предварительно напряженный железобетонный каркас здания

Формула изобретения

1. Предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны с выполненными в них в уровне перекрытий в двух взаимно перпендикулярных направлениях каналами, плиты перекрытий и преднапряженную арматуру, пропущенную между рядами плит и в каналах колонн, заанкеренную на колоннах и омоноличенную в каналах и в швах между плитами бетоном, отличающийся тем, что в колоннах каналы в продольном направлении имеют круглое сечение, а в поперечном направлении выполнены в виде прямоугольных прорезей, в которых размещены вертикальные металлические рамки, преднапряженная арматура в продольном направлении пропущена в каналах сквозь рамки и заанкерена на наружных гранях крайних колонн, а в поперечном пропущена в прорезях и заанкерена на рамках с размещением поперечной и продольной арматуры в одной плоскости сечения колонн в уровне перекрытия, при этом рамки в крайних колоннах зафиксированы на их наружных гранях.

2. Каркас здания по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен каркасом мансарды, выполненным в виде железобетонных стропил из мелкоштучных элементов и опорных блоков, обжатых преднапряженной арматурой.

3. Каркас здания по п.1, отличающийся тем, что колонна выполнена сборно-монолитной из четырех вертикальных железобетонных призм с выпусками арматуры, омоноличенными бетоном, при этом длина призмы составляет не более 0,8 высоты этажа каркаса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к предварительно напряженным железобетонным каркасам преимущественно для малоэтажного строительства.

Известен предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны с пропущенной сквозь них в двух взаимно перпендикулярных направлениях преднапряженной арматурой и плиты перекрытия [1].

Недостатком известного каркаса является значительная толщина перекрытия, необходимая для размещения арматуры в двух взаимно перпендикулярных направлениях в разных уровнях.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции каркаса является предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны с выполненными в них в уровне перекрытий в двух взаимно перпендикулярных направлениях каналами, плиты перекрытий и преднапряженную арматуру, заанкеренную на колоннах и омоноличенную в каналах и в швах между плитами бетоном. При этом каналы одного направления выполнены криволинейными для размещения предварительно напряженной арматуры в обоих направлениях в одном уровне у граней колонн [2].

Недостатками известного каркаса являются сложность изготовления криволинейных каналов, значительные потери предварительного напряжения при натяжении арматуры из-за возникающих в криволинейных каналах сил трения.

Техническая задача заключается в облегчении конструкции и упрощении монтажа за счет уменьшения толщины перекрытия и снижения потерь преднапряжения в узлах при натяжении арматуры.

Поставленная задача решается таким образом, что в предварительно напряженном железобетонном каркасе, включающем колонны с выполненными в них в уровне перекрытий в двух взаимно перпендикулярных направлениях каналами, плиты перекрытий и преднапряженную арматуру, пропущенную между рядами плит и в каналах колонн, заанкеренную на колоннах и омоноличенную в каналах и в швах между плитами бетоном, согласно изобретению в колоннах каналы в продольном направлении имеют круглое сечение, а в поперечном направлении выполнены в виде прямоугольных прорезей, в которых размещены вертикальные металлические рамки, зафиксированные на наружных гранях крайних колонн, а преднапряженная арматура в продольном направлении пропущена в каналах сквозь рамки и заанкерена на наружных гранях крайних колонн, а в поперечном - пропущена в прорезях и заанкерена на рамках с размещением в одной плоскости сечения колонн в уровне перекрытия.

Каркас может иметь мансарду, выполненную в виде железобетонных стропил из мелкоштучных элементов и опорных блоков, обжатых преднапряженной арматурой.

Колонна может быть выполнена сборно-монолитной из четырех вертикальных железобетонных призм с выпусками арматуры, омоноличенными бетоном, при этом длина призмы составляет не более 0,8 высоты этажа каркаса.

Предлагаемый каркас отличается от известного тем, что каналы в колоннах в одном направлении имеют круглое сечение, а в другом - в виде прямоугольных прорезей, в которых размещены вертикальные металлические рамки, зафиксированные на наружных гранях крайних колонн, а преднапряженная арматура в продольном направлении пропущена в каналах сквозь рамки и заанкерена на наружных гранях крайних колонн, а в поперечном - пропущена в прорезях и заанкерена на рамках с размещением в одной плоскости сечения колонн в уровне перекрытия.

Наличие металлической рамки в прямоугольной прорези дает возможность в одном направлении пропустить арматуру сквозь нее, а в перпендикулярном - арматуру заанкерить на рамке на том же уровне.

Такое расположение позволяет снизить толщину перекрытия, более полно использовать прочностные характеристики материалов, снизить потери предварительного напряжения, а также упростить монтаж каркаса.

Кроме того, каркас здания может иметь каркас мансарды, выполненный в виде железобетонных стропил из мелкоштучных элементов и опорных блоков, обжатых преднапряженной арматурой, что позволяет упростить монтаж мансарды за счет использования облегченных железобетонных стропильных конструкций.

Колонна каркаса здания может быть выполнена сборно-монолитной из четырех вертикальных призм с выпусками арматуры, омоноличенными бетоном. Это позволяет выполнять монтаж колонны "вручную", без использования грузоподъемных механизмов. При этом монолитная часть колонны обеспечивает надежное соединение смежных сборных частей колонн и плит перекрытия. Исходя из этого, целесообразная высота призмы составляет не более 0,8 высоты этажа здания исходя из условий обеспечения требуемой высоты монолитной части колонны.

На фиг. 1 представлен предварительно напряженный железобетонный каркас здания в плане, на фиг. 2 - А-А фиг. 1, на фиг. 3 - узел Б фиг. 2, на фиг. 4 - В-В фиг. 3, на фиг. 5 и 6 - то же, что и фиг. 3 соответственно до и после натяжения арматуры, на фиг. 7 - вариант каркаса с мансардой из преднапряженных железобетонных стропил и сборно-монолитными колоннами, фиг. 8 - сечение Г-Г фиг. 7, фиг. 9 - сечение Д-Д фиг. 7, фиг. 10 - сборный элемент колонны.

Предварительно напряженный железобетонный каркас здания включает колонны 1 с поэтажными поперечными сквозными прямолинейными каналами. Каналы выполнены: в продольном направлении здания - круглое сечение 2, в поперечном направлении - в виде прямоугольных прорезей 3 и расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях в одном уровне в зоне стыков колонн 1 с плитами перекрытий 4. Предварительно напряженная арматура 5 в виде канатов, проволоки или стержней, расположена в зазорах 6 между плитами перекрытий 4 и пропущена в колоннах в продольном направлении через каналы 2, а в поперечном направлении - закреплена анкерами 7 на металлических рамках 8, расположенных в прямоугольных прорезях 3 и закрепленных на наружных гранях колонн крайних поперечных рядов фиксаторами 9.

Пропущенная в каналах 2 арматура также фиксируется анкерами на наружных гранях колонн крайних продольных рядов.

Плиты перекрытий 4 могут быть изготовлены размером на конструктивную ячейку каркаса или из отдельных сборных плит и блоков с любой разрезкой в плане, а бортовые элементы 10 - совмещенные или выступающие за наружную плоскость колонн 1.

Каркас может быть выполнен с мансардой из сборных предварительно напряженных железобетонных стропил 11, состоящих из опорных блоков 12 и мелкоштучных элементов 13.

Колонны 1 каркаса могут быть выполнены из двух частей: сборной и монолитной. Сборная часть колонны состоит из четырех расположенных вертикально элементов 14 в виде призм, имеющих с обоих концов выпуски продольной арматуры 15. Монолитная часть 16 располагается в области стыка плиты с колонной и служит для объединения сборных частей смежных по высоте колонны путем анкеровки в ней выпусков продольной арматуры 15 сборных элементов 14. При этом монолитная часть выполняется высотой не менее 0,2 высоты этажа.

Каркас здания возводят следующим образом.

На фундаменты устанавливают колонны 1 с закрепленными на них временными монтажными столиками. Укладывают на временные монтажные столики плиты перекрытий 4 и бортовые элементы 10. Замоноличивают стыки плит перекрытий и бортовых элементов с колоннами. Высокопрочную арматуру 5 размещают в швах 6 и пропускают: в продольном направлении - в каналах 2, в поперечном направлении - концы арматуры фиксируют на рамках 8 анкерами 7. После набора бетоном в стыках плит и бортовых элементов с колоннами передаточной прочности производят натяжение арматуры 5 в продольном и поперечном направлении. При этом концы пропущенной в каналах 2 арматуры после натяжения фиксируются на гранях колонн крайних рядов анкерами, а арматура, заанкеренная на металлических рамках 8 натягивается путем перемещения рамок 8 в каналах 3 колонн на требуемую величину удлинения 1, с последующим фиксированием рамки 8 на наружной грани колонны крайнего поперечного ряда с помощью фиксатора 9. Затем производится замоноличивание швов 6 и инъецирование каналов 2 и 3 в колоннах.

Возведение мансарды осуществляют в следующем порядке. С помощью временных монтажных приспособлений устанавливают в проектное положение опорные блоки 12 и мелкоштучные элементы 13. Стыки между элементами и опорными блоками замоноличиваются бетоном. После набора бетоном замоноличивания передаточной прочности производится натяжение высокопрочной арматуры с последующим фиксированием его концов на наружных гранях опорных блоков 12.

Изготовление колонн 1 в сборно-монолитном исполнении производят в следующей последовательности: с помощью временных монтажных приспособлений сборные элементы 14 устанавливаются в проектное положение. Швы 17 между сборными элементами 14 заполняются специальным клеящим раствором. Бетонируются монолитные части 16 колонны с анкеровкой в них выпусков арматуры 15 сборных элементов 14 верхней и нижней сборных частей колонны. При этом в области примыкания к колонне элементов перекрытия в монолитной части 16 колонны устраиваются взаимно перпендикулярные каналы 2 и 3.

Источники информации

1. SU Авторское свидетельство N 1544901, кл. E 04 B 1/18, БИ N 7, 23.02.90.

2. SU Авторское свидетельство N 1799973, кл. E 04 H 9/02, БИ N 9, 07.03.93 /прототип/.