EA007114B1 - High-rise building - Google Patents
High-rise building Download PDFInfo
- Publication number
- EA007114B1 EA007114B1 EA200500929A EA200500929A EA007114B1 EA 007114 B1 EA007114 B1 EA 007114B1 EA 200500929 A EA200500929 A EA 200500929A EA 200500929 A EA200500929 A EA 200500929A EA 007114 B1 EA007114 B1 EA 007114B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- building
- frame
- columns
- tier
- supporting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству, в частности, к многоэтажным и высотным жилым и общественным зданиям с повышенной устойчивостью к техногенным и несанкционированным воздействиям. Оно может эксплуатироваться и в регионах с повышенной сейсмической активностью.The invention relates to the construction, in particular, to high-rise and high-rise residential and public buildings with increased resistance to man-made and unauthorized impacts. It can also be used in regions with high seismic activity.
Известно каркасно-ствольное высотное здание, включающее центральный ствол со стенамидиафрагмами, каркас с железобетонными и/или стальными колоннами, размещенными по периметру здания [1]. Конструкция такого здания получила наиболее широкое применение [2] вследствие относительной простоты технологии возведения.A frame-trunk high-rise building is known, including a central trunk with walls and diaphragms, a frame with reinforced concrete and / or steel columns placed along the perimeter of the building [1]. The design of such a building has received the most widespread use [2] due to the relative simplicity of the erection technology.
Однако в известном каркасно-ствольном здании вследствие значительных по величине горизонтальных нагрузок, характерных для всех типов высотных зданий, кроме изгиба в вертикальной плоскости, имеют место большие усилия закручивания его в плане, воспринимаемые в основном стенками центрального ствола жесткости, поэтому центральный ствол жесткости имеет развитые размеры сечения и отличается высокой материалоемкостью. Кроме того, вследствие значительных вертикальных усилий, возникающих при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок в наружном контуре (оболочке) здания, по контуру здания в плане требуется разместить значительное количество колонн для восприятия этих усилий. Таким образом, в целом известное здание отличается повышенной материалоемкостью. Кроме того, сквозные по всей высоте здания колонны с относительно небольшими размерами сечений уязвимы при техногенных авариях, а также террористических воздействиях, т.к. возможное повреждение нескольких колонн может вызывать общее обрушение здания. Это указывает на недостаточную надежность известного здания в современных условиях.However, in a well-known frame-trunked building, as a result of significant horizontal loads, characteristic of all types of tall buildings, except for bending in a vertical plane, there are large efforts to twist it in the plan, perceived mainly by the walls of the central trunk stiffness, therefore the central trunk of rigidity has developed the dimensions of the section and has a high material consumption. In addition, due to significant vertical forces arising from the action of vertical and horizontal loads in the outer contour (shell) of a building, a significant number of columns must be placed along the contour of the building in order to accommodate these efforts. Thus, in general, a well-known building is characterized by increased material consumption. In addition, pillars across the entire height of the building with relatively small cross-sectional sizes are vulnerable to man-made accidents as well as terrorist effects, since possible damage to several columns may cause a general collapse of the building. This indicates a lack of reliability of the famous building in modern conditions.
Указанные недостатки в значительной мере устранены в варианте каркасно-ствольного высотного здания, в котором основными конструкциями также являются центральный ствол и наружный каркас [3]. В известном здании каркас содержит попарно размещенные по главным осям здания железобетонные мегаколонны, а по его углам в плане - стальные колонны. Колонны и мегаколонны стальными решетчатыми поясами в нескольких местах по высоте здания жестко связаны с центральным стволом жесткости, а диски перекрытий каждого этажа опираются как на колонны, мегаколонны, так и на центральное ядро жесткости. Вследствие значительных по величине размеров сечений всех основных вертикальных несущих элементов надежность этого здания на все виды статических и динамических воздействий достаточно высокая.These drawbacks are largely eliminated in the version of the frame-barrel high-rise building, in which the main structures are also the central trunk and the outer frame [3]. In a famous building, the frame contains reinforced concrete megacolons placed in pairs along the main axes of the building, and steel columns in the plan’s corners. Columns and megacolumns with steel lattice belts in several places along the height of the building are rigidly connected to the central stiffness shaft, and the floor disks of each floor rest on both the columns, megacolumns, and the central stiffness core. Due to the significant size of the cross sections of all the main vertical load-bearing elements, the reliability of this building for all types of static and dynamic effects is quite high.
Однако материалоемкость известного здания является неоправданно высокой. Вследствие недостатка конструктивного решения, выражающегося в том, что все вертикальные несущие конструкции выполнены цельными и сквозными на всю высоту здания, создается неэффективное распределение усилий в элементах несущей системы. Аналогичные недостатки содержатся и в известных вариантах подобного каркасно-ствольного высотного здания [4,5].However, the material consumption of the famous building is unreasonably high. Due to the lack of a constructive solution, which is expressed in the fact that all vertical supporting structures are made integral and continuous across the entire height of the building, an inefficient distribution of efforts in the elements of the supporting system is created. Similar disadvantages are contained in the known variants of such a frame-trunked high-rise building [4,5].
Наиболее близким к предлагаемому является высотное здание с двойной (двухступенчатой) конструктивной системой [6]. В известном здании несущая система включает первичную несущую конструкцию в виде многоярусной рамной конструкции, крайние колонны которой, сквозные на всю высоту здания, вынесены за пределы наружных стен зданий. Вторичная конструкция включает отдельные каркасы, которые могут быть оперты только на ригели первичной рамы так, что вертикальные несущие элементы вторичного каркаса оказываются в пределах середины высоты каждого яруса первичной рамы, разорванными по высоте.The closest to the proposed is a high-rise building with a double (two-stage) structural system [6]. In a famous building, the carrier system includes a primary supporting structure in the form of a multi-tiered frame structure, the extreme columns of which, through the entire height of the building, are carried outside the outer walls of the buildings. The secondary structure includes separate frames, which can only be supported on the girders of the primary frame so that the vertical bearing elements of the secondary frame are within the middle of the height of each tier of the primary frame, broken in height.
Разделение несущей системы на две ступени позволяет дифференцированно распределить усилия от приложенных к зданию нагрузок и воздействий по всем его несущим элементам и обеспечить не только повышение их несущей способности, но и оптимальную материалоемкость здания.The separation of the carrier system into two stages allows differentiation of the load from the loads and impacts applied to the building across all of its bearing elements and to ensure not only an increase in their bearing capacity, but also the optimum material consumption of the building.
Однако в известном здании в полной мере реализовать указанное не представляется возможным, поскольку отсутствуют конкретные решения несущих систем и не определены конструкции сопряжений их между собой и условия их нормального функционирования под нагрузкой.However, it is not possible to fully realize this in a known building, since there are no specific solutions for the carrier systems and no design of their interconnections and the conditions for their normal operation under load are defined.
Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения требуемой надежности и безопасности при техногенном или несанкционированном воздействии, а также минимизацию материалоемкости здания.The present invention solves the problem of ensuring the required reliability and safety under man-made or unauthorized effects, as well as minimizing the material intensity of the building.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в высотном здании, включающем фундаментную конструкцию, центральный ствол жесткости и двойную конструктивную несущую систему, первичная несущая конструкция которой в виде пространственной многоярусной рамы с крайними колоннами, частично или полностью вынесенными за пределы наружных стен здания, выполнена с ригелями, размещенными поярусно по высоте здания в пределах технических этажей, на ригели рам между техническими этажами оперты многоэтажные вторичные несущие конструкции, снабженные ограждающими конструкциями. При этом ригели рамы первичной несущей конструкции в пределах каждого технического этажа жестко объединены в единую опорную платформу, которая жестко связана с центральным стволом жесткости здания, многоэтажные вторичные конструкции в нижнем и каждом среднем по высоте здания ярусе выполнены в виде отдельного вторичного несущего каркаса, включающего колонны, диафрагмы жесткости, перекрытия и покрытие, опертого в нижнем ярусе на фундаментную конструкцию, а в средних ярусах опертого на опорную платформу, каждый вторичный несущий каркас в пределах нижнего и средних ярусов выполнен с зазором между внутренними краями его перекрытий и центральным стволом жесткости, а также между покрытием вторичного каркаса и расположенной над ним опорThe solution of this problem is achieved by the fact that in a high-rise building that includes a foundation structure, a central stiffening trunk and a double structural carrier system, the primary supporting structure of which is in the form of a spatial multi-tiered frame with extreme columns partially or fully moved beyond the outer walls of the building, is made with crossbars placed on the height of the building within the technical floors, multi-storey secondary supporting structures are supported on the frame girders between the technical floors, equipped with s walling. In this case, the girders of the frame of the primary bearing structure within each technical floor are rigidly combined into a single supporting platform, which is rigidly connected to the central trunk of the building rigidity, multi-storey secondary structures in the lower and each average height of the building tier are made in the form of a separate secondary bearing frame including columns , diaphragm stiffness, overlap and coating, supported in the lower tier on the foundation structure, and in the middle tiers supported on the supporting platform, each secondary supporting frame within the lower and middle tiers configured with a gap between its inner edges overlap and the central barrel stiffness, and also between the secondary coating frame and situated above it supports
- 1 007114 ной платформой с размерами, обеспечивающими свободные линейные и угловые перемещения вторичного каркаса нижнего и каждого среднего яруса относительно ствола жесткости и рам первичной несущей конструкции, а в пределах верхнего яруса здания вторичный несущий каркас, опертый на опорную платформу, жестко связан по всем перекрытиям с центральным стволом жесткости, колонны крайних рядов вторичного каркаса верхнего яруса выполнены совмещенными с колоннами рам первичной несущей конструкции и размещены в пределах объема здания.- 1 007114 platform with dimensions that provide free linear and angular movement of the secondary frame of the lower and each middle tier relative to the trunk stiffness and frames of the primary supporting structure, and within the upper tier of the building, the secondary support frame is rigidly connected across all the ceilings with a central trunk stiffness, the columns of the extreme rows of the secondary frame of the upper tier are made combined with the columns of the frames of the primary supporting structure and placed within the building volume.
При этом каждая опорная платформа выполнена в виде плоской монолитной железобетонной плиты коробчатого сечения, ригели которой в плане образуют перекрестную железобетонную раму, замкнутую по периметру и выполненную заодно с центральным стволом жесткости, в узлах пересечения ригелей рамы сверху жестко заделаны колонны вторичного каркаса и колонны верхнего яруса первичной конструкции, а снизу в узлах пересечения ригелей рамы по периметру с опорной платформой жестко сопряжены колонны нижнего яруса первичной конструкции.In addition, each support platform is made in the form of a flat monolithic reinforced concrete slab of box-section, the crossbars of which in plan form a cross-reinforced concrete frame, closed around the perimeter and made integral with the central stiffening shaft the primary structure, and the bottom columns of the lower structure of the primary structure are rigidly connected to the nodes of the intersection of the crossbars of the frame along the perimeter with the supporting platform.
При этом выносные колонны каждого яруса первичной несущей конструкции выполнены постоянного сечения на всю высоту яруса, снабжены сквозной продольной арматурой, заанкеренной по концам в соседних верхней и нижней платформах или в фундаментной конструкции.At the same time, the external columns of each tier of the primary bearing structure are made of constant cross-section over the entire height of the tier; they are provided with end-to-end longitudinal reinforcement anchored at the ends in adjacent upper and lower platforms or in the foundation structure.
При этом покрытие каждого вторичного каркаса в нижнем и средних ярусах здания выполнено с тепловой защитой в виде сплошного слоя теплоизоляции, опорные платформы снизу снабжены слоем теплоизоляции, а зазоры между перекрытиями вторичного каркаса и центральным стволом жесткости на уровне каждого перекрытия снабжены упругими вкладышами из огнестойких материалов.At the same time, the coating of each secondary frame in the lower and middle tiers of the building is thermally protected as a continuous thermal insulation layer, the supporting platforms are provided with a thermal insulation layer from the bottom, and the gaps between the secondary frame ceilings and the central stiffness trunk are fitted with fire-resistant materials at the level of each ceiling.
Выполнение высотного здания в предложенном виде с ригелями рамы первичной несущей конструкции, жестко объединенными в пределах каждого технического этажа в единую опорную платформу, в свою очередь, жестко связанную с центральным стволом жесткости, выполненным в виде центрального ствола жесткости здания, позволило создать единый жесткий остов на всю высоту здания. Для всех элементов этого несущего остова характерно четкое распределение усилий от приложенных к зданию нагрузок. Они характеризуются развитыми в соответствии с этими усилиями размерами сечений и надежно обеспечивают общую устойчивость предложенного высотного здания. Опорные платформы с жестким соединением элементов между собой, с центральным стволом жесткости и выносными колоннами позволяет воспринять и перераспределить как изгибающие и сжимающие усилия в вертикальной плоскости, так и обеспечить эффективное сопротивление усилиям закручивания в горизонтальной плоскости. Кроме того, наличие общей жесткой платформы, жестко связанной с центральным стволом жесткости, а снизу опертой по периметру на выносные колонны, позволяет даже в случае повреждения части этих колонн с потерей ими несущей способности сохранять общую несущую способность каждой платформы и обеспечить общую устойчивость всего предлагаемого высотного здания в целом при любых сочетаниях внешних нагрузок и воздействий.The implementation of a high-rise building in the proposed form with the crossbars of the frame of the primary supporting structure, rigidly combined within a single technical floor into a single supporting platform, in turn rigidly connected with the central stiffness shaft, made in the form of a central stiffness trunk of the building, allowed to create a single rigid frame on the entire height of the building. All elements of this supporting frame are characterized by a clear distribution of forces from the loads applied to the building. They are characterized by cross-section dimensions developed in accordance with these efforts and reliably ensure the overall stability of the proposed high-rise building. Support platforms with a rigid connection of elements between themselves, with a central stiffness trunk and external columns allow you to perceive and redistribute both bending and compressive forces in the vertical plane, and to provide effective resistance to the forces of twisting in the horizontal plane. In addition, the presence of a common rigid platform, rigidly connected with the central trunk of rigidity, and supported on the perimeter from the bottom to the outriggers, allows even in the event of damage to some of the columns with the loss of their carrying capacity, to maintain the overall bearing capacity of each platform and to ensure the overall stability of the entire height building as a whole with any combination of external loads and impacts.
Выполнение многоэтажных вторичных конструкций в нижнем и каждом среднем по высоте здания ярусе в виде отдельного вторичного несущего каркаса, включающего колонны, диафрагмы жесткости и перекрытия, опертого в нижнем ярусе на фундаментные конструкции здания, а в средних ярусах опертых на опорные платформы, позволяет расчленить предлагаемое высотное здание по высоте на отдельные ярусы (секции), представляющие собой по сути отдельные многоэтажные здания, способные воспринять приложенные к ним нагрузки самостоятельно и передать их только на опорные платформы в средних ярусах или на общую фундаментную конструкцию в нижнем ярусе. В этом случае существенно упрощается конструкция высотного здания в целом, обеспечивается четкое распределение усилий между как первичной, так и вторичной несущих систем, из-за уменьшения длин вертикальных несущих элементов практически исключается отрицательное влияние на работу перекрытий различий в жесткости сечений этих элементов, сокращается величина абсолютных температурных деформаций, определяемых не всей высотой здания, а только высотой яруса.The implementation of multi-storey secondary structures in the lower and each average height of the building tier in the form of a separate secondary supporting frame, including columns, diaphragm stiffness and floor, supported in the lower tier on the foundation structure of the building, and in the middle tiers supported on supporting platforms, allows to divide the proposed height building height to separate tiers (sections), which are essentially separate high-rise buildings that can absorb the loads applied to them independently and only transfer them and the supporting platform in the middle tier or on a common foundation design in the lower tier. In this case, the construction of a high-rise building as a whole is significantly simplified, a clear distribution of forces between both primary and secondary bearing systems is provided, by reducing the lengths of vertical bearing elements the negative influence on the operation of floors of differences in the stiffness of sections of these elements is reduced, the magnitude of absolute temperature distortions determined not by the whole height of the building, but only by the height of the tier.
Выполнение каждого вторичного несущего каркаса с зазором между внутренними краями его перекрытий и центральным стволом жесткости, а также между покрытием вторичного каркаса и расположенной над ним опорной платформой с величиной зазора, обеспечивающего свободные линейные и угловые перемещения каждого вторичного несущего каркаса относительно ствола жесткости и рам первичной несущей системы, позволяет в полной мере обеспечить автономную работу под нагрузкой при эксплуатации каждого встроенного в пределах яруса вторичного каркаса и полностью реализовать раздельную статическую схему работы несущей системы предлагаемого высотного здания под нагрузкой и при температурных воздействиях.Each secondary supporting frame with a gap between the inner edges of its floors and the central shaft stiffness, as well as between the coating of the secondary frame and the supporting platform located above it with a gap that provides free linear and angular movement of each secondary bearing frame relative to the trunk stiffness and the primary carrier frame system, allows you to fully ensure the autonomous operation under load during operation of each secondary frame built-in within the tier and lnostyu implement separate static diagram of the operation support system proposed high-rise building under load and temperature influences.
Выполнение в пределах верхнего яруса здания вторичного несущего каркаса, опертого снизу на опорную платформу и жестко связанного по всем перекрытиям с центральным стволом жесткости, а также выполнение крайних колонн вторичного каркаса этого яруса совмещенными с колоннами рам первичной несущей системы при размещении их в пределах объема здания позволяет в верхней части здания объединить в одно целое первичную и вторичную несущие системы, придать требуемую монолитность и жесткость всей несущей системе здания, обеспечить требуемые жесткостные характеристики несущей системе здания в зоне наиболее интенсивных динамических горизонтальных нагрузок. Кроме того, размещение крайних колонн в пределах объема здания исключает появление в вертикальных внутExecution within the upper tier of the building of the secondary bearing frame supported from below on the supporting platform and rigidly connected along all floors with the central trunk of rigidity, as well as the implementation of the extreme columns of the secondary frame of this tier combined with columns of the frame of the primary bearing system when placed within the building volume allows in the upper part of the building combine the primary and secondary bearing systems into one whole, impart the required solidity and rigidity to the entire supporting system of the building, provide the required gestures bone characteristics of the bearing system of the building in the zone of the most intense dynamic horizontal loads. In addition, the placement of the extreme columns within the building’s volume excludes the appearance of vertical columns inside
- 2 007114 ренних и крайних несущих колоннах разницы в температурных перемещениях, что позволяет исключить устройство температурных компенсаторов под конструкциями верхнего технического этажа и упростить конструкцию завершающей части здания.- 2 007114 renny and extreme bearing columns of the difference in temperature movements, which allows to exclude the device of temperature compensators under the structures of the upper technical floor and simplify the design of the final part of the building.
Таким образом, предлагаемое высотное здание в общем виде представляется состоящим по высоте из отдельных многоэтажных зданий, размещенных друг под другом, каждое из которых оперто на фундаментную конструкцию здания (нижний ярус) либо на опорные платформы (все остальные ярусы). Все эти здания под нагрузкой при эксплуатации работают независимо друг от друга. Высота каждого яруса может быть легко оптимизирована. Кроме того, высота каждого яруса предлагаемого высотного здания определяется архитектурно-планировочными решениями, а также архитектурным решением фасадных поверхностей.Thus, the proposed high-rise building in its general form seems to consist in height of individual multi-storey buildings located one above the other, each of which is supported by the foundation structure of the building (lower tier) or on supporting platforms (all the other tiers). All of these buildings under load during operation operate independently of each other. The height of each tier can be easily optimized. In addition, the height of each tier of the proposed high-rise building is determined by the architectural and planning decisions, as well as by the architectural design of the facade surfaces.
Выполнение каждой опорной платформы в виде плоской монолитной плиты коробчатого сечения, ригели которой в плане образуют перекрестную замкнутую по периметру железобетонную раму, позволяет одновременно решить несколько задач. Во-первых, создана жесткая полая конструкция, эффективно воспринимающая как изгибающие моменты при нормальном режиме эксплуатации, так и крутящие моменты, возникновение которых возможно в нестандартных ситуациях при выключении из работы части выносных колонн. Во-вторых, в полостях коробчатой арматуры можно разместить как требуемое для обслуживания высотного здания инженерное оборудование, так и емкости и резервуары для накопления воды и других средств пожаротушения в требуемом объеме. В таком случае в каждом ярусе предлагаемого здания подача средств пожаротушения может быть осуществлена не снизу - вверх, как обычно принято, а сверху - вниз. Это позволяет повысить надежность здания на пожароустойчивость, так как предельно сокращено время от момента обнаружения очага возгорания до начала его тушения. Эти же резервуары, снабженные дополнительными устройствами, могут быть использованы в качестве инерционных гасителей общих колебаний высотного здания. Причем эффективность их работы по сравнению с известными [1-6] выше, поскольку инерционные гасители колебаний здания размещены не только традиционно в верхнем чердачном техническом этаже, а дискретно по всей высоте здания.The implementation of each supporting platform in the form of a flat monolithic plate of box section, the crossbars of which in plan form a cross-reinforced concrete frame around the perimeter, allows you to simultaneously solve several problems. First, a rigid hollow structure was created, which effectively perceives both bending moments during normal operation and torques, which can occur in unusual situations when some of the external columns are turned off. Secondly, in the cavities of box-shaped fittings, you can place both the engineering equipment required for servicing a high-rise building, and tanks and tanks for storing water and other fire extinguishing agents in the required volume. In this case, in each tier of the proposed building, the supply of fire extinguishing agents can be carried out not from the bottom up, as usual, but from the top down. This allows you to increase the reliability of the building for fire resistance, since the time from the moment of detection of the source of ignition to the beginning of its extinguishing is extremely reduced. The same tanks, equipped with additional devices, can be used as inertial dampers for general oscillations of a high-rise building. Moreover, the efficiency of their work in comparison with the known [1-6] above, since the inertial dampers of oscillations of a building are placed not only traditionally in the upper attic technical floor, but discretely along the entire height of the building.
Выполнение каждой опорной платформы в виде перекрестной замкнутой по периметру монолитной железобетонной рамы заодно с центральным стволом жесткости позволяет обеспечить надежную работу опорных платформ, как при нормальном, так и нештатном режиме эксплуатации, поскольку платформой такой конструкции эффективно воспринимаются как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, исключена опасность закручивания здания в горизонтальной плоскости относительно ствола жесткости. Этому в полной мере содействует выполнение жесткого сопряжения выносных колонн в узлах пересечения ригелей рамы снизу по периметру опорной платформы. Причем выносные колонны могут иметь соответствующее сечение и быть ориентированы с возможностью полного обеспечения требуемых жесткостей на кручение и изгиб высотного здания.The implementation of each support platform in the form of a monolithic reinforced concrete frame, which is closed along the perimeter, along with the central stiffness shaft, ensures reliable operation of the support platforms, both under normal and abnormal operation conditions, since the platform of such a design effectively perceives both vertical and horizontal loads, is excluded danger of twisting the building in a horizontal plane relative to the trunk stiffness. This is fully facilitated by the implementation of rigid interfacing of the external columns in the nodes of intersection of the crossbars of the frame below along the perimeter of the supporting platform. Moreover, external columns can have an appropriate cross-section and be oriented with the ability to fully ensure the required torsional and bending stiffness of a high-rise building.
Выполнение жесткой заделки колонн вторичного каркаса и колонн верхнего яруса первичной несущей конструкции в узлах пересечения ригелей рамы опорной платформы обеспечивает прочность и устойчивость вторичного каркаса, исключает потерю местной устойчивости ригелей рамы от нагрузок, передаваемых на опорную платформу от вторичного каркаса верхнего яруса, а также от выносных колонн первичной несущей системы.Rigid termination of secondary frame columns and columns of the upper tier of the primary supporting structure at the intersection points of the supporting platform frame crossbars ensures the strength and stability of the secondary frame, eliminates loss of local stability of the frame crossbars from loads transferred to the supporting platform from the secondary skeleton of the upper tier, as well as remote columns of the primary carrier system.
Выполнение выносных колонн каждого яруса рамы на всю его высоту постоянного сечения и снабжение их сквозной продольной арматурой, заанкеренной по концам в смежных верхней и нижней опорных платформах яруса позволяет решить задачу архитектурно-компоновочного образа здания, компоновки и сочетания первичного каркаса и его ограждающих конструкций с выносными колонными первичной несущей конструкции здания. Одновременно обеспечивается способность выносных колонн первичной несущей системы воспринимать не только нормативные и расчетные нагрузки при обычном режиме эксплуатации, но и работать при аварийном режиме, когда одна или несколько выносных колонн оказались разрушенными и выключенными из работы. В таком случае, для обеспечения геометрической неизменяемости положения расположенной выше опорной платформы, продольное усилие в выносных колоннах может измениться от сжимающего на растягивающее. Количество установленной сквозной продольной арматуры в выносных колоннах должно быть достаточным для восприятия растягивающего усилия, образующегося в оставшихся целыми выносных колоннах соответствующего яруса, с величиной которого должно быть суммировано значение растягивающего усилия, создаваемого приложенной как вертикальной, так и в целом к зданию горизонтальной нагрузкой с учетом ее динамической составляющей.Execution of remote columns of each tier of the frame to its entire height of constant section and supplying them with end-to-end longitudinal reinforcement anchored at the ends in adjacent upper and lower support platforms of the tier allows to solve the problem of the architectural layout of the building, the layout and combination of the primary frame and its enclosing structures with portable Columnar primary building structure. At the same time, the ability of remote columns of the primary carrier system to perceive not only regulatory and design loads under normal operation, but also to operate in emergency mode, when one or more remote columns were destroyed and turned off from work, is ensured. In such a case, in order to ensure the geometrical immutability of the position of the supporting platform located above, the longitudinal force in the external columns may change from compressive to tensile. The number of installed through longitudinal reinforcement in the external columns should be sufficient for perception of the tensile force generated in the remaining entire remote columns of the corresponding tier, the magnitude of which should be summed up by the value of the tensile force created by the horizontal load applied to the building, taking into account its dynamic component.
Выполнение покрытий каждого вторичного каркаса в нижнем и средних ярусах здания с устройством тепловой защиты в виде сплошного слоя теплоизоляции, а также снабжение опорных платформ снизу слоем теплоизоляции обеспечивает не только повышение теплотехнических характеристик высотного здания до требуемых, но и обеспечивает возможность эффективной автономной работы под нагрузкой каждого яруса вторичного каркаса.Coating each secondary frame in the lower and middle tiers of a building with a thermal protection device in the form of a continuous thermal insulation layer, as well as providing support platforms with a thermal insulation layer below, provides not only an increase in the thermal characteristics of a high-rise building to the required ones, but also enables efficient autonomous operation under each load tier secondary frame.
Выполнение зазоров между вторичным каркасом и центральным стволом жесткости на уровне каждого перекрытия вторичного каркаса снабженными упругими вкладышами из огнестойких материалов позволяет также обеспечить автономную работу при эксплуатации каркаса, исключить его из деформиThe implementation of the gaps between the secondary frame and the Central trunk stiffness at the level of each overlap of the secondary frame provided with elastic liners of fire-resistant materials also allows for autonomous operation during the operation of the frame, to exclude it from the deformation
- 3 007114 рования в составе всего здания, и, с другой стороны, создать огнепрерывающие преграды, препятствующие распространению огня вдоль ствола жесткости.- 3 007114 of the whole building, and, on the other hand, create fire-interfering barriers that prevent the spread of fire along the rigidity trunk.
Перечисленные преимущества в своей сумме означают, что предлагаемое высотное здания отличается простотой конструктивного решения и использованием в них для вторичной несущей системы традиционных многоэтажных каркасных конструкций с хорошо освоенной технологией возведения. Это позволяет применять предложенное техническое решение на практике при минимальных подготовительных работах.These advantages in their amount mean that the proposed high-rise buildings are characterized by simplicity of the constructive solution and use in them for the secondary bearing system of traditional multi-storey frame structures with well-mastered erection technology. This allows you to apply the proposed technical solution in practice with minimal preparatory work.
Сопоставление предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что от известного оно отличается новыми признаками: (1) ригели первичной рамы в пределах каждого технического этажа жестко объединены в единую опорную платформу, жестко связанную, в свою очередь, с центральным стволом жесткости (2). Многоэтажные вторичные конструкции в нижнем и каждом среднем по высоте здания ярусе выполнены в виде отдельного вторичного несущего каркаса, включающего колонны, диафрагмы жесткости, перекрытия и покрытия, опертого в нижнем ярусе на фундаментную конструкцию, а в средних ярусах опертого на опорные платформы, (3) каждый вторичный несущий каркас в пределах нижнего и средних ярусов выполнен с зазором между внутренними краями его перекрытий и центральным стволом жесткости, а также между покрытием вторичного каркаса и расположенной над ним опорной платформой, (4) размерами, обеспечивающими свободные линейные и угловые перемещения каждого вторичного несущего каркаса относительно ствола жесткости и рам первичной несущей конструкции, а (5) в пределах верхнего яруса здания вторичный несущий каркас, опертый на опорную платформу, жестко связан по всем перекрытиям с центральным стволом жесткости и (6) крайние колонны вторичного каркаса верхнего яруса выполнены совмещенными с колоннами рам первичной несущей конструкции и размещены в пределах объема здания.Comparison of the proposed technical solution with the prototype allows us to conclude that it differs from the well-known by new features: (1) the girders of the primary frame within each technical floor are rigidly combined into a single supporting platform rigidly connected, in turn, with the central shaft of rigidity ( 2). Multi-storey secondary structures in the lower and each average height of the building tier are made as a separate secondary supporting frame, including columns, diaphragm stiffness, floor and coating, supported in the lower tier on the foundation structure, and in the middle tiers supported on supporting platforms, (3) each secondary bearing frame within the lower and middle tiers is made with a gap between the inner edges of its floors and the central shaft of rigidity, as well as between the coating of the secondary frame and the op located above it (4) dimensions, providing free linear and angular displacements of each secondary supporting frame with respect to the stiffening shaft and frames of the primary supporting structure, and (5) within the upper tier of the building, the secondary supporting frame, supported on the supporting platform, is rigidly connected across all the overlaps with a central trunk stiffness and (6) the outermost columns of the secondary frame of the upper tier are made combined with the columns of the frames of the primary supporting structure and are located within the building volume.
При этом (7) каждая опорная платформа выполнена в виде плоской монолитной железобетонной плиты коробчатого сечения (8), ригели которой в плане образуют перекрестную железобетонную раму, замкнутую по периметру и выполненную заодно с центральным стволом жесткости (9) в узлах пересечения ригелей этой рамы сверху жестко заделаны колонны вторичного каркаса и колонны верхнего яруса первичной конструкции, а (10) снизу в узлах пересечения ригелей рамы по периметру с опорной платформой жестко сопряжены выносные колонны нижнего яруса.At the same time (7) each support platform is made in the form of a flat monolithic reinforced concrete slab of box-section (8), the crossbars of which in plan form a cross-reinforced concrete frame, closed along the perimeter and made integral with the central shaft of rigidity (9) at the nodes of the crossbars of this frame at the top the secondary frame columns and the columns of the upper tier of the primary structure are rigidly embedded, and the bottom columns of the lower tier are rigidly connected at the intersection points of the crossbars of the frame along the perimeter with the supporting platform (10).
При этом (11) выносные колонны каждого яруса рамы первичной конструкции выполнены постоянного сечения на всю высоту яруса, снабжены непрерывной по длине колонн сквозной продольной арматурой, заанкеренной по концам в соседних верхней и нижней опорных платформах.At the same time (11) remote columns of each tier of the frame of the primary design are made of constant cross-section over the entire height of the tier, equipped with continuous along the length of the columns through longitudinal reinforcement anchored at the ends in adjacent upper and lower supporting platforms.
При этом (12) покрытие каждого вторичного каркаса в нижнем и средних ярусах здания выполнено с устройством тепловой защиты в виде сплошного слоя теплоизоляции, опорные платформы снизу снабжены слоем теплоизоляции, а (13) зазоры между вторичным каркасом и центральным стволом жесткости на уровне каждого перекрытия снабжены упругими вкладышами из огнестойких материалов.At the same time (12) the coating of each secondary frame in the lower and middle tiers of the building is made with a thermal protection device in the form of a continuous thermal insulation layer, the supporting platforms are provided with a thermal insulation layer from the bottom, and (13) the gaps between the secondary frame and the central stiffening shaft are provided at the level of each ceiling elastic inserts from fire-resistant materials.
Все перечисленные признаки предлагаемого технического решения работают на единую цель обеспечение требуемой надежности и безопасности, включая и общую устойчивость при техногенном воздействии или террористической атаке на уникальное сооружение, каким является высотное здание, а также минимизацию его материалоемкости.All of the listed features of the proposed technical solution work for the common goal of ensuring the required reliability and safety, including general stability in the event of a man-made impact or a terrorist attack on a unique structure, such as a high-rise building, as well as minimizing its material intensity.
В целом предлагаемое техническое решение, по мнению авторов, соответствует критерию новизны, поскольку перечисленные признаки в приведенной сумме неизвестны, а достигаемые технические результаты обеспечивают достижение поставленной задачи, превосходят известные и при осуществлении предлагаемого технического решения достигается сверхсуммарный результат вследствие эффективного взаимного действия друг на друга перечисленных выше признаков.In general, the proposed technical solution, according to the authors, meets the criterion of novelty, since the listed features in the given amount are unknown, and the achieved technical results ensure the achievement of the task, exceed the known ones and the implementation of the proposed technical solution achieves a super-total result due to the effective mutual action of each other. above signs.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлено предлагаемое высотное здание, общий вид в вертикальном разрезе; на фиг. 2 -то же, разрез А-А на фиг. 1, план рядового перекрытия нижнего яруса здания; на фиг. 3 - то же, разрез Б-Б на фиг. 1, план опорной платформы;FIG. 1 shows the proposed high-rise building, a general view in vertical section; in fig. 2 the same, section A-A in FIG. 1, the plan of the private overlap of the lower tier of the building; in fig. 3 - the same, section BB in FIG. 1, the plan of the supporting platform;
на фиг. 4 - то же, разрез В-В на фиг. 1, план перекрытия верхнего яруса;in fig. 4 is the same, section B-B in FIG. 1, the plan of the overlap of the upper tier;
на фиг. 5 - то же, разрез Г -Г на фиг. 3 вдоль центрального ствола жесткости в сопряжении с опорной платформой;in fig. 5 is the same, section G-D in FIG. 3 along the central trunk stiffness in conjunction with the support platform;
на фиг. 6 - общий вид первичной несущей системы высотного здания с центральным стволом жесткости, изометрия.in fig. 6 is a general view of the primary carrier system of a high-rise building with a central stiffness trunk, isometric.
Предлагаемое высотное здание (фиг. 1-6) включает фундаментную конструкцию 1, центральный ствол жесткости 2, первичную несущую конструкцию с опорными платформами 3 и выносными колоннами 4. Опорная платформа 3 включает ригели 5, образующие горизонтальную перекрестную раму, жестко связанную с центральным стволом жесткости 2 и замкнутую по периметру ригелями 6. Каждая платформа 3 снабжена верхней и нижней плитами 7, жестко соединенными с ригелями 5 и 6, образуя замкнутую коробчатую конструкцию. Выносные колонны 4 первичной несущей конструкции, жестко соединенные с опорной платформой 3, содержат в пределах каждого яруса рамы первичной конструкции сквозную продольную арматуру 8, заанкеренную по концам в опорных платформах 3 и/или в фундаментной конструкции 1. Снизу платформы 3 под нижней плитой 7 снабжены слоем теплоизоляции 9.The proposed high-rise building (Fig. 1-6) includes the foundation structure 1, the central trunk stiffness 2, the primary supporting structure with supporting platforms 3 and external columns 4. Supporting platform 3 includes crossbars 5 forming a horizontal cross-frame rigidly connected to the central stiffness trunk 2 and closed on the perimeter of the crossbars 6. Each platform 3 is equipped with upper and lower plates 7, rigidly connected with crossbars 5 and 6, forming a closed box-like structure. The remote columns 4 of the primary bearing structure, rigidly connected to the supporting platform 3, contain, within each tier of the frame of the primary construction, through longitudinal reinforcement 8, anchored at the ends in the supporting platforms 3 and / or in the foundation structure 1. From the bottom of the platform 3 under the bottom plate 7 are provided a layer of thermal insulation 9.
- 4 007114- 4 007114
Многоэтажные вторичные несущие конструкции в пределах каждого яруса высотного здания включают пространственный каркас, образованный колоннами 10, дисками или плитами перекрытий 11 и вертикальными диафрагмами жесткости 12. Между кромками перекрытий 11 и центральным стволом жесткости 2 имеется зазор 13, в котором размещены сплошные упругие вставки 14 из огнестойких материалов для предотвращения распространения огня при пожаре вдоль ствола жесткости 2 по высоте здания, такой же зазор 13 имеется между центральным стволом жесткости 2 и диафрагмой жесткости 12 вторичного несущего каркаса. Зазор имеется также между боковыми гранями выносных колонн 4 и перекрытиями 11 вторичного несущего каркаса. Наличие указанных зазоров 13 обеспечивает свободные линейные и угловые перемещения вторичного каркаса под воздействием нагрузки и изменений температуры окружающей среды. С этой же целью выполнен зазор 13 между покрытием 11а вторичного несущего каркаса и низом опорных платформ 3. При этом покрытие 11а вторичного каркаса в каждом ярусе снабжено наверху слоем 15 теплоизоляции, обеспечивая требуемую тепловую защиту сверху помещений вторичного каркаса.Multi-storey secondary bearing structures within each tier of a high-rise building include a spatial frame formed by columns 10, disks or floor slabs 11 and vertical stiffness diaphragms 12. There is a gap 13 between the edges of the floors 11 and the central stiffness shaft 2, in which solid elastic inserts 14 of fire-resistant materials to prevent the spread of fire in a fire along the trunk stiffness 2 along the height of the building, the same gap 13 exists between the central trunk stiffness 2 and the diaphragm stiffness 12 secondary bearing frame. There is also a gap between the side faces of the external columns 4 and the overlappings 11 of the secondary support frame. The presence of these gaps 13 provides free linear and angular movement of the secondary frame under the influence of the load and changes in ambient temperature. With the same purpose, a gap 13 is made between the coating 11a of the secondary supporting frame and the bottom of the supporting platforms 3. At the same time, the coating 11a of the secondary frame in each tier is provided with a thermal insulation layer 15 on top, providing the required thermal protection from above the secondary frame premises.
В нижнем и средних ярусах предлагаемого высотного здания каркасы вторичной несущей конструкции примерно на половине их высоты могут содержать перекрытие 16 увеличенной общей высоты, в пределах которой может быть размещена плоская монолитная железобетонная пластина 17, связывающая выносные колонны 4 между собой и с центральным стволом жесткости 2. Эта связь обеспечивает повышение устойчивости выносных колонн 4, отличающихся большой свободной длиной, равной высоте яруса, и не препятствует независимым перемещениям конструкций вторичного каркаса (колонн 10 и диафрагм жесткости 12) под нагрузкой благодаря наличию в плите 17 сквозных проемов 18. При достаточно больших размерах сечения выносных колонн 4 установка связей 17 на основании расчета может быть исключена.In the lower and middle tiers of the proposed high-rise building, the frames of the secondary bearing structure at about half their height may contain an overlap 16 of increased total height, within which a flat monolithic reinforced concrete plate 17 can be placed, connecting the external columns 4 with each other and with the central stiffening shaft 2. This connection provides increased stability of external columns 4, characterized by a large free length equal to the height of the tier, and does not prevent independent movements of structures of the secondary to arcades (columns 10 and diaphragms of rigidity 12) under load due to the presence in the plate 17 through openings 18. With sufficiently large dimensions of the external columns 4, the installation of links 17 on the basis of the calculation can be excluded.
В верхнем ярусе предлагаемого высотного здания первичные и вторичные конструкции несущей системы совмещены и обеспечена их совместная работа под нагрузкой при эксплуатации. Для этого выносные колонны 4 первичной несущей конструкции выполняют функции колонн 10 вторичной несущей конструкции, плиты перекрытия 11 жестко соединены с центральным стволом жесткости 2. Высотное здание завершается техническим этажом 19, чердачное перекрытие которого непосредственно опирается на колонны 4, 10 и центральный ствол жесткости 2. Объемы технического этажа 19, как и опорных платформ 3, предназначены также для размещения инженерного оборудования здания, включающего резервуары-накопители средств пожаротушения, устройство виброгашения колебаний зданий, вентиляционные, отопительные, лифтовые и др. требуемые устройства. Покрытие технического этажа и несущая конструкция здания должны быть способны воспринимать нагрузку, создаваемую при посадке на кровлю вертолета.In the upper tier of the proposed high-rise building, the primary and secondary structures of the supporting system are combined and their joint work under load is ensured during operation. For this, the external columns 4 of the primary bearing structure act as columns 10 of the secondary supporting structure, the floor slabs 11 are rigidly connected to the central stiffening shaft 2. The high-rise building is completed with a technical floor 19, the attic floor of which directly rests on the columns 4, 10 and the central stiffness shaft 2. Volumes of the technical floor 19, as well as the supporting platforms 3, are also intended for the placement of engineering equipment of the building, including storage tanks of fire extinguishing agents, a vibrog sheniya vibrations of buildings, ventilation, heating, lifts, etc.. wanted device. The floor of the technical floor and the supporting structure of the building must be able to absorb the load created when landing on the roof of the helicopter.
Высота ярусов предлагаемого здания может быть различной по величине и определяется высотой встраиваемого вторичного каркаса, а также местом размещения яруса. Так, меньшей она может быть в самом нижнем ярусе, в пределах которого вписывают вторичный каркас высотой до 15-17 этажей, в промежуточных средних ярусах высота вписываемого каркаса может достигать 20-25 этажей и завершающий верхний ярус может иметь высоту не более 20 этажей. Наибольшая полная высота предлагаемого высотного здания может достигать до 70-80 этажей полезного объема без учета технических этажей.The height of the tiers of the proposed building can be different in size and is determined by the height of the built-in secondary frame, as well as the location of the tier. So, it can be less in the lowest tier, within which a secondary frame is inscribed up to 15-17 floors in height, in the intermediate middle tiers, the height of the inscribed frame can reach 20-25 floors and the final upper tier can have a height of no more than 20 floors. The highest total height of the proposed high-rise building can reach up to 70-80 floors of usable volume without taking into account technical floors.
Для реализации предложенного технического решения все несущие конструкции здания могут быть выполнены из монолитного железобетона.To implement the proposed technical solution, all supporting structures of the building can be made of monolithic reinforced concrete.
Вторичные конструкции могут быть выполнены из сборно-монолитного железобетона. В несущих сжатых элементах - выносных колоннах 4 возможно применение косвенной поперечной и жесткой продольной арматуры. Требуемая прочность бетона для различных элементов здания изменяется в достаточно широком диапазоне от 30 до 80 МПа. Наибольшие размеры сечений выносных колонн 4 изменяются в пределах от 3,5-5,0 м в нижнем ярусе, до 0,6-0,8 м в верхнем. Толщина стенки ствола жесткости 2 также меняется от 1,2-1,5 м у верха фундаментных конструкций 1 до 0,3-0,4 в верхнем ярусе. Размеры конструктивных элементов вторичных каркасов во всех ярусах по всей высоте здания одинаковы. Так размеры сечений колонн 10 не превышают 40x40 см, а толщина плит перекрытий 11 в этом каркасе определяется размерами сетки колонн 10.Secondary structures can be made of prefabricated reinforced concrete. In the bearing compressed elements - external columns 4 it is possible to use indirect transverse and rigid longitudinal reinforcement. The required strength of concrete for various elements of the building varies in a fairly wide range from 30 to 80 MPa. The largest dimensions of the sections of the external columns 4 vary from 3.5–5.0 m in the lower tier to 0.6–0.8 m in the upper. The wall thickness of the stem stiffness 2 also varies from 1.2-1.5 m at the top of the foundation structures 1 to 0.3-0.4 in the upper tier. The dimensions of the structural elements of the secondary frames in all tiers throughout the height of the building are the same. So the dimensions of the sections of the columns 10 do not exceed 40x40 cm, and the thickness of the floor slabs 11 in this frame is determined by the dimensions of the grid of the columns 10.
Ограждающие конструкции в предлагаемом высотном здании предусмотрены в виде навесных панелей 20 с широким применением светопрозрачных конструкций на основе тонированных стекол. В уровнях низа опорных платформ 3 предусмотрено размещение горизонтальных температурных компенсаторов 21.Enclosing structures in the proposed high-rise building are provided in the form of hinged panels 20 with extensive use of translucent structures based on tinted glass. In the levels of the bottom of the supporting platforms 3 provides for the placement of horizontal temperature compensators 21.
При эксплуатации несущие конструкции предлагаемого высотного здания испытывают воздействие вертикальных и горизонтальных нагрузок, изменений температуры воздуха окружающей среды, а также реакции на общие локальные деформации, вызываемые приложенными нагрузками и изменением температуры. Вертикальные нагрузки складываются из нагрузок, приложенных к вторичному каркасу и переданных в виде опорных реакций на опорные платформы 3. Далее опорными платформами 3, как изгибаемой коробчатой конструкцией, они перераспределяются на центральный ствол жесткости 2 и выносные колонны 4.During operation, the supporting structures of the proposed high-rise building are affected by vertical and horizontal loads, changes in ambient air temperature, as well as reactions to general local deformations caused by applied loads and temperature changes. Vertical loads consist of loads applied to the secondary frame and transmitted in the form of support reactions to support platforms 3. Next, support platforms 3, like a bendable box-like structure, are redistributed to the central stiffness shaft 2 and outrigger columns 4.
- 5 007114- 5 007114
Горизонтальная (ветровая) нагрузка, собранная с наружных стеновых поверхностей вторичного каркаса, сосредоточенно передается на центральный ствол жесткости 2 в уровнях опорных платформ 3 на всех нижних ярусах, а в верхнем ярусе по всем плитам перекрытий 11. Тем самым, при изгибе ствола 2 горизонтальной нагрузкой, на ее восприятие включаются платформы 3 и выносные (наружные) колонны 4. Таким образом, центральный ствол жесткости 2 оказывается снабженным опорными аутригерами из выносных колонн 4 и платформ 3, существенно разгружающим ствол жесткости 2 от изгибающих усилий и, соответственно, уменьшающих горизонтальную деформацию верха здания. Для дополнительного увеличения жесткости центрального ствола жесткости 2 его стенки могут быть продлены за наружный контур ствола 2, как это показано, например, на фиг. 4.Horizontal (wind) load, collected from the outer wall surfaces of the secondary frame, is concentrated transferred to the central stiffness trunk 2 in the levels of the supporting platforms 3 on all lower tiers, and in the upper tier across all floor slabs 11. Thus, when bending the trunk 2 horizontal load , on its perception, platforms 3 and remote (outer) columns 4 are turned on. Thus, the central trunk of rigidity 2 turns out to be equipped with supporting outriggers from the external columns 4 and platforms 3, which substantially unload the trunk STI 2 from bending forces and, consequently, decrease the horizontal deformation of the top of the building. To further increase the stiffness of the central stiffness barrel 2, its walls can be extended beyond the outer contour of the stem 2, as shown, for example, in FIG. four.
Для высотных зданий важным фактором является предотвращение его раскачивания при воздействии ветровой нагрузки, имеющей циклически динамический характер. Эта задача в предлагаемом здании решается применением опорных платформ 3, жестко соединенных в середине с центральным стволом жесткости 2, а по периметру - с выносными колоннами 4. Образовавшаяся аутригерная система является достаточно жесткой с большими демпфирующими способностями, существенно погашающими раскачивание здания. Кроме этого в качестве демпфирующих средств в предлагаемом здании представляются возможности устройства гидравлических виброгасителей в объемах опорных платформ 3 и технического этажа 19, а также назначением при проектировании здания частотно-жесткостных конструктивных параметров первичных и вторичных несущих конструкций, обеспечивающих вследствие запаздывания или наложения колебаний обратного цикла частичное погашение общих колебаний.For high-rise buildings, an important factor is to prevent it from rocking when exposed to wind load, which has a cyclically dynamic nature. This task in the proposed building is solved by using support platforms 3 rigidly connected in the middle with the central trunk of rigidity 2, and along the perimeter with remote columns 4. The resulting outrigger system is sufficiently rigid with large damping abilities substantially canceling the swinging of the building. In addition, as the damping means in the proposed building, the possibilities of arranging hydraulic vibration dampers in the volumes of the supporting platforms 3 and the technical floor 19 are presented, as well as the designation of frequency-stiffness design parameters of the primary and secondary load-bearing structures, which, due to delay or imposition of reverse cycle oscillations, provide partial repayment of general fluctuations.
В соответствии со статической расчетной схемой деформации и перемещения элементов вторичной несущей системы на всех ярусах здания, кроме верхнего, завершающего здание, независимы от деформаций первичной несущей конструкции. Горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимаются рамно-связевым каркасом, включающим колонны 10, перекрытия 11 и диафрагмы жесткости 12. Они передаются в виде опорных реакций колонн 10 и диафрагм жесткости 12 на ригеля 5 и 6 опорных платформ 3 или на фундаментные конструкции 1 здания. Величина зазора 13 между перекрытиями 11 и центральным столбом жесткости 2 определяется по максимальной величине горизонтального смещения верха вторичного каркаса каждого яруса, исключив расчетом их контакт при расчетном напоре ветра. Упругие вставки 14 в зазоре 13, кроме огнепрерывающей функции, предназначены для дополнительной страховки и смягчения возможных контактных усилий между элементами первичной и вторичной конструкций.In accordance with the static design scheme of deformation and movement of the elements of the secondary bearing system on all tiers of the building, except for the top, finishing building, independent of the deformations of the primary bearing structure. Horizontal and vertical loads are perceived frame-frame frame, including columns 10, overlap 11 and stiffening diaphragm 12. They are transmitted in the form of support reactions of columns 10 and stiffening diaphragms 12 on the crossbar 5 and 6 of the supporting platforms 3 or on the foundation structure 1 of the building. The size of the gap 13 between the ceilings 11 and the central column of rigidity 2 is determined by the maximum horizontal displacement of the top of the secondary frame of each tier, excluding the calculation of their contact at the calculated head of the wind. Elastic inserts 14 in the gap 13, in addition to the fire interrupting function, are intended to provide additional insurance and mitigate possible contact forces between the elements of the primary and secondary structures.
Зазор 13 между низом платформ 3 и покрытием 11а вторичного каркаса в каждом ярусе учитывает разницу температурных деформаций выносных колонн 4, находящихся на открытом воздухе со значительным перепадом величины температуры, и вторичного каркаса яруса, а также центрального столба жесткости 2, находящихся в объеме со стационарным практически не изменяющимся температурным полем в пределах ограждающих конструкций. При этом величина зазора 13 по размерам также не должна препятствовать при действии горизонтальной нагрузке свободному повороту плоскости покрытия вторичного каркаса относительно низа опорной платформы 3.The gap 13 between the bottom of the platforms 3 and the coating 11a of the secondary frame in each tier takes into account the difference in temperature deformations of the external columns 4, which are in the open air with a significant temperature difference, and the secondary frame of the tier, as well as the central stiffness column 2, which are practically stationary not changing temperature field within the enclosing structures. In this case, the size of the gap 13 in size also should not prevent, under the action of a horizontal load, the free rotation of the plane of the secondary frame covering relative to the bottom of the supporting platform 3.
В целом предложенное высотное здание по сравнению с прототипом [6] обеспечивает эффективную и надежную работу всех его несущих конструкций под нагрузкой, и всеми другими воздействиями. Конструкция здания легко моделируется существующими программными средствами, техникоэксплутационные и санитарные нормы в предлагаемом здании обеспечены. Конструкция высотного здания благодаря разделению несущей системы позволяет создать новые архитектурно-компоновочные формы, существенно отличающиеся от архитектуры известных высотных зданий, сблизить их с традиционными художественно-пластическими решениями, характерными для конкретных условий строительства. Четкая расчетная модель эффективного конструктивного решения, обозначает, что все элементы здания будут равнонагруженными и, следовательно, такое здание по сравнению с известным [6] будут обладать меньшей материалоемкостью и, соответственно, стоимостью.In general, the proposed high-rise building in comparison with the prototype [6] ensures efficient and reliable operation of all its supporting structures under load, and all other influences. The design of the building is easily modeled by existing software, technical, technical and sanitary standards in the proposed building are provided. The construction of a high-rise building, thanks to the separation of the carrier system, makes it possible to create new architectural-layout forms that are significantly different from the architecture of the well-known high-rise buildings and bring them closer to the traditional artistic and plastic solutions characteristic of specific construction conditions. A clear design model of an effective design decision means that all elements of a building will be equally loaded and, therefore, such a building will have less material consumption and, accordingly, cost, compared to the known [6].
Разделение несущих конструкций в представленном виде на первичные и вторичные позволяет обеспечить полную безопасность здания, уязвимого по габаритам даже для обычных авиационных средств. Так даже случайный пролетающий на низкой высоте самолет может «зацепить» такое здание в условиях плохой видимости. Устройство опорных платформ 3, жестко соединенных со стволом жесткости 2 и с выносными колоннами 4 по периметру платформы 3 позволяет даже в случае повреждения нескольких выносных колонн 4 обеспечить геометрическую неизменяемость положение платформы 3. В этом случае центральный ствол 2, оставшиеся целыми выносные колонны 4 со сквозной арматурой 8, включающейся в работу на восприятие растягивающих усилий и опорная платформа 3 должны выдержать без повреждений нагрузку от находящихся на ней как первичных, так и вторичных несущих конструкций здания до устранения повреждений. Несущие конструкции первичной несущей системы в силу размеров их сечений невозможно выключить из работы в нижнем ярусе при скрытой подготовке взрыва, а возможные повреждения одной или нескольких любых колонн выносных 4 на любом ярусе здания не может вызвать его обрушение. Таким образом, возможно локальное повреждение здания с обрушением части вторичных конструкций одного из ярусов, но в целом обрушение всего здания без длительной иThe separation of load-bearing structures in the form presented on the primary and secondary allows to ensure complete safety of the building, vulnerable in size even for conventional aircraft. So even an accidental plane flying at low altitude can “hook” such a building in conditions of poor visibility. The device supporting platforms 3, rigidly connected to the trunk stiffness 2 and with remote columns 4 around the perimeter of the platform 3 allows even in case of damage of several remote columns 4 to ensure geometric unchangeability of the position of the platform 3. In this case, the central trunk 2, the remaining full remote columns 4 with end-to-end fittings 8, included in the work on the perception of tensile forces and the supporting platform 3 must withstand without damage the load from both primary and secondary bearing structures 3 anija to repair the damages. Bearing structures of the primary carrier system cannot be turned off from work in the lower tier with hidden preparation of the explosion due to the size of their sections, and possible damage to one or more of any outbound columns 4 on any tier of the building cannot cause its collapse. Thus, it is possible local damage to the building with the collapse of part of the secondary structures of one of the tiers, but in general the collapse of the entire building without long and
- 6 007114 целенаправленной подготовки невозможно. Совершенно очевидно, что здание после указанных локальных повреждений восстановимо в первоначальном виде.- 6 007114 targeted training is not possible. It is obvious that the building after the specified local damage is recoverable in its original form.
Предложенные здания возводят в следующей последовательности. Устраивают заглубленные фундаментные конструкции, которые, как правило, представляют собой развитую в плане монолитную многоэтажную коробчатую плиту на свайных фундаментах. Фундаментную конструкцию 1 устраивают из монолитного бетона с предварительным фиксированием опалубочно-стоечных систем, укладкой арматурных изделий и с подачей бетонных смесей бетононасосами. На готовой фундаментной конструкции 1 из монолитного железобетона возводят центральный столб жесткости 2 и выносные колонны 4 на высоту до низа нижней опорной платформы 3. Затем распалубливают боковые поверхности столба 2 и колонн 4. Возводят вторичный каркас первого яруса. После завершения строительства вторичного каркаса над ним, используя его в качестве опоры для опалубки, бетонируют нижнюю плиту 7 опорной платформы 3. После набора бетоном нижней плиты 7 требуемой прочности устанавливают боковую опалубку и арматуру ригелей 5 и 6, а также столба 2 в пределах высоты платформы 3, и выполняют их бетонирование с подачей бетонных смесей бетононасосами. Через сутки производят распалубку ригелей 5 и 6, устанавливают над ними палубу верхней плиты 7 и завершают бетонирование верхней плиты 7. При этом на платформе 3 сверху устроены выпуски арматуры колонн 4, 10 и диафрагм жесткости 12 вторичного каркаса. После завершения строительства первого яруса, на втором и каждом последующем ярусе цикл полностью повторяется. При этом следует иметь в виду, что в процессе возведения по высоте здания на перекрытиях готового нижнего вторичного каркаса, а также над готовой платформой 3 устанавливают дополнительные насосы станций перекачки бетонной смеси.The proposed building erected in the following sequence. They arrange recessed foundation structures, which, as a rule, represent a monolithic multi-storey box-shaped slab developed on a plan on pile foundations. The foundation structure 1 is made of monolithic concrete with preliminary fixation of formwork-rack systems, the laying of reinforcement products and the supply of concrete mixtures with concrete pumps. On the finished foundation structure 1, reinforced concrete is erected from the monolithic reinforced concrete 2 and external columns 4 to the height to the bottom of the lower support platform 3. Then the lateral surfaces of column 2 and columns 4 are erected. The secondary frame of the first tier is erected. After completing the construction of the secondary frame above it, using it as a support for the formwork, concrete the lower plate 7 of the supporting platform 3. After the concrete has been installed on the lower plate 7 of the required strength, the lateral formwork and reinforcement bars will be installed 5 and 6, as well as column 2 within the height of the platform 3, and perform their concreting with the supply of concrete mixes concrete pumps. After one day, the demolition of the bolts 5 and 6 is made, the deck of the upper plate 7 is installed above them and the concreting of the upper plate 7 is completed. At the same time, on the platform 3, there are issues of reinforcement of columns 4, 10 and diaphragms of rigidity 12 of the secondary frame. After the construction of the first tier, on the second and each subsequent tier, the cycle is completely repeated. It should be borne in mind that in the process of building the height of the building on the ceilings of the finished lower secondary frame, as well as above the finished platform 3, additional pumps of concrete transfer stations are installed.
В целом представленная технология возведения несущих конструкций сравнительно проста в исполнении и позволяет получить требуемую точность размеров и положения конструкций, требуемое качество материалов. Она отличается всепогодностью и высоким темпом строительства. Все это обеспечивается как конструктивным решением, представленным выше, так и возможностями по применению современных материалов и изделий. Предлагаемое техническое решение будет реализовано на практике с максимальным использованием современных эффективных и конструкционных бетонов с кубиковой прочностью до 80 МПа, с применением современных арматурных сталей и арматурных изделий, а также используя имеющиеся прогрессивные опалубочные системы, доступные для строительства.In general, the presented technology of the construction of supporting structures is relatively simple in execution and allows you to get the required dimensional accuracy and position of structures, the required quality of materials. It differs all-weather and high pace of construction. All this is provided both by the constructive solution presented above and by the possibilities of using modern materials and products. The proposed technical solution will be implemented in practice with the maximum use of modern efficient and structural concrete with cubic strength up to 80 MPa, using modern reinforcing steel and reinforcing products, as well as using the available progressive formwork systems available for construction.
Источники информацииInformation sources
1. ВНИИНТПИ. Экспресс-информация. Зарубежный и отечественный опыт в строительстве. Серия Строительные конструкции и материалы, вып.4, М. 2002, с. 1-5, рис.3.1. VNIINTPI. Express information. Foreign and domestic experience in construction. Series Building designs and materials, issue 4, M. 2002, p. 1-5, Fig.3.
2. Хайдуков Г.К., Богданова Е.Н. Железобетонные конструкции высотных зданий: Обзорная информация. Серия: Строительные конструкции и материалы, вып.4 - М: ВНИИНТПИ, 2001, вып.3/4, с.1-105, рис.27, 33, 35.2. Khaidukov G.K., Bogdanova E.N. Reinforced concrete structures of high-rise buildings: Overview. Series: Building structures and materials, issue 4 - M: VNIINTPI, 2001, Issue 3/4, p.1-105, fig.27, 33, 35.
3. ВНИИНТПИ. Экспресс-информация. Серия: Строительные конструкции и материалы, вып.2, М: 2001, с.1-3. Конструктивное и архитектурно-планировочное решение высотного здания Ли Мао То\гсг (Китай).3. VNIINTPI. Express information. Series: Building structures and materials, issue 2, M: 2001, p.1-3. Constructive and architectural-planning solution of the high-rise building of Li Mao To \ gsg (China).
4. Граник Ю.Г., Магай А.А. Архитектурно-конструктивные особенности высотных зданий за рубежом. Журнал «Уникальные и специальные технологии в строительстве». М.:2004, № 1, с.20-30, рис. 1в, г на с.27.4. Granik Yu.G., Magay A.A. Architectural and design features of high-rise buildings abroad. Magazine "Unique and special technologies in construction". M.: 2004, No. 1, pp. 20-30, fig. 1c, g on p.27.
5. Николаев С.В. Безопасность и надежность высотных зданий - это комплекс высокопрофессиональных решений. - Журнал «Уникальные и специальные технологии в строительстве». М.: 2004, № 1, с.8-18, рис.13, на с.13.5. Nikolaev S.V. Safety and reliability of high-rise buildings is a complex of highly professional solutions. - Journal "Unique and special technologies in construction." M .: 2004, № 1, pp.8-18, Fig.13, p.13.
6. Енделе М., Шейнога И. Высотные здания с диафрагмами и стволами жесткости: Пер. с чеш. - М.: Стройиздат, 1980. - 336 с, илл. (с.10-11, рис. 1.7- прототип).6. Endele M., Sheinoga I. High-rise buildings with diaphragms and trunks of rigidity: Trans. from Czech - M .: stroiizdat, 1980. - 336 p., Ill. (p.10-11, Fig. 1.7 prototype).
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200500929A EA007114B1 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | High-rise building |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200500929A EA007114B1 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | High-rise building |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200500929A1 EA200500929A1 (en) | 2006-06-30 |
| EA007114B1 true EA007114B1 (en) | 2006-06-30 |
Family
ID=47711479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200500929A EA007114B1 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | High-rise building |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA007114B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731009C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-08-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Multi-level earthquake-proof parking lot |
| RU2748100C1 (en) * | 2018-06-16 | 2021-05-19 | Харбин Хуншэн Констракшн Матириалз Мэньюфекчеринг Ко., Лтд. | Formworking system for premium-monolithic concrete walls - diaphragm of rigidity |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175065U1 (en) * | 2017-01-30 | 2017-11-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Outrigger belt |
-
2005
- 2005-05-04 EA EA200500929A patent/EA007114B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2748100C1 (en) * | 2018-06-16 | 2021-05-19 | Харбин Хуншэн Констракшн Матириалз Мэньюфекчеринг Ко., Лтд. | Formworking system for premium-monolithic concrete walls - diaphragm of rigidity |
| RU2731009C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-08-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Multi-level earthquake-proof parking lot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200500929A1 (en) | 2006-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lucibello et al. | Seismic damage and performance of Palazzo Centi after L’Aquila earthquake: A paradigmatic case study of effectiveness of mechanical steel ties | |
| Siddiqi et al. | Comparison of different bracing systems for tall buildings | |
| Marzo et al. | The Emilia-Romagna earthquake: damages to precast/prestressed reinforced concrete factories | |
| Kim | Development of modular building systems made of innovative steel sections and wall configurations | |
| US20180245340A1 (en) | Building system with a load-resisting frame made of reinforced concrete or steel integrated with wooden infill panels | |
| EA007114B1 (en) | High-rise building | |
| CN111705919B (en) | Shock insulation conversion structure of TOD upper cover plate | |
| CN212716101U (en) | Novel TOD upper cover plate shock insulation conversion structure | |
| JP2012140818A (en) | Earthquake strengthening structure for existing reinforced concrete apartment house | |
| RU127795U1 (en) | HIGH BUILDING | |
| Liu et al. | Structural performance assessment and control of super tall buildings during construction | |
| EA010319B1 (en) | Combined structural system of earth-proof multistorey building | |
| RU2197578C2 (en) | Structural system of multistory building and process of its erection ( variants ) | |
| EA010210B1 (en) | Multi-storey skeleton-type building | |
| Mota | Voided" Two-Way" Flat Slabs | |
| Smirnov et al. | Seismic isolation of buildings and historical monuments. Recent developments in Russia | |
| Besjak et al. | Shenzhen Shum-Yip Tower One-gravity and lateral load resisting system optimization | |
| RU89859U1 (en) | FRAME-PANEL BUILDING | |
| US20090084051A1 (en) | Residential Building of a Secondary Development | |
| FRISCHMANN et al. | Planning concepts using shear walls | |
| JPH09328836A (en) | Fire-resistive construction and execution method in intermediate-layer combined building | |
| Chaseling | Star attraction | |
| RU2273708C1 (en) | Multi-deck skeleton-type structure | |
| RU2338843C1 (en) | Method of multistorey building carcassing | |
| AHMAD RAHIMIAN et al. | Something Old, Something New |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent |
Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY RU |