каркас надстройки

Формула изобретения

Каркас надстройки, не нагружающей существующее здание и возводимой в стесненных городских условиях, включающий расположенные в пределах длины здания нижние рядовые поперечные рамы и вынесенные за пределы длины здания и выполненные двухпоясными нижние торцевые поперечные рамы, состоящие из расположенных вне здания колонн и ферм с параллельными поясами, установленные на фермах верхние рядовые и торцевые двухпоясные рамы, состоящие из колонн и ферм, и междуэтажные перекрытия, отличающийся тем, что колонны нижних рядовых рам закреплены к фундаментам жестко, а фермы нижних рядовых рам прикреплены к оголовкам колонн шарнирно, нижние торцевые рамы выполнены с жестким креплением колонн к фермам и с шарнирными опорами на фундаменты, в уровне поясов нижних рядовых и торцевых рам установлены прогоны и горизонтальные связи, колонны верхних рядовых рам закреплены к верхнему поясу ферм нижних рядовых рам шарнирно, а к фермам верхних рядовых рам жестко, верхние торцевые рамы выполнены с жестким креплением колонн к фермам и шарнирными опорами на нижние торцевые рамы, в уровне поясов верхних рядовых и торцевых рам установлены прогоны и горизонтальные связи, нижние этажи надстройки снабжены средними колоннами, которые установлены в узлах ферм нижних рам и объединены поэтажными балочными клетками промежуточных этажей, состоящими из главных балок и прогонов, пространство одного из промежуточных этажей надстройки свободно от каркасных конструкций, а главные балки вышележащих промежуточных этажей закреплены к фермам верхних рам подвесками, в плоскости поэтажных балочных клеток установлены элементы связей с образованием жестких горизонтальных дисков, закрепленных к торцевым рамам.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям каркасов многоэтажных зданий и сооружений с несущими рамами без промежуточных колонн в уровне нижнего этажа, предназначенных для возведения в стесненных городских условиях многоэтажных надстроек над существующими общественными, административными или жилыми зданиями, объектами наземного транспорта и т.п.

Известен каркас надстройки, включающий расположенные вне здания несущие вертикальные опоры, установленные на них несущие фермы с параллельными поясами и смонтированные на фермах несущие конструкции надстройки. (см. RU 2036291 С1, кл. Е04G 23/00).

К недостаткам известного решения следует отнести невозможность его реализации в стесненных городских условиях, необходимость демонтажа существующего кровельного покрытия и устройства предохранительной плиты, необходимость перепланировки и введение дополнительных участков перекрытий в уровне каждого из этажей существующего здания с введением деформационных швов.

Наиболее близким к заявленному техническим решением является каркас надстройки, не нагружающей существующее здание и возводимой в стесненных городских условиях, включающий расположенные в пределах длины здания нижние рядовые поперечные рамы и вынесенные за пределы длины здания и выполненные двухпоясными нижние торцевые поперечные рамы, состоящие из расположенных вне здания колонн и ферм с параллельными поясами, установленные на фермах верхние рядовые и торцевые двухпоясные рамы, состоящие из колонн и ферм, и междуэтажные перекрытия (см. С.Н.Булгаков. Реконструкция жилых домов первых массовых серий и малоэтажной жилой застройки. Москва, 2001).

К недостаткам известного решения относится повышенная материалоемкость и большой собственные вес нижних несущих рам, сложность их узлов и утяжеление фундаментов, что определяется значительными изгибающими моментами от распорных усилий и ветровой нагрузки, повышенная материалоемкость и большой собственный вес верхних несущих рам и междуэтажных перекрытий.

Изобретение направлено на сокращение материалоемкости и веса несущего каркаса, существенное снижение нагрузок на фундаменты, сокращение внешних габаритов конструкций надстройки и повышение эксплуатационных качеств надстраиваемых помещений и здания в целом. При этом должна обеспечиваться возможность создания открытых поэтажных пространств, атриумов и т.п.

Решение поставленных выше задач достигается тем, что колонны нижних рядовых рам закреплены к фундаментам жестко, а фермы нижних рядовых рам прикреплены к оголовкам колонн шарнирно, нижние торцевые рамы выполнены с жестким креплением колонн к фермам и с шарнирными опорами на фундаменты, в уровне поясов нижних рядовых и торцевых рам установлены прогоны и горизонтальные связи (см. стр.2, строки 1-4 описания), колонны верхних рядовых рам закреплены к верхнему поясу ферм нижних рядовых рам шарнирно, а к фермам верхних рядовых рам жестко, верхние торцевые рамы выполнены с жестким креплением колонн к фермам и шарнирными опорами на нижние торцевые рамы, в уровне поясов верхних рядовых и торцевых рам установлены прогоны и горизонтальные связи (см. стр.2, строки 7-10 описания), нижние этажи надстройки снабжены средними колоннами, которые установлены в узлах ферм нижних рам и объединены поэтажными балочными клетками промежуточных этажей, состоящими из главных балок и прогонов (см. стр.2, строки 6-7 описания), пространство одного из промежуточных этажей надстройки свободно от каркасных конструкций, а главные балки вышележащих промежуточных этажей закреплены к фермам верхних рам подвесками, в плоскости поэтажных балочных клеток установлены элементы связей с образованием жестких горизонтальных дисков, закрепленных к торцевым рамам.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где показано:

на фиг.1 - план колонн в уровне существующего здания (см. 1-1 на фиг.7 и 8);

на фиг.2 - план каркаса в уровне нижнего пояса ферм нижних рам (см. 2-2 на фиг.7 и 8);

на фиг.3 - план каркаса в уровне верхнего пояса ферм нижних рам (см. 3-3 на фиг.7 и 8);

на фиг.4 - план каркаса в уровне промежуточного этажа (см. 4-4 на фиг.7 и 8);

на фиг.5 - план каркаса в уровне нижнего пояса ферм верхних рам(см. 5-5 на фиг.7 и 8);

на фиг.6 - план каркаса в уровне верхнего пояса ферм верхних рам (см. 6-6 на фиг.7 и 8);

на фиг.7 - разрез А-А на фиг.1-6;

на фиг.8 - разрез Б-Б на фиг.1-6;

на фиг.9 - вид В-В на фиг.1-6.

На фиг.1 показаны габариты существующего здания 1, колонны рядовых 2 и торцевых 3 нижних рам каркаса надстройки и габариты 4 надстройки. На фиг.2 приведены нижние пояса ферм с параллельными поясами 5 и 6 нижних рядовых и торцевых рам и размещенные в их уровне прогоны 7 и горизонтальные связи 8. На фиг.3 показаны верхние пояса 9 и 10 нижних рядовых и торцевых рам и размещенные в их уровне прогоны 7 и горизонтальные связи 8. На фиг.4 приведены колонны рядовых 11 и торцевых 12 верхних рам каркаса надстройки, средние колонны 13 промежуточных этажей, главные балки 14, прогоны 15 и горизонтальные связи 16 промежуточного междуэтажного перекрытия. На фиг.5 показаны нижние пояса ферм с параллельными поясами 17 и 18 верхних рядовых и торцевых рам и размещенные в их уровне прогоны 15 и горизонтальные связи 16. На фиг.6 приведены верхние пояса 19 и 20 верхних рядовых и торцевых рам и размещенные в их уровне прогоны 15 и горизонтальные связи 16. На фиг.7 представлены колонны 2 с жестко защемленным нижним узлом 21 и шарнирным верхним узлом 22, нижние 5 и верхние 9 пояса с раскосной решеткой 23 ферм с параллельными поясами нижних рядовых рам, колонны 11 с шарнирным нижним узлом 24, нижние 17 и верхние 19 пояса с раскосной решеткой 25 ферм с параллельными поясами верхних рядовых рам, колонны 13, прогоны 7 и 15 промежуточных этажей. Здесь показано, что один из промежуточных этажей 26 может быть свободен от каркасных конструкций, а главные балки 14 вышележащих промежуточных этажей закреплены к ферме с параллельными поясами верхней рамы подвесками 27. На фиг.8 представлены колонны 3 с шарнирным нижним узлом 28, нижние 6 и верхние 10 пояса с раскосной решеткой 29 ферм с параллельными поясами нижних торцевых рам, колонны 12 с шарнирным нижним узлом 30, нижние 18 и верхние 20 пояса с раскосной решеткой 31 ферм с параллельными поясами верхних торцевых рам, колонны 13, прогоны 7 и 15 промежуточных этажей. На фиг.9 показаны вертикальные связи 32 между нижними 2 и верхними 11 колоннами двух соседних рядовых рам и распорками 33, установленными между остальными рамами в уровне узлов вертикальных связей.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Каркас надстройки не связан с конструкциями существующего здания и возводится в крайне стесненных условиях. Поэтому размеры поперечного сечения колонн 2 нижних рядовых рам ограничены расстоянием между существующим и соседними зданиями. Возможным здесь остается только развитие сечения колонн 3 нижних торцевых рам вовнутрь вдоль торца существующего здания.

Пояса 5, 6, 9, 10, 17, 19, 18, 20 ферм с параллельными поясами нижних и верхних рядовых и торцевых рам вместе с главными балками 14 междуэтажных перекрытий, прогонами 7 и 15 и связями 8 и 16 образуют в уровне каждого перекрытия и покрытия жесткие неизменяемые диски, которые по торцам закреплены к вертикальным дискам, образованным развитыми по ширине колоннами 3 и 12 и поясами 6, 10, 18 и 20 ферм с параллельными поясами нижних и верхних торцевых рам. Таким образом, колонны 2 и 11 и пояса 5, 9, 17 и 19 нижних и верхних рядовых рам не работают на восприятие горизонтальных усилий от ветра поперек здания, что ведет к экономии металла, снижает нагрузки на их фундаменты и сокращает внешние габариты надстройки. Торцевые рамы развитого сечения легко воспринимают ветровые нагрузки, а шарнирный узел 28 крепление нижних колонн 3 торцевых рам к фундаментам обеспечивает безмоментное нагружение последних только вертикальными и горизонтальными усилиями, что также упрощает и облегчает конструкцию. Шарнирные узлы 24 крепления колонн 11 и 12 верхних рядовых и торцевых рам к верхним поясам 9 и 10 нижних рядовых и торцевых рам упрощают конструкцию узла их сопряжения. Жесткое крепление колонн 2 рядовых нижних рам к фундаментам обеспечивает устойчивость колонн в процессе монтажа и не ведет к перегрузке фундаментов изгибающими моментами при наличии жестких горизонтальных дисков перекрытий и шарнирного узла 22 сопряжения колонн 2 с нижними поясами 5 ферм с параллельными поясами нижних рядовых рам. Закрепление верхних узлов колонн 2 рядовых рам к горизонтальному диску нижнего перекрытия обеспечивает существенную экономию стали за счет снижения расчетной длины колонн. Введение крестовых связей 32 между колоннами 2 и 11 двух соседних рядовых рам и распорок 33 между остальными рамами обеспечивает жесткость каркаса в продольном направлении и снижает металлоемкость колонн. Решетка вертикальных связей 32 может быть крестовой или, по требованию архитекторов, портальной или рамной, которая практически не затеняет световых проемов. Для создания открытых поэтажных пространств, атриумов и т.п. возможно частичное исключение средних колонн 13, главных балок 14 и прогонов 7 и 15.

Таким образом, достижение перечисленных выше технических результатов возможно только при использовании всей совокупности известных и новых признаков заявленного устройства.