стена здания

Формула изобретения

Стена здания, включающая горизонтальные и вертикальные панели, последние из которых прикреплены к колоннам каркаса здания, установленным на фундаментах, отличающаяся тем, что вертикальные панели выполнены неразрезными на всю высоту здания, прикреплены к колоннам каркаса посредством жестких соединительных элементов и заанкерены нижним концом в фундаментах колонн, а горизонтальные панели установлены в промежутках между вертикальными панелями, соединены с ними шарнирно и имеют длину, равную 0,578 0,600 l, где l шаг колонн.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к отрасли строительства, а именно к стеновому ограждению зданий из сборных панелей.

Известна стена здания, включающая горизонтальные панели, прикрепленные к колоннам каркаса гибкими соединительными элементами, изображенная в типовых материалах для проектирования (серия 1.030.1-1 вып.0-3). Стены наружные из однослойных панелей для каркасных общественных, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий, М. ЦИТП Госстроя СССР, на с.10.

Недостатками этой стены являются следующие:

а) повышенный расход арматурной стали на стеновые панели, обусловленный тем, что панели при действии горизонтальных нагрузок (ветер) работают на изгиб как однопролетные шарнирно опертые балки с пролетом, равным шагу колонн;

б) избыточное армирование колонн каркаса, так как стеновые панели, будучи прикрепленными к колоннам гибкими соединительными элементами, не работают совместно с колоннами, т.е. не разгружают их при действии на здание горизонтальных нагрузок (ветровых, крановых, сейсмических);

в) дополнительный расход материалов на колонны при устройстве проемов в стене, так как вся нагрузка от панелей, расположенных над проемами на опорных столиках, передается на колонны в виде дополнительных сжимающих сил и изгибающих моментов.

Наиболее близкой к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому результату является стена здания, включающая горизонтальные и вертикальные панели, последние из которых прикреплены к колоннам каркаса здания (Туполев М.С. Конструкции гражданских зданий. М. СИ, 1973, с.70, р.у.9).

Хотя по сравнению с аналогом данная стена обладает большей эффективностью вследствие того, что на колонны каркаса не передаются дополнительные сжимающие силы и изгибающие моменты от веса стеновых панелей, расположенных над проемами, однако и этой стене присущи недостатки, перечисленные в пп. а) и б).

Целью настоящего изобретения являются уменьшение материалоемкости стены здания и колонны каркаса.

Указанная цель достигается тем, что в стене здания, включающей горизонтальные и вертикальные панели, прикрепленные к колоннам каркаса, вертикальные панели выполняются неразрезными на всю высоту здания, прикрепляются к колоннам каркаса жесткими соединительными элементами и анкерятся нижним концом к фундаментам колонн, а горизонтальные панели устанавливаются в промежутках между вертикальными панелями, соединяются с ними шарнирно и имеют длину, равную 0,578 0,600 l, где l шаг колонн.

Вертикальные неразрезные стеновые панели, прикрепленные к колоннам каркаса жесткими соединительными элементами и заанкеренные нижним концом к фундаментам колонн, образуют составные элементы панель колонна, в которых колонна каркаса и стеновая панель работают совместно, воспринимая горизонтальные нагрузки (ветровые, крановые, сейсмические), действующие на здание. При этом соединительные элементы воспринимают сдвигающие усилия, возникающие между стеновой панелью и колонной, обеспечивая тем самым совместную работу данного составного сечения.

Вследствие того, что в рассматриваемом составном элементе часть горизонтальной нагрузки воспринимается стеновой панелью, усилия, передающиеся на колонну каркаса, оказываются меньше, чем в колонне прототипа, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить армирование колонн каркаса. Кроме того, составные элементы панель колонна обладают существенно большей изгибной жесткостью, чем колонны прототипа. В результате уменьшается деформативность здания при действии горизонтальных нагрузок, т.е. повышаются его эксплуатационные качества.

В горизонтальном сечении предлагаемая стена здания образует неразрезную балочную систему, в которой опорами являются колонны каркаса, а расстояние между шарнирами в местах стыков вертикальных и горизонтальных панелей равно расстоянию между нулевыми точками эпюры изгибающих моментов неразрезной балки при действии равномерно распределенной нагрузки, которое составляет 0,578-0,600 l в зависимости от числа пролетов балки, здесь l пролет балки.

Предлагаемое конструктивное решение обеспечивает при действии на стену ветровой нагрузки уменьшение общей площади эпюры изгибающих моментов, действующих в стеновых панелях, в 3,5 раза по сравнению с прототипом. При этом максимальный расчетный изгибающий момент в горизонтальной и вертикальной стеновых панелях оказывается соответственно в 3,0 и 1,5 раза меньше, чем в панели прототипа. Тем самым обеспечивается уменьшение материалоемкости предлагаемой конструкции. Кроме того, в предлагаемой конструкции стены здания расчетный прогиб горизонтальной панели от ветровой нагрузки в 5 раз меньше, чем у прототипа, что позволяет повысить надежность заделки стыков между панелями, т. е. улучшить эксплуатационные качества стенового ограждения и здания в целом.

Поскольку заявляемая конструкция стены здания, включающая вертикальные панели, заанкеренные нижним концом к фундаментам колонн и прикрепленные к колоннам каркаса жесткими соединительными элементами, а также горизонтальные панели, расположенные в промежутках между вертикальными, соединенные с ними шарнирно и имеющие длину 0,578 0,600 l, где l шаг колонн, неизвестна заявителю из патентной литературы, то это дает основание считать данные признаки и объект в целом удовлетворяющими критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображен фрагмент стены здания; на фиг.2 сечение 1-1 на фиг.1; на фиг. 3 разрез 2-2 на фиг.1; на фиг.4 узел А на фиг.1; на фиг.5 - разрез 3-3 на фиг.4; на фиг.6 узел Б на фиг.2.

Стена здания включает вертикальные панели 1 и горизонтальные панели 2, расположенные в промежутке между вертикальными панелями. Панели 1 анкерятся нижними концами к фундаментам колонн 3, а нижний ряд панелей 2 опирается на фундаментную балку 4.

Вертикальные панели 1 прикрепляются к колоннам каркаса 5 соединительными элементами 6, которые привариваются к закладным деталям 7 и 8, расположенным соответственно в теле колонны 5 и стеновой панели 1. Соединительные элементы 6 выполняются из отрезков угловой стали и обладают жесткостью в вертикальной плоскости и прочностью на срез, достаточными для восприятия сдвигающих усилий, возникающих в составном сечении, образованном колонной каркаса 5 и вертикальной стеновой панелью 1. Панель 1 и колонна 5, объединенные соединительными элементами 6, образуют составную конструкцию, которая воспринимает все горизонтальные нагрузки, действующие на здание. На колонну 5 опирается балка покрытия 9, несущая плиты покрытия 10. Панель 1 анкерится к фундаменту 3 посредством выпусков арматуры фундамента 11 и панели 12, объединяемых резьбовой муфтой 13. Стыки между панелями 1 и 2, фундаментом 3 и фундаментной балкой 4 заполняются цементным раствором 14. Вертикальные панели 1 соединены с горизонтальными панелями 2 посредством соединительного элемента 15, который приварен к закладным деталям 16 и 17, расположенным соответственно в стеновой панели 1 и 2. Такое конструктивное решение обеспечивает шарнирное сопряжение стеновых панелей 1 и 2.