Конструкция многоэтажного здания

 

Конструкция многоэтажного здания, включающая примыкающие друг к другу вертикальные секции, выполненные из установленных друг на друга объемных блоков в виде плоских продольных и поперечных внутренних стен, наружных стен, образующих выступы в плане здания и плит потолка, и наружное ограждение, и плиты перекрытий, образующие конструкцию лестнично-лифтового узла и помещения, расположенные между смежными вертикальными секциями.

Отличие состоит в том, что каждая вертикальная секция снабжена центральным стволом, выполненным из цилиндрических или многоугольных объемных блоков с проемами, а объемные блоки вертикальной секции установлены вокруг центрального ствола с совмещением их проемов, причем продольные и поперечные внутренние стены каждого объемного блока вертикальных секций расположены с образованием трапециевидной формы части блока в плане, а его наружная стена имеет цилиндрическую или многоугольную форму блока в плане, при этом вертикальные секции здания установлены по трем направлениям вокруг конструкции лестнично-лифтового узла. Кроме того, цилиндрические и многоугольные наружные стены вертикальных секций и стены центрального ствола снабжены над проемом кольцевым ребром, а по периметру - предварительно напряженной арматурой, расположенной ниже срединной плоскости перекрытий и по кольцевому ребру, конструкция снабжена замоноличенным арматурным каркасом, расположенным в местах сопряжения цилиндрических наружных стен объемных блоков вертикальных секций, объемные блоки вертикальных секций и центрального столба выполнены сборными или монолитными, наружные стены цилиндрической или многоугольной формы объединены доборной наружной стеной, плиты потолка каждого объемного блока вертикальных секций выполнены вспарушенными в части выступов секций в плане здания и плоской в трапециевидной части объемного блока, причем плита потолка в месте соединения вспарушенной и плоской частей снабжена кольцевым ребром. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности, к области строительства многоэтажных жилых и общественных зданий из сборного и монолитного железобетона.

Известны конструкции многоэтажных зданий из сборных и монолитных объемных блоков, изготавливаемых в заводских условиях или на полигонах. Такие объемные блоки типа "лежачий стакан" или "колпак" имеют призматическую форму, при монтаже устанавливаются друг на друга. Сопряжение объемных блоков в плане образует конструкцию многоэтажного здания. Стены блоков воспринимают вертикальную нагрузку, а при воздействии горизонтальной ветровой или сейсмической нагрузки, совместная работа смежных рядов установленных друг на друга блоков обеспечивает восприятие стенами и этих сил пропорционально жесткости. Обычно конструкции таких зданий /I/ в плане состоят из блоков, образующих помещения, например жилые квартиры, лестнично-лифтовый узел. Здания из таких блоков получили наибольшее распространение в практике строительства.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявленному решению является конструкция многоэтажного здания по авт. св. N 1838528, кл. Е 04 В 1/348, E 04 H 1/02, 1993 г. поскольку оно имеет большее число общих существенных признаков с заявленным решением. Указанное известное решение принято за прототип. Характеризуется оно тем, что конструкция многоэтажного здания, включающая примыкающие друг к другу вертикальные секции, выполненные из установленных друг на друга объемных блоков в виде плоских продольных и поперечных стен внутренних, наружных стен, образующих выступы в плане здания, и плит потолка, и наружное ограждение и плиты перекрытий, образующие конструкцию лестнично-лифтового узла и помещения, расположенные между смежными вертикальными секциями.

Недостатком такой конструкции является то, что вертикальные секции не имеют центрального ствола, позволяющего объединить коммуникации в единый узел, плоские стены, выполненные в прямоугольной системе координат, не дают возможность расширить секции в плане и повысить их жесткость, формы наружных стен не позволяют создать монтажные единицы с минимальным расходом материала, а расположение секции вокруг лестнично-лифтового узла не позволяет использовать его с наибольшим эффектом. Кроме того, не создается возможность эффективно использовать предварительное напряжение арматуры, в конструкции трудно осуществляется локальное ее усиление, конструкция выполнена только сборной, нет возможности эффективно снизить теплопотери, не экономится бетон и арматурная сталь в плитах перекрытия.

Целью изобретения является повышение несущей способности конструкции здания из объемных блоков, повышение этажности, повышение плотности застройки и архитектурной выразительности, снижение расхода арматурной стали, снижение теплопотерь и расхода теплоизоляционных материалов, локальное увеличение несущей способности, снижение расхода бетона.

Сущностью изобретения является то, что в конструкции здания каждая вертикальная секция снабжена центральным стволом, выполненным из цилиндрических или многоугольных объемных блоков с проемами, а объемные блоки вертикальной секции установлены вокруг центрального ствола с совмещением их проемов, причем продольные и поперечные внутренние стены каждого объемного блока вертикальных секций расположены с образованием трапециевидной формы части блока в плане, а его наружная стена имеет цилиндрическую или многоугольчатую форму в плане, при этом вертикальные секции здания установлены по трем направлениям вокруг конструкции лестнично-лифтового узла.

Кроме того цилиндрические или многоугольные наружные стены вертикальных секций и стены центрального ствола снабжены над проемами кольцевыми ребрами, а по периметру предварительно напряженной арматурой, расположенной ниже срединной плоскости перекрытий и по кольцевому ребру, конструкция снабжена замоноличенным арматурным каркасом, расположенным в местах сопряжения цилиндрических или многоугольных стен объемных блоков вертикальных секций, объемные блоки вертикальных секций и центрального столба выполнены сборными или монолитными, плиты потолка каждого объемного блока вертикальных секций выполнены вспарушенными в части выступов секций в плане здания и плоской в трапециевидной части объемного блока, причем плита потолка в месте соединения вспарушенной и плоской частей снабжена кольцевым ребром, цилиндрические или многоугольные наружные стены объединены доборной наружной стеной.

Суть изобретения раскрыта на чертежах, где представлено на фиг.1 - конструкция многоэтажного здания из объемных блоков в плане, на фиг.2 - фрагмент вертикального разреза секции, на фиг. 3 секция конструкции многоэтажного здания в плане, на фиг.4 горизонтальный разрез объемного блока, составленного из цилиндрического и трапецеидального в плане элементов, на фиг.5 вид сверху цилиндрического элемента и его вертикальный разрез, на фиг.6 вид сверху трапецеидального элемента и его вертикальный разрез, на фиг.7 разрез вспарушенный плиты перекрытия и цилиндрического элемента, кольцевое ребро над проемом и преднапряженный арматурный пояс вокруг плиты, на фиг.8 вариант трапецеидального в плане элемента с Г-образной поперечным сечением.

Конструкция многоэтажного здания из объемных блоков /фиг.1/ состоит из трех секций 1, сгруппированных вокруг лестнично-лифтового узла 2. Каждая вертикальная секция снабжена центральным стволом /фиг.1,3/, выполненным из установленных друг на друга цилиндрических или многогранных в плане объемных блоков 3 с проемами, состоящих из стен, плиты пола, плиты потолка или другой плиты, совмещающей эти функции, возможно внутренних перегородок.

Вокруг этого блока 3 установлены объемные блоки 4 секции /фиг.3,2/. Причем продольные или поперечные внутренние стены объемного блока 4 /фиг.4/ расположены с образованием трапециевидной формы части 6 блока в плане, а наружные стены 9, имеющие в плане цилиндрическую или многогранную форму, образуют цилиндрическую часть 5.

Секции 1 /фиг.1/ соединены друг с другом конструкцией лестнично-лифтового узла 2, образуя развитую в трех направления структуру. Конструкция лестнично-лифтового узла образована цилиндрическими или многогранными объемными элементами 7 и плитами перекрытия 8, заполняющими пространство между секциями 1 и цилиндрическими элементами 7. В зависимости от этажности здания конструкция лестнично-лифтового узла меняется и может не иметь в составе объемных элементов.

Таким образом, в целом, конструкция здания представляет развитую в трех направлениях структуру, образованную тремя секциями 1, сгруппированными вокруг лестнично-лифтового узла 2. Это позволяет повысить момент инерции сечения здания, повысит жесткость и сопротивляемость горизонтальным ветровым и сейсмическим нагрузкам. Такая структура позволяет повысить загруженность лестнично-лифтового узла и экономичность конструкции в целом.

Соединение всех объемных блоков 3 и 4 между собой /фиг.1/ в плоскости перекрытий в каждой секции 1 и объемных блоков 4, примыкающих к элементам 7 лестнично-лифтового узла, осуществляется путем сварки закладных деталей и заделки стыков.

По вертикали объемные блоки устанавливаются друг на друга через цементно-песчаный раствор или упругие площадки и при строительстве высотных зданий свариваются через закладные детали.

Секции 1 конструкций зданий /фиг.3/ имеют криволинейный периметр наружных стен, образованных объемными блоками 4. В случае необходимости повысить теплофизические характеристики здания, каждая секция может иметь доборные наружные стены, соединяющие смежные объемные блоки 4 между собой, т. е. соединяющие их наружные стены 9. Доборные стены могут быть плоскими 10 или криволинейными 11 /фиг.4/ в зависимости от архитектурных требований к зданию. Пространство между доборными стенами 10 или 11 и объемными блоками 4 позволяет создать эффект "термоса" или может быть использовано для воздушного обогрева или шкафов и позволяет легко менять толщину доборных стен 10 или 11.

При необходимости повысить несущую способность здания, например при повышении этажности или для повышения сейсмостойкости конструкции, в месте сопряжения криволинейных стен блоков 4 /фиг.3/ или блоков 4 и 7 может быть установлен арматурный каркас 12 и произведено замоноличивание этой зоны 13.

Блокировка рядом стоящих конструкций многоэтажных зданий производится через вертикальные секции 1.

Объемные блоки 4 /фиг.4/ у цилиндрической или многогранной части имеют наружные стены 9, которые могут быть однослойными или многослойными. Сам цилиндрический элемент 5 блока 4 секции 1, как это показано на фиг.5, со стороны внутренней стены 14 имеет проем 15, через который элемент 5 объединен с трапециевидным в плане элементом 6 /фиг.4,6/. Кроме того, цилиндрический элемент 5 /фиг.5/ имеет плиту перекрытия 16.

Экономичность объемного блока 4 обусловлена экономичностью цилиндрической части 5, у которой вокруг плиты перекрытия 16 /фиг.7/ в пазах 17 располагается преднапряженная кольцевая замкнутая арматура 18. Кольцевая замкнутая арматура расположена ниже серединной плоскости плиты и создает распор, воспринимающий изгибающий момент в пролете плиты. Это позволяет снизить расход арматуры в пролете плиты. Пазы 17 элемента 5 заделываются антикоррозионным раствором.

Для более существенного снижения расхода арматуры в пролете плиты 5 в месте проема 11 имеет выступ 19 /фиг.5,7/ в виде полукольца, что дает возможность выбрать оптимальное расположение преднапряженной арматуры 18.

Такую же преднапряженную арматуру имеют цилиндрические элементы 3 /фиг. 3/ и 7 /фиг.1/. Кольцевая преднапряженная арматура 18 также повышает трещиностойкость и жесткость стен.

Как показано на фиг.7, плиты перекрытия 16 могут иметь вспарушенную нижнюю поверхность 20 с меньшей толщиной в их центре, что позволяет снизить расход бетона.

Трапециевидный элемент 6 объемного блока 4 показан на фиг.6. Элемент 6 имеет стены 21 и может иметь перегородку 22. Кроме того он имеет плиту перекрытия 23. Один торец плиты имеет круглую форму в соответствии с радиусом плиты цилиндрического элемента 5, к которому он примыкает. Малые пролеты плиты перекрытия 23 обеспечивают экономичность с точки зрения расхода арматурной стали.

При сборке объемного блока 4 из элементов 5 и 6 круговой торец элемента плиты перекрытия 23 примыкает к плите перекрытия 16. Соединение плиты 23 с плитой 16 осуществляется через раскрытый сверху в месте примыкания паз 17 плиты 16.

Трапециевидный элемент 6 может иметь и другую конструкцию, так это показано на фиг.8. Блок выполняется с одной стеной 24, плитой перекрытия 23 и возможно с перегородкой. В этом случае толщина стены увеличивается и служит ограждающей конструкцией для двух смежных объемных блоков. Такой Г-образный в сечении элемент примыкает в центре секции к блокам 3 секции 1 и двойные стены исключаются.

Объединение элементов 5 и 6 в объемный блок 4 может быть осуществлено и при их формовании, если для монтажа применяются соответствующие грузоподъемные средства.

Объемные блоки 3 и 4 могут быть выполнены с монолитными плитами потолка и отдельными плитами перекрытия. В этом случае все междуэтажные перекрытия состоят из двух слоев.

Формование объемных элементов 3, 4 и 7 может производиться и на месте их установки, т.е. конструкция превращается полностью в монолитную. В этом случае применяется переставная опалубка. При этом стены объемных смежных элементов 3 и элементов 6, стены смежных элементов превращаются в одинарные.

Таким образом предлагаемая конструкция здания по сравнению с известными решениями, благодаря развитому в трех направлениях сечению конструкции, обусловленную применением цилиндрических элементов, позволяет повысить его жесткость для восприятия горизонтальных нагрузок и повысить этажность здания или снизить расход материалов, повысить плотность застройки, увеличив плотность застройки.

Преднапряжение по контуру объемных элементов резко снижает расход арматурной стали. Вспарушенность плиты перекрытия снижает расход бетона. Возможность устройства железобетонного каркаса между криволинейными в плане стенами, дает средство для повышения несущей способности здания или его локальных зон. Возможность отделить от несущей конструкции и изменить форму наружных стеновых панелей с образованием полостей, позволяет снизить теплопотери и изменить архитектурный облик здания одной и той же конструктивной системы.

Формула изобретения

1. Конструкция многоэтажного здания, включающая примыкающие друг к другу вертикальные секции, выполненные из установленных друг на друга объемных блоков в виде плоских продольных и поперечных внутренних стен, наружных стен, образующих выступы в плане здания, и плит потолка, и наружное ограждение и плиты перекрытий, образующие конструкцию лестнично-лифтового узла и помещения, расположенных между смежными вертикальными секциями, отличающаяся тем, что каждая вертикальная секция снабжена центральным стволом, выполненным из цилиндрических или многоугольных объемных блоков с проемами, а объемные блоки вертикальной секции установлены вокруг центрального ствола с совмещением их проемов, причем продольные и поперечные внутренние стены каждого объемного блока вертикальных секций расположены с образованием трапециевидной формы части блока в плане, а его наружная стена имеет цилиндрическую или многоугольную форму в плане, при этом вертикальные секции здания установлены по трем направлениям вокруг конструкции лестнично-лифтового узла.

2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрические или многоугольные наружные стены вертикальных секций и стены центрального ствола снабжены над проемами кольцевым ребром, а по периметру предварительно напряженной арматурой, расположенной ниже срединной плоскости перекрытий и по кольцевому ребру.

3. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена замоноличенным арматурным каркасом, расположенным в местах сопряжения цилиндрических или многоугольных наружных стен объемных блоков вертикальных секций.

4. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что объемные блоки вертикальных секций и центрального столба выполнены сборными или монолитными.

5. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что наружные стены цилиндрической или многоугольной формы объемных элементов объединены доборной наружной стенкой.

6. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что плиты потолка каждого объемного блока вертикальных секций выполнены вспарушенными в части выступов секций в плане здания и плоской в трапециевидной части объемного блока, причем плита потолка в месте соединения вспарушенной и плоской частей снабжена кольцевым ребром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8