),
на фиг. 5 - разрез А4-А4 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой арочной оболочки (3-пролетное здание),
на фиг. 6 - разрез A1-A1 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой рамной оболочки (2-пролетное здание),
на фиг. 7 - разрез А2-А2 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой рамной оболочки (2-пролетное здание),
на фиг. 8 - разрез A3-A3 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой рамной оболочки (3-пролетное здание),
на фиг. 9 - разрез А4-А4 для варианта с исполнением верхнего и нижнего пояса большепролетных ферменных систем в виде поясных балок, с покрытием в виде пространственной структурной стержневой рамной оболочки (3-пролетное здание),
на фиг. 10 - фрагмент плана 2-пролетного здания,
на фиг. 11 - фрагмент плана 3-пролетного здания.
Предлагается способ возведения многоэтажного большепролетного сооружения, в котором несущий остов многоэтажного большепролетного сооружения возводят в виде одного или нескольких двухэтажных несущих ярусов, последовательно располагаемых друг над другом по высоте сооружения, причем сначала монтируют колонны каркаса 1 с поэтажными консолями 2, далее на верхнем этаже двухэтажного несущего яруса по колоннам каркаса 1 устанавливают несущие большепролетные междуэтажные металлические конструкции в виде плоских комбинированных ферменных систем 3, а на нижнем этаже двухэтажного несущего яруса по краям пролета монтируют вертикальные связевые опоры 4 высотой на этаж в плоскости комбинированных ферменных систем 3 в виде раскосных стержневых систем, связанных с узлами комбинированных ферменных систем 3, при этом верхний и нижний пояса комбинированных ферменных систем 3 выполняют в виде поясных ферм 5 либо поясных балок 6, к тому же в уровне поясных ферм 5 либо поясных балок 6 верхнего и нижнего поясов комбинированных ферменных систем 3 устанавливают межпролетные фермы либо межпролетные балки 7 перекрытий поперечного направления и далее по верхнему уровню поясных ферм 5 либо поясных балок 6 верхнего и нижнего поясов комбинированных ферменных систем 3, а также по верхнему уровню межпролетных ферм либо межпролетных балок 7 перекрытия поперечного направления устраивают железобетонные междуэтажные перекрытия 8. Кроме этого в поперечном направлении от плоскости комбинированных ферменных систем 3 между колоннами каркаса 1 на верхнем уровне двухэтажного несущего каркаса устраивают связевые металлические фермы 9 высотой, равной высоте большепролетных междуэтажных металлических ферменных систем 3. Наряду с этим на нижнем уровне двухэтажного несущего яруса по краям пролета и в плоскости связевых металлических ферм 9 монтируют вертикальные связевые опоры 4 высотой на этаж в виде раскосных стержневых систем, связанных с узлами связевых металлических ферм 9.
Несущая конструкция многоэтажного большепролетного сооружения включает в себя несущий остов, который состоит из одного или нескольких двухэтажных несущих ярусов, последовательно располагаемых друг над другом по высоте многоэтажного большепролетного сооружения, причем на верхнем этаже двухэтажного несущего яруса расположены несущие большепролетные междуэтажные металлические конструкции в виде плоских комбинированных ферменных систем 3, опирающиеся на консоли 2 колонн каркаса 1, а в уровне нижнего этажа двухэтажного несущего яруса по краям пролетов в плоскости комбинированных ферменных систем 3 выполнены вертикальные связи 4 в виде раскосных стержневых систем высотой на этаж, связанных с узлами комбинированных ферменных систем 3. При этом верхний и нижний пояса комбинированных ферменных систем 3 выполнены в виде поясных ферм 5 либо поясных балок 6, вместе с тем в уровне поясных ферм 5 либо поясных балок 6 верхних и нижних поясов комбинированных ферменных систем 3 установлены межпролетные фермы либо межпролетные балки 7 перекрытий поперечного направления, притом железобетонные междуэтажные перекрытия 8 устроены по верхнему уровню поясных ферм 5 либо поясных балок 6 верхних и нижних поясов комбинированных ферменных систем 3, а также по верхнему уровню межпролетных ферм либо межпролетных балок 7 перекрытий поперечного направления.
Конструкция покрытия многоэтажного большепролетного сооружения выполнена в виде пространственной структурной стержневой арочной оболочки 10, при этом опирание пространственной структурной стержневой арочной оболочки 10 осуществляется при помощи пирамидальных стержневых капителей 11 на колонны каркаса 1 в уровне верха комбинированных ферменных систем 3, причем вдоль контура опирания покрытия над пирамидальными стержневыми капителями 11 выполняют опорный пояс 12, который выполняется в виде двух или более ярусного структурного опорного контура.
В качестве варианта конструкция покрытия многоэтажного большепролетного сооружения выполнена в виде пространственной структурной стержневой рамной оболочки 13, при этом опирание пространственной структурной стержневой рамной оболочки 13 осуществляется при помощи пирамидальных стержневых капителей 11 на колонны каркаса 1 в уровне верха комбинированных ферменных систем 3, причем вдоль контура опирания покрытия над пирамидальными стержневыми капителями 11 выполняют опорный пояс 12, который выполняется в виде двух или более ярусного структурного опорного контура, вместе с тем жесткие узловые участки 14 пространственной рамной структурной оболочки 13 возводят в два и более яруса.
Применение данного технического решения большепролетного многоэтажного сооружения позволит возводить компактные многофункциональные, например, спортивные центры, в том числе с бассейнами, зальными помещениями, крытыми стадионами с паркетным, газонным либо ледовым напольным покрытием, что позволит осуществлять круглогодичное занятие для широкого спектра летних и зимних видов спорта, при автономном функционировании каждого отдельного зального помещения.