Несущая стена многоэтажного здания

 

Изобретение относится к строительству, а именно к многоэтажным зданиям с несущими монолитными стенами. Цель изобретения - регулирование жесткости несущих стен по высоте здания, повышение прочности и эффективности (энергоемкости) работы стены. Известны стены со щелями, прорезями, с регулируемым их расположением по высоте здания при одинаковой их жесткости. Новым в предлагаемой несущей стене многоэтажного здания является выполнение стен с прорезями через этаж и переменной жесткости пропорционально эпюре сдвиговых сил от сейсмической (ветровой) нагрузки, при этом прорези выполнены с защитными слоями и расположенными в них упруго-пластическими элементами. 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в сейсмостойком строительстве многоэтажных зданий.

Известна конструкция стены, состоящая из упругого каркаса и сборных несущих стеновых элементов с вертикальными прорезями, соединенных с каркасом. При приложении горизонтальной нагрузки каждый элемент стены с прорезями работает как жесткая рамная конструкция, обладающая большой упругостью. При приложении большой сейсмической нагрузки элемент стены сначала пружинит, потом разрушается (патент США N 3736712, Е 04 Н 9/02, 1973).

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности является конструкция стены здания, выполненная из сборных железобетонных стеновых панелей, с устройством щелей, впадин, швов, пустот, межарматурных зон. Соединение панелей с каркасом жесткое, с достаточной прочностью стен на разрыв для обычных условий нагружения. При сейсмическом нагружении происходит разрушение ослабленных участков стен, после чего происходит постепенное снижение прочности стен и полная потеря прочности стен происходит после полной потери прочности несущего каркаса (заявка Японии N 45-24104, Е 04 В 2/02, 1970).

Недостатком решений является низкая прочность сечений перемычечных зон между смежными вертикальными прорезями на восприятие вертикальных сдвиговых сил, постоянная (одинаковая) жесткость стены по высоте здания. Выполнение прорезей сквозными снижает звукоизоляционные качества стены, а замена пpорезей на ослабленные бетонные неармированные (межарматурные) зоны обусловливает их разрушение, как хрупкое, без упруго-пластических деформаций. Расположение прорезей на каждом этаже ограничивает высоту сечения перемычечной зоны и высоту самих прорезей, что снижает эффективность применения данной конструкции, которая обеспечивается при условии, что разрушение простенков между прорезями должно происходить раньше, чем перемычечных зон, а обеспечение таких условий в известных решениях требует дополнительных затрат на армирование (усиление).

Цель изобретения регулирование жесткости несущих стен по высоте здания, пропорционально эпюре сдвиговых горизонтальных сил, повышение прочности перемычечных зон и повышение эффективности (энергоемкости) работы стен на восприятие сейсмических (ветровых) нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что несущая стена многоэтажного здания, включающая вертикальные прорези в пределах высоты этажа и полки для опирания плит перекрытия, выполнена с устройством вертикальных прорезей через этаж с различными по величине шагами, которые имеют максимальную величину в нижнем этаже и минимальную в верхнем, при этом прорези выполняются по ширине, меньшей толщины стены, с образованием защитных слоев и расположенные в них упруго-пластические элементы, воспринимающие сдвиговые (вдоль прорези) силы.

Предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", так как при проведении патентно-информационного поиска не было обнаружено признаков, сходных с отличительными.

В предложенном техническом решении новым признаком является выполнение стены с устройством прорезей через этаж, при этом шаг прорезей принимается максимальным в нижнем этаже и минимальным в верхнем, что обеспечивает выполнение стены переменной жесткости по высоте здания (максимальная внизу и минимальная вверху), пропорционально эпюре горизонтальных сдвиговых сил и увеличение прочности перемычечных зон за счет увеличения сечения на этаже. Выполнение прорезей с устройством защитных слоев с упруго-пластическими элементами для восприятия сдвига повышает качество выполнения стены и его звукоизоляцию. Увеличение гибкости простенков стен (между прорезями) по высоте повышает энергоемкость стены за счет исключения концентрации податливости и распределения его на всю высоту стены пропорционально эпюре сдвиговых сил.

Таким образом, при новой совокупности известных решений получаем качественно новое решение стены с переменной жесткостью по высоте и увеличенной энергоемкостью, что повышает эффективность, надежность и сейсмостойкость стены, снижает сейсмическую нагрузку и соответственно расход стали на его армирование.

На фиг. 1 показана несущая стена; на фиг. 2 фрагмент прорези с защитным армированным слоем; на фиг. 3 сечение по фрагменту стены с прорезью.

Несущая стена многоэтажного здания состоит из железобетонных простенков 1, разделенных прорезями 2, расположенных через этаж, сплошных стен 4, с полками 3, для опирания плит и перекрытий. По торцам прорезей 2 выполнены бетонные защитные слои, армированные арматурной стенкой 5 с наклонными стержнями.

Выполнение несущей стены многоэтажного здания осуществляется следующим образом: стены выполняются в крупнощитовой или иной опалубке, в которую через этаж устанавливаются элементы вставки для образования прорезей 2 из упругого мягкого материала, слабо сопротивляющийся сдвигу простенков 1, по торцам элементов-вставок (в защитном слое) устанавливаются арматурные сетки 5. После бетонирования стен и разопалубливания элементы вставки остаются в теле стенки, при этом длина (высота) прорезей принимается в пределах всей высоты этажа. Положительный эффект в сравнении с прототипом достигается тем, что вертикальная нагрузка от перекрытий и собственного веса стены воспринимается сечением стены, а горизонтальная (сейсмическая, ветровая) нагрузка воспринимается участками стен с прорезями, как более податливых, подверженных сдвиговым деформациям и поглощающих энергию сейсмического воздействия. Учитывая, что сечения простенков стен с прорезями уменьшаются по высоте стены пропорционально сдвиговым горизонтальным нагрузкам, поглощение энергии происходит равномерно (одинаково), по всей высоте стены, что повышает энергоемкость (эффективность) работы стены и соответственно его надежность и сейсмостойкость. Выполнение в местах прорезей защитных армированных слоев обеспечивает упруго-пластическую работу при восприятии вертикальных сдвиговых усилий и повышает энергоемкость стены и тем самым его сейсмостойкость.

Формула изобретения

Несущая стена многоэтажного здания, выполненная с вертикальными прорезями в пределах высоты этажа и имеющая полки для опирания плит перекрытия, отличающаяся тем, что вертикальные прорези размещены через этаж с последовательным уменьшением шага между прорезями от нижнего к верхнему этажам, причем прорези выполнены шириной, меньшей толщины стены, с образованием защитных слоев, которые имеют упругопластические элементы для восприятия направленных вдоль прорези усилий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3