каркасное здание "икар"

Формула изобретения

1. Каркасное здание, содержащее по осям пространственного каркаса образующие ячейки последнего железобетонные колонны высотой на этаж, ригели таврового сечения, плиты перекрытия, опертые на полки ригелей, и узловые металлические элементы, отличающееся тем, что колонны выполнены с консолью в виде воротника, в каждый узловой металлический элемент имеет коробчатое поперечное сечение, охватывающее поперечное сечение колонн, и снабжен жестко соединенными с ним горизонтальными пластинами, причем ригели оперты на консоли колонн и соединены с горизонтальными пластинами узловых элементов.

2. Здание по п.1, отличающееся тем, что плиты перекрытия выполнены из элементов балочного типа, причем последние в каждой ячейке каркаса повернуты на угол 90^o относительно элементов соседних ячеек.

3. Здание по п.2, отличающееся тем, что в каждой ячейке каркаса крайние элементы балочного типа оперты на ригели наружной продольной кромкой, а все элементы балочного типа по контуру ячейки объединены между собой и с ригелями посредством листовых накладок, расположенных на их верхней поверхности.

Здание по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что каждая ячейка каркаса перекрыта нечетным количеством элементов балочного типа, имеющих подрезки по продольным кромкам и опертых друг на друга последними от центра ячейки каркаса к ее контуру.

5. Здание по пп. 2 - 4, отличающееся тем, что элементы балочного типа по своей верхней поверхности соединены между собой листовыми накладками, расположенными дискретно, вдоль линий действия максимальных крутящих моментов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении каркасных зданий гражданского, промышленного и специального назначения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является каркасно-панельное здание, содержащее установленные по осям пространственного каркаса железобетонные рамы высотой на этаж, соединенные в каждом узле при помощи единого, охватывающего примыкающие части рам узлового элемента кондуктора с образованием стойками рам колонн каркаса, а также панели перекрытия, опертые на полки тавровых ригелей рам.

Недостатком его является сложность узлов соединения рам, невысокая эксплуатационная надежность при восприятии горизонтальных статических и динамических нагрузок, а также повышенный расход материалов.

Задачей, решаемой изобретением, является упрощение изготовления, транспортировки и монтажа, а также снижение деформативности здания.

Поставленная задача решается за счет того, что в каркасном здании, содержащем по осям пространственного каркаса с образованием ячеек последнего железобетонные колонны высотой в этаж, ригели таврового сечения, плиты, опертые на полки ригелей, а также узловые металлические элементы, колонны выполнены с консолью в виде воротника, а каждый узловой металлический элемент имеет коробчатое поперечное сечение, охватывающее поперечное сечение колонны, и снабжен горизонтальными пластинами, причем ригели оперты на консоли колонн и соединены с горизонтальными пластинами узлового элемента. Кроме того, плиты перекрытия выполнены из элементов балочного типа, которые уложены в каждой ячейке каркаса с поворотом на угол 90^о относительно соседних ячеек. При этом в каждой ячейке каркаса крайние элементы балочного типа оперты на ригели наружной продольной кромкой, а все элементы балочного типа по контуру ячейки объединены между собой и ригелями посредством листовых накладок, расположенных на их верхней поверхности. Каждая ячейка каркаса перекрыта нечетным количеством элементов балочного типа, имеющих подрезки по продольным кромкам и опертых друг на друга последними от центра ячейки каркаса к ее контуру. Получению решения поставленной задачи способствует также соединение элементов перекрытия балочного типа по своей верхней поверхности между собой листовыми накладками, расположенными дискретно вдоль линии действия максимальных крутящих моментов.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 принципиальная схема возведения здания в конструкциях "ИКАР"; на фиг.2 ригель каркаса, вид сбоку; нар фиг.3 ригель каркаса, вид сверху; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 элемент перекрытия средний (вид сбоку); на фиг.6 разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 разрез В-В на фиг.6; на фиг.8 элемент перекрытия крайний (вид сбоку); на фиг.9 разрез Г-Г на фиг.8; на фиг.10 разрез Д-Д на фиг.9; на фиг. 11 колонна каркаса (вид сбоку); на фиг.12 разрез Е-Е на фиг.11; на фиг.13 разрез Ж-Ж на фиг.11; на фиг.14 узел опирания крайнего элемента перекрытия на ригель; на фиг.15 узел опирания среднего элемента перекрытия на крайний; на фиг. 16 основной узел сопряжения колонны и ригелей каркаса; на фиг.17 разрез И-И на фиг.16; на фиг.18 узловой металлический элемент (аксонометрия); на фиг. 19 принципиальная схема расстановки накладных пластин; на фиг.20 узел I на фиг.19; на фиг.21 узел II на фиг.19; на фиг.22 узел III на фиг.19.

Предлагаемое каркасное здание содержит установленные по осям пространственного каркаса железобетонные колонны 1 высотой на этаж, ригели таврового сечения 2, плиты перекрытия 3, опертые на полки ригелей 2, а также узловые металлические элементы 4. Колонны 1 имеют консоль 5, выполненную в виде воротника, на которую оперты ригели 2. Узловые металлические элементы 4 имеют коробчатое поперечное сечение, охватывающее поперечное сечение колонн 1, и снабжены горизонтальными пластинами 6, которые соединены с ригелями 2.

Плиты перекрытия 3 выполнены из элементов балочного типа, повернутых в каждой ячейке каркаса на угол 90^о относительно элементов соседних ячеек.

В каждой ячейке каркаса крайние элементы перекрытия 3 оперты наружной продольной кромкой 7 на ригели 2 и все элементы 3 по контуру ячейки объединены между собой и ригелями 2 посредством листовых накладок 8, расположенных на верхней поверхности.

Каждая ячейка каркаса перекрыта нечетным количеством элементов 3, имеющих подрезки по продольным кромкам 7. Опирание элементов перекрытия 3 друг на друга осуществлено от центра ячейки к контуру.

Элементы перекрытия 3 по своей верхней поверхности соединены между собой дискретно листовыми накладками 9, расположенными вдоль линий действия максимальных крутящих моментов.

Каркасная конструкция здания в процессе эксплуатации работает следующим образом.

Узловые металлические элементы 4, объединяя колонны 1 вышележащих и нижележащих этажей, а также ригели 2, создают совместно с элементами перекрытия 3 пространственную пластинчато-рамную систему, способную воспринять и перераспределить наиболее рациональным образом вертикальные и горизонтальные нагрузки. При этажности до трех этажей в зданиях без сейсмической ответственности жесткость и устойчивость их обеспечиваются жесткостью пространственной рамы и дисками перекрытий. В зданиях повышенной этажности, а также при наличии сейсмических или торнадных нагрузок система конструируется связевой. В этом случае жесткость и устойчивость здания, кроме пространственной рамы, обеспечиваются дополнительно расставленными по осям диафрагмами жесткости. Диски перекрытия здания могут выполняться либо в виде панели "на ячейку", либо из элементов балочного типа. В последнем случае элементы 3 объединяются между собой листовыми накладками 9 внутри ячейки и накладками 8 на контуре. Кроме того, элементы перекрытия 3 имеют прямоугольные выступы для опирания друг на друга и на ригели 2. Данная составная пластинчато-шарнирная система занимает некоторое промежуточное место в смысле величины абсолютных значений перемещений и усилий между сплошными контурными и балочными плитами. Причем величины усилий, возникающие в них, ближе по величине к контурным панелям перекрытия. Последнее позволяет существенно сократить расход материалов по сравнению с традиционными конструктивными решениями дисков перекрытий, собираемых из элементов балочного типа без перечисленных мероприятий. Дополнительным требованием к составному пластинчато- шарнирному диску, кроме перечисленных, является необходимость восприятия элементами перекрытия крутящих моментов, что обеспечивается их коробчатым поперечным сечением и объединением между собой и ригелями накладками 8 и 9.

Все элементы каркаса имеют габаритные размеры, не превышающие транспортные, и небольшой собственный вес, что позволяет перевозить и монтировать здания непосредственно с колес при использовании подъемных механизмов небольшой грузоподъемности. Изготовление конструкций производится стендовым способом в формах достаточно простой конфигурации, в условиях упрощенных производств типа полигонных.

Использование предлагаемой конструкции позволит упростить изготовление, транспортировку и монтаж зданий, а также снизить его деформативность.