Збірно-монолітна конструктивна система будівлі

1. Збірно-монолітна конструктивна система будівлі, що включає збірні залізобетонні конструкції у вигляді колон, панелей, об'ємних блоків, сходових маршів і майданчиків та перекриття, яка відрізняє ться тим, що перекриття виконані із монолітного залізобетону, а внутрішні несучі стіни виконані із збірних панелей, які являють собою залізобетонні рамки із важкого бетону, внутрішній простір яких заповнений легким пористим бетоном, причому ширину L збірної панелі вибирають у межах 900-1500мм. 2. Конструктивна система за попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що по вертикалі будівлі застосовуються сітки колон із різним кроком, який збільшується від мінімального на нижніх поверхах до максимального на верхніх поверхах. 3. Конструктивна система за будь-яким попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що збірні колони на нижніх поверхах будівлі виконані у перерізі кутовими, Т-подібними і хрестоподібними. 4. Конструктивна система за будь-яким попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що збірні колони на середніх та верхні х поверха х будівлі виконані квадратного або прямокутного перерізу. 5. Конструктивна система за будь-яким попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що колони зібрані із залізобетонних колон перерізом 2 (19) 1 3 85035 4 важкого бетону збірної панелі виконаний із поперечним перерізом П-подібної або Т-подібної, або L-подібної, або U-подібної або V-подібної форми та пристосований для утворення збірномонолітного ригеля, який утворює монолітну конструкцію із плитою перекриття та захований у внутрішню несучу стін у чи діа фрагму жорсткості. 15. Конструктивна система за попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що верхній горизонтальний елемент залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі має випуски арматури, до яких приєднані поздовжні арматурні стрижні збірномонолітного ригеля. 16. Конструктивна система за попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що верхній горизонтальний елемент залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі виконаний із поперечним перерізом П-подібної або U-подібної, або V-подібної форми, а обидва кінці випусків арматури замонолічені у вертикальні стінки зазначеного горизонтального елемента. 17. Конструктивна система за пунктом 15, яка відрізняється тим, що верхній горизонтальний елемент залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі виконаний із поперечним перерізом Тподібної або L-подібної форми, а випуски арматури виконані Г-подібними і обидва їх кінці замонолічені у вертикальну та горизонтальну стінки зазначеного горизонтального елемента 18. Конструктивна система за будь-яким попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що зовнішні стіни виконані самонесучими із обпиранням на плиту монолітного перекриття і зібрані із стінових блоків, виготовлених із легкого пористого бетону висотою в один поверх, або дрібноштучних блоків, виготовлених із легкого пористого бетону. 19. Конструктивна система за будь-яким попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що верхні кути залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі мають скоси. Винахід відноситься до будівництва різних типів будівель, переважно, житлових будівель від середньої поверховості до висотних. Відомі збірні конструктивні системи будівлі, які поєднують «інженерні об'ємні блоки» (сходові та ліфтові вузли, кухні, санітарно-технічні вузли) і збірні панелі несучих стін і перекриттів [1]. Перевагами даної системи є повна заводська готовність збірних виробів, значне зниження трудомісткості будівництва в порівнянні з іншими відомими рішеннями. Недоліком такої конструктивної системи є жорсткість планованих рішень квартир і будинків, однотипність архітектурних рішень. Запровадження додаткових кроків колон (прольотів) приводить до значного збільшення типорозмірів і марок збірних виробів і великих капітальних вкладень на виготовлення формооснастки. Відома каркасна універсальна безригельна система будівлі (КУБ) включає збірні залізобетонні елементи: багатоповерхові колони перерізом 400´400мм висотою до 5 поверхів (до 15,0м) капітелі (надколонні плити) завтовшки 160мм, міжколонні плити розміром 2980´2980´160мм і середні плити завтовшки 160мм. Крок колон прийнятий 6000´6000мм [2]. Перевагою системи є мала трудомісткість зведення каркаса. Недоліком системи є жорстке обмеження планувальних рішень квартир через прийнятий крок колон. Збільшення кроку колон унаслідок сучасних вимог до планувань квартир до розмірів 6600, 6900, 7200мм приводить до значного збільшення номенклатури виробів плит перекриття і великої металоємності формооснастки заводів виробників при малому тиражуванні деяких типів виробів. Збірно-монолітне каркасне домобудування (ЗМКД) останнім часом знаходить все більше поширення як в Україні так і за кордоном. Збірно-монолітна каркасна система, розроблена БелНИИС (серія Б. 1.020.1-7) передбачає збільшення сітки колон до 7200´7200мм, перекриття - із переднапружених багатопустотних плит з випусками арматури для стиків, ригелі -з монолітного залізобетону, розташованих між колонами [1]. Перевагою системи є збільшення кроку колон до 7200мм, зниження трудомісткості будівництва. Недоліком системи є виступаючі монолітні ригелі в площині приміщення, нерівності стелі, утворені між багатопустотними переднапруженими плитами перекриттів, а також неможливість отримання планувань квартир з іншим кроком колон, тобто отримання «вільного планування» квартир в межах сітки колон 6000´6000мм, 7200´7200мм. Значною мірою ці недоліки виключені в збірномонолітній каркасній системі, розробленій інститутом «Строймашпроект» спільно із ЗАО «Вибропресс», м. Красногорськ, Московської області [3]. В системі монолітні ригелі заввишки 220мм розташовані в площині перекриття, а спільна робота збірних плит перекриття і монолітного ригелю забезпечується за допомогою відкритих шпонок в торцях багатопустотних плит, які бетонуються спільно з ригелем. Особливістю каркаса є також створення пазів по подовжніх гранях плит вширшки до 100мм, в які в будівельних умовах укладаються каркаси і замонолічуються. До недоліків даної системи можна віднести два чинники: значна витрата сталі, а також виникаючі технічні труднощі при влаштуванні отворів для вентиляційних каналів та інших інженерних систем (димовидалення, водопостачання, каналізація і ін.) Відома збірна залізобетонна, безригельна каркасна конструктивна система з тавровими перерізами колон і плоскими плитами перекриттів, розроблена в КиевЗНИИЭП Госгражданстроя СССР і реалізована Харківським домобудівним комбінатом при будівництві 24-поверхового житлового будинку на Салтовському масиві. Особливістю каркаса є наступні рішення: колони включають лінійні, кутові, Т-подібні і хрестоподібні елементи, 5 85035 в яких перетин полиць прийнятий рівним ширині міжквартирних перегородок, що виключає виступи в інтер'єрах квартири. Переднапружені ригелі таврового перерізу і великорозмірні плоскі перекриття мають шпонки і випуску арматури, які при замонолічуванні між собою і ригелями утворюють жорсткий диск перекриття. Перевагою даної системи є відсутність в інтер'єрах квартир виступаючих колон і ригелів, високий ступінь збірності. До недоліків слід віднести велику витрату сталі і велику трудомісткість робіт при ванному зварюванні випусків арматури в колонах, плоских ригелях і плитах перекриттів. Технічною задачею винаходу є знаходження оптимальної конструктивної системи для будинків середньої і підвищеної поверховості, в якій би збереглися переваги описаних відомих рішень і були виключені вказані недоліки. Технічний результат винаходу полягає у зниженні матеріаломісткості, в розширенні діапазону архітектурно-планувальних рішень, зокрема за рахунок можливості гнучко змінювати крок сітки колон без суттєвого розширення типорозмірів збірних залізобетонних конструктивних елементів, та підвищенні технологічності системи, зокрема у зимовий період, яке забезпечує прискорення термінів будівництва, підвищення його якості та зниження трудомісткості, енерговитрат і вартості будівництва. Вказана задача вирішена тим, що у збірномонолітній конструктивній системі будівлі, що включає збірні залізобетонні конструкції у вигляді колон, панелей, об'ємних блоків, сходови х маршів і майданчиків та перекриття, згідно винаходу, перекриття виконані із монолітного залізобетону, а внутрішні несучі стіни виконані із збірних панелей, які представляють із себе залізобетонні рамки із важкого бетону, внутрішній простір яких заповнений легким пористим бетоном, причому ширину "L" збірної панелі вибирають у межах 900 -1500мм. Крім того, в окремих випадках здійснення винаходу по вертикалі будівлі застосовуються сітки колон із різним кроком, який збільшується від мінімального на нижніх поверха х до максимального на верхніх поверха х. Збірні колони на нижніх поверхах будівлі виконані у перерізі кутовими, Т-подібними і хрестоподібними. Збірні колони на середніх та верхні х поверха х будівлі виконані квадратного або прямокутного перерізу. Колони зібрані із залізобетонних колон перерізом 400´400мм, та/або 200´400мм та/або 200´600мм висотою на один, та/або два, та/або три, та/або чотири, та/або п'ять поверхів довжиною до 15-17 метрів. Товщина "d" збірної панелі внутрішньої несучої стіни та/або діафрагми жорсткості дорівнює товщині колони чи відповідного елемента кутової, Тподібної чи хрестоподібної колони, таким чином, щоб колони були повністю заховані у стіни. Ширина "а" вертикальних бічних стійок залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі складає 0,4¸0,6 товщини "d" цієї панелі. 6 Висота "с" нижнього горизонтального елемента залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі складає 0,3¸0,5 товщини "d" цієї панелі. Висота "b" верхнього горизонтального елемента залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі складає 0,7¸2,0 товщини "d" цієї панелі. Причому d »200мм; а »100мм; с »80мм; b»160мм. На внутрішніх поверхнях вертикальних та горизонтальних елементів залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі виконані випуски арматури. Щільність легкого пористого бетону складає 300¸700кг на куб. метр. Щільність легкого пористого бетону складає 600кг на куб. метр. Верхній горизонтальний елемент залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі виконаний із поперечним перерізом П-подібної, або Тподібної, або L-подібної, або U-подібної або Vподібної форми та пристосований для утворення збірно-монолітного ригелю, який утворює монолітну конструкцію із плитою перекриття та захований у внутрішню несучу стін у чи діафрагму жорсткості. Верхній горизонтальний елемент залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі має випуски арматури, до яких приєднані поздовжні арматурні стрижні збірно-монолітного ригелю. Верхній горизонтальний елемент залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі виконаний із поперечним перерізом П-подібної, або Uподібної, або V-подібної форми, а обидва кінці випусків арматури замонолічені у вертикальні стінки зазначеного горизонтального елемента. Верхній горизонтальний елемент залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі виконаний із поперечним перерізом Т-подібної або Lподібної форми, а випуски арматури виконані Гподібними і обидва їх кінці замонолічені у вертикальну та горизонтальну стінки зазначеного горизонтального елемента. Зовнішні стіни виконані самонесучими із обпиранням на плиту монолітного перекриття і зібрані із стінових блоків, виготовлених із легкого пористого бетону висотою в один поверх, або дрібноштучних блоків, виготовлених із легкого пористого бетону. Верхні кути залізобетонної рамки із важкого бетону збірної панелі мають скоси. Винахід пояснений кресленнями, на яких на Фіг.1 зображений фрагмент комбінованої збірно-монолітної конструктивної системи будівлі, аксонометричне зображення; Фіг.2 - панель для внутрішніх несучи х стін, фронтальний вид; Фіг.3 - розріз 1-1 на Фіг.2; Фіг.4, 5 - варіанти виконання верхнього елемента залізобетонної рамки панелі за Фіг.2; Фіг.6 - вузол стикування колони, внутрішньої несучої стіни та монолітного перекриття; Фіг.7 - зовнішня стіна. Збірно-монолітна конструктивна система будівлі (далі у описі конструктивна система) споруджена із використанням набору збірних конструктивних елементів, які при різних комбінаціях 7 85035 забезпечують будівництво різних типів будівель і утворюють збірну частину конструктивної системи. У прикладі за Фіг.1 набір збірних конструктивних елементів включає у себе наступні епементи: збірні залізобетонні колони 1 перерізом 400´400мм, та/або 200´400мм та/або 200´600мм висотою на один та/або два, га/або три, та/або чотири, та/або п'ять поверхів довжиною до 15-17 метрів; збірні залізобетонні об'ємні блоки для шахт ліфтів 2; збірні залізобетонні сходові марші і майданчики 3; панелі 4 із залізобетонних рамок 5 із важкого бетону, внутрішній простір яких заповнений легким пористим бетоном 6 (Фіг.2-5), які пристосовані для спорудження із них вн утрішні х несучи х стін та діафрагм жорсткості; збірні залізобетонні вентиляційні панелі 7. Для спорудження зовнішніх стін 8, які виконані самонесучими із обпиранням на плиту монолітного перекриття 9, набір збірних конструктивних елементів включає у себе стінові блоки 10 із легкого бетону висотою в один поверх або дрібно штучні блоки 11 також із легкого бетону. У різних варіантах залежно від містобудівних вимог, а також від технічних умов замовника монолітні плити перекриттів 9 виконують необхідної товщини "є" залежно від прольотів між несучими конструкціями. Причому, у конструктивній системі на оптимальному рівні поєднуються збірні, об'ємно-блокові, панельні і монолітні конструкції, що при стабільному технологічному виробництві забезпечує якість і різноманітність архітектурнопланувальних рішень, а також мінімальну тр удомісткість, матеріаломісткість, енергоємність і вартість будівництва. По вертикалі будівлі залежно від навантажень можуть застосовуватися сітки колон із різним кроком, який збільшується від мінімального на нижніх поверха х до максимального на верхніх поверха х, що при забезпеченні несучої здатності будівлі приводить до зниження матеріаломісткості. Збірні колони на нижніх поверхах будівлі, для збільшення їх міцності і жорсткості можуть виконуватись у перерізі кутовими, Т-подібними і хрестоподібними. Середні та верхні поверхи будівлі виконують на основі колон квадратного або прямокутного перерізу. Решта збірних елементів об'ємні блоки шахт ліфтів 2, сходові марші і майданчики 3, панелі (наприклад 4) сходово-ліфтового вузла, панелі 4 діафрагм жорсткості та інших внутрішніх несучи х стін, наприклад міжквартирних, вентиляційні канали 7 прийняті уніфікованими на всю висоту будівлі. Залізобетонні фундаменти можуть бути виконані збірними, зокрема із підколонних фундаментних блоків 12), монолітними (у вигляді суцільної плити 13) або збірно-монолітними. На Фіг.2, 3 показаний перший варіант виконання панелі 4 із залізобетонних рамок 5, заповнених легким пористим бетоном 6, які пристосовані для спорудження із них вн утрішні х несучи х стін та діафрагм жорсткості конструктивної системи. Товщина "d' панелі 4, як правило, дорівнює товщині колони 1 чи певного елемента кутової, Т-подібної чи хрестоподібної колони, і таким чином колони 1 повністю заховані у стіни. Товщина "d' панелі 4, як правило, дорівнює 200мм, але може бути більшою 8 аж до 400мм. Ширина "а" вертикальних бічних стійок 14 залізобетонної рамки 5 із важкого бетону складає 0,4¸0,6 товщини "d' панелі 4. Висота "с" нижнього горизонтального елемента 15 рамки 5 складає 0,3¸0,5 товщини "d' панелі 4, а висота "b" верхнього горизонтального елемента 16 рамки 5 складає 0,7¸2,0 товщини "d' панелі 4. Для першого варіанту виконання панелі 4 оптимальними є наступні значення: d »200мм; а »100мм; с »80мм; b»160мм. На верхньому торці 17 панелі 4 виконані вантажозахватні петлі 18, та у окремих виконаннях випуски арматури (на Фіг.2, 3 не показані) для забезпечення надійного монолітного з'єднання верхнього торця панелі із монолітним перекриттям 9. На внутрішніх поверхнях вертикальних 14 та горизонтальних 15, 16 елементів рамки 5 виконані випуски арматури 19, які забезпечують надійне зчеплення легкого пористого бетону 6 із рамкою 4. Щільність легкого пористого бетону 6 може складати 300¸700кг на куб. метр і для першого варіанту виконання панелі 4 оптимальними є 600кг/м 3. На Фіг.4, 5 показані інші варіанти виконання панелі 4 із залізобетонних рамок 5, заповнених легким пористим бетоном 6, які пристосовані для спорудження із них вн утрішні х несучи х стін та діафрагм жорсткості конструктивної системи. Головна відмінність цих варіантів виконання полягає у виконанні верхнього горизонтального елемента 16 рамки 5 із поперечним перерізом П-подібної (Фіг.4), Т-подібної (Фіг.5), L-подібної, U-подібної, Vподібної (на кресленнях не показані) форми із пазами 23, завдяки чому верхній горизонтальний елемент 16 пристосований для утворення збірномонолітного ригелю, який утворює монолітну конструкцію із плитою перекриття 9 та захований у внутрішню несучу стін у чи діафрагму жорсткості. Для цього краще, якщо елемент 16 має випуски арматури 20 чи 21, до яких приєднують (зварюванням чи прив'язуванням) поздовжні арматурні стрижні 22 ригелю. Обидва кінці випусків арматури 20 замонолічені у вертикальні стінки елемента 16, а випуски арматури 21 виконані Г-подібними і обидва їх кінці замонолічені у вертикальну та горизонтальну стінки елемента 16. На Фіг.6 показаний вузол стикування колони 1, внутрішньої несучої стіни із панелей 4 за Фіг.4 чи 5 та монолітного перекриття 9. Колона 1 виконана багатоповерховою і має ділянки оголеної арматури 24, які розташовані по висоті колони 1, так щоб оголена арматура 24 колони 1 була розташована на рівні монолітного перекриття товщиною "e" та пазів 23 висотою "k", таким чином загальна висота ділянки оголеної арматури 24 колони 1 приблизно дорівнює сумі "e" та "k". Через ділянку оголеної арматури 24 колони 1 пропущені поздовжні арматурні стрижні 25 перекриття 9 та поздовжні арматурні стрижні 22 ригелю. При бетонуванні монолітного перекриття 9 (із використанням відповідної знімної інвентарної металевої опалубки, яка на кресленнях не показана) в місцях несучих внутрішніх стін чи діафрагм жорсткості, зібраних із панелей 4, утворюються збірно-монолітні ригелі із елементів 16 рамок 5 панелей 4 та монолітного бетону у пазах 23. Ці ригелі повністю заховані у стіни та підвищують жорсткість і міцність конструк 9 85035 тивної системи будівлі. Монолітний бетон на Фіг.6 показаний заштрихованим. Для підвищення жорсткості і міцності збірно-монолітного ригелю верхні кути рамки 5 панелі 4 (торці верхнього горизонтального елемента 16) мають скоси 26. При використанні панелей 4 за Фіг.2, 3 висота ділянки оголеної арматури 24 колони 1 приблизно дорівнює товщині плити перекриття "e", яка у показаному на кресленнях прикладі виконання конструктивної системи будівлі дорівнює приблизно 180мм. Висоту "Н" панелей 4 вибирають виходячи із висоти поверху будівлі від підлоги до стелі, а їх ширину "L" вибирають із ряду 900, 1200, 1500мм, і таким чином забезпечують можливість гнучко змінювати крок сітки колон 1. В інших випадках ширину "L" панелей 4 можна вибрати більшою, виходячи із кроку між колонами та ширини "g" колони 1. На Фіг.7 показана будова одного із можливих варіантів виконання зовнішніх стін конструктивної системи будівлі. Стінове заповнення виконано із дрібно штучни х блоків 27 із легкого пористого (газо- чи піно-) бетону. Зовнішнє утеплення 28 виконане, наприклад, типу "Rocwool". Облицювання 29 виконане із цегли через повітряний зазор 30 до утеплення 28 і обпирається на плиту перекриття 9. Монолітна залізобетонна плита перекриття 9 має термозвукоізолюючі вкладиші 31, які представляють собою окремі плити укладені із проміжками одна до одної для утворення ребристої залізобетонної плити перекриття 9. Краще щоб зовнішні вкладиші 31 були розташовані у зоні зовнішньої стінової конструкції 8. Конструктивну систему будівлі споруджують таким чином. Спочатку монтують збірну частину певного поверху будівлі із збірних залізобетонних колон 1, збірних залізобетонних об'ємних блоків для шахт ліфтів 2, збірних залізобетонних сходо 10 вих маршів і майданчиків 3; панелей 4, збірних залізобетонних вентиляційних панелей 7. Потім встановлюють, наприклад, знімну інвентарну металеву опалубку для плити перекриття 9, укладають арматуру плити перекриття. При цьому через ділянки оголеної арматури 24 колон 1 пропускають поздовжні арматурні стрижні 25 перекриття 9 та у варіанті виконання за Фіг.4, 5 поздовжні арматурні стрижні 22 ригелю. Стрижні 25 прив’язують до арматури 24 колони 1, а стрижні 22 - до випусків 20 чи 21 верхнього горизонтального елемента 16 рамок 5 панелей 4. При бетонуванні монолітного перекриття 9 в місцях несучих вн утрішні х стін чи діафрагм жорсткості, зібраних із панелей 4 за Фіг.4, 5, утворюються збірно-монолітні ригелі із елементів 16 рамок 5 панелей 4 та монолітного бетону у пазах 23. Ці ригелі повністю заховані у стіни та підвищують жорсткість і міцність конструктивної системи будівлі. Після тужавіння бетону монолітної плити перекриття описаним способом споруджують наступний поверх конструктивної системи будівлі. Одночасно на нижніх поверхах споруджують зовнішні стіни, внутрішні не несучі перегородки та за необхідності інші елементи будівлі. Список літератури 1. Уткин В.Л. Новые технологии строительной индустрии. Москва, Русский издательский дом, 2004. 2. Грачев Г.В., Гуревич А.И., Левонтин А.Н. ЦНИИСПжилища. «Сборно-монолитный безригельный каркас. Универсальная конструктивная система КуБ-2.5». Авторское свидетельство Российского авторского общества №6861, 2003. 3. Уткин В.Л., Цалюк И. Краногорский каркас основа домостроительного комбината XXI //Журнал «Инвестиции, строительство», Москва, №5, 2004. 11 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 85035 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601