Каркас здания

Использование: для возведения зданий. Сущность: Каркас здания включает объединенные монолитными железобетонными ригелями опорные элементы и перекрытие. Монолитные железобетонные ригели могут быть выполнены в виде неразрезных плитных полос, которые монолитно связываются с опорными элементами. Эти ригели размещаются на опорных элементах в одном направлении и соединяются между собой расположенными с шагом поперечными металлическими балками, замоноличенными в теле бетона железобетонных ригелей, а перекрытие выполняется по металлическим балкам между железобетонными ригелями. Конструктивное решение позволяет получить облегченное перекрытие малой толщины для пролетов в диапазоне 5-18 м. 9 з.п.ф.; 6 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению зданий с комбинированными опорными и несущими элементами из железобетона и металла, а также к реконструкции и капитальному ремонту существующих зданий.

Известны конструктивные решения каркасов зданий, состоящих из опорных элементов и сталежелезобетонных перекрытий /1/. Стальные балки располагаются в теле железобетона, например, в ребрах ребристых плит в качестве дополнительных армирующих элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является каркас здания, включающий объединенные железобетонными ригелями опорные элементы- колонны, несущие стены, и плиты перекрытия соединенные между собой монолитными швами. /2/

Недостатками известных решений являются невозможность достичь снижения толщины перекрытия, возводить облегченные перекрытия на больших пролетах зданий повышенной и высокой этажности.

Техническая задача заключается в снижении материалоемкости каркаса здания с большими пролетами при сохранении несущей способности за счет уменьшения толщины перекрытий и возможности устройства облегченных перекрытий.

Поставленная задача решается таким образом, что в каркасе здания, включающем объединенные монолитными железобетонными ригелями опорные элементы и перекрытие, согласно полезной модели, монолитные железобетонные ригели размещены на опорных элементах в одном направлении и соединены между собой расположенными с шагом

поперечными металлическими балками, замоноличенными в теле бетона монолитных железобетонных ригелей с образованием единой жесткой сталежелезобетонной системы, а перекрытие выполнено по металлическим балкам между железобетонными ригелями. Железобетонные монолитные ригели выполнены в виде неразрезных плитных полос, монолитно связанных с опорными элементами.. Монолитные железобетонные ригели могут быть выполнены скрытыми в опорных элементах. Причем, металлические балки замоноличены в теле бетона монолитных железобетонных ригелей концами или с образованием консолей При этом, металлическая балка может иметь сечение двутавра или швеллера. Кроме того, металлические балки соединены с арматурой монолитных железобетонных ригелей и/или между собой металлическими элементами. Опорные элементы выполнены в виде колонн, и/или несущих стен, и/или ядер жесткости. Перекрытие выполнено из облегченных плит перекрытий, уложенных на металлические балки между монолитными железобетонными ригелями. Или перекрытие выполнено из облегченных плит, подвешенных к металлическим балкам между монолитными железобетонными ригелями. Или перекрытие может быть выполнено из монолитного железобетона.

Предлагаемая конструкция каркаса здания отличается от известной тем, что монолитные железобетонные ригели размещены на опорных элементах в одном направлении и соединены между собой размещенными с шагом поперечными металлическими балками, замоноличенными в теле бетона монолитных железобетонных ригелей с образованием единой жесткой сталежелезобетонной системы, а перекрытие выполнено по металлическим балкам между железобетонными ригелями.

Объединение несущих элементов каркаса в единую жесткую сталежелезобетонную систему позволяет повысить несущую способность каркаса и устроить перекрытие из облегченных сборных элементов или монолитное. В такой системе значительно снижается нагрузка от собственного веса перекрытий - основного недостатка железобетонных перекрытий, как следствие, снижается его материалоемкость, общая масса здания и нагрузки на фундаментную плиту. Это особенно существенно для перекрытий больших пролетов и зданий повышенной и высокой этажности.

Кроме того, замоноличивание металлических балок в тело бетона монолитных железобетонных ригелей с образованием консолей особенно эффективно при больших пролетах перекрытий и значительных вылетах консолей. Также снижается трудоемкость работ за счет того, что отпадает необходимость в установке сплошной опалубки под всем перекрытием. Кроме этого, металлические балки, обычно в виде металлических швеллеров и двутавров, легко монтируются крановыми механизмами. Повышается также несущая способность перекрытий, особенно по второй группе предельных состояний (по допустимым прогибам и ширине раскрытия трещин), по сравнению с традиционными способами возведения монолитных безбалочных перекрытий больших пролетов или перекрытий, имеющих длинные консоли.

На фиг.1 представлен каркас здания в плане; фиг.2 - то же, что и на фиг.1 (вариант 2 - замоноличивание поперечных балок в монолитных железобетонных ригелях с образованием консолей); фиг.3 - то же, что и на фиг.1 (вариант 3 - пример расположения опорных элементов по криволинейным осям); фиг.4 - сечение 1-1 фиг.1, фиг.5 - сечение 1-1 фиг.2; фиг.6 - сечение 2-2 фиг.1, 2.

Каркас здания состоит из расположенных с шагом металлических балок 1, которые объединяются в единую систему монолитными железобетонными ригелями 2, выполненными в виде неразрезных плитных полос, связанными с опорными элементами: колоннами 3, несущими стенами 4 и стенами ядер жесткости 5, для передачи на них усилий от перекрытий 6.

Металлические балки 1 расположены в монолитных железобетонных ригелях 2, между верхней и нижней сетками армирования. Железобетонный ригель выполнен в виде неразрезных широких монолитных полос. Армирование железобетонных ригелей 2 может осуществляться стержневой полосовой и другой арматурой. Нижняя и верхняя сетки арматуры железобетонных ригелей соединяются в местах расположения металлических балок 1 замкнутыми хомутами, или соединительными шпильками, или болтами. При больших нагрузках металлические балки 1 в железобетонных ригелях 2 могут соединяться межу собой дополнительно при помощи поперечных металлических элементов 7 путем сварки или на болтовых соединениях. По полю расположенных с шагом металлических балок 1 устраивают различные виды облегченных перекрытий 6, например, в виде монолитных или сборно-монолитных железобетонных плит малой толщины, которые при помощи закладных деталей соединяются с металлическими балками 1. Плиты обычно устанавливают на металлические балки, или подвешивают снизу металлических балок 1. (фиг.4, фиг.5 и фиг.6).

Колонны и стены могут быть расположены по криволинейным осям (см. фиг.3), в этом случае железобетонные ригеля 2 будут носить криволинейный характер, а металлические балки 1 будут располагаться вдоль радиусов их кривизны. При этом, учитывая, что расстояние между радиальными балками 1 может уменьшаться, они могут частично

обрываться с передачей усилий на рядом расположенные балки, соединяться промежуточными металлическими и/или монолитными железобетонными элементами 7 и замоноличиваться с опорой на несущие стены 4 и стену ядра жесткости 5 с образованием консолей. Несущие стены и стены ядер жесткости могут содержать скрытые ригели.

Пример.

На фиг.2 представлен каркас здания для регулярной прямоугольной сетки колонн с монолитными железобетонными ригелями 2, расположенными в одном направлении вдоль горизонтальных осей колонн 3. Металлические балки 1, проходящие возле колонн 3 имеют профиль швеллера №16, а остальные - двутавра №16. При больших сечениях колонн металлические балки 1 у колонн 3 также могут приниматься в виде двутавров и пропускаться через тело колонны. Перекрытие 6 выполняют в виде монолитного железобетона, укладываемого на металлические балки 1 между железобетонными ригелями 2, и соединяемого с ними с помощью арматурных выпусков и закладных деталей. Длина пролета 6 м. Толщина перекрытия 0,27 м. Вылет консоли 2,5-3 м.

Источники информации:

1. К.В.Сахновский «Железобетонные конструкции», М., Л., Госиздат, 1951 г., стр.314-316.

2. Патент РФ №2118430, кл. Е 04 В 1/18, БИ №24 27.08.98 (прототип).

1. Сталежелезобетонный каркас здания, включающий объединенные монолитными железобетонными ригелями опорные элементы и перекрытие, отличающийся тем, что монолитные железобетонные ригели размещены на опорных элементах в одном направлении и соединены между собой расположенными с шагом поперечными металлическими балками, замоноличенными в теле бетона монолитных железобетонных ригелей с образованием единой жесткой системы, а перекрытие выполнено по металлическим балкам между железобетонными ригелями.

2. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что монолитные железобетонные ригели выполнены в виде неразрезных плитных полос, монолитно связанных с опорными элементами.

3. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что металлические балки замоноличены в теле бетона монолитных железобетонных ригелей с образованием консолей.

4. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что монолитные железобетонные ригели выполнены скрытыми в опорных элементах.

5. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что металлическая балка имеет сечение двутавра или швеллера.

6. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что металлические балки соединены с арматурой монолитных железобетонных ригелей и/или между собой металлическими элементами.

7. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены в виде колонн, и/или несущих стен, и/или ядер жесткости.

8. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что перекрытие выполнено из облегченных плит перекрытий, уложенных на металлические балки между монолитными железобетонными ригелями.

9. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что перекрытие выполнено из облегченных плит, подвешенных к металлическим балкам между монолитными железобетонными ригелями.

10. Сталежелезобетонный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что перекрытие выполнено из монолитного железобетона.