Безригельный железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания, панель перекрытия, пилон и контактно-петлевой узел

Предлагаемые технические решения относятся к области строительства железобетонных многоэтажных - высотой до 25 этажей - индустриальных сборно-монолитных безригельных каркасных зданий, в том числе в сейсмических районах. Технический результат заключается в создании сборно-монолитного каркаса путем объединения сборных железобетонных элементов, а именно - пилонов между собой по высоте и дисков перекрытия с пилонами (не через надпиленную панель перекрытия, как в прототипе) посредством разработанного контактно-петлевого узла. При этом достигаются: сокращение основных типов сборных железобетонных элементов образующих каркас (без надпилонных панелей перекрытия), упрощение монтажа панелей перекрытия на пилоны при одновременном повышении надежности и увеличении несущей способности узла объединяющего сборные железобетонные элементы в каркас. Достигается это тем, что: безригельный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания образован вертикальными несущими элементами в виде пилонов, толщина которых равна толщине межквартирной перегородки, расположенных произвольно друг относительно друга в плане, в том числе неортогонально, в соответствии с несущей способностью и планировочной структурой здания и воспринимающих весь комплекс вертикальных и горизонтальных нагрузок здания, и дисками перекрытий, состоящими из однотипных панелей перекрытия различной, на величину, кратную 300 мм, длины и/или ширины, имеющих на торцевых поверхностях арматурные петлевые выпуски различной несущей способности, трапециевидные впадины для образования шпонок в швах диска

перекрытия, а также на противоположных торцах панелей скосы и по два опорных участка-выступа для опирания на пилон, - объединены в каркас посредством контактно-петлевого узла, расположенного в зазоре между верхними и нижними гранями пилонов в уровне дисков перекрытий и осуществляющего равномерную и непрерывную передачу усилий здания с вышерасположенного пилона на нижерасположенный и работу каждого из дисков перекрытий по неразрезной схеме с образованием жестких рамных узлов в сопряжениях дисков перекрытий с пилонами, которые на нижней и верхней гранях имеют по два центрирующих вертикально расположенных стыковых элемента, которые на нижней грани выполнены в виде усеченных бетонных конусов, а на верхней грани - в виде замоноличенных при формовании отрезков труб и конусообразных в них впадин из бетона, причем однотипные панели перекрытий подразделяются в зависимости от расположения в диске перекрытия на межпилонные, опорно-рядовые и рядовые, объединены между собой в диск перекрытия с замоноличенными швами шириной 190-220 мм с расположенными в них петлевыми выпусками панелей, предпочтительно с шагом 300 мм и установленной при монтаже рабочей арматурой швов. 4 н.п. ф-лы

Предлагаемые технические решения относятся к области строительства железобетонных многоэтажных - высотой до 25 этажей - индустриальных сборно-монолитных безригельных каркасных зданий, в том числе в сейсмических районах

Наиболее близким из известных к предлагаемым техническим решениям являются конструкции безригельного сборно-монолитного каркаса, панель перекрытия и пилон (RU 28153 U1) - образованного вертикальными несущими элементами - пилонами, толщина которых равна толщине межквартирной перегородки, установленных с возможностью восприятия всего комплекса вертикальных и горизонтальных нагрузок и расположенных в плане со свободным шагом, кратным модулю 300 мм, по крайней мере, в одном из взаимноортогональных направлений, в соответствии с несущей способностью и планировочной структурой здания, и имеющими петлевые выпуски в торцах однотипными плоскими железобетонными панелями перекрытий, образующими диски поэтажно объединяющими пилоны, при этом объединение дисков перекрытия с пилонами осуществляется через надпиленные панели, каждая из которых для размещения ее над пилоном имеет проемы трапециевидного в поперечном сечении профиля для непрерывного пропуска через них арматуры пилонов и скрытые балки для образования непрерывного армирования диска перекрытия через пилон.

Технический результат предлагаемого решения заключается в создании железобетонного сборно-монолитного каркаса путем объединения сборных железобетонных элементов, а именно - пилонов между собой по высоте и дисков перекрытия с пилонами (не через надпиленную панель перекрытия, как в прототипе) посредством разработанного контактно-петлевого узла. При этом достигаются: сокращение основных типов сборных железобетонных элементов образующих каркас (без надпилонных панелей перекрытия), упрощение монтажа панелей перекрытия на пилоны при одновременном повышении надежности и увеличении несущей способности узла объединяющего сборные железобетонные элементы в каркас, причем:

- сохраняются возможности объемно-планировочных решений зданий;

- передача нагрузки от вышерасположенных пилонов на нижерасположенный происходит по всей горизонтальной поверхности пилона, без исключения участков, занимаемых в узле скрытыми балками надпиленной плиты;

- передача усилий в диске перекрытия в зоне над пилоном происходит не через участки скрытых балок надпиленной панели, а по всей поверхности соприкосновения панелей перекрытия с пилоном;

- жесткий рамный узел сопряжения дисков перекрытия с пилонами образуется по всей поверхности соприкосновения панелей перекрытия с пилоном;

- также происходит снижение трудо- и материалозатрат на изготовление и монтаж сборных железобетонных элементов каркаса, в том числе за счет исключения наиболее сложного в изготовлении и монтаже элемента - надпиленной плиты перекрытия.

Достигается это тем, что:

- безригельный железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания образован вертикальными несущими элементами в виде пилонов, толщина которых равна толщине межквартирной перегородки, расположенных произвольно друг относительно друга в плане, в том числе неортогонально, в соответствии с несущей способностью и планировочной структурой здания и воспринимающих весь комплекс вертикальных и горизонтальных нагрузок здания, и дисками перекрытий, состоящими из однотипных панелей перекрытия различной, на величину, кратную 300 мм, длины и/или ширины, имеющих на торцевых поверхностях арматурные петлевые выпуски различной несущей способности, трапециевидные впадины для образования шпонок в швах диска перекрытия, а также на противоположных торцах панелей скосы и по два опорных участка - выступа для опирания на пилон, причем пилоны и диски перекрытия объединены в каркас посредством контактно-петлевого узла, расположенного в зазоре между верхними и нижними гранями пилонов в уровне дисков перекрытий и осуществляющего равномерную и непрерывную передачу усилий здания с вышерасположенного пилона на нижерасположенный и работу каждого из дисков перекрытий по неразрезной схеме с образованием жестких рамных узлов в сопряжениях дисков перекрытий с пилонами, а однотипные панели перекрытий подразделяющиеся в зависимости от расположения в диске перекрытия относительно пилонов на рядовые, опорно-рядовые и межпилонные объединены между собой в диск перекрытия за-моноличенными швами шириной 190-220 мм с расположенными в них петлевыми выпусками панелей, предпочтительно с шагом 300 мм и установленной на монтаже рабочей арматурой швов.

- Пилон указанного выше безригельного железобетонного сборно-монолитного каркаса выполнен в виде плоского железобетонного простенка поэтажной разрезки индустриального изготовления, прямоугольного в плане сечения, толщиной равной толщине межквартирной перегородки,

преимущественно 200-300 мм, на нижней и верхней гранях которого выполнены по два центрирующих вертикально расположенных стыковых элемента, из которых на нижней грани - в виде усеченных бетонных конусов, а на верхней грани - в виде замоноличенных при формовании отрезков труб и конусообразных в них впадин из бетона, через которые на монтаже вертикальная нагрузка от верхнего пилона передается на нижний, а также петлевые выпуски арматуры, с шагом соответствующим модулю 300 мм, вразбежку арматурным петлевым выпускам панелей перекрытия, для объединения пилонов между собой на всю высоту здания, причем арматурные выпуски на краях горизонтальных граней пилонов предусмотрены с возможностью соединения в стадии монтажа на сварке, для передачи краевых вертикальных сжимающих усилий и восприятия пилонами растягивающих усилий от ветровых и сейсмических воздействий. При этом пилон может иметь проем дверной или оконный.

- Панель перекрытия сборно-монолитного диска перекрытия безри-гельного каркаса выполнена в виде однотипной сборной железобетонной панели, предпочтительно плоской, толщиной преимущественно 160-220 мм, различной, на величину, кратную 300 мм, длины и/или ширины, с равномерно расположенными по ее периметру на торцевых поверхностях петлевыми арматурными выпусками различной несущей способности и трапециевидными впадинами с шагом, соответствующим модулю 300 мм, причем на двух противоположных торцах панель имеет по два опорных участка-выступа для опирания панелей на пилоны, а также скосы для сварки арматурных выпусков пилонов между собой, бетонирования и контроля узла объединения панелей перекрытия и пилонов в каркас. Панель перекрытия может иметь, в зависимости от расположения в плане сборно-монолитного диска перекрытия, различные конфигурации, в том числе эркерные и балконные, а также может быть выполнена из керамзитобетона, либо с вкладышами из пенополистирола.

- Контактно-петлевой узел безригельного железобетонного сборно-монолитного каркаса - узел объединения сборных железобетонных пилонов поэтажной разрезки между собой по высоте и с дисками перекрытий в каркас, располагаемый в зазоре между верхними и нижними гранями пилонов в уровне дисков перекрытий и образованный входящими в узел стыковыми центрирующими элементами на нижних и верхних горизонтальных гранях пилонов, через которые на монтаже вертикальная нагрузка от вышерасположенного пилона передается на нижерасположенный, и арматурными выпусками на них, крайние из которых соединены между собой на сварке, арматурными петлевыми выпусками на торцах примыкающих к узлу панелей диска перекрытия, с возможностью соединения их сваркой, либо анкеровкой, трапециевидными впадинами на них и опорными участками-выступами этих панелей, предназначенных для монтажа панелей перекрытия на пилоны, при замоноличивании которых в узле, обеспечивается передача вертикальных и горизонтальных нагрузок здания от вышерасположенного пилона на нижерасположенный по всей горизонтальной поверхности стыкуемых в узле пилонов и работа дисков перекрытия по неразрезной схеме с образованием жестких рамных узлов в сопряжениях пилонов с дисками перекрытий.

На чертежах схематично изображены:

- На фиг.1 - фрагмент плана этажа (схема расположения основных несущих конструкций) в безригельном железобетонном сборно-монолитном каркасе многоэтажного здания с произвольным, в том числе неортогональным друг относительно друга расположением основных несущих элементов - пилонов.

- На фиг.2 - фрагмент плана этажа - схема расположения основных несущих конструкций в безригельном железобетонном сборно-монолитном каркасе многоэтажного здания.

- На фиг.3 представлена панель перекрытия безригельного железобетонного сборно-монолитного многоэтажного каркаса;

- На фиг.4 представлен пилон безригельного железобетонного сборно-монолитного многоэтажного каркаса;

- На фиг.5 представлен контактно-петлевой узел.

- На фиг.6 - разрез по 1-1 на фиг.5

- На фиг.7 - разрез по 2-2 на фиг.5

- На фиг.8 - разрез по 3-3 на фиг.6

- На фиг.9 - объемный фрагмент каркаса.

Каркас образован плоскими сборными железобетонными вертикальными несущими элементами - пилонами 1, толщиной равной толщине межквартирной перегородки, расположенных произвольно друг относительно друга в плане, в том числе неортогонально, в соответствии с несущей способностью пилонов и планировочной структурой здания, воспринимающих весь комплекс вертикальных и горизонтальных нагрузок, поэтажно объединенными сборно-монолитными дисками перекрытий из однотипных железобетонных панелей перекрытия, предпочтительно плоских, подразделяющихся в зависимости от расположения в диске перекрытия относительно пилонов на рядовые 2, опорно-рядовые 2"о" и межпилонные 2"м". Как разновидность панелей перекрытия имеют место эркерные 3 и балконные 4 конфигурации.

Объединение панелей перекрытия между собой в диск осуществляется замоноличиванием бетоном швов 5 между панелями перекрытий, с расположенными в них петлевыми выпусками панелей перекрытия и рабочей арматурой швов, устанавливаемой на монтаже в межпетлевое пространство, шириной предпочтительно 190-220 мм, из условий удобства монтажа.

Пилоны 1 - плоские железобетонные простенки поэтажной разрезки, толщина которых равна толщине межквартирной перегородки, по требованиям звукоизоляции, эстетики и несущей способности, предпочтительно 200-300 мм, на нижней и верхней гранях которых выполнены по два опорных стыковых центрирующих элемента: нижние 6 в виде бетонных

усеченных конусов и верхние 7 в виде вертикально расположенных, замоноличенных при формовании пилонов отрезков металлических труб, предпочтительно из условий изготовления и монтажа диаметром 0,6-0,8 толщины пилона, имеющих бетонную впадину в виде усеченного конуса, предназначенных для монтажа пилонов друг на друга, через которые на монтаже вертикальная нагрузка от верхнего пилона передается на нижний. Для объединения пилонов 1 между собой на всю высоту здания предназначены расположенные по всей поверхности на нижней и верхней гранях пилонов петлевые арматурные выпуски 8 и крайние арматурные выпуски 9, причем крайние арматурные выпуски свариваются между собой на монтаже. На верхней грани пилонов расположены также монтажные петли 10. Пилоны могут быть выполнены в виде армированной бетонной панели с проемом.

Панели перекрытия 2, 2"о" и 2"м" выполнены однотипными железобетонными (керамзитобетонными либо из тяжелого бетона, в том числе и с пенополистирольными вкладышами), предпочтительно толщиной от минимально допустимой по требованиям звукоизоляции 160 мм до максимально рациональной для индустриальных панелей гражданских зданий 220 мм, имеющими различную, на величину, кратную 300 мм, длину и/или ширину. На торцевых поверхностях панелей перекрытия по контуру расположены петлевые арматурные выпуски 11 с шагом 300 мм различной несущей способности в зависимости от усилий в различных местах диска перекрытия, а также трапециевидные впадины 12 для создания шпонок в швах сборно-монолитного диска перекрытия. Кроме того, на двух противоположных торцах панелей расположены по два опорных участка-выступа 13 для опирания панелей перекрытия на пилоны и по 4 скоса 14 для сварки арматурных выпусков пилонов между собой, бетонирования и контроля узла объединения дисков перекрытия и пилонов в каркас - контактно-петлевой узел.

Объединение сборных железобетонных элементов в каркас, а именно пилонов между собой по высоте и дисков перекрытий с пилонами в каркас осуществляется посредством контактно-петлевого узла, в котором достигается максимальная простота монтажа панелей перекрытия 2"м" на пилоны 1 через опорные участки панелей 13, а после замоноли-чивания узла бетоном 15, равномерность передачи вертикальной нагрузки с панелей перекрытия на пилон через шпоночно-петлевые участки панелей 11, 12, непрерывная передача вертикальной нагрузки от вышерасположенных пилонов на нижерасположенный по всей площади пилона через, имеющиеся по всей поверхности горизонтальных граней пилонов непрерывное петлевое армирование и образование жестких рамных узлов в сопряжениях пилонов с перекрытиями, по всей поверхности соприкосновения панелей перекрытия с пилоном за счет шпоночно-петлевых торцов пилонов и панелей перекрытия 8, 9, 11.

Таким образом, в предлагаемых технических решениях, вместо традиционных для индустриальных сборных и сборно-монолитных каркасов колонн и диафрагм в ортогональных осях с постоянным шагом несущих конструкций в плане здания, в качестве вертикальных несущих элементов применены пилоны, произвольно друг относительно друга расположенные в плане здания, в том числе неортогонально, в толщину межквартирной перегородки, что позволило встроить их в планировочную структуру этажа, при этом объединение сборных железобетонных элементов в каркас осуществлено посредством контактно-петлевого узла обладающего повышенной надежностью и несущей способностью, в том числе и для применения в сейсмических районах.

При этом наружный контур, как правило, свободен от глухих участков, занимаемых вертикальными конструкциями, что позволит применить практически любые архитектурные и конструктивные варианты облегченных наружных стен, выполняя эти работы непосредственно с перекрытия.

1. Безригельный железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания, образованный вертикальными несущими элементами в виде пилонов, толщина которых равна толщине межквартирной перегородки, расположенных произвольно друг относительно друга в плане, в том числе неортогонально, в соответствии с несущей способностью и планировочной структурой здания и воспринимающих весь комплекс вертикальных и горизонтальных нагрузок здания, и дисками перекрытий, состоящими из однотипных панелей перекрытия различной, на величину, кратную 300 мм, длины и/или ширины, имеющих на торцевых поверхностях арматурные петлевые выпуски различной несущей способности, трапециевидные впадины для образования шпонок в швах диска перекрытия, а также на противоположных торцах панелей - скосы и по два опорных участка-выступа для опирания на пилон - объединены в каркас посредством контактно-петлевого узла, расположенного в зазоре между верхними и нижними гранями пилонов в уровне дисков перекрытий и осуществляющего равномерную и непрерывную передачу усилий здания с вышерасположенного пилона на нижерасположенный и работу каждого из дисков перекрытий по неразрезной схеме с образованием жестких рамных узлов в сопряжениях дисков перекрытий с пилонами, причем однотипные панели перекрытий подразделяются в зависимости от расположения в диске перекрытия относительно пилонов на межпилонные, опорно-рядовые и рядовые, объединены между собой в диск перекрытия замоноличенными бетоном швами предпочтительно шириной 190-220 мм с расположенными в них арматурными петлевыми выпусками панелей предпочтительно с шагом 300 мм и установленной на монтаже рабочей арматурой швов.

2. Пилон безригельного сборно-монолитного каркаса по п.1, выполненный в виде плоского железобетонного простенка поэтажной разрезки индустриального изготовления прямоугольного в плане сечения, толщиной, равной толщине межквартирной перегородки, преимущественно 200-300 мм, на нижней и верхней гранях которого выполнены по два центрирующих вертикально расположенных стыковых элемента, из которых на нижней грани - в виде усеченных бетонных конусов, а на верхней грани - в виде замоноличенных при формовании отрезков труб и конусообразных в них впадин из бетона, через которые на монтаже вертикальная нагрузка от верхнего пилона передается на нижний, а также арматурные петлевые выпуски с шагом, соответствующим модулю 300 мм, вразбежку петлевым выпускам панелей перекрытия для объединения пилонов между собой на всю высоту здания, причем крайние арматурные выпуски на горизонтальных гранях пилонов предусмотрены с возможностью соединения в стадии монтажа на сварке для передачи краевых вертикальных сжимающих усилий и восприятия пилонами растягивающих усилий от ветровых и сейсмических воздействий.

3. Пилон по п.2, отличающийся тем, что он имеет проем дверной или оконный.

4. Панель перекрытия сборно-монолитного диска перекрытия безригельного каркаса по п.1, выполненная в виде однотипной сборной железобетонной панели, предпочтительно плоской, толщиной преимущественно 160-220 мм, различной, на величину, кратную 300 мм, длины и/или ширины, с равномерно расположенными по ее периметру на торцевых поверхностях петлевыми арматурными выпусками различной несущей способности и трапециевидными впадинами с шагом, соответствующим модулю 300 мм, причем на двух противоположных торцах панель имеет по два опорных участка-выступа для опирания на пилоны, а также скосы для сварки арматурных выпусков пилонов между собой, бетонирования и контроля узла объединения дисков перекрытия и пилонов в каркас.

5. Панель перекрытия по п.4 отличающаяся тем, что она имеет в зависимости от расположения в плане сборно-монолитного диска перекрытия различные конфигурации, в том числе эркерные и балконные.

6. Панель перекрытия по пп.4 и 5, отличающаяся тем, что она выполнена из керамзитобетона либо с вкладышами из пенополистирола.

7. Контактно-петлевой узел безригельного железобетонного сборно-монолитного каркаса по п.1 - узел объединения сборных железобетонных пилонов поэтажной разрезки между собой по высоте и с дисками перекрытий в каркас, располагаемый в зазоре между верхними и нижними гранями пилонов в уровне дисков перекрытий и образованный входящими в узел стыковыми центрирующими элементами на нижних и верхних горизонтальных гранях пилонов, через которые на монтаже вертикальная нагрузка от верхнего пилона передается на нижний, арматурными выпусками на них, крайние из которых соединены между собой на сварке, арматурными петлевыми выпусками на торцах, примыкающих к узлу панелей диска перекрытия, трапециевидными впадинами на них и опорными участками-выступами этих панелей, предназначенных для монтажа панелей перекрытия на пилоны, при замоноличивании которых в узле обеспечивается передача вертикальных и горизонтальных нагрузок здания от вышерасположенного пилона на нижерасположенный по всей горизонтальной поверхности стыкуемых в узле пилонов и работа дисков перекрытия по неразрезной схеме с образованием жестких рамных узлов в сопряжениях пилонов с дисками перекрытий.

8. Контактно-петлевой узел безригельного железобетонного сборно-монолитного каркаса по п.7, отличающийся тем, что арматурные петлевые выпуски на торцах, примыкающих к узлу панелей перекрытия, соединены между собой сваркой.