[1]Предлагаемая полезная модель предназначена для использования при строительстве многоэтажных каркасных жилых, общественных и производственных зданий в условиях повышенной сейсмичности до 9 баллов включительно.
[2]Известны конструктивные решения сборно-монолитного каркаса рамно-связевой системы, основанные на использовании типовых решений следующих серий: ИИ-04 «Сборные элементы зданий каркасной конструкции»; ИИС-04 «Сборные элементы зданий каркасной конструкции для сейсмических районов», 1.020.1-2 с «Конструкции каркаса межвидового применения многоэтажных промышленных зданий, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий для строительства в районах с сейсмичностью 7, 8 и 9баллов и несейсмических районах, с изготовлением изделий каркаса в единых опалубочных формах». Эти типовые решения апробированы в практике проектирования и строительства многоэтажных каркасных зданий общественного и промышленного назначения и отличаются надежными техническими решениями, отвечающими требованиям норм проектирования в сейсмических районах. Наряду с явным преимуществом данной конструкции каркаса, заключающемся в унификации опалубочных форм, она имеет ряд недостатков при применении ее в строительстве жилых и офисных зданий: высота наружных и внутренних ригелей принята одинаковой, что не учитывает величину нагрузки, передаваемой от перекрытия на ригель, тем самым увеличивает деформативность конструкций каркаса. Расположение и размеры конструкций не соответствует размерам жилых помещений, выступ ригелей из плоскости стен и потолка ухудшает дизайн помещений.
[3]Недостатком также является то, что при кирпичном заполнении стен приходится устанавливать железобетонные перемычки в кирпичном заполнении, так как низ ригеля наружных рам не соответствует верху оконного проема, а низ ригеля внутренних рам - верху дверного проема.
[4]Известен принятый за прототип сборно-монолитный железобетонный каркас (патент РФ на полезную модель №87435). Он имеет ряд преимуществ перед вышеописанными аналогами, в том числе простоту и надежность конструкции и технологичность при изготовлении, сборке и монтаже, однако имеет и некоторые недостатки. Они заключаются в прочностных показателях, обуславливающих невозможность возведения зданий повышенной этажности, а также в отсутствии возможности развития в соединениях ригелей с колоннами пластических деформаций.
[5]Задача предлагаемой полезной модели заключается в создании сейсмостойкого сборно-монолитного каркаса простой, надежной и технологичной конструкции, обладающего необходимыми для сейсмической безопасности динамическими характеристиками, а также оптимальными упруго-пластическими показателями конструктивных элементов каркаса.
[6]Технический результат полезной модели заключается в достижении совокупности надежности и технологичности, позволяющих возводить сейсмостойкие многоэтажные здания легко варьируемой планировки без обязательного задействования сложных технологий производства и высококвалифицированной рабочей силы.
[7]Указанный технический результат достигается тем, что в известном сейсмостойком сборно-монолитном железобетонном каркасе рамно-связевой конструкции, включающем колонны, ригели, плиты перекрытия, диафрагмы жесткости, монтажные узлы сопряжения элементов каркаса с рамно-связевой конструктивной схемой каркаса, предусматривающей устройство рам в продольном направлении и диафрагм жесткости в поперечном направлении, согласно полезной модели, он снабжен монолитными антисейсмическими поясами в продольном и поперечном направлениях, проходящими по всей длине ригелей в продольном направлении и соединяющими колонны, расположенные с противоположных сторон каркаса и проходящими вдоль краев смежных плит перекрытия, при этом верхние грани ригелей снабжены выпусками арматуры в виде скоб, высота которых не превышает толщину плит перекрытия, нижние грани ригелей выполнены плоскими по всей длине, при этом ригели изготовлены без предварительного напряжения арматуры, и поперечное сечение ригелей не меняется по всей длине ригелей, а в узле сопряжения ригеля с колонной установлена монтажная деталь из листового проката, соединяющая закладную деталь, привариваемую к верхней арматуре ригелей с закладной деталью, устраиваемой в колонне.
[8]В преимущественном варианте исполнения полезная модель имеет следующие признаки: шаг колонн в составе рам принят до 6,6 м, шаг рам до 7,2 м, высота этажа от 3,0 до 6,0 м, при этом размеры поперечного сечения ригелей приняты 400×400 мм для наружных ригелей и 400×600 (h) мм для внутренних ригелей, колонны выполняются сборными железобетонными с укрупненной разрезкой колонн по высоте до 3-х этажей, а количество этажей в здании принято до 16-ти включительно.
[9]Предложенная конструктивная система в виде сборно-монолитного железобетонного рамно-связевого каркаса является наиболее рациональной при строительстве в сейсмоопасных районах, так как позволяет при соответствующем расчетном обосновании уменьшить возникающие в конструкциях здания усилия от действия сейсмических нагрузок за счет оптимизации динамических характеристик каркаса, тем самым снизить материалоемкость как самого каркаса, так и фундаментов здания.
[10]Технические решения предлагаемой конструктивной системы отвечают требованиям норм проектирования в сейсмических районах и предусматривают укрупнение элементов колонн на несколько этажей; выполнение стыков колонн в зонах с наименьшими изгибающими моментами; использование арматурных стержней мерной длины при армировании несущих элементов каркаса (колонн, ригелей).
[11]Устройство перекрытий как жестких горизонтальных дисков, жесткость которых обеспечивается устройством монолитных железобетонных антисейсмических поясов, выполняемых в продольном и поперечном направлениях по осям колонн с анкеровкой в них выпусков арматуры из плит перекрытий.
[12]Надежное соединение конструкций перекрытий с несущими конструкциями каркаса (колоннами, ригелями), обеспечивающее совместную работу при сейсмических воздействиях.
[13]Использование монтажной детали из листового проката в узле сопряжения ригеля с колонной, обеспечивающее развитие в соединениях ригелей с колоннами пластических деформаций.
[14]Предлагаемое техническое решение позволяет:
[15]- обеспечить требуемую жесткость (трещиностойкость) несущих конструкций перекрытий за счет оптимального соотношения длины ригелей и высоты их сечения, тем самым ограничить прогиб конструкций перекрытий и не применять предварительное напряжение арматуры ригелей, что существенно упрощает техническую оснастку и трудоемкость их изготовления;
[16]- повысить жесткость диска перекрытий за счет устройства монолитных поясов по осям колонн в продольном и поперечном направлениях, что существенно улучшает пространственную работу конструкций каркаса;
[17]- обеспечить надежность работы узла сопряжения ригеля с колонной за счет непосредственного опирания ригеля на консоль колонны, что обеспечивает надежную передачу вертикальной нагрузки от ригеля на колонну;
[18]- обеспечить необходимую надежность узла сопряжения «колонна-колонна» и исключить трудоемкие сварочные процессы, в том числе ванную сварку, требующую привлечения сварщиков высокой квалификации.
[19]Конструктивное решение стыка рабочей арматуры колонн с помощью закладных пластин и отдельных стержней значительно проще при выполнении в построечных условиях, чем с помощью ванной сварки.
[20]Конструкция узлов и технологичность стыка колонн, опирания ригеля на колонну, плит перекрытия на ригель, обеспечивает высокую скорость и точность монтажа при использовании деталей полной заводской готовности. Конструкции каркаса формируются из сборных железобетонных элементов, простых в изготовлении, с небольшим количеством типоразмеров, что существенно повышает индустриализацию строительства при минимальных требованиях к возможностям строительной базы. Изготовление конструкций заявленной полезной модели (колонны, ригели, диафрагмы жесткости, плиты перекрытия) может производиться как в заводских условиях на ЗЖБИ, так и на открытых полигонах, так как не требуется большого количества опалубочных форм в связи с небольшой номенклатурой конструкций.
[21]Отсутствие каких-либо усложняющих монтаж операций позволяет выполнять монтаж конструкций в зимнее время с высокой скоростью, обеспечивая при этом прочность и надежность конструкций каркаса.
[22]Безопасность операций при монтаже обеспечивается надежным опиранием конструкций на ранее установленные конструкции без использования специальных монтажных приспособлений.
[23]Принятое конструктивное решение опирания ригелей на консоли колонн без уменьшения высоты ригелей в зоне их опирания значительно увеличивает сопротивление приопорных зон поперечной силе, а также позволяет упростить анкеровку арматуры на этих участках ригелей.
[24]Жесткое соединение ригелей с колоннами позволяет обеспечить сопротивление ригелей внешней нагрузке по неразрезной статически неопределимой схеме с возможностью эффективного перераспределения усилий при сейсмическом и любом другом аварийном нагружении.
[25]Совместная пространственная работа рамного каркаса здания с горизонтальными жесткими дисками перекрытий, а также продольными и поперечными диафрагмами жесткости обеспечивается сварными соединениями закладных деталей и монолитными поясами, связанными с основными несущими элементами анкерными петлевыми арматурными выпусками.
[26]Для перекрытий используются типовые сборные железобетонные пустотные плиты толщиной 220 мм, длиной до 7,2 м включительно. Перекрытия могут выполняться как сборными железобетонными, так и монолитными. Диафрагмы жесткости могут выполняться как монолитными, так и сборными железобетонными. В качестве наружных и внутренних стен используются мелкоштучные материалы или крупноразмерные элементы. Балконные плиты - сборные железобетонные. Лестницы - сборные железобетонные марши-площадки по серии 1.050.
[27]Простота формы основных конструктивных элементов - колонн, ригелей, принятых прямоугольного и квадратного сечения, позволяет:
[28]- использовать минимальное количество унифицированных опалубочных форм при изготовлении конструкций;
[29]- обеспечить технологичность устройства кирпичного заполнения, исключив выступ колонн и ригелей за плоскость стен, так как геометрические параметры железобетонных элементов приняты кратными размерам стандартного кирпича;
[30]- исключить установку железобетонных перемычек над проемами в наружных и внутренних стенах, так как низ ригеля наружных рам соответствует верху оконного проема, а низ ригеля внутренних рам - верху дверного проема так, что указанные нижние грани ригелей и являются верхними гранями указанных проемов.
[31]В представленной полезной модели шаг колонн принят до 6,6 м в продольном направлении и до 7,2 м в поперечном направлении, что обеспечивает более широкое использование конструктивной системы при назначении объемно-планировочных решений жилых, общественных и производственных зданий.
[32]Универсальность предлагаемой конструктивной системы позволяет:
[33]- использовать ее для строительства детских садов, школ, объектов здравоохранения, административных зданий, жилых домов и широко применять в типовом проектировании;
[34]- применять ее как в сейсмических, так и несейсмических районах без изменения геометрических форм и размеров поперечных сечений конструкций.
[35]Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фигурах показаны:
[36]Фиг. 1 - возможная схема сборно-монолитного железобетонного каркаса рамно-связевой конструкции в плане.
[37]Фиг. 2 - разрезы 1-1 и 2-2, показанные на фиг. 1.
[38]Фиг. 3 - узел стыка колонн.
[39]Фиг. 4 - узел опирания ригеля на среднюю колонну.
[40]Фиг. 5 - узел опирания ригеля на крайнюю колонну.
[41]Фиг. 6 - узел опирания плит перекрытия на внутренний ригель.
[42]Фиг. 7 - узел опирания плит перекрытия на наружный ригель.
[43]На фигурах позициями показаны:
[47]4. Монолитные железобетонные пояса.
[48]5. Диафрагмы жесткости.
[49]6. Рихтовочная пластинка.
[50]7. Соединительные стержни.
[53]10. Закладная деталь ригеля.
[54]11.Закладная деталь колонны.
[55]12. Односторонний шов с медной подкладкой.
[56]13. Арматурные стержни.
[57]14. Выпуски из плит перекрытия.
[58]15. Выпуски из ригеля.
[59]Возведение сборно-монолитного каркаса имеет следующий оптимальный вариант исполнения:
[60]1. Фундамент под здание устраивается свайным или на естественном основании. Ростверки свайных фундаментов проектируются стаканного типа. Плитная часть ростверка для перераспределения горизонтальных усилий объединена распорками в продольном и поперечном направлениях. Подколонники ростверков приняты сечением 1,0×1,0 м, высотой 1,0 м. Глубина стакана обеспечивает заделку колонн каркаса на глубину 0,6 м. Наружные стены подвала выполняются из блоков ФБС толщиной 40 см. По верху сборных блоков предусмотрено устройство монолитного железобетонного пояса. Стены подвала под диафрагмами жесткости выполняются монолитными.
[61]2. Производится монтаж колонн 1. Колонны 1 устанавливаются в фундаменты стаканного типа.
[62]3. Производится монтаж ригелей 2. Ригели 2 устанавливаются на консоли колонн 1 и привариваются к закладным деталям, установленных на верхней грани консоли. Соединение верхней части ригелей 2 к колоннам 1 осуществляется сваркой монтажной детали 9 с закладной деталью колонны.
[63]4. Производится бетонирование диафрагм жесткости 5. Арматурные каркасы диафрагм жесткости 5 привариваются к закладным деталям колонн.
[64]5. Производится монтаж плит перекрытий 3. Опирание плит перекрытий 3осуществляется поэтажно на верхнюю грань ригелей 2. В качестве выравнивающего слоя используется цементно-песчаный раствор.
[65]6. Производится армирование и бетонирование монолитных железобетонных поясов 4 по осям колонн 1. В продольном направлении монолитные железобетонные пояса устраиваются по верху ригелей, в поперечном направлении - между плитами перекрытия. Толщина монолитных поясов соответствует толщине плит перекрытия. Швы между плитами перекрытий заделываются цементно-песчаным раствором.
[66]7. Последующий монтаж конструкций и бетонирование монолитных конструкций производится в той же последовательности.
