EA014814B1 - Наружная стена многоэтажного каркасного здания - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области строительства и, в частности, к конструкциям жилых и общественных зданий массового назначения, возводимых в различных регионах, включая сейсмические. Наружная стена многоэтажного каркасного здания включает опертые на ригели перекрытия сборные железобетонные панели высотой на этаж, каждая из которых понизу и вдоль боковых сторон у смежных колонн снабжена закладными деталями и жестко объединена для совместной работы под нагрузкой с ригелем нижнего перекрытия и с колоннами посредством фиксаторов, закрепленных по верху ригеля нижнего ригеля и на боковых гранях колонн, а поверху панели снабжены выпусками вертикальной рабочей арматуры, которые размещены и закреплены концами в бетоне ригеля верхнего перекрытия. Технический результат: повышение индустриальности и ускорение темпов строительства каркасных зданий, повышение их надежности.

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям жилых и общественных зданий массового назначения, возводимых в различных регионах, включая сейсмические.

Известно ребристое стеновое ограждение, включающее панели с продольными вертикальными ребрами, армированными плоскими арматурными каркасами, и полку, выполненную в виде трехслойной конструкции [1].

Известное решение позволяет сократить трудоемкость изготовления и монтажа конструкций.

Недостатком известного решения является то, что такая наружная стена отличается достаточно высокими тепловыми потерями через вертикальные продольные ребра, размещенные вне слоя теплоизоляции.

Известна стена здания, включающая вертикальные и горизонтальные панели, причем неразрезные вертикальные панели прикреплены к колоннам по всей высоте здания, а горизонтальные панели прикреплены к вертикальным панелям шарнирно [2].

Известное решение уменьшает материалоемкость стены здания и колонн каркаса.

Недостатком известного решения является то, что оно имеет недостаточную эксплуатационную надежность, поскольку вертикальные панели и соответственно вся стена прикреплены к наружным колоннам каркаса здания только на сварке по всей высоте здания и не имеют других закреплений. В случае повреждения одной из связей может наступить прогрессирующее обрушение всей стеновой конструкции здания.

Указанных недостатков в полной мере лишено известное техническое решение, представленное в книге [3] и принятое в качестве прототипа. Наружная стена в известном решении включает внутренний бетонный слой, поэтажно опертый на ригели или перекрытия, утепленный снаружи изолирующими плитами и покрытый облицовкой.

Известное решение обеспечивает эффективную тепловую защиту и декоративное оформление здания.

Однако известное техническое решение является недостаточно индустриальным и недостаточно надежным при совместной работе под нагрузкой с внутренними несущими конструкциями здания.

Предлагаемое изобретение решает задачи обеспечения индустриальности, ускорения темпов строительства каркасных зданий и повышения их надежности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в наружной стене многоэтажного каркасного здания, включающей внутренний бетонный слой с железобетонными панелями, которые расположены поэтажно и каждая из которых опирается на ригель перекрытия и соединена с колоннами, и размещенный снаружи панели слой теплоизолирующих плит, покрытый слоем облицовки, железобетонные панели выполнены сборными с возможностью поэтажной установки, каждая из которых снизу и вдоль боковых сторон у смежных колонн снабжена закладными деталями и посредством фиксаторов соединена для совместного восприятия нагрузки с ригелем нижнего для этой панели перекрытия и с колоннами, при этом фиксаторы смонтированы на закладных деталях, установленных поверху ригеля и на боковых гранях этих колонн, а поверху каждая панель имеет выпуски ее вертикальной рабочей арматуры, закрепленные концами в бетоне ригеля верхнего для данной панели перекрытия.

Указанные фиксаторы выполнены каждый в виде отрезка стального уголкового профиля, при этом уголковые профили попарно и оппозитно прикреплены к закладным деталям указанных ригелей и колонн, размещенных параллельно со смещением на толщину панели таким образом, что уголковые профили у наружной грани панели перед ее установкой прикреплены к колоннам и ригелю нижнего для этой панели перекрытия полками наружу в одной плоскости с их наружной гранью, а оппозитные им уголковые профили в каждой паре прикреплены к закладным деталям по месту вплотную к панели после установки ее в проектное положение.

Указанные фиксаторы выполнены в виде петлевых выпусков арматуры из соединяемых между собой частей панели, ригеля и колонн, при этом петлевые выпуски ригеля и колонн размещены в поперечных пазах сборных панелей с нахлестом на соответствующие петлевые выпуски панели и зафиксированы от сдвига посредством поперечных стержней или болтами с шайбами, каждый из которых установлен в зоне пересечения сопряженных петлевых выступов.

При этом между верхней гранью панели и низом верхнего для нее перекрытия, а также между боковыми гранями панели и примыкающих к панели колонн выполнены зазоры, которые заполнены упругим низкомодульным материалом, а фиксаторы по боковым сторонам панели установлены таким образом, что обеспечивают возможность сдвига панели в направлении к указанным зазорам.

Причем упругий низкомодульный материал, заполняющий указанные зазоры, выбран из группы, включающей пенополистирол, пенополиуретан, волокнистый композит.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет отметить, что заявленное техническое решение от известного отличается новыми признаками: (1) бетонный слой выполнен в виде сборных железобетонных панелей высотой на этаж, каждая из которых понизу и вдоль боковых сторон снабжена закладными деталями и жестко объединена с ригелем нижнего перекрытия и с колоннами посредством фиксаторов, (2) закрепленных на закладных деталях по верху ригеля нижнего перекрытия и боковых граней колонн, а поверху панели снабжены выпусками их вертикальной рабочей арматуры, которые закреплены

- 1 014814 концами в бетоне ригеля верхнего перекрытия; (3) фиксаторы для объединения сборной железобетонной панели с ригелем нижнего перекрытия и с колонной выполнены в виде отрезков стальных уголковых профилей, попарно прикрепленных к закладным деталям нижнего ригеля и колонн; и (4) размещенных параллельно со сдвижкой на толщину панели, причем (5) уголки у наружной грани сборной панели сначала прикреплены к колоннам и ригелю нижнего перекрытия полками наружу в одной плоскости с их наружной гранью, а (6) оппозитные им уголки в каждой паре прикреплены к закладной детали по месту вплотную к панели сразу после установки ее в проектное положение; (7) фиксаторы для объединения сборной железобетонной панели с ригелем нижнего перекрытия и с колоннами выполнены в виде петлевых выпусков арматуры из сопрягаемых конструктивных элементов, размещенных с нахлестом в поперечных пазах сборных панелей и снабженных в середине каждой петли поперечными стержнями или болтами с шайбами; (8) контакты между верхней гранью сборной панели и низом верхнего перекрытия, а также между боковыми гранями панели и примыкающих колонн выполнены с зазорами, которые заполнены упругим низкомодульным материалом, а (9) по боковым сторонам панели фиксаторы выполнены с возможностью взаимного сдвига панели и примыкающих колонн.

Все перечисленные признаки предлагаемого технического решения работают на единую цель обеспечение индустриальности и ускорение темпов строительства каркасных зданий за счет укрупнения конструктивных элементов стены, повышение их надежности и долговечности за счет упрощения конструктивно-технологического решения.

В целом анализ показывает, что перечисленные признаки в приведенной сумме неизвестны, а достигаемые технические результаты по предложенному решению превосходят известные, позволяют решить поставленную задачу и создают сверхсуммарный результат вследствие взаимного действия друг на друга перечисленных выше признаков.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена предлагаемая стена в стадии установки сборной железобетонной панели, вид с фасада; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вид в изометрии с фиксаторами в виде парных стальных уголков; на фиг. 4 - то же, узел А на фиг. 3; на фиг. 5 - то же, фрагмент сопряжения сборной панели с ригелем и колонной посредством петлевых фиксаторов.

Предлагаемая наружная стена (фиг. 1-5) включает поэтажно опертые сборные железобетонные панели 1 высотой на этаж, утепленный снаружи изолирующими плитами 2 и снабженный слоем облицовки

3. Панель 1 понизу и вдоль боковых сторон снабжена закладными деталями 4 и жестко объединена фиксаторами 5 с ригелем 6 нижнего перекрытия и примыкающими колоннами 7. Фиксаторы 5, в свою очередь, прикреплены к закладным деталям 8 ригеля 6 нижнего перекрытия и закладным деталям 9, установленным на боковых гранях колонн 7. Поверху панели 1 снабжены выпусками 10 их вертикальной рабочей арматуры 11 и закреплены концами 10 в бетоне ригеля 6 верхнего перекрытия.

Фиксаторы 5 для объединения сборной железобетонной панели 1 с ригелем 6 понизу и колоннами 7 по бокам могут быть выполнены в виде отрезков стальных уголковых профилей, попарно прикрепленных к закладным деталям 8 ригеля 6 и закладным деталям 9 колонн 7 и размещенных навстречу друг другу (фиг. 4). Причем уголки 12 у наружной грани сборной панели 1 прикреплены к колоннам 7 и нижнему ригелю 6 заранее и содержат антикоррозийное покрытие, а оппозитные им уголки 13 прикреплены к закладным деталям 8 и 9 по месту вплотную к панели шириной Ь (фиг. 4) сразу после установки ее на слое монтажного раствора (не обозначено) в проектное положение.

Фиксаторы 5 для объединения сборной железобетонной панели 1 с ригелем 6 понизу и с колоннами 7 по бокам (фиг. 5) могут быть выполнены в виде петлевых выпусков 14 арматуры из сопрягаемых конструктивных элементов 1, 6 и 7. Причем петлевые выпуски 14 внахлест располагают в поперечных пазах 15 панелей 1. Поперек петлевых выпусков 14 в середине располагают стержни 16 или болты с шайбами для предотвращения взаимного сдвига петель 14 в нахлесте. Поперечный паз 15, как и шов между панелями 1 и гранями колонн 7, зачеканивают строительным раствором.

Чтобы исключить панели 1 из общей работы каркаса здания при эксплуатации, контакты между верхней гранью панели 1 и низом верхнего ригеля 6, как и между боковыми гранями панели 1 и примыкающих колонн 7, могут быть выполнены с зазором 17, который заполняют упругим низкомодульным материалом, таким как пенополистирол, пенополиуретан или волокнистые композиты, не препятствующим свободным взаимным смещениям сопрягаемых конструктивных элементов. Количество и размеры сечения выпусков 10 вертикальной рабочей арматуры 11 панели 1 при этом подбирают таким, чтобы была обеспечена требуемая прочность закрепления панели 1, но выпуски 10 не оказывали существенного сопротивления взаимному сдвигу панели 1 и верхнего перекрытия. В этом случае по боковым сторонам панели 1 фиксаторы 5 не прикрепляют к ней и тем самым обеспечивают возможность взаимного сдвига края панели 1 относительно колонн 7.

Предлагаемая наружная стена каркасного здания при сопряжении стеновой панели 1 с ригелем 6 и колоннами 7 посредством жестких дискретных фиксаторов 5 и выпусков 11 ее вертикальной рабочей арматуры 10 с плотным контактом по периметру панели 1 работает при эксплуатации не только как ограждение, но и как несущая конструкция, способная воспринять совместно с каркасом здания существенные вертикальные и горизонтальные нагрузки, прикладываемые к зданию. По существу, наружная

- 2 014814 стена в этом случае работает как вертикальная диафрагма жесткости, а при сплошном размещении по периметру здания - как его наружное ядро жесткости. Это позволяет существенно облегчить несущий каркас здания и снизить его материалоемкость. Совместная работа под нагрузкой предлагаемой стены и каркаса позволяет получить оптимальную конструкцию здания в целом и делает ее эффективной для строительства в сейсмических регионах.

Устройство воздушного зазора 17 по верху, а также по боковым сторонам панели 1, заполнение его низкомодульным материалом позволяют получить эффективное решение наружной стены с применением панелей 1 из малопрочных, но энергоэффективных материалов. В результате может быть уменьшена толщина и соответственно расход дорогостоящих изоляционных материалов слоя 2 наружной стены. В этом случае стена в пределах ячейки, образованной панелью 1, при эксплуатации работает совместно с нижним ригелем 6 как эффективная балка-стенка с нижним поясом в виде ригеля нижнего перекрытия 6, жестко связанного со смежными колоннами по углам панели 1.

Следует обратить внимание на то, что в отличие от известных решений [1, 2], вследствие замены условий крепления панелей 1 к каркасу при эксплуатации стенового ограждения в составе здания силовые воздействия на его сварные соединения практически отсутствуют. Крепление панели осуществлено с опиранием на нижний ригель и анкеровкой верхними выпусками 11 в бетоне верхнего ригеля 6, а сварные фиксаторы 5 только обеспечивают фиксацию положения панели 1, препятствуя смещению из плоскости относительно нижнего ригеля 6 и колонн 7. Такое крепление панели 1 обеспечивает практически неограниченное во времени сохранение ее первоначальной несущей способности. Этому же способствуют антикоррозийное покрытие уголков 12 и зачеканка раствором узлов сопряжения их с панелью 1. Это означает, что долговечность и надежность предлагаемой стены по сравнению с аналогом и прототипом существенно возрастают. По сравнению с прототипом [3] предложенную конструкцию стены выполняют из индустриальных изделий, и она может иметь повышенную заводскую готовность как для внутренних отделочных работ, так и для устройства слоев наружного утепления и отделки.

Предлагаемую наружную стену возводят в следующей последовательности. К закладным деталям 8 ригеля 6 и к закладным деталям 9 боковых граней колонн 7 крепят заподлицо полками с наружными гранями ригеля 6 и колонн 7 стальные уголки 12 фиксаторов 5. После этого по верхней поверхности ригеля 6 на ширину Ь панели 1 укладывают слой монтажного раствора (не обозначен) и устанавливают панель 1 с прижатием ее к уголкам 12. Затем вплотную к установленной панели 1 на закладных деталях 8 и 9 сваркой крепят отрезки уголков 13. Уголки 13 могут быть закреплены в таком виде, как представлено на чертежах, так и полкой к панели 1 с возможностью приварки их всей опорной полкой к закладным деталям 8 и 9. Полки уголков 13 вдоль ригеля 6 могут быть сразу приварены к закладным деталям 4 панели 1. Затем на перекрытии вдоль панели 1 располагают опорные устройства (не показаны), на которых собирают опалубку верхнего ригеля 6, используя в качестве опалубки этого ригеля 6 и верх панели 1 с выпусками 10. После укладки арматурного каркаса (на чертежах не показан), а также установки поверху закладных деталей 8 верхнего ригеля 6 производят его бетонирование. После набора бетоном ригеля 6 требуемой прочности поддерживающие устройства убирают, и цикл возведения стены на следующем этаже повторяется.

Установленная панель повышенной заводской готовности изнутри здания имеет высокое качество поверхности для чистовой отделки, снаружи снабжена установленными на заводе креплениями для устройства плит утеплителя 2 и наружной облицовки. Таким образом, технология возведения совместно с конструктивным решением предлагаемой наружной стены реализует индустриальность и ускорение темпов строительства каркасных зданий, повышение уровня их заводской готовности.

Предлагаемая наружная стена каркасного здания является важным элементом конструктивнотехнологических решений современных каркасных зданий, предназначенных для массового скоростного строительства.

Источники информации.

1. Патент РФ № 2212504, БИ № 26, 20.09.2004, кл. Е04С 2/26.

2. Патент РФ № 2080445, БИ № 15, 27.05.1997, кл. Е04В 2/56.

3. Маклакова Т.Г. Высотные здания. Градостроительные и архитектурно-конструктивные проблемы проектирования. Монография. - М.: Издательство АСВ, 2006; с. 100, 101, рис. 4.31.

Claims (5)

1. Наружная стена многоэтажного каркасного здания, включающая железобетонные панели, которые расположены поэтажно и каждая из которых опирается на ригель перекрытия и соединена с колоннами, и размещенный снаружи панели слой теплоизолирующих плит, покрытый слоем облицовки, отличающаяся тем, что железобетонные панели выполнены с возможностью поэтажной установки, каждая из которых снизу и вдоль боковых сторон у смежных колонн снабжена закладными деталями и посредством фиксаторов соединена для совместного восприятия нагрузки с ригелем нижнего для этой панели перекрытия и с колоннами, при этом фиксаторы смонтированы на закладных деталях, установленных поверху ригеля и на боковых гранях этих колонн, а поверху каждая панель имеет выпуски ее вертикаль

- 3 014814 ной рабочей арматуры, закрепленные концами в бетоне ригеля верхнего для данной панели перекрытия.

2. Наружная стена здания по п.1, отличающаяся тем, что указанные фиксаторы выполнены каждый в виде отрезка стального уголкового профиля, при этом уголковые профили попарно и оппозитно прикреплены к закладным деталям указанных ригелей и колонн и размещены параллельно со смещением на толщину панели таким образом, что уголковые профили у наружной грани панели перед ее установкой прикреплены к колоннам и ригелю нижнего для этой панели перекрытия полками наружу в одной плоскости с их наружной гранью, а оппозитные им уголковые профили в каждой паре прикреплены к закладным деталям по месту вплотную к панели после установки ее в проектное положение.

3. Наружная стена здания по п.1, отличающаяся тем, что указанные фиксаторы выполнены в виде петлевых выпусков арматуры из соединяемых между собой частей панели, ригеля и колонн, при этом петлевые выпуски ригеля и колонн размещены в поперечных пазах сборных панелей с нахлестом на соответствующие петлевые выпуски панели и зафиксированы от сдвига посредством поперечных стержней или болтов с шайбами, каждый из которых установлен в зоне пересечения сопряженных петлевых выступов.

4. Наружная стена здания по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что между верхней гранью панели и низом верхнего для нее перекрытия, а также между боковыми гранями панели и примыкающих к панели колонн выполнены зазоры, которые заполнены упругим низкомодульным материалом, а фиксаторы по боковым сторонам панели установлены таким образом, что обеспечивают возможность сдвига панели в направлении к указанным зазорам.

5. Наружная стена здания по п.3, отличающаяся тем, что упругий низкомодульный материал, заполняющий указанные зазоры, выбран из группы, включающей пенополистирол, пенополиуретан и волокнистый композит.

4-1- -г4-