каркас многоэтажного здания

Формула изобретения

1. Каркас многоэтажного здания, включающий железобетонные колонны со сквозными проемами в уровнях перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными плитами, объединенными между собой и с неразрезными монолитными несущими и связевыми ригелями посредством межплитных швов, бетонных шпонок и арматурных выпусков, отличающийся тем, что продольная арматура железобетонных колонн выполнена с разрывом ее в сквозных проемах, в проемах вдоль оси колонн размещены дополнительные арматурные стержни-коротыши, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытиями, колонны над каждым перекрытием снабжены компенсаторами концентрации напряжений в бетоне колонны в виде поперечного стального листа, в котором концами закреплена обрываемая сверху в проеме продольная арматура колонны, железобетонные несущие ригели, на которые по торцам оперты многопустотные плиты, выполнены в каждом пролете двухслойными с нижними сборными железобетонными вкладышами клиновидного книзу поперечного сечения, обетонированными сверху и по бокам монолитным бетоном, в котором размещены арматурные каркасы с продольной рабочей арматурой несущих ригелей, в створах колонн вдоль сборных плит в связевых ригелях размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами, в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы с верхней и нижней рабочей арматурой на длину в обе стороны от граней несущего ригеля, достаточную для анкеровки этой рабочей арматуры в бетоне межплитного шва.

2. Каркас многоэтажного здания по п.1, отличающийся тем, что в створах крайних рядов колонн вдоль многопустотных плит связевые ригели, содержащие сквозную продольную арматуру на всю ширину или длину здания, в пределах каждого пролета снабжены понизу сборными железобетонными вкладышами.

3. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что арматурные стержни-коротыши у проемов каждой колонны размещены в вертикальных каналах, заполненных высокопрочным раствором, каждая колонна в проемах под перекрытиями снабжена поперечным стальным листом, в котором концами закреплена обрываемая снизу проема продольная рабочая арматура колонны, а в проеме колонны в монолитном бетоне диска перекрытия и на концевых участках колонн у проема размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных арматурных сеток.

4. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что арматурные стержни-коротыши выполнены под проемом заодно с колонной, пропущены кверху через диск перекрытия и закреплены винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над верхом перекрытия.

5. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что арматурные стержни-коротыши в проемах каждой колонны выполнены в виде выпусков кверху стержней рабочей арматуры нижних участков колонн под перекрытием, пропущены через диск перекрытия и заанкерены в колонне над перекрытием.

6. Каркас многоэтажного здания по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что компенсатор концентрации напряжений в каждой колонне над дисками перекрытий выполнен в виде двух поперечных стальных листов, раздвинутых по высоте на расстояние, достаточное для размещения между ними винтовых закреплений к нижнему листу верхних концов стержней коротышей, при этом обрываемые сверху стержни рабочей арматуры колонны закреплены концами в верхнем поперечном листе компенсатора, к нижнему стальному листу компенсатора сверху прикреплены анкерные выпуски стержневой арматуры, стальные листы компенсатора по углам объединены между собой на сварке размещенными вертикально стальными уголками с образованием по углам колонн между стальными пластинами ниш для размещения винтовых закреплений, а ниши с выполненными винтовыми закреплениями стержней-коротышей зачеканены высокопрочным мелкозернистым бетоном.

7. Каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что нижние сборные железобетонные вкладыши ригелей выполнены предварительно напряженными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к железобетонным несущим каркасам зданий различной этажности и назначения, возводимых в различных районах, включая и сейсмические.

Известен каркас многоэтажного здания, включающий колонны и диски перекрытий, образованные из сборных многопустотных плит, объединенных монолитными швами и монолитными железобетонными ригелями [1].

Известный каркас имеет высокую несущую способность, и материал каркаса используется эффективно благодаря подъему ригелей к середине каждого их пролета и образованию в них разгружающего продольного распорного усилия.

Недостатком известного каркаса является неплоскостность нижней потолочной поверхности перекрытий и повышенные трудозатраты на отделку этой поверхности. Указанное также снижает темп строительства здания.

Известен предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны и плиты перекрытия с каналами переменной глубины, в которых размещена напрягаемая арматура [2].

Известный каркас имеет относительно невысокую металлоемкость.

Недостатками известного каркаса являются высокая трудоемкость, сложность возведения и медленный темп строительства здания.

Недостатки обусловлены двухстадийным возведением здания и необходимостью преднапряжения рабочей арматуры в построечных условиях. Действительно, сначала возводят железобетонный каркас, а затем после набора бетоном требуемой прочности производят укладку и натяжение рабочей напрягаемой арматуры перекрытий и обетонирование открытых сверху и снизу каналов перекрытия. Кроме того, для натяжения рабочей арматуры требуется специализированное натяжное оборудование и подготовленный производственный персонал.

Наиболее близким к предлагаемому является каркас многоэтажного здания, включающий железобетонные колонны со сквозными проемами в уровне перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные многопустотными плитами и монолитными железобетонными ригелями [3].

Известный каркас имеет достаточно высокую несущую способность, отличается относительно невысоким расходом стали на его армирование.

Вместе с тем в известном каркасе имеет место невысокое качество потолочных поверхностей дисков перекрытий, при его возведении требуется применение дорогих высококачественных опалубочных материалов (водостойкая фанера и т.п.), требуются повышенные трудозатраты на устройство несущих ригелей. Кроме того, вследствие особенностей конструкции стыка колонн с монолитными ригелями этажность зданий с применением известного каркаса имеет ограничения по высоте.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения трудозатрат на возведение каркаса здания, повышения несущей способности и расширения возможностей каркаса по высоте зданий.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в каркасе многоэтажного здания, включающем железобетонные колонны со сквозными проемами в уровнях перекрытий, железобетонные сборно-монолитные плоские диски перекрытий, образованные сборными многопустотными плитами, объединенными между собой и с неразрезными монолитными несущими и связевыми ригелями посредством межплитных швов, бетонных шпонок и арматурных выпусков, продольная арматура железобетонных колонн выполнена с разрывом ее в сквозных проемах. При этом в проемах вдоль оси колонн размещены дополнительные арматурные стержни-коротыши, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытиями. Колонны по контакту над каждым перекрытием снабжены компенсаторами концентрации напряжений в виде поперечного стального листа, в котором, кроме того, концами закреплена обрываемая сверху продольная арматура колонны. Железобетонные несущие ригели, на которые по торцам оперты многопустотные плиты, выполнены в каждом пролете двухслойными с нижними сборными железобетонными вкладышами клиновидного книзу поперечного сечения, обетонированными сверху и по бокам монолитным бетоном, в котором размещены арматурные каркасы с продольной рабочей арматурой несущих ригелей. В створах колонн вдоль сборных плит в связевых ригелях размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами. В межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы с верхней и нижней рабочей арматурой на длину в обе стороны от граней несущего ригеля, достаточную для ее анкеровки в бетоне межплитного шва.

Кроме того, в створах крайних рядов колонн вдоль многопустотных плит связевые ригели, содержащие сквозную продольную арматуру на всю ширину или длину здания, в пределах каждого пролета снабжены понизу сборными железобетонными вкладышами.

Кроме того, арматурные стержни-коротыши у проемов каждой колонны могут быть размещены в вертикальных каналах, заполненных высокопрочным раствором, каждая колонна под перекрытием снабжена поперечным стальным листом, в котором концами закреплена обрываемая снизу проема продольная рабочая арматура колонны, а в проеме колонны в монолитном бетоне диска перекрытия и на концевых участках колонн у проема размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных арматурных сеток.

Кроме того, арматурные стержни-коротыши могут быть выполнены под проемом заодно с колонной, пропущены кверху через диск перекрытия и закреплены винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над верхом перекрытия.

Кроме того, арматурные стержни-коротыши каждой колонны могут быть выполнены в виде выпусков кверху стержней рабочей арматуры нижних участков колонн под перекрытием, пропущены через диск перекрытия и заанкерены в колонне над перекрытием.

Кроме того, компенсатор концентрации напряжений в каждой колонне над дисками перекрытий может быть выполнен в виде двух поперечных стальных листов, раздвинутых по высоте на расстояние, достаточное для размещения между ними винтовых закреплений к нижнему листу верхних концов стержней-коротышей, при этом обрываемые сверху стержни рабочей арматуры колонны закреплены концами в верхнем поперечном листе компенсатора, к нижнему стальному листу компенсатора сверху прикреплены анкерные выпуски стержневой арматуры, стальные листы компенсатора по углам объединены между собой на сварке посредством размещенных вертикально стальных уголков с образованием по углам колонн между стальными пластинами ниш для размещения в них винтовых закреплений стержней-коротышей зачеканенных высокопрочным мелкозернистым бетоном.

Кроме того, нижние сборные железобетонные вкладыши ригелей могут быть выполнены предварительно напряженными.

Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что от известного оно отличается новыми признаками: (1) продольная арматура железобетонных колонн выполнена с разрывом ее в сквозных проемах, (2) в проемах вдоль оси колонны размещены дополнительные арматурные стержни-коротыши, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытиями, (3) колонны над каждым перекрытием снабжены компенсаторами концентрации напряжений в бетоне колонны в виде поперечного стального листа, в котором концами закреплена обрываемая сверху в проеме продольная арматура колонны, (4) железобетонные несущие ригели, на которые концами оперты многопустотные плиты, выполнены в каждом пролете двухслойными с (5) нижними сборными предварительно напряженными вкладышами клиновидного книзу поперечного сечения, (6) обетонированными сверху и с боков монолитным бетоном, в котором (7) размещены арматурные каркасы с продольной рабочей арматурой продольных ригелей, (8) в створах колонн вдоль сборных плит в связевых ригелях размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами, (9) в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы с верхней и нижней рабочей арматурой на всю длину в обе стороны от граней несущего ригеля, достаточную для анкеровки этой рабочей арматуры в бетоне межплитного шва. При этом (10) в створах крайних рядов колонн вдоль многопустотных плит связевые ригели, содержащие сквозную продольную арматуру на всю ширину или длину здания, в пределах каждого пролета связевые ригели снабжены сборными железобетонными вкладышами. При этом (11) арматурные стержни-коротыши у проемов каждой колонны могут быть размещены в вертикальных каналах, заполненных высокопрочным раствором, каждая (12) колонна в проемах под перекрытиями снабжена поперечным стальным листом, в котором концами закреплена обрываемая снизу проема продольная рабочая арматура колонны, а (13) в проеме колонны в монолитном бетоне диска перекрытия и на концевых участках колонн у проема размещено косвенное армирование в виде поперечных сварных арматурных сеток. При этом (14) арматурные стержни-коротыши могут быть выполнены под проемом заодно с колонной, пропущены кверху через диск перекрытия и (15) закреплены винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над верхом перекрытия. Также, (16) арматурные стержни-коротыши в проемах каждой колонны могут быть выполнены в виде выпусков кверху стержней рабочей арматуры нижних участков колонн под перекрытием, пропущены через диск перекрытия и заанкерены в колонне над перекрытием. (17) Компенсатор концентрации напряжений в каждой колонне над дисками перекрытий может быть выполнен в виде двух поперечных стальных листов, раздвинутых по высоте на расстояние, достаточное для размещения между ними винтовых закреплений к нижнему листу верхних концов стержней-коротышей, при этом (18) обрываемые сверху стержни рабочей арматуры колонны закреплены концами в верхнем поперечном листе компенсатора, (19) к нижнему стальному листу компенсатора сверху прикреплены анкерные выпуски стержневой арматуры, (20) стальные листы компенсатора по углам объединены между собой на сварке размещенными вертикально стальными уголками с образованием по углам колонн между стальными пластинами ниш для размещения винтовых закреплений, а (21) ниши с выполненными винтовыми закреплениями стержней-коротышей зачеканены высокопрочным мелкозернистым бетоном. Кроме того, (22) нижние сборные железобетонные вкладыши ригелей могут быть выполнены предварительно напряженными.

Все перечисленные признаки предлагаемого технического решения работают на единую цель - снижение трудозатрат на возведение каркаса здания, повышение несущей способности и расширение на этой основе возможностей каркаса по высоте зданий.

В целом предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны, поскольку перечисленные признаки в приведенной сумме неизвестны, а достигаемые технические результаты, как показано ниже, превосходят известные, позволяют решить поставленную задачу и создает сверхсуммарный результат вследствие взаимного действия друг на друга перечисленных выше признаков.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен предлагаемый каркас секция многоэтажного жилого здания, план; на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1 несущего ригеля каркаса с железобетонным вкладышем безопалубочного формования; на фиг.3 - то же, что на фиг.2, разрез А-А, при железобетонном вкладыше, выполненном с выпусками арматуры кверху; на фиг.4 - то же, предлагаемый каркас, вариант стыка колонны с диском перекрытия, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - то же, предлагаемый каркас, разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 - предлагаемый каркас, вариант стыка колонны с диском перекрытия, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.7 - то же, что на фиг.6, вариант стыка колонны с диском перекрытия в стадии установки верхней колонны, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.8 - предлагаемый каркас, вариант колонны с каналами у торцов для размещения в них высокопрочного раствора и стержней-коротышей; на фиг.9 - вид сверху торца колоны по Г-Г на фиг.8; на фиг.10 - предлагаемый каркас, вариант колонны со стержнями-коротышами, выполненными под проемом заодно с колонной и закрепляемыми винтовым соединением в поперечном стальном листе колонны над перекрытием; на фиг.11 - то же, что на фиг.10, вид по Д-Д сверху; на фиг.12 - предлагаемый каркас, вариант колонны с арматурными стержнями-коротышами, выполненными заодно с рабочей арматурой колонны; на фиг.13 - то же, что на фиг.12, разрез Е-Е на фиг.12; на фиг.14 - предлагаемый каркас, колонна с компенсатором концентрации напряжений в опорных сечениях, выполненным в виде двух поперечных стальных листов; на фиг.15 - то же, вид торца колонны в изометрии снизу с компенсатором концентрации напряжений в виде двух поперечных стальных листов при установки колонны; на фиг.16 - то же, вид верхнего торца нижней колонны в изометрии с выпусками рабочей арматуры для пропуска сквозь перекрытие и закрепления на винтах в нижнем поперечном листе компенсатора на фиг.15; на фиг.17 - предлагаемый каркас, фрагмент перекрытия, узел А на фиг.1, с размещением сборных элементов и нижней арматуры ригелей перекрытия; на фиг.18 - то же, что на фиг, 17, узел А на фиг.1 с размещением верхней арматуры ригелей перекрытия; на фиг.19 - конструкция плоского сварного каркаса в швах поперек несущих ригелей, разрез Ж-Ж на фиг.18; на фиг.20 - то же, при сборном вкладыше безопалубочного формования, разрез Ж-Ж на фиг.18; на фиг.21 - сборный вкладыш несущих ригелей с выпусками арматуры кверху и по торцам; на фиг.22 - общий вид сборного вкладыша безопалубочного формования изготовленного в скользящих формах.

Предлагаемый каркас многоэтажного здания (фиг.1...22) включает колонны 1, сборные многопустотные плиты 2, объединенные между собой по сторонам межплитными бетонными швами 3. Плиты 2 по торцам оперты посредством бетонных шпонок 4 на несущие ригели 5. Бетонные шпонки 4 выполнены заодно с несущими ригелями 5 на их боковых гранях и размещены в открытых по торцам полостях пустот плит 2. Несущие ригели 5 выполнены двухслойными с нижними сборными железобетонными вкладышами 6, поперечное сечение которых имеет клиновидную книзу форму. Вкладыши 6 обетонированы в несущем ригеле 5 сверху и по бокам монолитным бетоном. В монолитном бетоне несущих ригелей 5 размещены арматурные каркасы, содержащие продольную 7 и поперечную арматуру 8, требуемую для восприятия усилий, действующих под нагрузкой в сечениях несущих ригелей 5. При этом сборные вкладыши 6, как и сборные многопустотные плиты 2, могут быть выполнены по технологии безопалубочного формования на длинных стендах с предварительно напрягаемой арматурой. В таком случае вкладыши 6 могут быть снабжены сверху продольными одним (на фиг.2, 20 и 22 не обозначено) или двумя (не показано) продольными ребрами. Вкладыши 6 могут быть также изготовлены в индивидуальных формах с выпусками кверху арматуры 9, а также с выпусками рабочей арматуры вкладышей 6 по торцам (не обозначено) (фиг.3, 19, 21).

Многопустотные плиты 2 по торцам не содержат выпусков рабочей арматуры, а в межплитных швах 3 поперек несущих ригелей 5 размещены плоские арматурные каркасы 10 с верхней и нижней рабочей арматурой на длину в обе стороны от граней несущих ригелей 5, достаточную для анкеровки рабочей арматуры каркасов 10 в бетоне межплитного шва 3. Причем площадь сечения этой рабочей арматуры подбирают расчетом для восприятия усилий, действующих в сечениях по торцам плит 2. В створах колонн 1 вдоль сборных плит 2 в связевых ригелях 11 понизу размещена сквозная на всю длину или ширину здания продольная арматура 12 с перехлестом концов ее стержней каждого пролета над колоннами 1. Кроме того, в крайних ячейках каркаса в их середине в межплитных швах 3 также понизу размещена сквозная арматура 13, стержни которой заанкерены в монолитном бетоне одним концом в крайнем несущем ригеле, а другим - в ближайшем среднем несущем ригеле 5. Количество сквозной арматуры 12 и 13 определяют по величине продольного распорного усилия, возникающего при изгибе под нагрузкой многопустотных плит 2 каждой ячейки каркаса в стесненных условиях.

Продольная арматура 14 железобетонных колонн 1 выполнена с разрывом ее в сквозных проемах, через которые пропущены несущие 5 и связевые 11 ригели перекрытий. Через проемы колонн 1 вдоль их оси размещены дополнительные вертикальные арматурные стержни-коротыши 15, закрепленные концами в колоннах над и под перекрытием. Причем колонны 1 над каждым перекрытием (над верхом проема) снабжены компенсаторами концентрации напряжений в бетоне колонны в виде поперечного стального листа 16. В этом же листе 16 концами закреплена обрываемая сверху в проеме продольная арматура 14 колонн 1. Для закрепления арматуры 14 в листах 16 выполняют сквозные отверстия 17 с конусным исполнением и концы арматуры 14 приваривают в этих отверстиях к стальному листу 16.

Колонны 1, продольная рабочая арматура 14 которых оборвана снизу и сверху у их проемов, предназначенных для размещения несущих 5 и связевых 11 ригелей перекрытий, по существу, являются составными по высоте из элементов поэтажной разрезки. Поэтому на каждом этаже колонна 1 понизу установлена на готовое перекрытие через слой раствора 17, а непосредственно над верхом колонны 1 уложен монолитный бетон несущих 5 и связевых 11 ригелей следующего, опираемого на колонну 1, верхнего перекрытия. Выпущенные кверху арматурные стержни-коротыши 15 могут быть закреплены в колонне на стадии ее установки в каналах 18, заполненных высокопрочным раствором (см. фиг.4, 6, 8, 9), либо стержни-коротыши 15 еще на стадии изготовления колонны 1 могут быть выполнены заодно с колонной (см. фиг.10, 11, 14). Стержни-коротыши 15 могут быть также изготовлены на продолжении рабочей арматуры 14 нижней колонны 1 (см. фиг.12, 16).

Стержни-коротыши 15 сверху над каждым проемом, через который пропущены несущие ригели 5, могут быть закреплены в колонне следующего этажа либо в каналах 18 с инъецированием их высокопрочным раствором, либо посредством винтовых закреплений на резьбе стержней-коротышей 15 гайками 19 к стальным листам 16 верхних колонн. При этом гайки 19 размещают в нишах 20, зачеканиваемых в последующем высокопрочным полимерцементным или полимерным раствором. Стержни-коротыши 15, выполненные заодно с продольной арматурой 14 нижней колонны, при выполнении ее с применением монолитного железобетона могут быть заанкерены в монолитном бетоне верхней колонны над перекрытием (см. фиг.12, 13).

Кроме поперечного листа 16, непосредственно у нижнего торца верхней колонны 1 в составе компенсатора концентрации напряжений может быть дополнительно установлен поперечный лист 21 на удалении от листа 16 на достаточную для размещения между ними гаек 19 винтовых закреплений стержней 15 к листу 16 (фиг.14... 16). В таком случае листы 16 и 21 объединены между собой вертикально расположенными стальными уголками 23 на сварке по швам 22 с образованием между стальными листами 16 и 21 по углам колонны ниш 20. При этом продольная арматура 14 верхней колонны 1 оборвана снизу и закреплена концами на сварке в листе 21. Лист 21 выполнен в средней части с отверстием (не показано), достаточным для подачи бетонной смеси к листу 16 при формовании колонны 1. К листу 16 также прикреплены на сварке анкерные выпуски 24 стержневой арматуры.

В каркасах, предназначенных для зданий повышенной этажности (20 этажей и выше), в колоннах 1 каркаса сосредотачиваются значительные продольные усилия и для обеспечения требуемой высокой несущей способности стыков колонн 1 с диском перекрытия в монолитном бетоне несущего ригеля 5 в створе колонн размещают дополнительное косвенное армирование, например, в виде сварных арматурных сеток 25. Кроме того, с этой же целью над верхом колонны 1 в каждом этаже снизу диска перекрытия может быть дополнительно размещен компенсатор концентрации напряжений в виде стального листа 26. Чтобы ослабить влияние контактных напряжений, кроме поперечных стальных листов 16, 21 и 26, косвенное армирование, например, в виде поперечных сварных сеток 27, размещено также и на концевых участках колонн 1 под и над каждым перекрытием.

Таким образом, колонны 1 совместно с дисками перекрытий из многопустотных плит 2, несущих 5 и связевых 11 ригелей образуют многоэтажную этажерку каркаса, требуемую для размещения поэтажно опертых перегородок (не показано), а на кромках дисков перекрытий - поэтажно опертых или навесных наружных стен (не показано).

Свесы 28 перекрытий за наружные ряды колонн 1 для размещения балконов, эркеров и др. архитектурных деталей образованы также многопустотными плитами 2 на консолях связевых 11 или несущих 5 ригелей.

Связевые ригели 11, расположенные на краю диска перекрытия, выполняют также двухслойными, как и несущие ригели 5, со сборными железобетонными вкладышами 6 понизу и монолитным железобетоном по бокам и поверху со сквозной арматурой 12. Кроме того, понизу несущих ригелей 5 с обеих сторон железобетонных вкладышей 6 на их концевых участках размещены сквозные арматурные стержни 29, заанкериваемые одним концом в монолитном бетоне ригеля в проекте, а другим концом - за колонной 1. В каждой приколонной зоне несущего ригеля 5 стержни 29, количество которых определено нормативными требованиями, размещены на длину требуемого перехлеста с рабочей арматурой вкладышей 6.

В целом каркас представляет собой единую сборно-монолитную пространственную несущую систему многоэтажного здания, образованную сборными индустриальными изделиями, производимыми как по традиционным, так и по современным безопалубочным технологиям, рационально размещенным армированием и высококачественным монолитным железобетоном. При этом в каркасе предусмотрено применение современных быстротвердеющих высокопрочных бетонов и эффективных арматурных сталей, что в целом обеспечивает снижение материалоемкости здания и высокий темп всепогодного строительства.

Каркас под нагрузкой работает как единая многоэтажная пространственная конструкция с плоскими дисками перекрытия. На каждом этаже вертикальную нагрузку воспринимают плиты 2, перераспределяют ее на несущие ригели 5. Ригели 5, в свою очередь, передают усилия от нагрузки на колонны 1. При этом в сечениях по торцам плит 2 возникают изгибающие моменты отрицательного знака, обусловленные эксцентриситетом продольного распорного усилия, возникающего под нагрузкой в плитах 2 при их изгибе в стесненных условиях. Указанные распорные усилия в плитах 2 воспринимают сквозная арматура 12 связевых ригелей 11, а в крайних ячейках - также и сквозная арматура 13 межплитных швов 3. Отрицательные моменты в сечениях по концам плит воспринимают верхняя продольная арматура плоских арматурных каркасов 10 и сжатый бетон нижних полок плит 2. Таким образом, сборные многопустотные плиты 2 благодаря шпонкам 4 и арматурным каркасам 10 оказываются фактически защемленными по концам в монолитном бетоне несущих ригелей 5.

Несущие ригели 5 передаваемые на них усилия воспринимают в их сечениях под нагрузкой следующим образом. В средней части каждого пролета ригеля 5 положительный изгибающий момент воспринимают его поперечные сечения с нижней продольной рабочей арматурой, содержащейся в сборных вкладышах 6. У колонн отрицательный момент воспринимают сечения ригеля 5 с верхней растянутой продольной арматурой 7, размещенной в монолитном бетоне ригелей 5 и обрываемой в их пролетах по эпюре моментов. Причем в сечениях ригелей 5, как в середине каждого пролета, так и у колонн 1 в работу сжатой зоны сечения каждого ригеля 5 благодаря шпонкам 4 и плоским каркасам 10 вовлекаются и концевые участки примыкающих к нему многопустотных плит 2. Для обеспечения совместной работы сборных вкладышей 6 с монолитным бетоном несущих ригелей 5 под нагрузкой эти вкладыши 6 выполнены клиновидного книзу (трапециевидного) поперечного сечения с верхними ребрами или выпусками арматуры 9, а огибающий вкладыши 6 сверху пространственный арматурный каркас с продольной арматурой 7, 29 и поперечной арматурой 8 обеспечивает в таком случае надежную совместную работу сборных и монолитных элементов несущего ригеля при любом уровне нагрузки. Таким образом обеспечено эффективное восприятие всех усилий, действующих в поперечных и наклонных сечениях несущих ригелей 5, при минимальном их армировании.

Размещение сквозных арматурных затяжек 13 в межплитных швах 3 в крайних ячейках каркаса существенно погашает изгибающие моменты в сечениях крайних несущих ригелей 5 в горизонтальной плоскости, а также величины крутящих усилий в их наклонных сечениях. В целом диски перекрытия, образованные многопустотными плитами 2, несущими 5 и связевыми 11 ригелями, представляют собой в работе под вертикальной нагрузкой эффективную распорную изгибаемую плоскую конструкцию, реактивный распор в элементах которой существенно погашает возникающие в их сечениях усилия от прямого воздействия полезной вертикальной нагрузки. Сдвигающие усилия в швах, стыках и элементах перекрытия и каркаса в целом, образующиеся вследствие совместного действия вертикальных и горизонтальных нагрузок, эффективно воспринимаются монолитным бетоном и сквозной арматурой 12 связевых ригелей 11, а также продольной арматурой 7, 29 арматурных каркасов несущих ригелей 5, в сочетании с продольной арматурой сборных вкладышей 6.

Колонны 1 жестко объединены в стыках (узлах) с несущими 5 и связевыми 11 ригелями посредством закрепления в монолитном бетоне 4 вертикальных стержней-вкладышей 15. В этих стыках также содержится требуемое косвенное армирование в виде поперечных стальных листов 16, 21, 26, а также сварных сеток 25 и 27. Поэтому рамы каркаса, образованные колоннами 1, несущими 5 и связевыми 11 ригелями, имеют жесткие узлы объединения элементов и способны воспринимать в них как значительные по величине продольные усилия, так и изгибающие моменты. В целом при воздействии вертикальных и горизонтальных нагрузок предлагаемый каркас может эффективно работать в зависимости от этажности по рамной или по рамно-связевой схеме.

По сравнению с аналогами [1, 2] и прототипом [3] в предлагаемом каркасе при воздействии расчетных горизонтальных и вертикальных нагрузок обеспечено наиболее равномерное распределение усилий между его элементами. В результате этого, по сравнению с известными, на 15... 20% сокращен расход стали на армирование каркаса, существенно возросла жесткость и несущая способность каркаса. В целом в предлагаемом решении обеспечено и расширение возможностей каркаса для применения его в зданиях повышенной этажности (до 25 этажей и выше).

Предлагаемый каркас возводят в следующей последовательности. Устанавливают и закрепляют в проектное положение колонны 1, размещают поддерживающие устройства, а также палубу несущих и связевых ригелей, межплитных швов (не показаны) и выкладывают на них в проектное положение сборные многопустотные плиты 2 и вкладыши 6 несущих и крайних связевых 11 ригелей. Устанавливают и закрепляют в торцах колонн 1 направленные кверху арматурные стержни-коротыши 15. Затем укладывают и фиксируют положение арматурных каркасов несущих ригелей 5, образованных продольной арматурой 7, 29 и поперечной арматурой 8, арматуру 12 связевых ригелей 11, плоские арматурные каркасы 10 швов 3, в также в крайних ячейках каркаса - арматурные стержни 13 межплитных швов 3. Под швы 3 между плитами 2, под торцами плит 2 вдоль несущих ригелей 5 и вдоль связевых ригелей 11, после монтажа сборных элементов может быть закреплена подвесная опалубка в виде отдельных досок из водостойкой фанеры.

После установки сборных изделий 2 и 6 и всех арматурных изделий диска перекрытия производят укладку монолитного бетона в несущие ригели 5, связевые ригели 11, межплитные швы 3. После набора монолитным бетоном диска перекрытия требуемой прочности на слое раствора 17 устанавливают и закрепляют к концам выпущенных кверху стержней 15 колонны 1 очередного этажа, переставляют на готовое перекрытие освобождаемые снизу поддерживающие устройства, и цикл повторяется на каждом очередном этаже.

В отличие от аналогов и прототипа [3] технология возведения каркаса отличается предельной простотой, обеспечена логическая последовательность всех технологических операций. В результате по сравнению с известными на 25...35% снижены трудозатраты на возведение каркаса, существенно наращен темп возведения здания с использованием предлагаемого каркаса, на 50% и более сокращена потребность в опалубочных устройствах из дорогостоящей водостойкой фанеры.

Предлагаемый каркас найдет широкое применение для строительства многоэтажных жилых и общественных зданий массового назначения. Особенно эффективен он для зданий повышенной этажности, а также для строительства в сейсмических районах.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2052591, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, 1996, Бюл. №2.

2. Патент РФ №2166032, Е 04 В 1/18, 2001, Бюл. №12.

3. Патент РФ №2118430, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, 1998, Бюл. №24.