Безригельный каркас здания и узел соединения колонн
Технические решения относятся к строительству, а именно к строительству каркасных зданий различной этажности с безбалочными бескапительными перекрытиями. Техническим результатом является создание каркаса здания, имеющего стыковой узел колонн, обеспечивающий повышение характеристик эффективности процесса монтажа узла соединения колонн, обеспечиваемое снижением трудоемкости процесса сопряжения выпусков рабочей арматуры верхней и нижней колонн, и, как следствие, уменьшением времени монтажа узла соединения колонн. Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечиваются тем, что безригельный каркас здания включает перекрытия, опирающиеся на объединенные стыковыми узлами соединения колонны, выполненные на торцевых поверхностях с обращенными друг к другу меньшими основаниями усеченными пирамидами, установленные на меньших основаниях пирамид и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы с центральными отверстиями, трубку, размещенную в выполненных в нижней пирамиде нижней колонны центральных отверстиях, соединительный стержень, установленный в трубке и в центральных отверстиях фиксирующих элементов и жестко связанный с верхней пирамидой, связующий элемент, выполненные в виде стержней выпуски рабочей арматуры нижней колонны, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне и жестко связанные между собой стержень, вставку и L-образный выпуск арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем выпуска арматуры нижней колонны, при этом связующий элемент взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных
пирамид, выпусками рабочей арматуры колонн, колоннами и перекрытием, L-образные выпуски арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны, соосно направлены полками друг к другу, при этом сумма расстояния от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны, диаметра стержня арматуры верхней колонны и расстояния между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры превышает не менее, чем на толщину вставки между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры, сумму расстояния от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны и диаметра стержня арматуры нижней колонны. При этом, расстояние от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны равно расстоянию от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.
Предлагаемые технические решения относятся к строительству, а именно к строительству каркасных зданий различной этажности с безбалочными бескапительными перекрытиями.
Известен безригельный бескапительный железобетонный каркас здания, в котором в местах стыка двух раздельных участков колонн с надколенными плитами обнаженная арматура верхней колонны выполнена в виде петлевого выпуска, а нижней колонны - в виде арматурных стержней, при этом обнаженная арматура колонн замоноличена бетоном при объединении с надколонной плитой (RU 2247812, 03.10.2005).
Наиболее близким из известных является безригельный каркас здания, в котором колонна выполнена составной по высоте со стыком ее частей в уровне перекрытия, силовая арматура верхней части колонны выполнена в виде стержней, образующих замкнутую петлю прямоугольной формы, силовая арматура нижней части колонны выполнена в виде стержней арматуры, охватывающих соответствующие стержни верхней части арматуры на их вертикальных участках и жестко связана с этими участками, при этом в торце одной из частей колонны установлен фиксирующий стержень, в другой части колонны образован аксиальный стержню фиксирующий канал, при этом стержень и канал расположены по оси колонны (RU 2203369, 27.04.2003).
Также известен узел соединения колонн, содержащий, выполненные на торцевых поверхностях колонн и обращенные друг к другу меньшими основаниями усеченные пирамиды, трубку, размещенную в центральных отверстиях, выполненных в нижней пирамиде и нижней колонне,
соединительный стержень, установленный в трубке и центральных отверстиях верхней пирамиды, связующий элемент, выполненные в виде стержней выпуски рабочей арматуры нижней колонны и выпуски рабочей арматуры верхней колонны, каждый из которых выполнен петлеобразным и взаимодействует с соответствующим стержнем выпуска арматуры нижней колонны, при этом связующий элемент взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид, выпусками рабочей арматуры колонн и колоннами (RU 1746893, 07.07.1992).
Недостатками известных технических решений являются невысокие характеристики эффективности процесса монтажа узла соединения колонн, обусловленные:
- повышенной трудоемкостью стыковки петлевых выпусков рабочей арматуры верхней колонны со стержневыми выпусками рабочей арматуры нижней колонны вследствие как неточности изготовления и расположения выпусков арматуры, так и возможных деформаций петлевых выпусков и стержней рабочей арматуры;
- увеличением времени монтажа узла соединения колонн вследствие необходимости сопряжения петлевых выпусков рабочей арматуры верхней колонны со стержневыми выпусками рабочей арматуры нижней колонны, имеющих как неточные размеры изготовления, так и изменение размеров вследствие возможных деформаций, происходящих на различных стадиях процесса строительства.
Техническим результатом является создание каркаса здания, имеющего стыковой узел колонн, обеспечивающий повышение характеристик эффективности процесса монтажа узла соединения колонн, обеспечиваемое снижением трудоемкости процесса сопряжения выпусков рабочей арматуры верхней и нижней колонн, и, как следствие, уменьшением времени монтажа узла соединения колонн.
Решение поставленной задачи и достижение технического
результата обеспечиваются тем, что:
- Безригельный каркас здания включает перекрытия, опирающиеся на объединенные стыковыми соединениями по их высоте колонны, выполненные на торцевых поверхностях с обращенными друг к другу меньшими основаниями усеченными пирамидами, установленные на меньших основаниях пирамид и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы с центральными отверстиями, трубку, размещенную в выполненных в нижней пирамиде нижней колонны центральных отверстиях, соединительный стержень, установленный в трубке и в центральных отверстиях фиксирующих элементов и жестко связанный с верхней пирамидой, связующий элемент, выполненные в виде стержней выпуски рабочей арматуры нижней колонны, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне и жестко связанные между собой стержень, вставку и L-образный выпуск арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем выпуска арматуры нижней колонны, при этом связующий элемент взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид, выпусками рабочей арматуры колонн, колоннами и перекрытием, L-образные выпуски арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны, соосно направлены полками друг к другу, при этом сумма расстояния от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны, диаметра стержня арматуры верхней колонны и расстояния между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры превышает не менее, чем на толщину вставки между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры, сумму расстояния от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны и диаметра стержня арматуры нижней колонны.
При этом, расстояние от грани верхней колонны до ближайшего
стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны равно расстоянию от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны.
- В узле соединения колонн - тем, что он содержит выполненные на торцевых поверхностях колонн и обращенные друг к другу меньшими основаниями усеченные пирамиды, установленные на меньших основаниях пирамид и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы, трубку, размещенную в центральных отверстиях, выполненных в нижней пирамиде и нижней колонне, соединительный стержень, установленный в трубке, центральных отверстиях фиксирующих элементов и жестко связанный с верхней пирамидой, связующий элемент, выполненные в виде стержней выпуски рабочей арматуры нижней колонны, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне и жестко связанные между собой стержень, вставку и L-образный выпуск арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем выпуска арматуры нижней колонны, при этом связующий элемент взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид, выпусками рабочей арматуры колонн и колоннами, L-образные выпуски арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны, направлены полками друг к другу, а взаимное расположение стержней арматуры верхней и нижней колонн, вставок и L-образных выпусков рабочей арматуры верхней колонны определено соотношением
а+D в+
>в+Dн,
где а - расстояние от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны (мм),
в - расстояние от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны (мм),
Dв и Dн - диаметры стержней арматуры верхней и нижней колонн соответственно (мм),
- толщина вставки (мм).
При этом, расстояние от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны равно расстоянию от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны.
На фиг.1 представлено схематическое изображение общего вида узла соединения колонн и перекрытия в безригельном каркасе;
На фиг.2 - узел соединения колонн в процессе монтажа;
На фиг.3 - вид 1-1 на фиг.1;
На фиг.4 - узел выпуска рабочей арматуры верхней колонны;
На фиг.5 - фиксирующие элементы 6, установленные на меньших основаниях пирамид;
На фиг.6 - вид А на фиг.1;
На фиг.7 - вид В на фиг.1.
Безригельный каркас здания включает перекрытия 1, опирающиеся на объединенные стыковыми соединениями по их высоте колонны 2, 3 выполненные на торцевых поверхностях с обращенными друг к другу меньшими основаниями усеченными пирамидами 4 и 5, установленные на меньших основаниях пирамид 4 и 5 и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы 6, трубку 7, размещенную в центральных отверстиях 8, выполненных в нижней пирамиде 5 и нижней колонне 3, соединительный стержень 9, установленный в трубке 7, центральных отверстиях 10 фиксирующих элементов 6 и жестко связанный с верхней пирамидой 4. Также узел содержит связующий элемент 11, выполненные в виде стержней 12 выпуски рабочей арматуры нижней колонны 3, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны 2, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне 2 и жестко связанные между собой стержень 13, вставку 14 и L-образный выпуск 15 арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем 12 выпуска арматуры
нижней колонны 3. При этом связующий элемент 11, представляющий собой бетон омоноличивания стыка, взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид 4 и 5, выпусками рабочей арматуры 12 и 15 колонн, колоннами 2, 3 и перекрытием 1. L-образные выпуски 15 арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны 2, направлены полками 16 друг к другу, а взаимное расположение стержней 13 и 12 арматуры верхней 2 и нижней 3 колонн, вставок 14 и L-образных выпусков 15 рабочей арматуры верхней колонны 2 определено соотношением
а+Dв+>в+Dн,
где а - расстояние от грани верхней колонны 2 до ближайшего стержня 13 узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны 2,
в - расстояние от грани нижней колонны 3 до ближайшего стержня 12 выпуска рабочей арматуры нижней колонны 3,
Dв и Dн - диаметры стержней 13 и 12 арматуры верхней 2 и нижней 3 колонн соответственно,
- толщина вставки 14.
Стержни 13, вставка 14 и L-образные выпуски 15 арматуры охвачены опоясывающим хомутом 17.
Максимальная эффективность при создании и монтаже узла соединения колонн 2 и 3 достигается в том случае, если расстояния «а» и «в» выбраны равными друг другу.
Монтаж фрагмента безригельного каркаса и узла соединения колонн на строительной площадке производят следующим образом.
После установки нижней колонны 3 устанавливаются перекрытие 1 и верхняя колонна 2. Соединительный стержень 9 фиксируется в трубке 8, проходя через центральное отверстие 10 фиксирующего элемента 6, после чего колонны 2 и 3 выверяются в проектном положении. Затем фиксирующие элементы 6 жестко связываются друг с другом посредством сварки. После этого L-образные выпуски 15 рабочей арматуры верхней
колонны 2, установленные рядом со стержнями 12 выпусков рабочей арматуры нижней колонны 3, жестко связываются друг с другом посредством сварки. При этом L-образные выпуски 15 арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны 2, направлены полками 16 друг к другу. Снижение трудоемкости процесса сопряжения выпусков рабочей арматуры верхней 2 и нижней 3 колонн и, как следствие, уменьшение времени монтажа узла соединения колонн обеспечивается за счет того, что взаимное расположение стержней 13 и 12 арматуры верхней 2 и нижней 3 колонн, вставок 14 и L-образных выпусков 15 рабочей арматуры верхней колонны 2 осуществляют на основании соотношения
a+Dв+б>в+Dн,
где: а - расстояние от грани верхней колонны 2 до ближайшего стержня 13 узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны 2,
в - расстояние от грани нижней колонны 3 до ближайшего стержня 12 выпуска рабочей арматуры нижней колонны 3,
Dв и Dн - диаметры стержней 13 и 12 арматуры верхней 2 и нижней 3 колонн соответственно,
- толщина вставки 14.
Наибольшей эффективностью обладает техническое решение узла соединения колонн 2 и 3, характеризующееся тем, что расстояния «а» и «в» равны друг другу. На заключительном этапе монтажа узла соединения колонн 2, 3 и перекрытия 1 производится заполнение полости узла связующим элементом 11, вследствие чего осуществляется его замоноличивание.
При этом значительно повышаются характеристики эффективности процесса строительства зданий за счет снижения трудоемкости процесса монтажа узла соединения колонн и уменьшения времени на его монтаж.
Предлагаемый каркас и узел соединения колонн обладают большой прочностью и надежностью, а также отличаются повышенными
характеристиками эффективности процесса монтажа, что позволяет его использовать в конструкциях различного назначения, в частности, при строительстве каркасных зданий различной этажности с безбалочными бескапительными перекрытиями.
1. Безригельный каркас здания, включающий перекрытия, опирающиеся на объединенные стыковыми соединениями по их высоте колонны, выполненные на торцевых поверхностях с обращенными друг к другу меньшими основаниями усеченными пирамидами, установленные на меньших основаниях пирамид и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы с центральными отверстиями, трубку, размещенную в выполненных в нижней пирамиде нижней колонны центральных отверстиях, соединительный стержень, установленный в трубке и в центральных отверстиях фиксирующих элементов и жестко связанный с верхней пирамидой, связующий элемент, выполненные в виде стержней выпуски рабочей арматуры нижней колонны, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне и жестко связанные между собой стержень, вставку и L-образный выпуск арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем выпуска арматуры нижней колонны, при этом связующий элемент взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид, выпусками рабочей арматуры колонн, колоннами и перекрытием, L-образные выпуски арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны, соосно направлены полками друг к другу, при этом сумма расстояния от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны, диаметра стержня арматуры верхней колонны и расстояния между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры превышает не менее чем на толщину вставки между стержнем арматуры верхней колонны и L-образным выпуском арматуры сумму расстояния от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны и диаметра стержня арматуры нижней колонны.
2. Безригельный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что расстояние от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны равно расстоянию от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны.
3. Узел соединения колонн, содержащий выполненные на торцевых поверхностях колонн и обращенные друг к другу меньшими основаниями усеченные пирамиды, установленные на меньших основаниях пирамид и жестко связанные друг с другом фиксирующие элементы, трубку, размещенную в центральных отверстиях, выполненных в нижней пирамиде и нижней колонне, соединительный стержень, установленный в трубке, центральных отверстиях фиксирующих элементов и жестко связанный с верхней пирамидой, связующий элемент, выполненные в виде стержней выпуски рабочей арматуры нижней колонны, узлы выпуска рабочей арматуры верхней колонны, каждый из которых включает в себя последовательно установленные в колонне и жестко связанные между собой стержень, вставку и L-образный выпуск арматуры, жестко связанный с соответствующим стержнем выпуска арматуры нижней колонны, при этом связующий элемент взаимодействует с боковыми поверхностями усеченных пирамид, выпусками рабочей арматуры колонн и колоннами, L-образные выпуски арматуры узлов, расположенных параллельно одной боковой грани колонны, направлены полками друг к другу, а взаимное расположение стержней арматуры верхней и нижней колонн, вставок и L-образных выпусков рабочей арматуры верхней колонны определено соотношением
а+D в+>в+Dн,
где а - расстояние от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны, мм;
в - расстояние от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны, мм;
Dв и D н - диаметры стержней арматуры верхней и нижней колонн соответственно, мм;
- толщина вставки, мм.
4. Узел соединения колонн по п.3, отличающийся тем, что расстояние от грани верхней колонны до ближайшего стержня узла выпуска рабочей арматуры верхней колонны равно расстоянию от грани нижней колонны до ближайшего стержня выпуска рабочей арматуры нижней колонны.
