КАРКАС МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ ИЗ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2002 года по МПК E04B1/24 E04B1/38 

Изобретение относится к области строительства, а именно к металлическим каркасам, собранным из металлоконструкций, и может быть использовано для строительства малоэтажных гражданских зданий.

Известен металлический каркас многоэтажного многопролетного здания (SU 838020 А, Е 04 В 1/24, 15.06.81) который включает основные колонны, стойки и балки выполненные двутаврового профиля, стойка имеет в стенке прорези на уровне нижней полки балки, которые соединены между собой полками и стенками через стенки стоек.

Однако известный аналог не обеспечивает жесткое соединение узла сопряжения балки со стойкой из-за конструктивного выполнения прорези.

Известно также соединение стоек и балок в металлических конструкциях (SU 1838531, Е 04 В 1/38, 30.08.89), которое по технической сущности наиболее близко к заявляемому, так как содержит балки и стойки, накладные пластины и крепежные детали, в виде болтов, шпунты, причем пластины используются в разных направлениях: горизонтальные, вертикальные, продольные и поперечные, дополнительные верхние и нижние горизонтальные с центральными отверстиями и дополнительными крепежными деталями.

Однако известное соединение металлических конструкций довольно громоздко, усложнено многообразием металлических пластин, а защемленность металлических элементов недостаточно жесткая для использования их в металлических каркасах зданий.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простой конструкции каркаса с незначительными энергозатратами и высокой несущей способностью.

Решается техническая задача тем, что помимо признаков, сходных с ближайшим аналогом: наличие балок перекрытий, стоек, пластин с отверстиями и крепежного элемента в виде болта, в заявленном каркасе имеются новые, отличительные признаки: балки устанавливают с опиранием на 1/3 высоты сечения стойки, в опорных пластинах выполнены отверстия для возможности прокладки коммуникаций внутри полостей стоек и балок, а вертикальные накладные пластины жестко закреплены к боковым граням балок и стоек и образуют узел с жестким защемлением стоек и балок, внутри последних в узлах соединения установлены болты, которые через тело балки соединяют стойки нижнего и верхнего этажа здания. Болты имеют на концах резьбу разных направлений "левое-правое". Отверстия для прокладки коммуникаций могут быть выполнены круглой или овальной формы.

Анализируя совокупность конструктивных элементов каркаса и их взаимосвязь, обеспечивающую простоту и высокую несущую способность заявленного каркаса, видно, что в ближайшем аналоге отсутствуют те новые отличительные признаки, которые присущи только заявленному изобретению, т.е. что балки установлены с опиранием на 1/3 высоты сечения стойки, а в опорных пластинах выполнены отверстия круглой или овальной формы, что в целом обеспечивает возможность прокладки коммуникаций внутри полостей стоек и балок, что вертикальные накладные пластины жестко закреплены к боковым граням балок и стоек и образуют узел с жестким защемлением стоек и балок, внутри которых в узлах соединения установлены с левой-правой резьбой болты, которые через тело балки соединяют (стягивают) стойки нижнего и верхнего этажа здания, обеспечивая жесткую несущую конструкцию металлического каркаса для малоэтажного здания.

Каркас малоэтажных зданий из металлоконструкций предназначен для использования в малоэтажном гражданском строительстве зданий, обеспечивает простоту конструкции и незначительные энергозатраты, а также высокую несущую способность за счет жесткой связи металлических конструкций (элементов).

На чертеже изображен каркас, где на фиг.1 показана схема каркаса в общем виде; на фиг.2 - узел соединения каркаса при сварном соединении, на фиг.3 - разрез по А-А фиг.2, на фиг.4 - узел соединения каркаса при болтовом соединении, на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.4.

Каркас состоит из следующих металлоконструкций: балки 1 перекрытий, вертикальных стоек 2 первого этажа и стоек 3 второго этажа, опорных пластин 4 с отверстиями 12 круглой или овальной формы для пропуска коммуникаций внутри полостей стоек и балок, боковых металлических пластин 5 с резьбовыми отверстиями, отверстий 7 в пластинах обеих стоек 2 и 3 под болт 8 с разной резьбой: "левая-правая", прорезей 9 для прохождения болта 8, монтажных окон 10 и головки 11 для гаечного ключа.

Каркас малоэтажных зданий из металлоконструкций представляет собой рамно-связевую плоскую или пространственную стоечно-балочную систему, состоящую из центрально сжатых стоек 2 и 3 и балок 1. Балки представляют собой многопролетную неразрезную конструкцию. Стойки могут быть закреплены в узле соединения либо жестко, при сварном соединении, либо шарнирно, при болтовом соединении.

Сборка каркаса при сварном соединении (фиг.2 и 3). Стойки 2 и 3 изготавливаются из замкнутых полых сечений высотой, равной расстоянию между верхней гранью балки нижнего этажа и нижней гранью балки верхнего этажа. Торцы стоек закрываются опорными пластинами 4, имеющие ширину, равную ширине балок. В опорных пластинах 4 выполняются отверстия 12 круглой или овальной формы. Соединение балок и стоек производится следующим образом.

Первый ярус стоек 2 жестко закрепляется в фундаменте здания. Балки 1 опираются на 1/3 высоты сечения стоки 2, тем самым оставляя отверстия 12 в опорных пластинах 4 не перекрытыми горизонтальными полками балки 1. Балки привариваются к опорным пластинам стоек по всему периметру опирания. Стойки 3 последующего яруса устанавливаются на верхнюю грань балок 1 и также привариваются по периметру опирания. По боковым граням стенок балок 1 жестко закрепляются (привариваются) боковые пластины 5, имеющие толщину не менее толщины боковых граней стоек 2 и 3, и образуют узел с жестким защемлением, при этом стойки жестко защемлены в узлах соединения и образуют единую конструкцию каркаса, в которой балки 1 опираются на 1/3 высоты сечения стоек, а выполненные в опорных пластинах 4 круглые или овальные отверстия обеспечивают прокладку коммуникаций внутри полостей стоек и балок как в горизонтальных, так и в вертикальных направлениях.

Сборка каркаса при болтовом соединении узлов (фиг.4 и 5).

Данное соединение дает возможность частично отказаться от сварочных работ при монтаже каркаса, а также позволяет применять каркас в разбираемых и переносных зданиях.

Внутри замкнутого сечения стоек 2 и 3 на расстоянии, равном 1/2 половине высоты сечения балок 1, закрепляются металлические горизонтальные пластины 6 стоек 2 и 3, в которых имеются резьбовые отверстия с правой резьбой в стойке 2 и соответственно с левой резьбой в стойке 3. В опорных пластинах 4 стоек выполняются отверстия 7 для пропуска болтов 8. Для этой же цели в верхних и нижних полках балок 1 по оси пропуска болтов 8 выполняют прорези 9. В боковых стенках балок 1 по торцам выполняются монтажные окна 10 для завинчивания болтов гаечным ключом.

Сборка узла производится в следующей последовательности.

Балка 1 устанавливается с опиранием на 1/3 высоты сечения стойки путем совмещения отверстий 7 в опорных пластинах 4 стоек 2 с прорезями 9 в полках балок. Затем в прорези 9 полок балок устанавливаются и навинчиваются на 2-3 витка резьбы на нижние горизонтальные металлические пластины 6 специальные болты 8 с нижней и верхней левой резьбой и головкой 11 по середине для гаечного ключа. После этого устанавливают стойку 3 верхнего этажа путем пропуска болтов 8 в отверстие 7 нижних опорных пластин 4. При совмещении болтов 8 с резьбовыми отверстиями в пластинах 6 производят соединение (стягивание) элементов узла болтами 8, завинчивание которых выполняется через монтажные окна 10. Таким образом, болты проходят через тело балки и соединяют стойки нижнего и верхнего этажа здания. После завершения полного стягивания элементов узла монтажные окна 10 закрываются пластинами 5 толщиной, равной толщине боковых стоек 2 и 3, что обеспечивает прочность сечений стенок по всей высоте каркаса здания. Крепление осуществляется в соответствии с расчетами на прочность и устойчивость. Жесткость защемления элементов узла обеспечивается за счет сил трения между поверхностями элементов.

Предлагаемый к патентованию каркас малоэтажных зданий из металлоконструкций по сравнению с аналогом имеет простую и надежную в эксплуатации конструкцию, а также высокую несущую способность.

При применении предлагаемого каркаса в строительстве малоэтажных зданий гражданского назначения все элементы каркаса (балки и стойки) могут располагаться внутри конструкций здания: в наружных стенах, перегородках, перекрытиях, покрытиях. Элементы каркаса обладают не только высокой несущей способностью, но и служат узлами крепления ограждающих конструкций, конструкций перегородок, перекрытий, оконных и дверных заполнений.

Кроме того, элементы каркаса в зависимости от величины нагрузки, предназначения в конструкции здания могут быть выполнены из различных профилей: гнутых в различных конфигурациях, комбинированных, в виде труб для строительных конструкций прямоугольного сечения и/или круглой формы.

Изобретение относится к области строительства, а именно к металлическим каркасам, собранным из металлоконструкций, и может быть использовано для строительства малоэтажных гражданских зданий. Технический результат изобретения заключается в создании простой конструкции каркаса с незначительными энергозатратами и высокой несущей способностью. Каркас малоэтажного здания из металлоконструкций, включающий балки перекрытий, стойки, пластины с отверстиями и крепежный элемент в виде болта, причем балки устанавливают с опиранием на 1/3 высоты сечения стойки, в опорных пластинах выполнены отверстия для прокладки коммуникаций, стойки нижнего и верхнего этажа соединены через тело балки болтами, которые пропущены через отверстия в опорных пластинах стоек и через прорези в верхних и нижних полках балок и через горизонтальные металлические пластины с резьбовыми отверстиями, установленные внутри стоек, а по боковым граням балок закреплены накладные пластины, которые имеют толщину не менее толщины боковых граней стоек. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Каркас малоэтажного здания из металлоконструкций, включающий балки перекрытий, стойки, пластины с отверстиями и крепежный элемент в виде болта, отличающийся тем, что балки устанавливают с опиранием на 1/3 высоты сечения стойки, в опорных пластинах выполнены отверстия для прокладки коммуникаций, стойки нижнего и верхнего этажа соединены через тело балки болтами, которые пропущены через отверстия в опорных пластинах стоек и через прорези в верхних и нижних полках балок и через горизонтальные металлические пластины с резьбовыми отверстиями, установленные внутри стоек, а по боковым граням балок закреплены накладные пластины, которые имеют толщину не менее толщины боковых граней стоек. 2. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что болты имеют на концах резьбу разных направлений. 3. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что отверстия для прокладки коммуникаций могут быть выполнены круглой или овальной формы.