Металлический каркас здания и способы его возведения
Изобретение относится к области строительства, в частности к металлическому каркасу многопролетных зданий и способу его монтажа. Техническим результатом является снижение металлоемкости и упрощение монтажа. Металлический каркас здания включает металлические колонны, имеющие двутавровое сечение с опорными пластинами, соединенные с ними опорные элементы для установки на них плит перекрытий. Опорный элемент для плит перекрытия представлен ригелем и выполнен в виде разнополочной двутавровой балки с уширенной нижней полкой и отверстиями в стенке двутавровой балки ригеля. Соединительный элемент колонны с ригелем выполнен в виде пластины с отверстиями под крепежные элементы ригеля. Пластина прикреплена к внутренней полке двутавров колонны сварным швом на уровне этажей. К верхней полке ригеля прикреплен сварным швом металлический уголок его вертикальной полкой, а горизонтальная полка уголка соединена с плитой перекрытия посредством анкерного крепления. Полость между торцами плиты и ригелем заполнена монолитным железобетоном. Предложен способ монтажа каркаса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы., 4 ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно к металлическим каркасам многопролетных многоэтажных зданий.
Известен металлический каркас здания колонны и балки, прикрепленные к колоннам одним концом шарнирно, а другим - жестко (авторское свидетельство СССР №619007, кл. E04B 1/14, 1977). Недостатком такого каркаса является наличие жестких узлов, что влечет за собой возникновение значительных изгибающих моментов в колоннах и ригелях и, следовательно, увеличение металлоемкости здания.
Изестен металлический каркас здания, включающий колонны двутаврового сечения, соединенные с ним балки и перекрытия (В.К. Файбишенко «Металлические конструкции», 1984 г., стр.73, 74, рис.50). Недостатком известного решения является высокая металлоемкость конструкций металлического каркаса, обусловленная значительными усилиями в балках, что приводит к удорожанию здания в целом.
Известен металлический каркас здания, включающий колонны двутаврового сечения, имеющие на уровне перекрытий опорные выступы, расположенные с наружной стороны полок двутавров колонн. Балки выполнены составными из двух металлических элементов и опираются на опорные выступы колонны, перекрытие расположено на балках (патент РФ №2183708, кл. E04B 1/24, E04B 1/38, 2000). Недостатком известного решения является сложность монтажа, а это приводит к увеличению трудозатрат при сооружении каркаса здания.
Наиболее близким аналогом как устройства, так и способа является металлический каркас здания, включающий колонны двутаврового сечения, имеющие на уровне перекрытий опорные выступы, расположенные с наружной стороны полок двутавров колонн. Балки выполнены составными из двух металлических элементов и опираются на опорные выступы колонны, перекрытие расположено на балках, а способ монтажа металлического каркаса, включающий установку металлических колонн, имеющих двутавровое сечение, опорных элементов - балок, которые крепят посредством шарниров к колонне, далее - металлические элементы, образующие опорный элемент - балку, навешиваются на опорные выступы, затем полость между металлическими элементами балки заполняют монолитным железобетоном, образующим внутренний элемент балки, далее осуществляют укладку на них плит перекрытия (патент РФ №2183708, кл. E04B 1/24, E04B 1/38, 2000).
Существенным недостатком известного решения, принятого за прототип является высокая металлоемкость конструкций металлического каркаса, обусловленная значительными усилиями в опорных элементах для плит перекрытия, что приводит к удорожанию здания в целом.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить несущую способность и надежность конструкции металлического каркаса при одновременном снижении металлоемкости и упрощении монтажа, так как материалы, используемые при монтаже конструкции требуют минимальной доработки на строительной площадке.
Поставленная цель достигается тем, что в металлическом каркасе здания, включающем металлические колонны, имеющие двутавровое сечение с опорными пластинами, и соединенные с ними опорные элементы для установки на них плит перекрытий, плиты перекрытия, опорный элемент для плит перекрытия представлен ригелем, выполненным в виде разнополочной двутавровой балки с уширенной нижней полкой и с отверстиями в стенке двутавровой балки ригеля, а соединительный элемент колонны с ригелем выполнен в виде пластины с отверстиями под крепежные элементы с ригелем и прикрепленной к внутренней полке двутавров колонны сварным швом на уровне этажей, при этом отверстия в стенке двутавровой балки ригеля выполнены соосными отверстиям пластины для его крепления к ней, а к верхней полке ригеля для жесткой фиксации прикреплен сварным швом металлический уголок его вертикальной полкой, а горизонтальная полка уголка соединена с плитой перекрытия посредством анкерного крепления. Полость между торцами плиты и ригелем заполнена бетоном или раствором.
Поставленная цель достигается также за счет того, что при монтаже металлического каркаса здания, включающего установку металлических колонн, имеющих двутавровое сечение с опорными пластинами, опорных элементов и укладку на них плит перекрытия, предварительно производят сборку рамы металлического каркаса на земле путем монтажа ригеля посредством крепежных элементов к соединительному элементу колонны с ригелем - пластине на верхней полке двутавров колонны, далее собранную раму металлического каркаса через траверсу подъемным краном устанавливают на анкерные выпуски фундамента, под каждую колонну, при этом анкерные выпуски имеют различную высоту, начиная от крайнего, каждый последующий выполнен с высотой ниже на толщину опорной пластины, затем на уширенную нижнюю полку ригеля укладывают плиту перекрытия, далее к верхней полке ригеля приваривают уголок его вертикальной полкой, а горизонтальную полку уголка соединяют с плитой перекрытия посредством анкерного крепления, далее полость между торцами плиты перекрытия и ригелем заполняют монолитным бетоном или раствором.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - металлический каркас здания, фрагмент плана;
- на фиг.2 - соединение колонны с опорным элементом, разрез по 1 - 1 на фиг.1;
- на фиг.3 - соединение колонны с опорным элементом, разрез по 2 - 2 на фиг.2;
- на фиг.4 - установка колонн на фундамент.
Металлический каркас здания, включает металлические колонны 1 двутаврового сечения с опорными пластинами 19 и опорные элементы - ригель 2, на которых установлены плиты перекрытия 3. Ригель 2 выполнен в виде разнополочной двутавровой балки с уширенной нижней полкой и с отверстиями 4, выполненными в стенке двутавровой балки ригеля под крепежные элементы 5 с пластиной 6, которые выполнены соосными отверстиям 7 пластины 6. Соединительный элемент колонны 1 с ригелем 2 выполнен в виде пластины 6 с отверстиями 7 под крепежные элементы 5 ригеля 2 и прикрепленной к внутренней полке 8 двутавров колонны 1 сварным швом 9 на уровне этажей. К верхней полке ригеля 2 прикреплен сварным швом 10 металлический уголок 11 его вертикальной полкой 12, а горизонтальная полка 13 соединена с плитой перекрытия 3 посредством анкерного крепления 14. Полость между торцами плиты 3 и ригелем 2 заполнена бетоном 15.
Монтаж металлического каркаса здания начинается с предварительной сборки рамы металлического каркаса на земле с установки ригеля, который закрепляют посредством крепежных элементов 5 к пластине 6, затем собранную раму металлического каркаса через траверсу 16 подъемным краном (на фиг.4 не показан), устанавливают на анкерные выпуски 17 фундамента 18, под каждую колонну 1, при этом анкерные выпуски 17 имеют различную высоту, начиная от крайнего, каждый последующий выполнен с высотой ниже на толщину опорной пластины 19, затем на уширенную нижнюю полку ригеля 2 укладывают плиту перекрытия 3, далее к верхней полке ригеля 2 приваривают уголок 11 его вертикальной полкой 12, а горизонтальную полку 13 уголка 11 соединяют с плитой перекрытия 3 посредством анкерного крепления 14, далее полость между торцами плиты перекрытия 3 и ригелем 2 заполняют монолитным бетоном или раствором 15.
Техническим результатом, достигаемым при реализации предлагаемой полезной модели, является снижение металлоемкости и упрощение монтажа, сокращение сроков возведения каркаса здания, использование материалов высокой заводской готовности, не требующих дополнительных технологических операций на строительной площадке.
1. Металлический каркас здания, включающий металлические колонны, имеющие двутавровое сечение с опорными пластинами, и соединенные с колоннами опорные элементы для установки на них плит перекрытий, плиты перекрытия, отличающийся тем, что опорный элемент для плит перекрытия представлен ригелем, выполненным в виде разнополочной двутавровой балки с уширенной нижней полкой и с отверстиям в стенке двутавровой балки ригеля, а соединительный элемент колонны с ригелем выполнен в виде пластины с отверстиями под крепежные элементы с ригелем и прикрепленной к внутренней полке двутавров колонны сварным швом на уровне этажей, при этом отверстия в стенке двутавровой балки ригеля выполнены соосными отверстиям пластины для его крепления к ней, а к верхней полке ригеля для жесткой фиксации прикреплен сварным швом металлический уголок его вертикальной полкой, а горизонтальная полка уголка соединена с плитой перекрытия посредством анкерного крепления.
2. Металлический каркас здания по п.1, отличающийся тем, что полость между торцами плиты и ригелем заполнена бетоном или раствором.
3. Способ монтажа металлического каркаса здания, включающий установку металлических колонн, имеющих двутавровое сечение с опорными пластинами, опорных элементов и укладку на них плит перекрытия, отличающийся тем, что предварительно производят сборку рамы металлического каркаса на земле путем монтажа ригеля посредством крепежных элементов к соединительному элементу колонны с ригелем - пластине на верхней полке двутавров колонны, далее собранную раму металлического каркаса через траверсу подъемным краном устанавливают на анкерные выпуски фундамента, под каждую колонну, при этом анкерные выпуски имеют различную высоту, начиная от крайнего, каждый последующий выполнен с высотой ниже на толщину опорной пластины, затем на уширенную нижнюю полку ригеля укладывают плиту перекрытия, далее к верхней полке ригеля приваривают уголок его вертикальной полкой, а горизонтальную полку уголка соединяют с плитой перекрытия посредством анкерного крепления, далее полость между торцами плиты перекрытия и ригелем заполняют бетоном или раствором.
