Каркас багатоповерхової будівлі

1. Каркас багатоповерхової будівлі, що має збірні або монолітні колони і плоскі збірномонолітні диски перекриттів, утворені монолітними залізобетонними несучими і зв'язувальними ригелями, об'єднаними у вузлах сполучення з колонами в замкнуті рамні осередки, в межах яких групами розміщені збірні залізобетонні плити, обперті по кінцях на несучі ригелі і зв'язані між собою міжплитними швами з розміщеними в них плоскими арматурними каркасами, який відрізняється тим, що плоскі арматурні каркаси в міжплитних швах виконані суцільними на довжину суміжних збірних плит, верхній і нижній стержні плоских арматурних каркасів випущені кінцями за торці збірних плит і заанкерені в несучих монолітних ригелях, диски перекриттів виконані із наскрізними прорізами для пропуску вертикальних комунікацій будівлі, причому кожний наскрізний проріз, принаймні по одній стороні, обладнаний монолітною залізобетонною перемичкою, обпертою щонайменше одним кінцем на кромки суміжних з кожним прорізом збірних плит, виконаних багатопорожнинними і обпертих верхньою поли 2 (19) 1 3 87577 4 7. Каркас за будь-яким з пп. 1-4, який відрізнясторонах обладнана закладними деталями для ється тим, що кожна збірна залізобетонна стінка дискретного об'єднання по висоті зі збірними вертикальних діафрагм жорсткості по бокових і/або монолітними колонами. Винахід відноситься до будівництва і, зокрема, до конструкцій багатоповерхових жилих і громадських будівель масового призначення, що споруджуються в різних регіонах, включаючи сейсмічні. Відомий каркас будівлі, споруд, частина якого виконана із колон, ригелів і, принаймні, одного перекриття, частина якого виконана із багатопорожнинних плит, а ригелі виконані збірномонолітними зі збірною нижньою уширеною частиною [1]. Відомий каркас має високу несучу здатність. Однак він відрізняється високою металомісткістю, а виступаючі в об'єм будівлі уширені нижні частини ригелів суттєво знижують архітектурнопланувальні можливості будівель і в ряді випадків вимагають додаткових затрат на обладнання підвісних стель. Відомий залізобетонний каркас будівлі або споруд, який включає колони і диск перекриття, що складається із збірних плит, монолітних залізобетонних поясів і попередньо напруженою арматури [2]. Відомий каркас має відносно невисоку металомісткість, диски перекриттів виконані плоскими. Недоліком відомого каркаса є складна технологія виробництва робіт при обов'язковому попередньому напруженні робочої арматури в будівельних умовах. Найбільш близьким до запропонованого є збірно-монолітний каркас, що включає збірні або монолітні колони і плоскі диски перекриттів, утворені монолітними ригелями і збірними залізобетонними плитами [3]. Відомий каркас має високу несучу здатність і відрізняється відносно невеликою металомісткість. Недоліком каркаса є підвищена трудомісткість, оскільки при його спорудженні в дисках перекриттів застосована значна кількість дрібних арматурних виробів, а якість укладки цих виробів може знижувати надійність перекриттів і каркаса в цілому. Запропонований винахід вирішує задачу скорочення трудомісткості спорудження, підвищення надійності і просторової стійкості будівлі. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в каркасі багатоповерхової будівлі, який включає збірні або монолітні колони і збірно-монолітні диски перекриттів, утворені монолітними залізобетонними несущими і зв'язувальними ригелями, об'єднаними у вузлах з'єднання з колонами в замкнуті рамні осередки, в межах яких групами розміщені збірні залізобетонні плити, обперті по кінцям на несучі ригелі і зв'язані між собою міжплитними швами з розміщеними у них плоскими арматурними каркасами, плоскі арматурні каркаси в міжплитних швах виконані суцільними на довжину суміжних збірних плит, верхній і нижній стержні плоских арматурних каркасів випущені кінцями за торці збірних плит і заанкерені в несучих монолітних ригелях, диски перекриттів вико нані зі наскрізними прорізами для пропуску вертикальних комунікацій будівлі, причому наскрізний проріз, принаймні, по одній стороні обладнаний монолітною залізобетонною перемичкою, обпертою, щонайменше, одним кінцем на кромки суміжних з кожним прорізом збірних плит, виконаних багатопорожнинними, і опертих верхньою полицею на монолітні несучі ригелі і/або на монолітні залізобетонні перемички за допомогою бетонних шпонок, виконаних як одне ціле з монолітними несучими ригелями або перемичками, каркас будівлі обладнаний вертикальними діафрагмами жорсткості, утвореними в межах кожного поверху плоскими збірними залізобетонними стінками, сполученими понизу з монолітним ригелем нижнього диска перекриття контактним швом на шарі розчину і виконаними поверху з анкерними зв'язками, розміщеними в монолітному ригелі верхнього диска перекриття, і об'єднаними по боковим сторонам зі збірними або монолітними колонами дискретними зварювальними і/або суцільними по висоті монолітними анкерними зв'язками. При цьому арматурні каркаси в міжплитних швах, несучих і зв'язувальних ригелях дисків перекриттів можуть виконувати з висотою, що перевищує висоту збірних плит, виступаючі вгору частини арматурних каркасів покрити монолітним бетоном з утворенням над збірними плитами шару монолітного бетону, виконаного як одне ціле з міжплитними швами, несущими і зв'язувальними ригелями. При цьому кожна монолітна залізобетонна перемичка виконана у вигляді залізобетонного бруса, розміщеного поперек збірних плит і обладнаного з однієї бокової сторони бетонними шпонками. При цьому збірна залізобетонна стінка вертикальних діафрагм жорсткості може бути обладнана по верхній грані вертикальними арматурними випусками, розміщеними в монолітному ригелі перекриття. Збірна залізобетонна стінка вертикальних діафрагм жорсткості може бути обладнана по верхній грані закладними деталями, до яких прикріплені арматурні стержні, розміщені в монолітному ригелі перекриття. Збірні залізобетонні стінки вертикальних діафрагм жорсткості обладнані по боковим сторонам горизонтальними випусками арматури, а також дискретними поперечними пазами з похилими гранями. Збірні залізобетонні стінки вертикальних діафрагм жорсткості, як мінімум, по одній боковій стороні обладнані закладними деталями для дискретного об'єднання по висоті зі збірною колоною. Перелічені конструктивні рішення дозволяють: 1) суттєво спростити конструкцію дисків перекриття, скоротити кількість арматурних виробів, розташованих в міжплитних швах, забезпечити якісну укладку арматурних виробів і надійне анкерування їх в монолітному бетоні несучих ригелів; 2) забез 5 87577 6 печити завдяки застосуванню монолітних залізолці А; на Фіг.13 - те ж, що на Фіг.11, збірна залізобетонних перемичок наскрізні прорізи в будьбетонна стінка, вид зверху; на Фіг.14 - те ж, фрагякому місці в дисках перекриттів для пропуску вермент вертикальної збірно-монолітної діафрагми тикальних комунікацій будівель, при мінімальних жорсткості без прорізу; на Фіг.15 - те ж, фрагмент затратах на їх обладнання; 3) обпирання багатозбірно-монолітної вертикальної діафрагми жорстпорожнинних збірних плит верхньою полицею на кості з дверним прорізом; на Фіг.16 - те ж, фрагнесучі ригелі і/або на монолітні перемички за домент збірно-монолітної вертикальної діафрагми помогою бетонних шпонок, виконаних як одне ціле жорсткості, дискретно зв'язаний зі збірними колоз ними на їх бокових гранях, що забезпечує плоскі нами, на Фіг.17 - те ж, розріз Е-Е на Фіг.15, фрагдиски перекриттів і тим самим - вільне планування мент вертикальної діафрагми жорсткості з вертиприміщень будівель без обладнання підвісних кальним монолітним наскрізним облямуванням, стель; 4) завдяки установці в каркасі вертикальних що дорівнює товщині збірної стінки; на Фіг.18 - те діафрагм жорсткості запропонованої конструкції же, розріз Е-Е на Фіг.15, при вертикальному намаксимально задіяні заводські вироби для обладскрізному облямуванні діафрагми жорсткості у нання каркаса, що дозволяє відмовитися від облавигляді монолітної колони, на Фіг.19 - те ж, розріз днання трудомістких монолітних залізобетонних Е-Е на Фіг.15, при кутовому сполученні стінок вердіафрагм жорсткості для будівель підвищеної потикальних діафрагм жорсткості; на Фіг.20 - те ж, верховості, а також при підвищеній сейсмічній акрозріз Ж-Ж по Фіг.15 лінійне сполучення плоских тивності, оскільки в такому випадку каркас обладзбірних стінок діафрагм жорсткості; на Фіг.21 - те наний зв'язувальними його наскрізними ж, розріз З-З на Фіг.15, вузол сполучення збірних монолітними залізобетонними поясами, як в плостінок діафрагм жорсткості з монолітним ригелем щині дисків перекриттів, у вигляді монолітних ридиска перекриття. гелів, так і по висоті будівлі, у вигляді наскрізних Запропонований каркас багатоповерхової бумонолітних вставок; 5) виконання дисків перекритдівлі (Фіг.1...21) включає збірні або монолітні колотів двошаровими з верхнім монолітним бетонним ни 1, монолітні несучі 2 і зв'язувальні 3 ригелі. Ришаром, виконаним як одне ціле з міжплитними гелі 2 і 3 оперті на колони 1 і жорстко з ними швами, несучими і зв'язувальними ригелями доз'єднані. На несучі ригелі 2 по кінцям оперті збірні зволяє спільно із запропонованою конструкцією багатопорожнинні плити 4. Збірні плити 4 розмівертикальних діафрагм жорсткості суттєво нарощені в перекритті групами в осередках, утворенищувати жорсткість і стійкість будівель, а також ми несучими 2 і зв'язувальними 3 ригелями, і між розширити можливості щодо збільшення розмірів собою об'єднані по боковим сторонам міжплитнисітки колон до 9,0...12,0м, ефективно використовуми швами 5. Несучі ригелі 2 виконані нерозрізними вати міцність арматури і бетону та мінімізувати їх на всю ширину або довжину будівлі. Вони містять витрати. арматурні каркаси 6 з поздовжньою і поперечною В цілому всі наведені вище ознаки запропоноробочою арматурою (не позначені). Зв'язувальні ваного рішення забезпечують рішення поставленої ригелі 3 також обладнані арматурними каркасами задачі щодо скорочення трудомісткості спору7 для сприйняття зусиль від навантаження, що дження, підвищенню надійності і просторової стійприходиться на них. Вони також містять поздовжкості. В наведеній сукупності вказані вище ознаки ню нижню наскрізну арматуру 8 для сприйняття невідомі, а досягнуті технічні результати перевирозпору, створюваного при вигині збірних плит 4 в щують відомі. стиснених умовах. В монолітних швах 5 розміщені На Фіг.1 показано запропонований каркас, плоскі арматурні каркаси на довжину суміжних план перекриття; на Фіг.2 - те ж, розріз по А-А на збірних плит 4 з верхньою 9 і нижньою 10 поздовФіг.1 перекриття з багатопорожнинними плитами, жньою арматурою, заанкереною кінцями в монолізв'язувальними ригелями і міжплитними швами; на тних несучих ригелях 2. Фіг.3 - те ж, розріз по А-А на Фіг.1, при перекритті з Для утворення в дисках перекриттів наскрізних верхнім монолітним бетонним шаром, виконаним прорізів 11 виконані монолітні залізобетонні переяк одне ціле з міжплитними швами, несучими і мички 12, обперті на кромки суміжних з прорізами зв'язувальними ригелями; на Фіг.4 - те ж, розріз Бзбірних плит 4 і/або на суміжні зв'язувальні ригелі Б на Фіг.1, сполучення багатопорожнинних плит з 3. Монолітні залізобетонні перемички 12 виконані у несучим ригелем; на Фіг.5 - те ж, розріз Б-Б на вигляді призматичного стержня, обладнаного зваФіг.1, сполучення багатопорожнинних плит з несурювальним арматурним каркасом 13, а на одній чим ригелем, виконаним як одне ціле з верхнім боковій поверхні шпонками 14, виконаними як одбетонним шаром; на Фіг.6 - те ж, розріз В-В на не ціле з перемичкою 12. Багатопорожнинні плити Фіг.1, розріз по наскрізними прорізами в диску пе15 в місцях утворення наскрізних прорізів 11 викорекриття; на Фіг.7 - те ж, розріз В-В на Фіг.1, нанані укороченими і обперті верхньою полицею по скрізний проріз в диску перекриття, виконаного з одному кінцю на розміщені в пустотах плит бетонні верхнім монолітним шаром; на Фіг.8 - те ж, розріз шпонки 14 перемички 12, а з іншої сторони на такі Г-Г на Фіг.6 уздовж монолітної залізобетонної пеж бетонні шпонки 16 несучих ригелів 2. Всі інші ремички; Фіг.9 - те ж, запропонований каркас, розсуміжні збірні плити 4 оперті аналогічно верхніми різ по Д-Д на Фіг.2 уздовж міжплитного шва з плосполицями по обом кінцям на бетонні шпонки 16 ким арматурним каркасом; на Фіг.10 - загальний несучих ригелів 2 з утворенням понизу плоскої вид плоского арматурного каркаса міжплитного стельної поверхні. Для перекриття великих прогошва; на Фіг.11 - збірна залізобетонна стінка вертинів, понад 7,2м до 9...12м і більш, застосовуючи кальних діафрагм жорсткості; на Фіг.12 - те ж, що типові плити висотою 22см, арматурні каркаси на Фіг.11, збірна залізобетонна стінка, вид по стрінесучих ригелів 2, зв'язувальних ригелів 3 і між 7 87577 8 плитних швів 5 виконують з висотою, що перевиФіг.16) у вигляді дискретних зв'язків за допомогою щує висоту збірних плит 4. Виступаючу вгорі чассварки закладних деталей 30 на колонах 1 і заклатину їх каркасів, покривають шаром 17 монолітнодних деталей 31 збірних стінок 21. Запропоноваго бетону. В цьому випадку після набору ний каркас представляє собою суцільну просторомонолітним бетоном проектної міцності утворюву конструкцію, що сприймає всі прикладені до ється ефективна двошарова конструкція диска будівлі навантаження і впливи. Диски перекриття в перекриття підвищеної несучої здатності і жорсткаркасі об'єднані в своїх плоскостях наскрізними кості. Дійсно, при товщині монолітного бетонного несучими 2 і зв'язувальними 3 ригелями, жорстко шару 17, наприклад, що дорівнює 6см, загальна сполученими з вертикальними колонами. Балкони товщина перекриття становить 28см, а приведена і еркери виконують на консолях 30, утворених до щільного тіла товщина - 20см. Таке перекриття продовженням за зовнішні ряди колон несучих 2, може бути виконано з прогонами до 9...12м. У визв'язувальних 3 або уширених міжплитних швів 5, падку виконання такого перекриття повністю мона які обперті збірні плити 4. Вертикальні діафрагнолітним, потрібна товщина його становить ми жорсткості 20, об'єднані по вертикалі суцільни32...36см і потрібно обладнання кесонів в середині ми наскрізними монолітними вставками 26 або прогону. На його обладнання, порівняно із запродискретними зв'язками 30, 31, забезпечують ціліспонованим, потрібно витрата бетону в 1,5...1,6 ність конструкції каркаса при будь-яких видах горази більше, і приблизно настільки ж збільшується ризонтальних і вертикальних навантажень і впливитрата арматури, трудомісткість на виконання вів. перекриття також зростає в 1,7...1,8 рази. НаведеВ цілому, як і в прототипі [3], запропонований ні дані підтверджують ефективність і універсалькаркас під навантаженням працює як єдина баганість запропонованого конструктивного рішення тократно статично невизначена багатоповерхова перекриття каркаса. Для забезпечення спільної просторова конструкція з плоскими дисками перероботи шару 17 монолітного бетону зі збірними криттів. На кожному перекритті каркаса вертикабагатопорожнинними плитами 4 в бетоні 17 над льне навантаження безпосередньо сприймають несучими ригелями 2, зв'язувальними ригелями 3 і збірні плити 4 і перерозподіляють його на несучі міжплитними швами 5 можуть бути розміщені плоригелі 2 і менше навантажені сусідні плити. Ригелі скі арматурні сітки 18, які додатково обладнані 2, в свою чергу, зусилля від навантаження переанкерними петлями 19, розміщеними в міжплитних дають на колони 1. Всі горизонтальні навантаженшвах 5. ня, прикладені до будівлі, сприймають диски переВертикальні діафрагми жорсткості 20 запропокриттів і передають їх на вертикальні діафрагми нованого каркаса будівлі утворені в межах кожного жорсткості 20, або ядра жорсткості. В роботу на поверху збірними залізобетонними стінками 21. сприйняття горизонтальних навантажень також Понизу збірні стінки 21 сполучені на шарі розчину включаються і колони 1. 22 з монолітним ригелем 2 або 3 нижнього диска Порівняно з аналогами і прототипом [3] каркас перекриття, поверху обладнані анкерними випусвідрізняється підвищеною жорсткістю на сприйнятками 23, що розміщені в монолітному ригелі 2 або тя горизонтальних і вертикальних навантажень, 3 верхнього диска перекриття. По боковим сторооскільки він обладнаний наскрізними монолітними нам збірні стінки 21 обладнані горизонтальними залізобетонними поясами у вигляді ригелів 2 і 3, як випусками 24 їх робочої арматури. По боковим в площині перекриттів, так і у вигляді вставок 26 сторонам збірних стінок 21 також виконані попере(прихованих колон) в площинах вертикальних діачні пази 25 з похилими гранями. В пазах 25, при фрагм жорсткості 20. Зварювальні плоскі арматуробладнанні вертикальних діафрагм жорсткості і ні каркаси в монолітних міжплитних швах 5, з роформуванні вертикальних монолітних вставок 26, бочою арматурою 9, 10, заанкереною в несучих які є, по суті, монолітними вертикальними колонаригелях 2, спільно із залізобетонними перемичками, прихованими в площинах діафрагм жорсткості ми 12 у наскрізних прорізів 11 забезпечують ціліс21, утворюються шпонкові сполучення 25, які заність і непошкодженість дисків перекритий при безпечують їх надійну спільну роботу під навантабудь-яких розрахункових впливів. Проведені виженнями, прикладеними до каркасу. пробування фрагментів запропонованого каркаса Вставки 26 виконані наскрізними по всій висоті підтвердили вказане вище. вертикальних діафрагм жорсткості 20 будівлі і місЗапропонований каркас споруджують в той же послідовності, що і прототип [3]. Спочатку спорутять поздовжні стержні 27, розміщені в петлевидджують збірні або монолітні колони 1, потім в стулних випусках 24 збірних стінок 21. Стиковку стержках колон 1 монтують підтримуючі обладнання з нів 27 нахлистом здійснюють в рівнях дисків опалубкою поверху для монолітних ригелів 2 і 3 перекриттів (не показано). Стінки 21 можуть бути суцільними на всю ширину полотна діафрагми (на кресленнях не показано). На опалубку обпи(Фіг.14) або складатися із декількох збірних елерають кінцями збірні плити 4, а потім в створах колон 1 розміщують арматурні каркаси 6 і 7, відпоментів 21 (Фіг.15), об'єднаних наскрізними монолівідно, несучих 2 і зв'язувальних 3 ригелів. В міжтними залізобетонними вставками 26. По кутам стінки 21 можуть бути об'єднані кутовими вставкаплитні шви 5 на довжину суміжних плит 4 встановми 28. Монолітні вставки 26 потрібної ширини молюють суцільні плоскі арматурні каркаси з поздовжньою арматурою 9 і 10, розміщеною кінжуть бути виконані або дорівнювати з товщиною цями в арматурних каркасах 6 несучих ригелів 2. стінок 21 (див. Фіг.17, 20) або бути розвитими по Після виконання вказаних арматурних робіт, викотовщині у вигляді монолітної колони 29 (див. нують одночасне бетонування несучих 2, зв'язуваФіг.18). Збірні стінки 21 по боковим сторонам мольних 3 ригелів і міжплитних швів 5. При виконанні жуть бути об'єднані зі збірними колонами 1 (див. 9 87577 10 перекриттів з верхнім шаром 17 над порожниннилогія забезпечує реалізацію прийнятого конструкми плитами 4 одночасно з бетонуванням вказаних тивного рішення каркаса і підвищення надійності і елементів, виконують укладку бетону шару 17 над просторової його стійкості. збірними плитами 4. Після набору монолітним беЗапропоноване технічне рішення каркаса батоном диска перекриття потрібної міцності, вивільгатоповерхової будівлі представляє собою новий няють підтримуючі його обладнання і перестановнапрямок, що розвивається в теперішній час, суляють їх на це готове перекриття, а цикл часного індустріального домобудівництва масовообладнання наступного перекриття повторюється. го призначення, що відрізняється підвищеними На відміну від аналогів і прототипу [3], завдяки економічною ефективністю, надійністю і сучасними прийнятому армуванню міжплитних швів 5, несуспоживчими якостями. чих 2 і 3 ригелів, а також обладнанню залізобетонДжерела інформації: них перемичок 12 у наскрізних прорізів 11, техно1. Патент РФ №2182624, кл. Ε04В1/20, БИ логія спорудження відрізняється граничною №14, 20.05.2002. простотою і дозволяє забезпечити надійну фікса2. Патент РФ №2194127, кл. Ε04В1/22, БИ цію арматури монолітних елементів (2, 3, 5, 12) в №34, 10.12.2002. проектному положенні. Це дозволяє, порівняно з 3. Патент РФ №2226593, кл. Ε04В1/18, БИ відомими, на 15...20% знизити трудозатрати на №10, 10.04.2004. спорудження каркаса. Крім того, прийнята техно 11 87577 12 13 87577 14 15 87577 16 17 Комп’ютерна верстка А. Рябко 87577 Підписне 18 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601