МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ РАМА КАРКАСА ЗДАНИЯ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении зданий и сооружений, преимущественно с большими пролетами.
Известна арка покрытия с затяжкой, описанная в патенте России №2121042, Е 04 В 1/32, on. 27.10.98, в которой затяжка полигонального очертания с шарнирами в местах ее перегибов, соединенная в пролете с аркой связями, а в местах перегибов - стержнями, образующими V - образные консоли, защемленные в арке. Затяжки и стержни выполнены регулируемыми по длине, изменением величин которых создают внутренние усилия предварительного напряжения конструкции в процессе ее возведения.
Недостатком такой конструкции является трудоемкость монтажа. Это связано с тем, что арка монтируется внизу и в собранном виде устанавливается, например, на стены, колонны, или другие опоры, для чего необходимо использовать кран с большой грузоподъемностью, также при перекрытии многопролетного здания из-за больших размеров данной арки установка уже собранной арки на стены, колонны или другие опоры может быть выполнена не точно, что увеличит распор, передаваемый на опоры, и как следствие уменьшит надежность данной конструкции.
Также известен металлический рамный каркас здания, описанный в авторском свидетельстве СССР №1280092, Е 04 В 1/24 on. 30.12.86, включающий торцевые и рядовые рамы со скатным ригелем, снабженным двумя вертикальными накладками, объединенными горизонтальной пластиной, к которой прикреплена пластина профиля затяжки, выполненной С - образного или швеллерного профиля. Затяжка закреплена в узлах соединения ригелей с колоннами. Конструкции фахверка, размещены в плоскости торцовых рам, причем каркас снабжен продольными элементами, установленными в уровне затяжек, соединенными и прикрепленными концами к конструкциям фахверка.
Недостатком такой конструкции является ее высокая металлоемкость и трудоемкость монтажа, связанная с использованием кранов с высокой грузоподъемностью.
Известна металлическая рама каркаса здания, выбранная в качестве прототипа, описанная в авторском свидетельстве СССР №1506970, Е 04 В 1/24 on. 07.01.91, включающая колонны, соединенную шарнирно с колоннами арку в виде верхнего пояса -двускатного ригеля и затяжки, соединенной с ригелем через жестко прикрепленные к нему в карнизных узлах вертикальные накладки, расположенные с обеих сторон ригеля.
Затяжка соединена с ригелем ниже точки его пересечения с колоннами, с образованием с ригелем и накладками жесткого многоугольника, причем затяжка может быть выполнена ломаной и в узлах перегиба скреплена с ригелем посредством распорок.
Недостатком данной конструкции является ее ненадежность из-за большой величины распора, передаваемого на колонны, при действии односторонних, например снеговых, нагрузок и кососимметричных ветровых нагрузок, а также высокая металлоемкость вследствие увеличения сечения колонны из-за распора, и трудоемкость монтажа, связанная с использованием кранов с большой грузоподъемностью.
Технической задачей, решаемой полезной моделью является увеличение надежности конструкции за счет уменьшение распора, передаваемого на колонны, при действии односторонних, например снеговых, нагрузок и кососимметричных ветровых нагрузок, а также снижение металлоемкости и трудоемкости монтажа.
Поставленная задача решается тем, что металлическая рама каркаса здания, содержащая колонны, арку в виде верхнего пояса, затяжки и распорок, соединенную с колоннами рамы каркаса шарнирно, согласно полезной модели, верхний пояс арки рамы каркаса выполнен из множества сварных балок, затяжка выполнена полигонального очертания из двух наклонных и одного горизонтального блоков с шарнирами в местах ее перегиба, соединенной с верхним поясом арки V - образными жесткими распорками, выполненными регулируемыми по длине.
За счет шарнирного соединения арки рамы каркаса с колоннами и выполнения V-образных распорок регулируемых по длине, изменением величин которых создают предварительное напряжение рамы каркаса, значительно уменьшается величина распора, передаваемого на колонны, при действии односторонних, например снеговых, нагрузок и кососимметричных ветровых нагрузок. Уменьшение величина распора позволяет снизить металлоемкость рамы каркаса за счет уменьшения сечения колонн.
За счет выполнения верхнего пояса арки рамы каркаса в виде множества сварных балок, значительно снижается трудоемкость монтажа, позволяя монтировать конструкцию частями на стендах, без использования кранов с высокой грузоподъемностью.
Изобретение поясняется чертежами, где изображены:
На фиг.1 - общий вид металлической рамы каркаса здания
На фиг.2 - общий вид металлической рамы каркаса здания под нагрузкой q
Металлическая рама каркаса здания содержит колонны 1, соединенные шарнирами 2 с аркой 3 в виде верхнего пояса 4, выполненного из множества сварных балок 5, затяжки 6, выполненной полигонального очертания из двух соединенных с шарнирами 2 наклонных блоков 7 и одного горизонтального блока 8, с шарнирами 9 в местах ее перегиба, соединенной с верхним поясом 4 арки V-образными жесткими распорками 10, выполненными телескопическими, регулируемыми по длине (фиг.1).
Работает рама каркаса здания следующим образом. После того как колонны 1 устанавливают вертикально на проектные отметки, на стендах (на фиг.не показаны) собирают затяжку 6 полигонального очертания, устанавливая вначале два крайних наклонных блока 7, а потом горизонтальный 8, затем устанавливают V-образные, выполненные, например, телескопическими, и регулируемые по длине распорки 10, после чего от колонн 1 к середине, соединяя крайние балки 5 с колоннами 1 шарнирами 2, собирают верхний пояс 4 арки рамы каркаса из множества сварных балок 5. После этого создают напряженное состояние - при помощи домкратов (на фиг.не показаны) раздвигают верхний пояс 4 арки рамы и затяжку 6, при этом происходит изменение длинны телескопических V-образных распорок 10, и за счет соединения шарнирами 2 верхнего пояса 4 арки рамы с колоннами 1, последние отклоняются от своей вертикальной оси во внутрь конструкции на некоторое расстояние, затем телескопические V-образные распорки 10 жестко закрепляют между собой, например сваркой, тем самым, фиксируя раму каркаса в напряженном состоянии, после чего убирают домкраты.
При действии на раму каркаса нагрузок, например снеговых (на фиг.2 нагрузка q), колонны 1, отклонившиеся во внутрь от своих вертикальных осей начинают возвращаться в первоначальное положение, то есть отклонятся обратно к вертикальным осям, занимая проектное положение при этом, распор, передаваемый на колонны 1 от нагрузок значительно снижается.
Металлическая рама каркаса здания увеличивает надежность здания или сооружения, уменьшая распор, передаваемый на колонны, при действии односторонних, например снеговых, нагрузок и кососимметричных ветровых нагрузок, за счет шарнирного соединения арки рамы каркаса с колоннами и выполнения V-образных распорок регулируемых по длине, изменением величин которых создают предварительное напряжение рамы каркаса. Уменьшение величины распора позволяет снизить металлоемкость рамы каркаса, за счет уменьшения сечения колонн.
Металлическая рама каркаса здания значительно снижает трудоемкость монтажа здания или сооружения, позволяя монтировать его частями на стендах, без использования
кранов с высокой грузоподъемностью за счет выполнения верхнего пояса арки рамы каркаса в виде множества сварных балок.