Сборный железобетонный каркас (варианты)
Предлагается сборный железобетонный каркас здания, включающий элементы перекрытий 4, ригели 2, 3 и колонны 1, образующие в плане заданную сетку колонн, состоящую из ячеек с заданным шагом 6 и длиной пролета 5 во взаимно перпендикулярных измерениях. При этом каркас выполнен с возможностью создания сетки колонн, в которой длина, по меньшей мере, части пролетов равна (16.0-17.0) метров, по меньшей мере, часть ригелей выполнена в виде протяженного многогранника длиной (15.30-16.30)метров с поперечным сечением в форме трапеции, сопряженной по широкому и узкому основаниям с прямоугольниками, с образованием выступов со стороны широкого основания трапеции, образующих полки ригеля для опирания элементов перекрытий, при этом указанная часть ригелей содержит две опорные части, соединенные между собой пролетной частью, и выполнена переменной высоты, с увеличением высоты на опорных частях.
Заявляемая полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства и может быть использована в конструкциях сборных железобетонных каркасов для одно-многоэтажных зданий различного назначения, преимущественно для многоуровневых гаражных стоянок открытого («паркинги») и закрытого типа, а также торговых зданий общего назначения.
Эффективность промышленного и гражданского строительства с использованием сборного железобетонного каркаса во многом зависит от степени минимизации номенклатуры применяемых сборных элементов (колонны, ригеля, элементы перекрытий) и универсальности каркасов, в том числе, в возможности возведения зданий различного функционального назначения с возможностью гибкой технологической планировки помещений.
Известные конструкции сборных железобетонных каркасов одно-многоэтажных зданий и сооружений, включающие колонны, элементы перекрытий и ригели (А.С. №2087633, А.С. SU 1386711, Свидетельство №15352), не обеспечивают свободной планировки внутреннего пространства зданий и сооружений и, соответственно, имеют ограниченное функциональное назначение. Кроме того, указанные конструкции характеризуются повышенными трудозатратами при монтаже и изготовлении, вследствие большого перечня сборных элементов.
Например, сборный предварительно-напряженный железобетонный каркас по А.С №1386711 содержит колонны со сквозными каналами в двух направлениях для пропуска предварительно-напряженной арматуры сборно-монолитных ригелей, плиты перекрытий и бортовые элементы, установленные по периметру перекрытий каркаса. Плиты перекрытий выполнены ребристыми, прямоугольной формы номинальной длиной 6.0 м.
Выполнение ригелей сборными увеличивает номенклатуру используемых сборных элементов каркаса, что приводит к повышенным трудозатратам при монтаже и изготовлении зданий с
описанным каркасом. При этом заданная форма перекрытий не дает возможности проектировать здания любой конфигурации в плане с использованием свободной планировки помещений.
Сборно-монолитный каркас многоэтажного здания по А.С. №2087633 содержит сборные железобетонные колонны с отверстиями, плиты перекрытия с замоноличенными стыками и монолитные ригели, выполненные без предварительного напряжения трех видов сечений в зависимости от действующих нагрузок.
Выполнение ригелей без предварительного напряжения ограничивает размеры пролетов, следовательно, и планировочные возможности каркасов. Кроме того, малые размеры пролетов обусловливают расширенную номенклатуру сборных элементов.
Фиксированное количество отверстий в колоннах и наличие в зависимости от действующих нагрузок трех видов сечений монолитного ригеля приводит к увеличению опалубочных типоразмеров колонн и ограничивает возможность изменения количества стержней рабочей арматуры.
В основу настоящей полезной модели положена задача создать конструкцию универсального сборного железобетонного каркаса, обеспечивающего возможность возведения зданий различного функционального назначения с применением гибкой планировки внутреннего пространства при минимальной номенклатуре сборных элементов, с тем, чтобы снизить материалоемкость и трудозатраты при монтаже и изготовлении.
Поставленная задача решается тем, что сборный железобетонный каркас здания, включающий элементы перекрытий, ригели и колонны, образующие в плане заданную сетку колонн, состоящую из ячеек с заданны шагом и длиной пролета во взаимно перпендикулярных измерениях, согласно предлагаемому техническому решению, выполнен с возможностью создания сетки колонн, в которой длина по меньшей мере, части пролетов равна (16.0-17.0) метров, по меньшей мере часть ригелей выполнена в виде протяженного многогранника длиной (15.30-16.30) метров с поперечным
сечением в форме трапеции, сопряженной по широкому и узкому основаниям с прямоугольниками с образованием выступов со стороны широкого основания трапеции, образующих полки ригеля для опирания элементов перекрытий, при этом указанная часть ригелей содержит две опорные части, соединенные между собой пролетной частью, и выполнена переменной высоты, с увеличением высоты ригеля к опорным частям.
Благодаря предлагаемой конструкции ригеля длина пролетов каркаса может быть увеличена до 16.5 метров.
При этом конструкция ригелей, в том числе переменная высота и форма в поперечном сечении, определена из условия восприятия значительных по величине опорных изгибающих моментов, возникающих при увеличении длины пролета до 16.5 метров.
Как показали исследования, проведенные авторами, увеличение пролетов в сетке колонн до 16.5 метров обеспечивает широкие возможности гибкой планировки внутреннего пространства здания. Каркас с указанной длиной пролетов может быть использован при возведении зданий различного функционального назначения, например, для многоярусной автомобильной стоянки открытого или закрытого типа, для зданий торговых центров, включающих торговые помещения с зонами отдыха различной планировки, и автостоянку со свободным размещением автомашин современного класса.
При этом, увеличение длины пролетов обусловливает уменьшение количества сборных элементов, в частности, колон и ригелей.
В преимущественном варианте сетка колонн имеет следующие параметры: длина пролетов - 16.5 метров, шаг - 8.0 метров. При этом длина ригелей - 15.8 метров.
Заданная сетка колонн определена авторами расчетным путем из условия обеспечения открытого внутреннего пространства большой площади (в том числе с учетом нормативных требований по размещению машин современного касса) при минимальной номенклатуре сборных элементов.
Расчеты, проведенные авторами, показали, что целесообразно, чтобы ригели длиной 15.8 метров имели высоту порядка 1.25 метров в опорной части и высоту 0.95 метров в пролетной части.
С целью обеспечения требуемых расчетных нагрузок в 8.5 тонн на погонный метр и выше, целесообразно, чтобы указанные ригели были выполнены с предварительным напряжением нижней рабочей арматуры.
Из условия сокращения номенклатуры формооснастки для изготовления элементов перекрытий показано также целесообразность выполнения их в виде плит с «гладкой» нижней поверхностью полки - без поперечных ребер - с двумя продольными ребрами, имеющими наружный и внутренний технологические уклоны.
Выполнение полок «гладкими», без ребер жесткости, упрощает технологию их изготовления. Элементы перекрытий с «гладкими» полками могут выполняться в общей протяженной формооснастке с разделителями по длине, вне зависимости от заданной длины изделия.
Настоящее техническое решение далее подробно описано на примерах его реализации со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг.1 - схема сборного железобетонного каркаса здания в плане;
Фиг.2 - колонна;
Фиг.3 - ригель;
Фиг.4 - элемент перекрытия (плита);
Фиг.5 - схема сборного железобетонного каркаса многоярусной автостоянки, поперечный разрез;
На Фиг.1 показана схема каркаса трехпролетного здания в плане.
Сборный железобетонный каркас включает колонны 1, состоящие из внешних колонн 1 1, размещенных по периметру каркаса и внутренних 1 2, ригели 2, ригели 3 и элементы (плиты) перекрытий 4.
Колонны 1 образуют в плане заданную сетку колонн, состоящую из ячеек с заданными длиной (L) пролета 5 и размером (h) шага 6 во взаимно перпендикулярных измерениях.
Длина (L) по меньшей мере части пролетов 5 равна (16.0-17.0) метров, а размер (h) шага 6-(7.5-8.5)метров.
Заданная сетка колонн с шагом 6, равным (7.5-8.5) метров, и длиной пролетов 5, равными (16.0-17.0) метров, определена авторами расчетным путем из условия обеспечения свободной планировки внутреннего пространства при минимальной номенклатуре сборных элементов. При этом указанная сетка колонн создает максимальные условия для т.н. «гибкой» расстановки автомашин современного класса.
В предлагаемом каркасе преимущественно колонны установлены с длиной пролетов 5, равной 16.5 метров и шагом 6, равным 8 метров. Возможны строительные допуски по длине пролетов и длине шага в 0.5 м.
Часть колонн 1 может быть размещена с меньшей длиной пролетов 5. В частности, как показано на Фиг.1, на входе и выходе здания, для устройства пандусов 7 (в других подсобных помещениях), длина пролетов 5 равна 7.6 метров при той же длине шага 6 в 8 метров.
Внутренние колонны 11 (Фиг.2) выполнены с двумя консолями 8, наружные колонны 12 - с одной консолью. Консоли предназначены для опирания ригелей на колонны.
Колонны имеют длину не более - 7.75 метров.
Для одно-двухэтажных зданий используют цельные на всю высоту здания колонны. Колонны для трехэтажных зданий и выше выполняют составными - из двух или более элементов (колонны верхнего и нижнего ярусов) с соединением сваркой выпусков арматуры 9.
Сопряжение колонн 1 с фундаментом может выполняться в двух вариантах: «платформенным» стыком - с опиранием нижней стальной опорной плиты колонны на болтовых соединениях с фундаментом или «стаканным» - по типовым решениям.
На Фиг.3 показан ригель 2, используемый в сетке колонн 8 м ×16.5 м. Ригели 2 имеют длину 15.8 метров.
Ригели 2 (Фиг.3) на сетке колонн 8 м ×16.5 м выполнены в виде протяженного многогранника (Фиг.3а, 3б), длиной 15.8 метров с поперечным сечением в форме трапеции 10 (Фиг.3в), сопряженной по широкому и узкому основаниям с прямоугольниками 11, с образованием выступов 12 со стороны широкого основания трапеции, представляющих собой полки ригеля для опирания элементов перекрытий.
Ригель 2 содержит две опорные части 13, соединенные между собой пролетной частью 14. Ригель 2 выполнен переменной высоты, с увеличением высоты на опорных частях 13, при этом высота ригеля в опорной части 13 равна (1.24-1.26) метров, и - (0.94-0.96) метров в пролетной части 14.
С целью обеспечения требуемых расчетных нагрузок в 8.5 тонн на погонный метр и выше, ригели 2 выполнены с предварительным напряжением нижней рабочей арматуры 15.
Ригели 2 составляют основную часть используемых в каркасе ригелей.
Меньшую часть составляют ригели 3 длиной 7.6 м., которые используют на сетке колонн 8 м × 7.6 м (вспомогательные помещения). Могут быть использованы стандартные ригели (Каталог Сборных железобетонных изделий, выпускаемых производственными предприятиями Акционерного общества «Железобетон». С.Петербург, 1991 г.).
Возможна конструкция каркаса только с ригелями 2, длиной 15.8 м.
При сборке каркаса ригели опорными частями устанавливают на консоли колонн и известными способами закрепляют на колоннах.
Элемент перекрытий 4 (Фиг.4), ребристая плита, содержит гладкую по длине полку 16 и два продольных ребра 17, установленных под углом к полке 16.
В процессе сборки каркаса элементы перекрытий продольными ребрами опирают на выступы ригелей и известным способом закрепляют на ригелях.
Расчетная нагрузка на применяемый в описанном каркасе элемент перекрытия 4 составляет 1 тонну на квадратный метр.
В предлагаемом каркасе могут быть использованы другие элементы перекрытий, кроме ребристых плит. например, плита пустотная, высотой 400 мм.
Благодаря предлагаемой конструкции ригелей, которая позволяет увеличить длину пролетов, описанный каркас содержит минимальную, по сравнению со стандартными конструкциями каркасов, номенклатуру сборных элементов, в частности вследствие уменьшения рядов колонн и количества ригелей.
Уменьшение количества сборных элементов каркаса приводит к снижению материалоемкости и трудозатрат при монтаже и изготовлении каркаса.
Сборка каркаса осуществляется известным образом по захваткам.
Предлагаемая конструкция сборного железобетонного каркаса, благодаря увеличению длины пролетов, может быть использована при возведении зданий различного функционального назначения, например, многоярусной автомобильной стоянки, здания торгового центра, включающего торговые помещения с зонами отдыха различной планировки, и автостоянку со свободным размещение автомашин современного класса.
На Фиг.5 показан пример реализации предлагаемого каркаса - схема сборного железобетонного каркаса пятиэтажного сооружения - автостоянки, поперечный разрез. Автостоянка, построенная на предлагаемом каркасе, создает максимальные условия для так называемой «гибкой» расстановки автомашин современного класса и удовлетворяет нормативным требованиям по размещению машин:
- размеры среднеевропейского автомобиля - длина - 4, 5 м; ширина - 1,7 м; высота - 1,7-2,0 м.
- минимальное расстояние между автомобилями - 0,5 м;
- минимальное расстояние между автомобилями, стоящими друг за другом - 0,4 м;
- ширина внутри гаражного проезда - 6,1 м.
Каркас содержит колонны 1, ригели 2 и плиты перекрытий 3. Большая часть колонн 1, на основной площади стоянки, установлена с шагом, равным 8 метров, и длиной пролетов-16.5 метров. На данной сетке колонн использованы ригели 2 длиной 15.8 метров, и плиты перекрытий 4 размером 7.7 метров на 1.5 метра. Колонны 1, ригели 2 и перекрытия 4 выполнены, как было описано выше и показано на Фиг.2, Фиг.3 и Фиг.4, соответственно.
Кроме того каркас автостоянки может иметь часть колонн, установленных с иным шагом и длиной пролетов, например, для образования пандуса (не показаны) или иных служебных помещений, например лестничных маршей, шахт лифтов. При этом часть ригелей будет иметь размеры и конструкцию, отличную от ригелей 2. Могут быть использованы стандартные ригели.
Показанная на Фиг.5 автостоянка имеет следующие показатели. Габаритные размеры в плане 60.0 м × 49.5-2970 м 2.
Площадь этажа с учетом площади пандусов 2900 м 2
Общая площадь пяти этажей с учетом площади пандусов - 14500 м2
Объем автомобилей на один этаж - 100 ед.
Общий объем стоянки с эксплуатируемой кровлей - 500 автомобилей.
1. Сборный железобетонный каркас здания, включающий элементы перекрытий, ригели и колонны, образующие в плане заданную сетку колонн, состоящую из ячеек с заданным шагом и длиной пролета во взаимно перпендикулярных измерениях, отличающийся тем, что каркас выполнен с возможностью создания сетки колонн, в которой длина, по меньшей мере, части пролетов равна (16,0-17,0) м, по меньшей мере, часть ригелей выполнена в виде протяженного многогранника длиной (15,30-16,30) м с поперечным сечением в форме трапеции, сопряженной по широкому и узкому основаниям с прямоугольниками, с образованием выступов со стороны широкого основания трапеции, образующих полки ригеля для опирания элементов перекрытий, при этом указанная часть ригелей содержит две опорные части, соединенные между собой пролетной частью, и выполнена переменной высоты с увеличением высоты на опорных частях.
2. Сборный железобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью создания сетки колонн, в которой длина шага между по меньшей мере частью колонн равна 7,0-9,0 м.
3. Сборный железобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что указанные ригели имеют высоту в опорной части, равную 1,24-1,26 м, и в пролетной части - 0, 94-96 м, при этом ригели выполнены с предварительным напряжением нижней рабочей арматуры.
4. Сборный железобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере, часть элементов перекрытий выполнена в виде плиты, содержащей гладкую по длине полку и два продольных ребра, установленных под углом к полке.
5. Сборный железобетонный каркас здания, включающий элементы перекрытий, ригели и колонны, образующие в плане заданную сетку колонн, состоящую из ячеек с заданным шагом и длиной пролета во взаимно перпендикулярных измерениях, отличающийся тем, что по меньшей мере часть ригелей выполнена в виде протяженного многогранника длиной 15,30-16,30 м.
6. Сборный железобетонный каркас здания по п.5, отличающийся тем, что указанные ригели выполнены с поперечным сечением в форме трапеции, сопряженной по широкому и узкому основаниям с прямоугольниками, с образованием выступов со стороны широкого основания трапеции, образующих полки ригеля для опирания элементов перекрытий, при этом указанная часть ригелей содержит две опорные части, соединенные между собой пролетной частью, и выполнена переменной высоты, с увеличением высоты на опорных частях.
7. Сборный железобетонный каркас здания по п.6, отличающийся тем, что указанные ригели имеют высоту в опорной части, равную 1,24-1,26 м и в пролетной части - 0, 94-96 м, при этом ригели выполнены с предварительным напряжением нижней рабочей арматуры.
8. Сборный железобетонный каркас здания по п.5, отличающийся тем, что по крайней мере часть элементов перекрытий выполнены в виде плиты, содержащей гладкую по длине полку и два продольных ребра, установленных под углом к полке.
9. Сборный железобетонный каркас здания по любому из пп.5-8, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью создания сетки колонн, в которой длина, по меньшей мере, части пролетов равна 16,0-17,0 м и длина шага равна 6,0-8,0 м.
