ПРОСТРАНСТВЕННАЯ НЕСУЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КАРКАСНЫХ, ПАНЕЛЬНЫХ И КАРКАСНО-ПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ

Полезная модель относится к области наземного строительства, а именно к строительству каркасно-панельных зданий общественно-гражданского назначения.
Известна пространственная несущая система для каркасных, панельных и каркасно-панельных зданий, содержащая несущие элементы, сопряженные в узлах соединений, плиты перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными плитами, объединенными между собой и с несущими элементами посредством межплитных швов, бетонных шпонок и арматурных выпусков, диафрагмы жесткости, наружное ограждение в виде наружных стеновых панелей или мелкоштучных элементов - блоков или кирпичей (патент России RU 22233952, МПК E04B 1/18, 18.11.2002 г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к полезной модели, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа являются ограниченные срок службы и функциональные возможности, и сложная составная конструкция крепления балконных выпусков.
Технический результат от использования заявленного технического решения заключается в повышении срока службы каркасного здания за счет увеличения горизонтальной жесткости дисков перекрытий и использования усиленных плит перекрытий с монолитным балконным выпуском.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь полезной модели с указанным техническим результатом.
Пространственная несущая система содержит несущие элементы, сопряженные в узлах соединений, плиты перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными плитами, объединенными между собой и с несущими элементами посредством межплитных швов, бетонных шпонок и арматурных выпусков, диафрагмы жесткости, наружное ограждение в виде наружных стеновых панелей или мелкоштучных элементов - блоков или кирпичей. Указанная пространственная несущая система образована несущими элементам двух типов: каркасно-ригельного типа (КРТ) и панельно-стенового типа (ПСТ) в следующих выборочных сочетаниях по сторонам здания: КРТ-КРТ; ПСТ-ПСТ и КРТ-ПСТ. Указанные плиты перекрытий представляют собой набор двух типов многопустотных плит: стандартных и усиленных, последние из которых размещены в местах расположения балконов, эркеров, выступающих и западающих лоджий и имеют консольно выступающую за габарит здания часть варьируемой длины в соответствии с дизайнерским решением вертикального контура здания. Узлы соединения выполнены с возможностью передачи горизонтальных нагрузок на несущие элементы каркаса через диски перекрытий на диафрагмы жесткости, которые установлены в местах конструктивно-планировочной схемы каркасного здания наиболее подверженных воздействию горизонтальным нагрузкам. Усиленные многопустотные плиты перекрытий выполнены из бетонного тела, между пустотами в средней части которого образованы усилители посредством размещения в теле плиты перекрытия комплексной арматурной закладки из продольных стержней и арматурных элементов соединенных фиксирующими средствами, с образованием при заливке и затвердевании бетона силового элемента двутавровой формы на поперечном сечении, функционально эквивалентного встроенной в плиту двутавровой железобетонной балке. Указанные арматурные элементы в зоне опирания консольных выпусков плиты дополнительно армируются стальным листом или сварным арматурным каркасом. Усилители удалены друг от друга и от боковых сторон плиты на расстояния, обеспечивающие возможность расположения между ними сквозных поперечных прорезей и открытых вырезов для сантехнического и вентиляционного оборудования, и - возможность размещения утеплителя в зоне установки стеновой панели. В системе с несущими элементами КРТ предусмотрены колонны, указанные плиты перекрытий расположены выборочно: поверх ригелей или между ними, а торцы плит перекрытий расположены в плоскости боковых граней ригелей, обращенных наружу фасада или выступают за его пределы. В углах плит перекрытий предусмотрены вырезы, обращенные навстречу друг к другу и, образующие шпонки для связи ригелей с плитами перекрытий посредством П-образных арматурных выпусков из тела ригеля в местах стыка перекрытий в пространство шпонок. В системе с несущими элементами ПСТ опорой плит перекрытий являются наружные и внутренние несущие стеновые панели, а в плитах перекрытий выполнены вырезы, обращенные навстречу друг к другу и, образующие шпонки с расположенными в них П-образными арматурными выпусками из наружных и внутренних несущих панелей. В местах стыка сопряженных плит перекрытий размещены упомянутые соединительные стержни, заанкеренные в шпонках, с возможностью обеспечения расчетной жесткости диска перекрытия в горизонтальной плоскости. Полости в каркасе, плитах перекрытий и несущих панелях, образованные вырезами и швы между плитами заполняются бетоном, а в плитах преркрытий, образующих балконные консоли предусмотрены термические разъемы. Часть несущих стеновых панелей может быть замещена балками и/или П-образными рамами. Длина консольной части плиты перекрытия может быть до четырех метров. В несущих элементах КРТ и ПСТ при установке усиленных плит перекрытий с торцевых сторон здания на пролетах, размещенных в местах расположения балконов, эркеров, выступающих и западающих лоджий, ригели и плиты перекрытий устанавливают под углом 90° к плитам перекрытий смежных пролетов и вдоль продольной горизонтальной оси плоскости этажа.
Устройство иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 представлена планировка каркасного здания в изометрии; на фиг. 2 - представлен планировка панельного здания в изометрии; на фиг. 3 представлена планировка каркасно-панельного здания в изометрии; на фиг. 4 - вид А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - показан
вертикальный профиль здания при смещении усиленных плит перекрытий; на фиг. 6 - то же, что и на фиг. 5, вариант исполнения; фиг. 7 - то же, что и на фиг. 5, вариант исполнения; фиг. 8 - то же, что и на фиг. 5, вариант исполнения; фиг. 9 - то же, что и на фиг. 5, вариант исполнения; фиг. 10 - то же, что и на фиг. 5, вариант исполнения; на фиг. 11 - усиленная плита перекрытия, вид сверху; на фиг. 12 - усиленная плита перекрытия, вариант выполнения торцевой части; на фиг. 13 - вид Б-Б на фиг. 11; на фиг. 14 - узел опирания плит перекрытий на ригель в фасадной части здания; на фиг. 15 показан фрагмент опирания наружной стеновой панели, вид со стороны на фасадной части здания; на фиг. 16 показан фрагмент опирания торцевой наружной стеновой панели, вид изнутри здания; на фиг. 17 показан фрагмент фасадной части системы; на фиг. 18 - показан фрагмент опирания наружной стеновой панели в средней части здания; на фиг. 19 - узел опирания плит наружную а стеновую панель в месте расположения балкона или эркера; на фиг. 20 - узел опирания плит на наружную а стеновую панель в месте отсутствия балкона или эркера; на фиг. 21 - наружный несущий контур панельного скелета здания; на фиг. 22 - внутренний несущий контур панельного скелета здания; на фиг. 23 показана схема силового взаимодействия элементов диска перекрытия с ригелями в горизонтальной плоскости; на фиг. 24 - то же, что и на фиг. 23, положение при смещении ригеля.
Пространственная несущая система образована несущими элементам двух типов: каркасно-ригельного типа (КРТ) и панельно-стенового типа (ПСТ) в следующих выборочных сочетаниях по сторонам здания: КРТ-КРТ (фиг. 1); ПСТ-ПСТ (фиг. 2) и КРТ-ПСТ (фиг. 3).
Система содержит несущие элементы в виде колонн 1 и ригелей 2 для КРТ, сопряженных в узлах соединений, плиты 3 перекрытий и для ПСТ - наружных 4 стеновых панелей, внутренних 5 стеновых панелей и/или балки 6 и П-образные рамы 7, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными стандартными 8 и усиленными 9 плитами перекрытий, последние из которых размещены в местах расположения балконов 10, эркеров 11, выступающих 12 и западающих 13 лоджий и имеют консольно выступающую за габарит здания часть варьируемой длины в соответствии с дизайнерского решением вертикального контура здания (фиг. 4 - фиг. 10).
Плиты 8 и 9 объединены между собой и с несущими элементами посредством межплитных швов, бетонных шпонок 14 и арматурных выпусков 15, диафрагмы жесткости с наружным ограждением в виде наружных 4 стеновых панелей или мелкоштучных элементов - блоков или кирпичей (не показано).
Узлы соединения выполнены с возможностью передачи горизонтальных нагрузок на несущие элементы через диски перекрытий на диафрагмы жесткости, которые установлены в местах конструктивно - планировочной схемы здания наиболее подверженных воздействию горизонтальных нагрузок.
Усиленные 9 многопустотные плиты выполнены из бетонного тела, между пустотами в средней части которого образованы усилители М посредством размещения в теле плиты 9 комплексной арматурной закладки из продольных стержней 17 с образованием при заливке и затвердевании бетона силового элемента двутавровой формы на поперечном сечении, функционально эквивалентного встроенной в плиту двутавровой железобетонной балке.
Указанные арматурные элементы 17 в зоне опирания консольных выпусков усиленной плиты 9 дополнительно армируются стальным листом 19 или сварным арматурным каркасом соединяемых с элементами 17 фиксирующими средствами 18 (например, из обвязочной проволоки).
Усилители М удалены друг от друга и от боковых сторон плиты 9 на расстояния, обеспечивающие возможность расположения между ними сквозных поперечных прорезей и открытых вырезов для сантехнического и вентиляционного оборудования, и - возможность размещения утеплителя 20 в зоне установления наружной 4 панели стены.
В системе с несущими элементами КРТ указанные плиты 3 перекрытий расположены выборочно: поверх ригелей 2 или между ними, а торцы плит 3 перекрытий расположены в плоскости боковых граней ригелей 2, обращенных наружу фасада или выступают за его пределы.
В углах плит 3 перекрытий предусмотрены вырезы 21, обращенные навстречу друг к другу и, образующие шпонки 22 для связи ригелей 2 с плитами 3 перекрытий посредством П-образных арматурных выпусков 23 из тела ригеля 2 в местах стыка перекрытий в пространство шпонок 22.
В системе с несущими элементами ПСТ опорой плит перекрытий являются наружные 4 и внутренние 5 несущие стеновые панели, а в плитах перекрытий выполнены вырезы 21, обращенные навстречу друг к другу и, образующие шпонки 22 с расположенными в них П-образными арматурными выпусками 23 из наружных 4 и внутренних 5 несущих стеновых панелей.
В местах стыка сопряженных перекрытий размещены упомянутые продольные соединительные стержни 16, заанкеренные в шпонках 22, с возможностью обеспечения расчетной жесткости диска перекрытия в горизонтальной плоскости.
Полости в каркасе, плитах 8 и 9 и несущих панелях 4 и 5, образованные вырезами, и швы между плитами 8 и 9 заполняются бетоном, а в плитах 9, образующих балконные консоли предусмотрены термические разъемы 24.
Часть несущих стеновых панелей может быть замещена балками 6 и/или П-образными рамами 7.
Длина консольной части плиты 9 перекрытия не превышает четырех метров.
В несущих элементах КРТ и ПСТ при установке усиленных плит 9 перекрытий с торцевых сторон здания на пролетах, размещенных в местах расположения балконов, эркеров, выступающих и западающих лоджий, ригели 2 и плиты 9 перекрытия устанавливаются под углом 90° к плитам 3 перекрытий смежных пролетов и вдоль продольной горизонтальной оси плоскости этажа.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано при строительстве каркасно-панельных зданий.
Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат - повышение срока службы каркасных зданий за счет увеличения горизонтальной жесткости дисков перекрытий и использования усиленных плит перекрытий с монолитным балконным выпуском, т.е. являются существенными.
Полезная модель в том виде, как она охарактеризована в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Устройство осуществляется следующим образом.
В принятой конструкции жесткость диска перекрытия в горизонтальной плоскости обеспечивается за счет связи ригелей с плитами перекрытий через шпонки образованные вырезами в углах плит перекрытий, П-образными арматурными выпусками 22 из тела ригеля в пространство шпонок, а также соединительными стержнями 9 расположенными в продольных швах плит перекрытий и заанкеренных в шпонках (вырезах) 23.
На фиг. 24 показана схема силового взаимодействия элементов диска перекрытия с ригелями в горизонтальной плоскости; на фиг. 25 - то же, что и на фиг. 24, положение при смещении ригеля.
На схеме между двумя ригелями 25 и 26 располагается плита 3 перекрытия. Ригель 26 принимаем прикрепленным к основанию неподвижно связями 27, 28. Шпонки (выступы) 29, 30 из ригелей препятствуют перемещению плиты 3 перекрытия в направлении вдоль ригелей 31, 32 в направлении поперек ригелей 29, 30.
При смещении ригеля 25 по отношению к ригелю 26 плита 3 упирается в шпонки 29, 30, поворачивается и углы плит перемещаются в направлении поперек ригелей на величину Δ (фиг. 23), этому препятствуют соединительные стержни 33, 34, при этом в них возникают усилия растяжения. Система при этом находится в статическом равновесии.
Таким образом, обеспечивается жесткость диска перекрытия в горизонтальной плоскости.
Кроме того, используемое армирование в зонах опирания консольных выпусков плиты позволяет воспринимать значительные поперечные нагрузки, возникающие в сечениях при устройстве консольных выпусков балконов и эркеров.
Пространственная несущая система "INDWEL" для каркасных, панельных и каркасно-панельных зданий со скелетом здания в виде несущих стеновых панелей, каркасных конструкций и лестнично-лифтового ядра, позволяющая за счет выноса многопустотных перекрытий с консольным опиранием за пределы несущего скелета создавать в сечении многопрофильные здания с гибкой планировкой пространств за счет отсутствия внутрикомнатных и межквартирных несущих стен.
Скелет здания в панельном варианте системы включает в себя несущие панельные конструкции в виде трехслойных панелей наружных стен с несущим внутренним слоем и внутренние несущие панельные конструкции с вариантным исполнением наружного и внутреннего скелета зданий за счет включения балочных конструкций.
Наружный и внутренний скелет здания в каркасном варианте системы включает в себя элементы каркаса в виде балок, колонн и объемных элементов.
Здания в панельном и каркасном вариантах системы «INDWEL» совместно с лестнично-лифтовым ядром создают несущие скелеты, обеспечивающие высокие прочностные характеристики зданий.
Заполнение не несущих элементов наружного скелета зданий системы INDWEL. выполняется в многовариантном исполнении - за счет ненесущих трехслойных панельных конструкций наружных стен, мелкоштучных блоков и (или) кирпичной кладки, стеклянных витражей и других сборных или мелкоштучных конструкций.
Возможности изменения профиля зданий в системе «INDWEL» ограничиваются несущей способностью работы пустотных плит с многопустотными усилителями и выноса ограждающих (фасадных) конструкций, которые, в свою очередь, зависят от толщины плит и их армирования в зоне консольной работы, что позволяет в зданиях выполнять ограждающие конструкции на выносе от несущего скелета на расстояние до 4 м.
При этом консоли могут выноситься не только в соответствии с шагом колонн, но и на меньшую величину, что позволяет разнообразить фасад (фиг. 4 - фиг. 10) и обеспечить принцип образования гибкого с точки зрения архитектуры фасада путем применения данного конструктивного приема.
Использование полезной модели позволяет повысить срок службы каркасного здания за счет увеличения горизонтальной жесткости дисков перекрытий и использования усиленных плит перекрытий с монолитным балконным выпуском.