RU2502851C1

RU2502851C1 - Large-span spatial system of building cover

Info

Publication number: RU2502851C1
Application number: RU2012125496/03A
Authority: RU
Inventors: Иван Семенович Инжутов; Петр Андреевич Дмитриев; Максим Сергеевич Барков; Виктор Иванович Жаданов; Сергей Владимирович Деордиев
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2013-12-27

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: large-span spatial system of a building cover includes an arched cover fixed by a system of stiffening elements, made in the form of two-slope glued veneer boards, joined and fixed on two-slope glued board beams, forming the upper belt of wood and metal trusses. Trusses are made with a metal brace connected to the upper belt with the help of wood struts and are supported onto columns, or elements of the building and are defixtured in longitudinal direction by tie trusses. The two-slope board is made of "П"-shaped cross section with two-slope longitudinal glued board ribs, connected by transverse glued board ribs and upper lining. Two-slope longitudinal ribs in ends of the board are equipped with L-shaped slots at the side of the board base and are strengthened by inbuilt inclined rods. Boards are laid with L-shaped slots onto beams of the upper belt of trusses and are joined by ends by means of pads installed on top.

EFFECT: higher stiffness and strength of a structure.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении покрытий над зданиями различного назначения.The invention relates to construction and can be used in the construction of coatings over buildings for various purposes.

Известен пространственный блок покрытия, включающий верхний пояс в виде свода из стального профилированного листа с продольным расположением гофр и связанный с ним нижний пояс в виде жесткой затяжки, выполненный из деревянных балок с шарниром посередине в виде пластин нагельного типа, при этом на нижний пояс оперты попарно объединенные верхней и нижней поперечинами и промежуточными дощатыми связями вертикальные деревянные стойки, подпирающие через верхние поперечины верхний пояс (патент РФ №2282699 C1, дата приоритета 27.12.2004, дата публикации 27.08.2006, авторы Дмитриев П.А. и др., RU).A spatial block of coating is known, including an upper belt in the form of a vault made of steel profiled sheet with a longitudinal arrangement of corrugations and a lower belt connected with it in the form of a rigid tightening, made of wooden beams with a hinge in the middle in the form of plate-type plates, while the lower belt is supported in pairs united by upper and lower crossbars and intermediate plank ties vertical wooden posts supporting the upper belt through the upper crossbars (RF patent No. 2282699 C1, priority date 12/27/2004, publication date II August 27, 2006, authors Dmitriev P.A. et al., RU).

Недостатками известного аналога являются высокие трудозатраты при изготовлении и монтаже, обусловленные большим количеством узловых соединений, а также небольшой шаг конструкций при монтаже блоков, вследствие чего увеличивается количество отправочных марок.The disadvantages of the known analogue are the high labor costs in the manufacture and installation, due to the large number of nodal joints, as well as a small step of structures during the installation of blocks, which increases the number of shipping marks.

В качестве прототипа принята структурная пространственная конструкция, включающая гибкий свод-оболочку с затяжками и систему элементов жесткости между ними, под сводом-оболочкой установлены и скреплены с ним и с затяжками продольные решетчатые фермы, которые оперты по концам на несущие конструкции, верхние и нижние узлы соседних продольных ферм соединены между собой поперечными раскосно-стержневыми элементами с образованием подкрепляющей структуры с перекрестными фермами (патент РФ №2422599 C1, дата приоритета 31.12.2009, дата публикации 27.06.2011, авторы Дмитриев П.А. и др., RU, прототип).As a prototype, a structural spatial structure was adopted, including a flexible arch-shell with puffs and a system of stiffeners between them, longitudinal grating trusses, which are supported at the ends by supporting structures, upper and lower nodes, are installed and fastened with it and with puffs neighboring longitudinal trusses are interconnected by transverse diagonal-rod elements with the formation of a reinforcing structure with cross trusses (RF patent No. 2422599 C1, priority date 12/31/2009, publication date 06/27/2 011, authors Dmitriev P.A. et al., RU, prototype).

Недостатками прототипа являются: во-первых, ограниченная длина здания, перекрываемого большепролетным покрытием, в связи с опиранием концов продольных решетчатых ферм на несущие конструкции, что связано с необходимостью установки дополнительных опорных колонн и с дополнением структурной пространственной конструкции в торцах несущими плоскими конструкциями для опирания продольных решетчатых ферм; во-вторых, использование гнуто клееных плит с гнутоклееными элементами, что увеличивает трудоемкость и сроки изготовления; в-третьих, обеспечение пространственной жесткости конструкции за счет совместной работы свода-оболочки и подкрепляющей структуры не по всей поверхности, а лишь в точках их пересечения, в-четвертых, не рациональность применения гибких материалов при выполнении большепролетного покрытия, в-пятых, большое количество различных отправочных марок.The disadvantages of the prototype are: firstly, the limited length of the building, covered by a large-span coating, due to the support of the ends of the longitudinal trellised trusses on the supporting structures, which is associated with the need to install additional supporting columns and with the addition of the structural spatial structure at the ends of the supporting flat structures to support the longitudinal trellised farms; secondly, the use of bent glued boards with bent glued elements, which increases the complexity and production time; thirdly, ensuring the spatial rigidity of the structure due to the joint work of the arch-shell and the supporting structure not over the entire surface, but only at the points of intersection, fourthly, the rationality of the use of flexible materials when performing long-span coatings, fifthly, a large number various shipping marks.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости, уменьшение количества отправочных марок, повышение жесткости и прочности конструкции.The objective of the invention is to reduce the complexity, reducing the number of shipping marks, increasing the rigidity and strength of the structure.

Для решения поставленной задачи в большепролетной пространственной системе покрытия здания, включающей сводчатое покрытие, подкрепленное системой элементов жесткости, согласно изобретению, формообразующие элементы сводчатого покрытия выполнены в виде двухскатных клеефанерных плит заводской готовности, которые состыкованы и закреплены на двухскатных клеедощатых балках, образующих верхний пояс деревометаллических ферм, выполненных с металлической затяжкой, соединенной с верхним поясом при помощи деревянных раскосов, имеющих одинаковую длину, деревометаллические фермы оперты на несущие колонны или элементы здания и попарно раскреплены в продольном направлении связевыми фермами, при этом двухскатная клеефанерная плита выполнена П-образного поперечного сечения с двухскатными продольными клеедощатыми ребрами, связанными поперечными клеедощатыми ребрами, и с верхней обшивкой, закрепленной на ребрах, двухскатные продольные ребра в торцах упомянутой плиты снабжены Г-образными пазами со стороны основания и усилены вклеенными наклонными стержнями, плиты уложены Г-образными пазами на балки верхнего пояса деревометаллических ферм и состыкованы между собой посредством накладок с крепежными элементами, а соединение плит с балками верхнего пояса деревометаллических ферм выполнено либо с помощью упомянутых накладок с крепежными элементами, либо с помощью металлических башмаков, установленных на балках верхнего пояса деревометаллических ферм в местах опирания на них Г-образными пазами продольных ребер плит.To solve the problem in a large-span spatial building coating system, including vaulted coating, reinforced by a system of stiffeners, according to the invention, vaulting forming elements are made in the form of factory-prepared gable slabs that are joined and secured to gable beams forming the upper belt of wood-metal trusses made with a metal puff connected to the upper belt by means of wooden braces having one length, wood-metal trusses are supported on supporting columns or building elements and are pairwise longitudinally coupled by connecting trusses, while the gable slab is made of a U-shaped cross section with gable longitudinal glue-grooved ribs connected by transverse glue-grooved ribs, and with the upper casing fixed to ribs, gable longitudinal ribs at the ends of the said plate are provided with L-shaped grooves on the base side and reinforced with glued inclined rods, the plates are laid G-o grooves on the beams of the upper belt of the wood-metal trusses and are joined together by means of plates with fasteners, and the connection of the plates with the beams of the upper belt of the wood-metal trusses is made either using the above-mentioned overlays with fasteners, or using metal shoes mounted on the beams of the upper belt of the wood-metal trusses in places where they are supported by L-shaped grooves of the longitudinal edges of the plates.

Согласно изобретению, верхний пояс деревометаллических ферм, образованный двухскатными клеедощатыми балками, выполнен в виде одной или двух ветвей.According to the invention, the upper belt of wood-metal trusses formed by gable gable beams is made in the form of one or two branches.

Согласно изобретению, верхний пояс деревометаллических ферм образован или из двух, или из трех, или из четырех двухскатных клеедощатых балок.According to the invention, the upper belt of wood-metal trusses is formed of either two, or three, or of four gable girder beams.

Согласно изобретению, металлический башмак для соединения плиты с двухскатной клеедощатой балкой образован Г-образной полосой, на торцах которой перпендикулярно ее внешней поверхности жестко закреплены накладки, между которыми установлено продольное ребро плиты, при этом Г-образная полоса башмака закреплена на балке, а накладки закреплены на боковинах продольного ребра плиты.According to the invention, a metal shoe for connecting the plate with a gable girder is formed by an L-shaped strip, on the ends of which the plates are rigidly fixed perpendicular to its outer surface, between which a longitudinal rib of the plate is installed, while the L-shaped strip of the shoe is fixed to the beam, and the plates are fixed on the sides of the longitudinal edge of the plate.

Технический результат от реализации изобретения обусловлен в основном тем, что в формообразовании пространственной системы за основной элемент принята двухскатная клеедощатая балка. Ее преимущество при работе на изгиб или сжатие с изгибом перед балками с постоянной высотой поперечного сечения обусловлено увеличением высоты сечения от его торца к середине с той же тенденцией, что и изгибающих моментов (в большинстве случаев). За счет криволинейного верхнего пояса фермы в связи с использованием в нем двухскатных элементов происходит увеличение разгружающих моментов от действия сжимающих усилий. Это связано с увеличением эксцентриситетов, с которыми оказываются приложенными узловые сжимающие усилия. Последнее обстоятельство и приводит к увеличению разгружающих моментов, возникающих от действия этих усилий, и к некоторому выравниванию моментов в верхних поясах в целом. Кроме этого, при использовании крупноразмерных двускатных плит, монтируемых на упомянутые фермы, представляется возможным заметно увеличить шаг несущих конструкций (до 12 м), тем самым сократить количество отправочных марок, а также уменьшить сроки возведения. К тому же, совместная работа плит с фермами образует жесткий диск покрытия. Заявляемая большепролетная пространственная система покрытия может быть трансформирована под пролеты 48 м, 36 м и 24 м, путем уменьшения количества двухскатных балок верхнего пояса от четырех до двух.The technical result from the implementation of the invention is mainly due to the fact that in the shaping of the spatial system for the main element adopted gable adhesive beam. Its advantage when working on bending or compression with bending over beams with a constant height of the cross section is due to the increase in the height of the section from its end to the middle with the same tendency as bending moments (in most cases). Due to the curvilinear upper belt of the truss, in connection with the use of gable elements in it, there is an increase in unloading moments from the action of compressive forces. This is due to an increase in eccentricities with which nodal compressive forces are applied. The latter circumstance leads to an increase in the unloading moments arising from the action of these efforts, and to some equalization of the moments in the upper belts as a whole. In addition, when using large-sized gable slabs mounted on the mentioned trusses, it seems possible to significantly increase the step of the supporting structures (up to 12 m), thereby reducing the number of shipping marks, as well as reducing the construction time. In addition, the collaboration of slabs with farms forms a hard drive cover. The inventive wide-span spatial coating system can be transformed under the spans of 48 m, 36 m and 24 m, by reducing the number of gable beams of the upper belt from four to two.

На фиг.1 схематично изображена большепролетная пространственная система покрытия здания, общий вид; на фиг.2 изображена двухскатная клеефанерная плита заводской готовности; на фиг.3 изображен вариант соединения крупноразмерных двухскатных клеефанерных плит с верхним поясом деревометаллической фермы с помощью накладки с крепежными элементами; на фиг.4 изображен вариант соединения крупноразмерных двухскатных клеефанерных плит с верхним поясом деревометаллической фермы с помощью металлических башмаков.Figure 1 schematically depicts a wide-span spatial system for covering a building, a general view; figure 2 shows a gable prefabricated glue slab; figure 3 shows a variant of the connection of large-sized gable slabs with the upper belt of a metal truss using a lining with fasteners; figure 4 shows a variant of connecting large-sized gable slabs with the upper belt of a wood-metal farm using metal shoes.

Большепролетная пространственная система покрытия здания, изображенная на фиг.1, содержит большепролетные деревометаллические фермы 1, установленные на колонны 2 с шагом 12 м. Верхний пояс фермы 1 образован двумя ветвями из двухскатных клеедощатых балок 3 длиной 12,5 м, сопряженных между собой известными способами, с прямоугольными или со скошенными торцами (условно не показано). Геометрическая схема несущей деревометаллической фермы пролетом 48 м принята таким образом, что узлы верхнего пояса, образованного двумя ветвями из двухскатных клеедощатых балок 3 длиной 12,5 м, расположены на дуге окружности и разделяют ее на четыре равные части. Наличие двухветвевого верхнего пояса позволяет трансформировать конструкцию под определенный шаг без внесения существенных изменений, путем уменьшения ветвей от двух до одной и шага колонн 12м и 6 м, соответственно. Металлическая затяжка 4, образующая нижний пояс фермы 1, выполнена в виде двутавра из спаренных швеллеров и соединена с верхним поясом при помощи деревянных раскосов 5 прямоугольного сечения, имеющих одинаковую длину. В продольном направлении фермы 1 попарно раскреплены связевыми фермами 6, обеспечивающими геометрическую неизменяемость системы. На балки 3 верхних поясов ферм установлены и закреплены плиты покрытия, в качестве которых использованы двухскатные клеефанерные плиты 7 заводской готовности. Упомянутая плита 7, изображенная на фиг.2, выполнена П-образного поперечного сечения и образована двухскатными продольными клеедощатыми ребрами 8, связывающими их поперечными клеедощатыми ребрами 9 и верхней фанерной обшивкой 10, закрепленной на ребрах. Обшивка плиты может быть выполнена также из ориентированно-стружечных плит (ОСП) или из металлических профилированных листов. Плита 7 снабжена в торцах Г-образными пазами 11, выполненными в продольных ребрах 8 со стороны основания плиты и образующими опорные поверхности, которыми плита оперта на балки 3, как показано на фиг.3 и фиг.4. При этом продольные ребра 8 усилены в торцах упрочняющими металлическими элементами в виде вклеенных наклонных стержней 12.The wide-span spatial building coating system depicted in Fig. 1 contains large-span wood-metal trusses 1 mounted on columns 2 with a pitch of 12 m. The upper girdle of the truss 1 is formed by two branches of double-pitch adhesive beams 3 12.5 m long, interconnected by known methods , with rectangular or with beveled ends (not shown conditionally). The geometric diagram of the load-bearing wood-metal truss with a span of 48 m is adopted in such a way that the nodes of the upper belt formed by two branches of double-pitched adhesive beams 3 with a length of 12.5 m are located on an arc of a circle and divide it into four equal parts. The presence of a two-branch upper belt allows you to transform the structure for a specific step without making significant changes, by reducing the branches from two to one and the pitch of the columns 12m and 6 m, respectively. The metal puff 4, forming the lower girdle of the truss 1, is made in the form of an I-beam of paired channels and connected to the upper girdle using wooden braces 5 of rectangular cross section having the same length. In the longitudinal direction, the trusses 1 are coupled in pairs by coupled trusses 6, which ensure the geometric immutability of the system. On the beams 3 of the upper truss belts installed and fixed coating plates, which are used as a gable slab 7 prefabricated ready-made plates. Mentioned plate 7, shown in figure 2, is made of a U-shaped cross section and is formed by gable longitudinal glue-grooved ribs 8, connecting them with transverse glue-grooved ribs 9 and the upper plywood sheathing 10, mounted on the ribs. Sheathing of the plate can also be made of oriented particle boards (OSB) or of metal profiled sheets. The plate 7 is provided at the ends with L-shaped grooves 11 made in the longitudinal ribs 8 from the side of the base of the plate and forming supporting surfaces by which the plate is supported on the beams 3, as shown in FIG. 3 and FIG. 4. While the longitudinal ribs 8 are reinforced at the ends with reinforcing metal elements in the form of glued inclined rods 12.

В пространственной системе покрытия плиты 7 уложены Г-образными пазами 11 на балки 3 верхнего пояса деревометаллических ферм 1, состыкованы торцами и закреплены на балках. Для стыковки плит 7 использованы установленные по верху металлические накладки 13 с крепежными элементами в виде стержней 12 или гвоздей 14. Для соединения плит 7 с балками 3 могут быть использованы накладки 13 с приваренными к ним после установки стержнями 12, введенными сверху в балки 3. Кроме этого, для соединения плит 7 с балками 3 могут быть использованы закрепленные на балках 3 металлические башмаки 15, в каждом из которых установлено продольное ребро 8 плиты (фиг.4). Упомянутый башмак 15 образован Г-образной полосой 16, на концах которой перпендикулярно внешней поверхности приварены накладки 17. Между накладками 17 установлено продольное ребро 8 плиты. При этом Г-образная полоса 16 закреплена винтами или гвоздями 14 на балке 3, а накладки 17 закреплены на боковинах продольного ребра 8 плиты.In the spatial coating system, slabs 7 are laid by L-shaped grooves 11 on beams 3 of the upper belt of wood-metal trusses 1, joined by ends and fixed on beams. For joining plates 7, top-mounted metal plates 13 with fasteners in the form of rods 12 or nails 14 are used. For connecting plates 7 with beams 3, plates 13 with rods 12 welded to them after installation and inserted into the beams 3 above can be used. this, to connect the plates 7 with the beams 3 can be used mounted on the beams 3 metal shoes 15, in each of which is installed a longitudinal rib 8 of the plate (figure 4). Said shoe 15 is formed by a L-shaped strip 16, on the ends of which plates 17 are welded perpendicular to the outer surface. A longitudinal rib 8 of the plate is installed between the plates 17. While the L-shaped strip 16 is fixed with screws or nails 14 on the beam 3, and the lining 17 is fixed on the sides of the longitudinal ribs 8 of the plate.

Использование в системе покрытия унифицированных двухскатных клеедощатых балок дает возможность использовать одну и ту же технологическую линию для изготовления основной массы элементов и применить шаг колонн 12 м.The use in the coating system of unified gable gable beams makes it possible to use the same production line for the manufacture of the bulk of the elements and apply a column pitch of 12 m.

Преимущество заявляемой пространственной системы покрытия здания с применением двухскатных элементов по сравнению с прототипом заключается в образовании жесткого диска покрытия по всей площади, в использовании рациональной геометрической формы элементов, составляющих конструкцию, в уменьшении сроков и трудоемкости изготовления элементов конструкций пространственной системы за счет использования двухскатных клеедощатых балок, в увеличении шага основных несущих конструкций при использовании крупноразмерных двухскатных клеефанерных плит, в использовании элементов конструкции повышенной заводской готовности.The advantage of the claimed spatial system for building cover with the use of gable elements in comparison with the prototype is the formation of a hard disk cover over the entire area, in the use of a rational geometric shape of the elements making up the structure, in reducing the time and complexity of manufacturing structural elements of the spatial system through the use of gable beams , in increasing the pitch of the main load-bearing structures when using large-sized gable glue chip boards, to use elements of increased prefabrication construction.

Технический результат заявленной пространственной системы покрытия здания в отличие от известных решений состоит в получении прочной большепролетной пространственной системы, включающей двухскатные клеедощатые элементы, в увеличении жесткости в связи с получением единого жесткого диска покрытия, в уменьшении количества отправочных марок, в уменьшении трудоемкости и сроков изготовления, в повышении заводской готовности элементов системы покрытия, в обеспечении возможности их доставки на строительную площадку в отдаленные районы без привлечения специального транспорта, а также в оптимизации и унификации технологии их изготовления.The technical result of the claimed spatial coating system of the building, in contrast to the known solutions, consists in obtaining a durable large-span spatial system, including gable adhesive elements, in increasing the rigidity in connection with obtaining a single hard disk coating, in reducing the number of shipping marks, in reducing the complexity and timing of manufacturing, in increasing the factory readiness of the elements of the coating system, in ensuring the possibility of their delivery to the construction site in remote areas b of attracting special vehicles, as well as to streamline and unify their production technology.

Claims

1. Большепролетная пространственная система покрытия здания, включающая сводчатое покрытие, подкрепленное системой элементов жесткости, отличающаяся тем, что формообразующие элементы сводчатого покрытия выполнены в виде двухскатных клеефанерных плит заводской готовности, которые состыкованы и закреплены на двухскатных клеедощатых балках, образующих верхний пояс деревометаллических ферм, выполненных с металлической затяжкой, соединенной с верхним поясом при помощи деревянных раскосов, имеющих одинаковую длину, деревометаллические фермы оперты на несущие колонны или элементы здания и попарно раскреплены в продольном направлении связевыми фермами, при этом двухскатная клеефанерная плита выполнена П-образного поперечного сечения с двухскатными продольными клеедощатыми ребрами, связанными поперечными клеедощатыми ребрами, и с верхней обшивкой, закрепленной на ребрах, двухскатные продольные ребра в торцах упомянутой плиты снабжены Г-образными пазами со стороны основания и усилены вклеенными наклонными стержнями, плиты уложены Г-образными пазами на балки верхнего пояса деревометаллических ферм и состыкованы между собой посредством накладок с крепежными элементами, а соединение плит с балками верхнего пояса деревометаллических ферм выполнено либо с помощью упомянутых накладок с крепежными элементами, либо с помощью металлических башмаков, установленных на балках верхнего пояса деревометаллических ферм в местах опирания на них Г-образными пазами продольных ребер плит.1. A large-span spatial building coating system, including a vaulted coating, supported by a system of stiffeners, characterized in that the forming elements of the vaulted coating are made in the form of prefabricated double-pitch glued plywood plates that are joined and fixed on double-pitch adhesive beams forming the upper belt of wood-metal trusses made with a metal puff connected to the upper belt by means of wooden braces having the same length, wood-metal the trusses are supported on supporting columns or building elements and are pairwise longitudinally fastened by connecting trusses, while the gable slab is made of a U-shaped cross-section with gable longitudinal glue-grooved ribs connected by transverse glue-grooved ribs and with a upper casing fixed to the ribs, gable the ribs at the ends of the said plate are provided with L-shaped grooves on the base side and reinforced with glued inclined rods, the plates are laid with L-shaped grooves on the upper beams belts of wood-metal trusses and are joined to each other by means of overlays with fasteners, and the connection of plates with beams of the upper belt of wood-metal trusses is made either using the above-mentioned overlays with fasteners, or using metal shoes mounted on beams of the upper belt of wood-metal trusses L-shaped grooves of the longitudinal edges of the plates.

2. Большепролетная пространственная система покрытия по п.1, отличающаяся тем, что верхний пояс деревометаллических ферм, образованный двухскатными клеедощатыми балками, выполнен в виде одной или двух ветвей.2. The wide-span spatial coating system according to claim 1, characterized in that the upper belt of wood-metal trusses formed by gable gable beams is made in the form of one or two branches.

3. Большепролетная пространственная система покрытия по п.1, отличающаяся тем, что верхний пояс деревометаллических ферм образован или из двух, или из трех, или из четырех двухскатных клеедощатых балок.3. The wide-span spatial coating system according to claim 1, characterized in that the upper belt of the wood-metal trusses is formed of either two, or three, or of four double-pitch adhesive beams.

4. Большепролетная пространственная система покрытия по п.1, отличающаяся тем, что металлический башмак для соединения плиты с двухскатной клеедощатой балкой образован Г-образной полосой, на торцах которой перпендикулярно ее внешней поверхности жестко закреплены накладки, между которыми установлено продольное ребро плиты, при этом Г-образная полоса башмака закреплена на балке, а накладки закреплены на боковинах продольных ребер плиты. 4. The wide-span spatial coating system according to claim 1, characterized in that the metal shoe for connecting the plate to the gable girder is formed by a L-shaped strip, on the ends of which are overlays rigidly fixed to the ends of the plate, between which a longitudinal edge of the plate is installed, while The L-shaped strip of the shoe is fixed on the beam, and the pads are fixed on the sides of the longitudinal ribs of the plate.