КОНСТРУКЦИЯ ЖЕСТКОСТИ ДЛЯ НЕСУЩИХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ В ЗДАНИЯХ Российский патент 2011 года по МПК E04B5/10 E04B1/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к конструкции жесткости для несущих плит перекрытий в зданиях, имеющих каркас, содержащий несущие колонны, по меньшей мере, в заранее заданных углах здания; железобетонную плиту перекрытия, расположенную в области, определяемой указанными колоннами, и содержащую две продольные стороны, две поперечные стороны и углы, и состоящую из одного или нескольких элементов; расположенные на продольных сторонах указанной плиты перекрытия продольные стальные краевые балки или комбинацию продольных стальных краевых балок и продольных составных балок из бетона и стального листа или составные балки из бетона и стального листа, причем плита перекрытия соприкасается (находится в контакте) с указанными продольными стальными краевыми балками или продольными составными балками; и расположенные на поперечных сторонах указанной плиты перекрытия несущие поперечные стальные краевые балки или комбинацию поперечных стальных краевых балок и поперечных составных балок из бетона и стального листа, причем плита перекрытия опирается на указанные несущие поперечные краевые балки. Изобретение также относится к способу обеспечения жесткости несущих плит перекрытий в зданиях, в котором при монтаже на стройплощадке каркаса, являющегося независимым от обшивки здания, несущие колонны устанавливают, по меньшей мере, в заранее заданных углах зданиях, и на указанных колоннах устанавливают несущие стальные краевые балки и железобетонное перекрытие, а также стальные швеллерные балки.

Уровень техники

Представленные, например, в публикации "Rakentajan Kalenteri 1999" (Календарь Строителей, 1999), том 83, часть 1, Käskirja-Rakennustaito Oy (Руководство - Строительная Информация Лтд.), Хельсинки, 1998, в качестве проектно-конструкторского стандарта наборы несущих плит перекрытий обычно упрочняются преобразованием их в жесткие плиты с помощью кольцевой арматуры (обоймы), проходящей по всему перекрытию и состоящей из обычной ребристой арматуры, расположенной внутри горизонтальной и кольцеобразной бетонной балки, отливаемой по месту, причем любые горизонтальные силы, возникающие в плитах, такие как ветровые нагрузки, приложенные к зданию, могут передаваться на вертикальные конструкции, обеспечивающие жесткость здания. Другими словами, при использовании плит перекрытий сами горизонтальные плиты формируют горизонтальную конструкцию жесткости. В соответствии с вышеупомянутой публикацией вертикальные конструкции, в свою очередь, могут иметь мачтовые конструкции жесткости, конструкции жесткости по плитам, конструкции жесткости по фермам или трубчатые конструкции жесткости. Разумеется, хорошо известное вышеупомянутое решение, как таковое, является функциональным, однако оно требует реализации нескольких трудных обособленных рабочих этапов, выполняемых на стройплощадке, причем все из них требуют наличия различных навыков. Вследствие этого на стройплощадке часто возникают отставания от графика выполнения работ, а также необходимость несения дополнительных затрат.

Публикация US-2005/0066612 описывает каркас здания, который базируется на вертикальных трубчатых стальных колоннах и горизонтальных стальных балках, причем колонны и горизонтальные балки соединяются друг с другом при помощи соединительных элементов, расположенных вокруг каждой колонны. Цель способа заключается в том, чтобы обеспечить легко- и быстровозводимый каркас, который становился бы жестким при соединении колонн и балок друг с другом, т.е. цель заключается в обеспечении соединений, которые бы полностью несли мгновенные (моментные) нагрузки в узлах соединения вертикальных колонн и горизонтальных балок. С этой целью публикация предлагает выполнение в узлах вертикальных колонн и горизонтальных балок кольцевых конструкций, которые фактически окружают все наружные поверхности и продольные оси вертикальных колонн, причем передача мгновенных нагрузок, вызываемых сжатием, от балок на колонны вызывает возникновение противоположно направленных сжимающих сил, отклоняющихся в вертикальном направлении и вновь создающих соответствующие моменты, воздействующие на колонны. С этой целью кольцевые конструкции в соответствии с данной публикацией содержат внутреннее кольцо, которое закрепляется, например, с помощью сварки на наружной поверхности вертикальных колонн, и наружное кольцо, которое закрепляется, например, с помощью сварки к концам горизонтальных балок. Внутренние кольца и наружные кольца связываются посредством стяжных болтов для предотвращения их отрывания друг от друга, а также для оснащения наружных колец конструктивными деталями, воспринимающими растягивающие напряжения. Для достижения этих целей в публикации также применяются соединения ласточкиным хвостом. В частности, в публикации предпринимается попытка распределения сил между горизонтальными балками и вертикальными колоннами в каждом узле, т.е. на пересечениях многочисленных колонн и многочисленных горизонтальных балок. С точки зрения теории прочности, такое решение может быть вполне функциональным и быстровозводимым, однако оно предполагает высокие производственные издержки, поскольку требует использования компонентов, подвергаемых высокоточной механической обработке. Помимо этого, как и для всех чисто стальных конструкций, пожарную безопасность в данном случае необходимо обеспечивать с помощью отдельных конструктивных деталей, которые в данной публикации не рассматриваются.

Раскрытие изобретения

Цель изобретения заключается в предложении конструкции, в которой плитам перекрытий может эффективным образом придаваться жесткость с тем, чтобы выдерживать любые, по существу, горизонтальные усилия, воздействующие на здание, такие как, среди прочего, ветровые нагрузки, которые, как правило, вызывают на плитах перекрытий сжимающие напряжения и растягивающие напряжения, распределенные различным образом. Поскольку сущность изобретения состоит в придании плитам перекрытий жесткости по отношению к горизонтальным сжимающим напряжениям и растягивающим напряжениям, т.е., как правило, к изгибу плиты перекрытия в горизонтальных направлениях, то фактически в этой связи рассматриваются, по меньшей мере, двухэтажные здания, в которых различные этажи могут иметь, разумеется, любой тип. Данные горизонтальные напряжения могут представлять собой на одном краю плиты перекрытия сжимающие напряжения Р по направлению к краю, а на противоположном краю плиты перекрытия - растягивающие напряжения V по направлению к краю. В данном контексте несущая способность в отношении воздействия вертикальных сил и обеспечение жесткости зданий в отношении воздействия вертикальных сил, которые хорошо известным способом могут быть реализованы в виде мачтовых конструкций жесткости, конструкций жесткости по плитам, конструкций жесткости по фермам или трубчатых конструкций жесткости, во внимание не принимается, поскольку, с точки зрения теории прочности, жесткость плит перекрытий не зависит от несущей способности и вертикальной жесткости. Таким образом, настоящее изобретение никоим образом не относится к обеспечению жесткости или усилению плиты перекрытия против воздействия вертикальных напряжений, например, т.е., как правило, против воздействия вертикального изгиба. Другая цель изобретения заключается в том, чтобы обеспечить такую жесткость для плит перекрытий, которая могла бы быть реализована на строительной площадке, в частности, с минимально возможным количеством рабочих этапов и малыми издержками.

Вышеупомянутые задачи могут быть решены и вышеназванные цели достигнуты с помощью конструкции жесткости для несущих плит перекрытий в соответствии с настоящим изобретением, определяемой отличительной частью пункта 1 формулы изобретения, а также с помощью альтернативных способов придания жесткости несущим плитам перекрытий в соответствии с настоящим изобретением, определяемых пунктом 11 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение описывается ниже более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг.1 изображен общий схематический вид многоэтажного здания (при взгляде снаружи в аксонометрической проекции), в котором плитам перекрытий придается жесткость в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2А и 2В изображена установленная заранее трубчатая стальная колонна и несущая железобетонная колонна соответственно, на которую впоследствии установлена одна стальная краевая балка, предпочтительно поперечная краевая балка, в аксонометрической проекции, при взгляде изнутри здания по направлению I на фиг.1.

На данном этапе может быть также установлена продольная краевая балка или вторая краевая балка, являющаяся поперечной по отношению к упомянутой первой краевой балке; или могут быть дополнительно установлены швеллерные балки и/или, в качестве альтернативы, также могут быть установлены различные комбинации стальных балок, такие как комбинации краевых балок и швеллерных балок.

На фиг.3 изображена укладка железобетонной пустотной плиты на поперечную стальную краевую балку, установленную на предыдущем этапе, в аксонометрической проекции, при взгляде снаружи здания по направлению II на фиг.1 и 2А, 2В.

Следует понимать, что уже на данном этапе железобетонная пустотная плита должна бы была также соприкасаться с возможной продольной краевой балкой или возможной продольной швеллерной балкой, если бы такая балка уже была установлена.

На фиг.4 изображено размещение стальных швеллерных балок на поперечной стороне и продольной стороне железобетонной пустотной плиты, а также конструкция в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, в которой швеллерные балки прикрепляются друг к другу на своих боковых стенках с помощью элемента передачи растягивающего напряжения, причем элемент передачи растягивающего напряжения располагается вокруг колонны, которая может быть непрерывной, на чертеже, вид которого аналогичен фиг.3.

Следует понимать, что в соответствии с настоящим изобретением швеллерные балки прикрепляются друг к другу с помощью элемента передачи растягивающего напряжения, по существу, одинаковым образом, независимо от того, размещаются ли швеллерные балки на месте монтажа только на данном этапе или они уже были установлены на место вышеупомянутым способом на более раннем этапе.

На фиг.5 изображена заливка бетона в промежуточные пространства стальных швеллерных балок и железобетонной плиты перекрытия, причем швеллерные балки вместе с бетоном образуют продольные усиливающие стальные составные балки и поперечные усиливающие стальные составные балки на сторонах плиты перекрытия, расположенных вокруг колонн, на чертеже, вид которого аналогичен фиг.3 и 4.

Является очевидным, что бетон также становится прикрепленным к плите перекрытия и к краевой балке (балкам).

На фиг.6А изображена конструкция в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, в которой продольные краевые балки и поперечные краевые балки прикрепляются друг к другу на своих нижних полках с помощью элемента передачи растягивающего напряжения, причем элемент передачи растягивающего напряжения располагается вокруг колонны, которая может быть непрерывной, на чертеже, вид которого аналогичен фиг.4.

Очевидно, что для данного варианта осуществления на этапе, соответствующем фиг.2А или 2В, в дополнение к поперечной краевой балке, как упоминалось выше, должна быть также установлена и продольная краевая балка. Данный чертеж изображает первый вариант осуществления элемента передачи растягивающего напряжения.

На фиг.6В изображена конструкция в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, в которой продольные краевые балки и поперечные краевые балки прикрепляются друг к другу на своих верхних полках с помощью элемента передачи растягивающего напряжения, причем элемент передачи растягивающего напряжения проходит через колонну таким образом, что на колонну в данном месте устанавливается продолжение колонны, на чертеже, вид которого аналогичен фиг.6А.

Очевидно, что для данного варианта осуществления на этапе, соответствующем фиг.2А или 2В, в дополнение к поперечной краевой балке, как уже упоминалось выше, должна быть также установлена и продольная краевая балка. В дополнение к первому варианту осуществления, данный чертеж изображает второй и третий варианты осуществления элемента передачи растягивающего напряжения.

На фиг.7 изображена альтернативная монтажная схема, которая уже была упомянута в связи с фиг.2А, 2В и при которой на колонну устанавливается комбинация стальной краевой балки и стальной швеллерной балки, предпочтительно комбинация поперечной краевой балки и поперечной швеллерной балки, а также швеллерная балка, поперечная указанной комбинации, таким образом предпочтительно продольная швеллерная балка изнутри здания, на чертеже, вид которого аналогичен фиг.2А и 2В.

На следующем этапе укладывается железобетонная пустотная плита, причем она опирается на поперечную стальную краевую балку и соприкасается, по меньшей мере, с продольной стальной швеллерной балкой.

На фиг.8 подробно изображено крепление элемента передачи растягивающего напряжения в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения к опорным элементам, приваренным к боковым стенкам швеллерных балок, в аксонометрической проекции, при взгляде изнутри здания по направлению III на фиг.4. На данном чертеже изображен также первый вариант осуществления элемента передачи растягивающего напряжения.

На фиг.9А изображено взаимное расположение краевой балки и швеллерной балки, причем нижняя полка швеллерной балки соприкасается с нижней полкой краевой балки, как правило, опирающейся на верхнюю часть нижней полки; а также обратная сторона железобетонной пустотной плиты на нижней полке краевой балки и, кроме того, заполнение бетоном пространства между краевой балкой и швеллерной балкой и пространства между краевой балкой и пустотной плитой, в виде поперечного разреза вдоль плоскости IV-IV на фиг.5. Таким образом, изображена составная балка из бетона и стального листа, образованная стальной швеллерной балкой и бетоном внутри этой балки, без дополнительного армирования бетона.

На фиг.9В изображено взаимное расположение краевой балки и железобетонной пустотной плиты, причем нижняя полка швеллерной балки соприкасается с нижней поверхностью пустотной плиты, а также заполнение бетоном пространства между краевой балкой и пустотной плитой и между краевой балкой и пустотной плитой, в виде поперечного разреза вдоль плоскости V-V на фиг.4. Таким образом, изображена составная балка из бетона и стального листа, образованная стальной швеллерной балкой и бетоном внутри этой балки, без дополнительного продольного армирования бетона.

На фиг.10 изображен четвертый вариант осуществления элемента передачи растягивающего напряжения в соответствии с настоящим изобретением, на чертеже, вид которого аналогичен фиг.8.

Осуществление изобретения

Конструкция жесткости относится к обеспечению жесткости несущих плит перекрытий в зданиях 100, имеющих каркас. Как правило, рассматриваемый каркас является независимым, по меньшей мере, от наружной обшивки и, в общем случае, также и от внутренних конструкций, т.е. каркас закрывается с наружной стороны отдельными элементами обшивки или другими конструкциями обшивки, а с внутренней стороны выполняется дизайн интерьера в соответствии с предварительным проектом. Каркасу придается жесткость любыми подходящими средствами, однако поскольку изобретение не имеет отношения к обеспечению вертикальной жесткости, то данный вопрос здесь подробно не рассматривается. В любом случае каркас включает в себя несущие, изготовленные заводским способом (предызготовленные) колонны 10, по меньшей мере, в заранее заданных углах здания. Предызготовленные колонны 10 могут представлять собой стальные колонны, содержащие угловые крепежные элементы 18 для краевых балок и/или швеллерных балок, или, в качестве альтернативы, это могут быть железобетонные колонны, имеющие крепежные консоли 19 для краевых балок и/или швеллерных балок. Помимо этого, каркас содержит железобетонную плиту перекрытия 9, состоящую из одного или нескольких элементов, расположенную в площади, определенной указанными колоннами, причем плита перекрытия содержит две продольные стороны Sa и две поперечные стороны Sb, а также первые углы К1 между ними. В принципе, железобетонная плита перекрытия может иметь любой тип, однако обычно и предпочтительно она состоит из пустотных плит таким образом, что несколько таких плит могут располагаться параллельно друг другу, образуя одну упомянутую выше плиту перекрытия 9, т.е. продольные стороны Sa пустотных плит, расположенные параллельно пустотам и арматуре, такой как предварительно напряженные стальные тросы, соединяются друг с другом. Следует отметить, что угол К1 между продольными сторонами и поперечными сторонами не обязательно должен составлять 90°, т.е. быть прямым, но может быть и отличным от этого угла, несмотря на то, что прямой угол является наиболее распространенным. В принципе, направления продольных сторон также могут быть отличными от параллельных. Железобетонные плиты перекрытий 9 обычно опираются на опору на своих поперечных сторонах Sb, т.е. на сторонах, образующих первый угол К1 по отношению к продольной стороне (сторонам) Sa плиты перекрытия 9. С этой целью поперечные стороны Sb плиты перекрытия 9 содержат несущие поперечные стальные краевые балки 1b или комбинацию несущих поперечных стальных краевых балок 1b и поперечных составных балок 3b из бетона и стального листа. Плита перекрытия, предпочтительно поперечные стороны Sb плиты перекрытия, опираются на указанные несущие поперечные краевые балки 1b. Продольные стороны Sa плиты перекрытия, аналогичным образом, содержат продольные стальные краевые балки 1а или комбинацию продольных стальных краевых балок 1а и продольных составных балок 3a из бетона и стального листа. В общем случае, в зоне своих продольных сторон Sa плита перекрытия соприкасается с продольными краевыми балками и/или продольными составными балками, однако никаких ощутимых вертикальных нагрузок на колонны через эту зону не передается; вертикальные нагрузки передаются на колонны 10 главным образом через поперечные краевые балки 1b.

В соответствии с изобретением, конструкция жесткости плит перекрытий против воздействия горизонтальных сил, таких как горизонтальный изгиб и т.п., содержит в зоне указанных колонн 10 элементы 30 передачи растягивающих напряжений, имеющие эффективную L-образную или Δ-образную форму. Эффективной формой здесь называется зона элемента 30 передачи растягивающих напряжений, которая воспринимает или через которую воспринимаются отклоняющие растягивающие силы F, воздействующие на него и вызываемые, например, горизонтальным изгибом. Видимой формой элемента передачи растягивающих напряжений может быть, и обычно является, L-образная или Δ-образная форма, но она также может быть и прямоугольной, квадратной, ромбовидной, круглой, овальной и т.п. Последние формы содержат зоны, которые, по существу, не участвуют в восприятии растягивающих напряжений F, но и в этих формах эффективная область восприятия нагрузки также имеет практически L-образную или Δ-образную форму. Все указанные формы содержат первое плечо 31 передачи напряжений и второе плечо 32 передачи напряжений, а также второй угол К2 между этими двумя плечами. Разумеется, L-образная форма имеет плечи, которые ясно видны, однако и в Δ-образной форме, т.е. в треугольной форме, области, примыкающие к двум сторонам, работают точно так же, как и видимые плечи, иными словами, области, расположенные в направлении сторон, между которыми имеется второй угол К2, могут называться плечами 31, 32. То же самое справедливо и для всех других форм плоского элемента. Это можно наглядно увидеть на фиг.6В; даже если бы L-образная форма была замкнута таким образом, чтобы она содержала треугольник или квадрат, как это проиллюстрировано пунктирной линией, то L-образная форма, которая главным образом и воспринимает растягивающее напряжение F, все равно существует внутри треугольника или квадрата, а треугольная форма - внутри четырехугольника. Для специалиста в данной области техники очевидно, что, в большей или меньшей степени, напряжения в элементе всегда распространяются за пределы любой теоретической области, оказывая, до определенной степени, влияние на прочность и жесткость; по этой причине в настоящем документе рассматривается как L-образная, так и Δ-образная форма. Однако любые области, выходящие за эти пределы, могут рассматриваться как несущественные. Элементы 30 передачи растягивающих напряжений могут быть плитообразными, т.е. плоскими или пластинообразными, как в вариантах осуществления на фиг.4, 6А, 6В и 8, или же элементы 30 передачи растягивающих напряжений могут содержать боковые загибы 33 главным образом на краях, расположенные в направлении плечей 31, 32, как показано на фиг.10, причем эта форма также включается в указанную L-образную и Δ-образную форму.

Второй угол К2 между плечами 31 и 32 элемента 30 передачи растягивающих напряжений выбирается таким образом, чтобы он имел такую же величину, как и первый угол К1 между продольной стороной Sa и поперечной стороной Sb плиты перекрытия 9. Таким образом, оба угла К1, К2 чаще всего составляют 90°, но могут быть также меньше или больше. При монтаже по месту первое плечо 31 элемента 30 передачи растягивающих напряжений располагается в направлении продольной стороны Sa плиты перекрытия и прикрепляется к указанной продольной краевой балке 1а и/или к указанной продольной составной балке 3a, а указанное второе плечо 32 располагается в направлении поперечной стороны Sb плиты перекрытия и прикрепляется к указанной поперечной краевой балке 1b и/или к указанной поперечной составной балке 3b. Указанные L-образные или Δ-образные элементы 30 передачи растягивающих напряжений могут иметь в поперечном сечении профиль листовой стали, как на фиг.4, 6А, 6В и 8, или профиль уголковой стали, как на фиг.10. Полосы (или уголки) образуют вышеупомянутый первый угол К1 непосредственно своими плоскими поверхностями или в плоскости одного из фланцев уголка. Плечи 31, 32 указанных L-образных или Δ-образных элементов 30 передачи растягивающих напряжений прикрепляются либо к швеллерным балкам 2а, 2b, т.е. к составным балкам 3а, 3b, либо непосредственно к краевым балкам 1а, 1b. В случае швеллерных балок 2а, 2b, т.е. составных балок 2а, 3b, опорные элементы 14 обычно привариваются к ним, как правило, к боковой стенке 23 швеллерных балок, причем элементы 30 передачи растягивающих напряжений прикрепляются к опорным элементам, несмотря на то, что элемент передачи растягивающих напряжений в соответствии с фиг.10 может прикрепляться непосредственно к швеллерной балке с помощью своего бокового загиба 33. В случае краевых балок 1а, 1b элементы 30 передачи растягивающих напряжений прикрепляются либо к нижним полкам 12, либо к верхним полкам 11 краевых балок на плоской поверхности элемента передачи (растягивающих напряжений), причем возможный боковой загиб 33 работает в качестве дополнительного элемента жесткости или усиления. Соединение плечей 31, 32 элементов передачи растягивающих напряжений с краевыми балками или со швеллерными балками составных балок может быть выполнено с помощью болтов 15, и/или заклепок 17, и/или сварки 16. Если в конструкции применяются опорные элементы 14, то они представляют собой стальные полосы или стальные уголки, расположенные в направлении длины швеллерных балок 2а, 2b, и привариваются к боковым стенкам 23 швеллерных балок. В этом случае плечи 31, 32 указанных L-образных или Δ-образных элементов 30 передачи растягивающих напряжений прикрепляются, по меньшей мере, к указанным полосам или уголкам швеллерных балок. Однако при использовании элементов 30 передачи растягивающих напряжений с боковым загибом, то их боковые загибы 33 размещаются в направлении швеллерных балок и предпочтительно прикрепляются к боковой стенке 23 швеллерных балок вышеописанным способом.

Поперечные стальные краевые балки 1b и возможные продольные стальные краевые балки 1а содержат более узкую верхнюю полку 11 и более широкую нижнюю полку 12, а между ними - либо одну стенку, либо две стенки 13, которые расположены на переменном или на постоянном расстоянии друг от друга, как показано, в частности, на фиг.9А. Указанная одна или несколько железобетонных плит перекрытий 9 опираются своими нижними поверхностями Pd на более широкие нижние полки 12 краевых балок или соприкасаются с более широкими нижними полками 12 краевых балок. Как правило, нагрузка от плиты перекрытия 9 передается на колонны, в первую очередь, через поперечные краевые балки 1b.

Продольные составные балки 3а из бетона и стального листа и поперечные составные балки 3b из бетона и стального листа состоят из швеллерных балок 2а, 2b, имеющих горизонтальную, более широкую, нижнюю полку 22 и противоположную, более узкую, верхнюю краевую полку 21, а также соединяющую их боковую стенку 23. Указанная железобетонная плита перекрытия 9 соприкасается своей нижней поверхностью Pd с нижними полками 22 швеллерных балок, которые образуют продольные составные балки в случае, если продольные стороны Sa включают в себя только швеллерные балки, образующие продольные составные балки. С другой стороны, нижние полки 22 швеллерных балок 2а, 2b, образующих продольные составные балки и поперечные составные балки, соприкасаются с более широкими нижними полками 12 поперечных стальных краевых балок 1b и возможных стальных краевых балок 1а в случае, если и продольные стороны Sa, и поперечные стороны Sb включают в себя краевые балки. Указанные составные балки 3а и 3b из бетона и стального листа образуют рамку конструкции, состоящей из железобетонной плиты перекрытия 9 и поддерживающих ее предызготовленных колонн 10, однако составные балки, краевые балки или элементы передачи растягивающего напряжения не окружают отдельные колонны, а соприкасаются с ними только по одной стороне или, самое большее, по двум сторонам колонн. Следует понимать, что каркас, в общем случае, содержит колонны 10', отличающиеся от указанных угловых колонн 10, причем составные балки, краевые балки и возможные прямые элементы передачи растягивающего напряжения, как отмечалось выше, также соединяются с данными колоннами 10', например, на одной ее стороне. Швеллерные балки прикрепляются к параллельной им краевой балке обычно посредством сварного шва 40, который предпочтительно выполняется заранее. Другими словами, в наиболее предпочтительном варианте осуществления краевая балка и швеллерная балка устанавливаются на место как единое целое. Таким образом, по меньшей мере, поперечная краевая балка 1b и поперечная швеллерная балка 2b крепятся друг к другу посредством сварного шва 40 между нижней полкой 12 и нижней полкой 22, и соответствующим образом прикрепляются друг к другу продольная швеллерная балка и возможная продольная краевая балка.

Помимо этого, в описанной конструкции могут выполняться трубодержатели 50, которые, по меньшей мере, на своих верхних участках прикрепляются к верхним краевым полкам 21 швеллерных балок, причем трубодержатели могут прикрепляться к свободному внутреннему краю 24 верхней краевой полки 21, или, в качестве альтернативы, трубодержатели могут проходить сквозь верхнюю краевую полку 21 и располагаться над ней. Нижний конец 51 трубодержателей 50 либо закрывается отдельной заглушкой 53, либо касается нижней полки 22 швеллерных балок с тем, чтобы бетон В не попадал внутрь трубодержателя, а верхний конец 52 открыт или может открываться кверху, причем в трубодержатели могут быть вставлены опоры 56 перильных ограждений (на чертежах не показаны) или другие крепежные элементы инвентаря, используемого на строительной площадке. Трубодержатели, которые размещаются с промежутками вдоль швеллерных балок 2а, 2b, прикрепляются к швеллерным балкам, например, посредством сварных швов 55. Само собой разумеется, что в процессе изготовления конструкции верхний конец тоже может быть закрыт легкоудаляемой временной заглушкой для предотвращения попадания бетона В в трубодержатель.

В качестве итога можно сделать заключение о том, что в соответствии с изобретением в качестве первого варианта швеллерные балки 2а, 2b составных балок 3а, 3b из бетона и стального листа вместе с L-образными или Δ-образными элементами 30 передачи растягивающих напряжений, соединяющими швеллерные балки друг с другом, без дополнительного армирования бетона образуют конструкцию жесткости каждой плиты перекрытия против воздействия горизонтальных сил, прилагаемых к ним снаружи, и в качестве другого варианта краевые балки 1а, 1b, частично закрываемые составными балками из бетона и стального листа, вместе с L-образными или Δ-образными элементами 30 передачи растягивающих напряжений, соединяющими швеллерные балки друг с другом, без дополнительного армирования бетона образуют конструкцию жесткости каждой плиты перекрытия.

В рамках способа обеспечения жесткости несущих плит перекрытий в зданиях может применяться различная последовательность рабочих операций, результатом которых, в любом случае, является получение конструкции жесткости плиты перекрытия в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии со способом согласно изобретению, а также при любых вариантах последовательности работ в процессе монтажа на строительной площадке каркаса, являющегося независимым от обшивки здания 100, сначала устанавливаются несущие предызготовленные колонны 10, по меньшей мере, в заранее заданных углах здания, однако, как можно видеть из фиг.1, чаще всего они устанавливаются также и в пространствах между угловыми колоннами, и затем в дополнение к боковым сторонам здания, возможно, также и на внутренней площади здания. Однако настоящее изобретение никоим образом не относится к колоннам, которые устанавливаются на внутренней площади здания, и их в данном контексте можно не учитывать. Изобретение относится, в первую очередь, только к угловым колоннам 10, хотя та же самая технология, применяемая к угловым колоннам 10, может быть частично (и только частично) применена и к соединительным элементам колонн 10', находящимся на осях между угловыми колоннами 10 и плитой перекрытия 9. При необходимости использовать промежуточные колонны 10', находящиеся на одной оси с угловыми колоннами 10, для этих промежуточных колонн 10' применяют не L-образные или Δ-образные элементы передачи растягивающих напряжений, а чаще всего прямые или линейные элементы 30 передачи растягивающих напряжений. Нижеследующие этапы имеют несколько вариантов осуществления.

Во-первых, на колонны 10 могут быть установлены несущие поперечные стальные краевые балки 1b. Далее имеются два альтернативных варианта. В первом варианте железобетонная плита перекрытия 9, состоящая из одного или нескольких элементов, может укладываться на поперечные краевые балки таким образом, чтобы ее поперечные стороны Sb опирались на верхнюю часть нижних полок 12 поперечных краевых балок 1b, после чего поперечные стальные швеллерные балки 2b и продольные стальные швеллерные балки 2а могут размещаться на поперечных сторонах Sb и на продольных сторонах Sа плиты перекрытия без дополнительного армирования бетона в направлении их длины таким образом, чтобы нижние полки 22 швеллерных балок соприкасались с нижней поверхностью Pd железобетонной плиты перекрытия 9 и/или с нижними полками 12 краевых балок. Во втором варианте поперечные стальные швеллерные балки 2b и продольные стальные швеллерные балки 2а размещаются между колоннами, и только после этого железобетонная плита перекрытия 9, состоящая из одного или нескольких элементов, укладывается на поперечные краевые балки 1b таким образом, что поперечные стороны Sb опираются на верхнюю часть нижних полок 12 поперечных краевых балок, а продольные стороны Sа соприкасаются с нижними полками 22 продольных швеллерных балок 2а.

Во-вторых, на колоннах 10 может быть установлена комбинация несущих поперечных стальных краевых балок 1b и поперечных швеллерных балок 2b без дополнительного армирования бетона в направлении их длины, причем нижняя полка 22 поперечной швеллерной балки данной комбинации соприкасается с нижними полками 12 поперечных краевых балок 1b. Далее имеются два альтернативных варианта. В первом варианте железобетонная плита перекрытия 9, состоящая из одного или нескольких элементов, может укладываться на поперечные краевые балки таким образом, чтобы ее поперечные стороны Sb опирались на верхнюю часть нижних полок 12 поперечных краевых балок 1b, после чего продольные стальные швеллерные балки 2а могут размещаться на продольных сторонах Sa плиты перекрытия без дополнительного армирования бетона в направлении их длины таким образом, чтобы указанная нижняя полка 22 соприкасалась с нижней поверхностью Pd железобетонной плиты перекрытия 9. Во втором варианте продольные стальные швеллерные балки 2а размещаются на колоннах без дополнительного армирования бетона в направлении их длины таким образом, что указанная нижняя полка 22 соприкасается с нижней поверхностью Pd железобетонной плиты перекрытия 9, и только после этого железобетонная плита перекрытия 9, состоящая из одного или нескольких элементов, укладывается на поперечные стальные краевые балки 1b таким образом, что ее поперечные стороны Sb опираются на верхнюю часть нижних полок 12 поперечных краевых балок 1b, a продольные стороны Sа соприкасаются с нижними полками 22 продольных швеллерных балок 2а.

В-третьих, на колонны могут быть установлены продольные стальные краевые балки 1а и несущие поперечные стальные краевые балки 1b или комбинация продольных стальных краевых балок 1а и продольных стальных швеллерных балок 2а, а также несущих поперечных стальных краевых балок 1b и поперечных стальных швеллерных балок 2b без дополнительного армирования бетона в направлении их длины, причем нижняя полка 22 поперечной швеллерной балки данной комбинации соприкасается с нижними полками 12 поперечных краевых балок 1b, после чего железобетонная плита перекрытия 9, состоящая из одного или нескольких элементов, может укладываться на поперечные краевые балки 1b таким образом, что ее поперечные стороны Sb опираются на верхнюю часть нижних полок 12 поперечных краевых балок 1b, а продольные стороны Sа соприкасаются с нижними полками 12 продольных краевых балок 1а.

Элементы 30 передачи растягивающих напряжений в соответствии с настоящим изобретением прикрепляются либо перед установкой плиты перекрытия 9 на место, либо после установки плиты перекрытия 9 на место. Эффективно L-образные или Δ-образные элементы 30 передачи растягивающих напряжений, содержащие первое плечо 31 передачи напряжений и второе плечо 32 передачи напряжений, а также второй угол К2, расположенный между двумя плечами, могут, кроме прочего, прикрепляться между поперечными швеллерными балками и продольными швеллерными балками таким образом, что первое плечо 31 располагается в направлении продольной стороны Sa плиты перекрытия и продольной швеллерной балки 2а и прикрепляется к этой продольной швеллерной балке, а указанное второе плечо 32 располагается в направлении поперечной стороны Sb плиты перекрытия и поперечной швеллерной балки 2b и прикрепляется к этой поперечной швеллерной балке. В качестве альтернативы, данные эффективно L-образные или Δ-образные элементы 30 передачи растягивающих напряжений, содержащие первое плечо 31 передачи напряжений и второе плечо 32 передачи напряжений, а также второй угол К2, расположенный между двумя плечами, могут, кроме прочего, прикрепляться между поперечными краевыми балками и продольной краевой балкой таким образом, что первое плечо 31 располагается в направлении продольной стороны Sа плиты перекрытия и продольной краевой балки 1а и прикрепляется к этой продольной краевой балке, а указанное второе плечо 32 располагается в направлении поперечной стороны Sb плиты перекрытия и поперечной краевой балки 1b и прикрепляется к этой поперечной краевой балке. В принципе, присоединение элементов 30 передачи растягивающих напряжений между швеллерными балками или между краевыми балками может быть выполнено в любое время после укладки указанных балок на место между колоннами 10.

На завершающем этапе заливается бетон В таким образом, что бетоном заполняются, по меньшей мере, промежуточные пространства между стальными швеллерными балками и железобетонной плитой перекрытия, причем швеллерные балки совместно с бетоном образуют продольные составные балки 3а из бетона и стального листа и поперечные составные балки 3b из бетона и стального листа на продольных сторонах Sа и поперечных сторонах Sb плиты перекрытия с окружением колонн 10. В процессе мокрой стадии бетонирования швеллерные балки 2а, 2b поддерживаются опорными полосами 34, размещаемыми на определенном расстоянии друг от друга и проходящими от границы между нижней полкой швеллерной балки и боковой стенкой либо к верхней поверхности Рс железобетонной плиты перекрытия 9, либо к верхней поверхности верхней полки 11 краевой балки 1а, 1b. На прочность и жесткость конструкции после бетонирования опорные полосы 34 влияния не оказывают. Швеллерные балки 2а, 2b могут иметь более сложную форму, способствующую сцеплению между ними и бетоном В и обеспечивающую получение более прочных и более жестких составных балок 3а, 3b. Бетон В может представлять собой обычный бетон или ячеистый бетон, т.е. пенобетон, или бетон на легких заполнителях либо какой-либо другой бетон, содержащий наполнитель или комбинацию наполнителей, или какую-либо другую массу, передающую сжимающие напряжения. Таким образом, вяжущим веществом может быть вещество, отличное от цемента.

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкции жесткости для несущих плит перекрытий в зданиях. Технический результат заключается в придании плитам перекрытий жесткости по отношению к горизонтальным сжимающим напряжениям и растягивающим напряжениям. Конструкция предназначена для зданий, имеющих каркас, содержащий колонны, железобетонную плиту, продольные и поперечные стальные балки и соединительные элементы. Соединительные элементы расположены в области колонн и имеют первое и второе плечи. Первое плечо прикреплено к продольной балке, а второе - к поперечной балке. Плиты содержат конструкцию жесткости. Соединительные элементы представляют собой L-образные или Δ-образные элементы для передачи растягивающих напряжений. Соединительные элементы воспринимают, по меньшей мере, отклоняющие горизонтальные растягивающие силы. Поперечные стороны одной или более железобетонных плит перекрытий опираются своими нижними поверхностями на более широкие нижние полки поперечных балок. Продольные стороны плит соприкасаются с продольными балками. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Конструкция несущих плит перекрытий в зданиях, имеющих каркас, содержащий:
- несущие колонны (10), расположенные, по меньшей мере, в заранее заданных углах здания;
- железобетонную плиту перекрытия (9), расположенную в области, определяемой указанными колоннами, состоящую из одного или более элементов и имеющую две продольные стороны (Sa), две поперечные стороны (Sb) и первые углы (К1) между ними;
- продольные стальные балки, расположенные на продольных сторонах указанной плиты перекрытия, причем плита перекрытия соприкасается с продольными балками; и
- поперечные стальные балки, расположенные на поперечных сторонах указанной плиты перекрытия, причем плита перекрытия соприкасается с указанными поперечными балками (1b);
- соединительные элементы (30), расположенные в области указанных колонн (10), имеющие первое плечо (31), второе плечо (32) и второй угол (К2) между двумя плечами, равный первому углу (К1);
причем первое плечо (31) прикреплено к указанной продольной балке, а второе плечо (32) прикреплено к указанной поперечной балке, отличающаяся тем, что указанные плиты перекрытий содержат конструкцию жесткости, в которой:
- указанные продольные стальные балки представляют собой стальные краевые балки (1а), содержащие, по меньшей мере, более широкую нижнюю полку (12) и стенку или стенки (13), или комбинацию продольных стальных краевых балок (1а) и продольных составных балок (3а) из бетона и стального листа, или продольные составные балки (3а) из бетона и стального листа;
- указанные поперечные стальные балки представляют собой несущие стальные краевые балки (1b), содержащие, по меньшей мере, более широкую нижнюю полку (12) и стенку или стенки (13), или комбинацию несущих поперечных стальных краевых балок (1b) и поперечных составных балок (3b) из бетона и стального листа,
- указанные соединительные элементы (30) представляют собой эффективно L-образные или Δ-образные элементы (30) для передачи растягивающих напряжений, которые воспринимают, по меньшей мере, отклоняющие горизонтальные растягивающие силы (F), причем указанные плечи (31, 32) представляют собой плечи передачи напряжений, проходящие в направлениях указанных продольных/поперечных сторон (Sa, Sb) плиты перекрытия и прикрепленные к указанным продольным/поперечным краевым балкам (1а, 1b) и/или к указанным продольным/поперечным составным балкам (3а, 3b), причем поперечные стороны (Sb) одной или более железобетонных плит перекрытий (9) опираются своими нижними поверхностями (Pd) на более широкие нижние полки (12) поперечных краевых балок (1b), а продольные стороны (Sa) одной или более железобетонных плит перекрытий (9) соприкасаются с продольными краевыми балками (1а) и/или с продольными составными балками (3а).

2. Конструкция по п.1, отличающаяся тем, что указанные L-образные или Δ-образные элементы (30) передачи растягивающих напряжений имеют форму поперечного сечения полосовой или уголковой стали и образуют указанный первый угол (К1) в плоскости своей поверхности или в плоскости одной полки уголка, а плечи (31, 32) L-образных или Δ-образных элементов (30) передачи растягивающих напряжений прикреплены либо непосредственно к краевым балкам (1a, 1b), либо к опорным элементам (14), приваренным к составным балкам (3а, 3b), при этом указанное присоединение плечей (31, 32) элементов передачи растягивающих напряжений к краевым балкам или к составным балкам выполнено болтами (15) и/или с помощью сварки (16) и/или с помощью заклепок (17).

3. Конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поперечные стальные краевые балки (1b) и, возможно, продольные стальные краевые балки (1а) содержат более узкую верхнюю полку (11) и либо одну стенку, либо две стенки (13), которые проходят на переменном или на постоянном расстоянии друг от друга между более широкой нижней полкой (12) и более узкой верхней полкой (11), причем одна или более железобетонных плит перекрытий (9) опираются своими нижними поверхностями (Pd) на более широкие нижние полки (12) поперечных краевых балок (1b) с целью восприятия нагрузок и соприкасаются с более широкими нижними полками (12) продольных краевых балок (1а) без передачи вертикальной нагрузки.

4. Конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что продольные составные балки (3а) из бетона и стального листа содержат швеллерные балки (2а), имеющие более широкую горизонтальную нижнюю полку (22) и противоположную более узкую верхнюю краевую полку (21) и соединяющую их боковую стенку (23), причем железобетонная плита перекрытия (9) на своей нижней поверхности (Pd) соприкасается с нижними полками (22) продольных составных балок, или нижние полки (22) этих продольных составных балок соприкасаются с более широкими нижними полками (12) продольных стальных краевых балок (1а).

5. Конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поперечные составные балки (3b) из бетона и стального листа представляют собой швеллерные балки (2b), которые имеют более широкую горизонтальную нижнюю полку (22) и противоположную более узкую верхнюю краевую полку (21) и соединяющую их боковую стенку (23), причем нижние полки (22) этих поперечных составных балок соприкасаются, по меньшей мере, с более широкими нижними полками (12) поперечных стальных краевых балок (1b).

6. Конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что указанные составные балки (3а, 3b) из бетона и стального листа окружают всю железобетонную плиту перекрытия (9) и поддерживающие ее колонны (10), причем швеллерные балки (2а и 2b) этих составных балок (3а, 3b) из бетона и стального листа вместе с L-образными или Δ-образными элементами (30) передачи растягивающих напряжений, соединяющими между собой швеллерные балки, образуют без дополнительного армирования для бетона конструкцию жесткости для каждой плиты перекрытия, при этом краевые балки (1а, 1b), частично закрываемые указанными составными балками из бетона и стального листа, вместе с L-образными или Δ-образными элементами (30) передачи растягивающих напряжений, соединяющими между собой швеллерные балки, образуют без дополнительного армирования для бетона конструкцию жесткости для каждой плиты перекрытия.

7. Конструкция по п.3, отличающаяся тем, что указанные опорные элементы (14) представляют собой стальные полосы или уголки, которые проходят в направлении длины швеллерных балок (2а, 2b) и приварены к боковым стенкам (23) швеллерных балок, причем плечи (31, 32) указанных L-образных или Δ-образных элементов (30) передачи растягивающих напряжений прикреплены, по меньшей мере, к указанным полосам или уголкам швеллерных балок.

8. Конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что продольные стороны (Sa) плиты перекрытия (9) образованы продольными стальными краевыми балками (1а), а поперечные стороны (Sb) плиты перекрытия (9) образованы поперечными стальными краевыми балками (1b), причем плечи (31, 32) указанных L-образных или Δ-образных элементов (30) передачи растягивающих напряжений прикреплены к нижним полкам (12) или к верхним полкам (11) краевых балок.

9. Конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что колонны (10) представляют собой стальные колонны, имеющие угловые крепежные элементы (18) для краевых балок и/или швеллерных балок, или железобетонные колонны, имеющие крепежные консоли (19) для краевых балок и/или швеллерных балок.

10. Конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит трубодержатели (50), которые, по меньшей мере, на своих верхних участках прикреплены к верхним краевым полкам (21) швеллерных балок (2а, 2b); при этом нижний конец (51) трубодержателей закрыт, а их верхний конец (52) открыт или может открываться кверху.

11. Способ придания жесткости несущим плитам перекрытий в зданиях, включающий в себя выполнение на строительной площадке при монтаже каркаса, независимого от обшивки здания (100), следующих шагов:
- монтаж несущих колонн (10), по меньшей мере, в предварительно заданных углах здания;
- установка на колоннах либо, по меньшей мере, несущих поперечных стальных краевых балок (1b), имеющих более узкую верхнюю полку (11) и более широкую нижнюю полку (12) и содержащих между собой одну стенку или две стенки (13), проходящие на переменном или на постоянном расстоянии друг от друга, либо комбинации, по меньшей мере, несущих поперечных стальных краевых балок (1b), имеющих более узкую верхнюю полку (11) и более широкую нижнюю полку (12) и содержащих между собой одну стенку или две стенки (13), проходящие на переменном или на постоянном расстоянии друг от друга, и поперечных швеллерных балок (2b), имеющих более широкую горизонтальную нижнюю полку (22), противоположную ей более узкую верхнюю краевую полку (21) и соединяющую их боковую стенку (23), без дополнительного армирования бетона в направлении их длины, причем указанная нижняя полка (22) в комбинации балок соприкасается с нижними полками (12) указанных поперечных краевых балок (1b); и затем выполнение следующих шагов в заранее установленной последовательности:
- укладывают на поперечных стальных краевых балках железобетонную плиту перекрытия (9), имеющую верхнюю и нижнюю поверхности (Рс, Pd), две продольные стороны (Sa), две поперечные стороны (Sb) и первый угол (К1) между ними, и состоящую из одного или более элементов, таким образом, что ее поперечные стороны (Sb) опираются на верхнюю часть нижних полок (12) поперечных краевых балок (1b);
- устанавливают на колоннах продольные стальные краевые балки (1а), если эти продольные краевые балки включены в конструкцию жесткости, причем краевые балки (1а) содержат более узкую верхнюю полку (11), более широкую нижнюю полку (12) и одну стенку или две стенки (13), расположенные между ними и проходящие на переменном или на постоянном расстоянии друг от друга, причем указанная нижняя полка соприкасается с нижней поверхностью (Pd) плиты перекрытия (9);
- устанавливают на продольных сторонах (Sa) плиты перекрытия продольные стальные швеллерные балки (2а), если они не были установлены ранее, и устанавливают на поперечных сторонах (Sb) плиты перекрытия поперечные швеллерные балки (2b), причем швеллерные балки содержат более широкую горизонтальную нижнюю полку (22), противоположную ей более узкую верхнюю краевую полку (21) и соединяющую их боковую стенку (23), без дополнительного армирования для бетона в направлении их длины, таким образом, что указанная нижняя полка (22) соприкасается с нижней поверхностью (Pd) железобетонной плиты перекрытия (9) и/или с нижними полками (12) указанных краевых балок (1а, 1b);
- прикрепляют между поперечными швеллерными балками и продольными швеллерными балками эффективно L-образные или Δ-образные элементы (30) передачи растягивающих напряжений, содержащие первое плечо (31) передачи напряжений, второе плечо (32) передачи напряжений и второй угол (К2) между двумя плечами, таким образом, что первое плечо (31) расположено в направлении продольной стороны (Sa) плиты перекрытия и продольной швеллерной балки (2а) с прикреплением к этой продольной швеллерной балке, а второе плечо (32) расположено в направлении поперечной стороны (Sb) плиты перекрытия и поперечной швеллерной балки (2b) с прикреплением к этой поперечной швеллерной балке, или
- прикрепляют между поперечными краевыми балками и продольными краевыми балками эффективно L-образные или Δ-образные элементы (30) передачи растягивающих напряжений, содержащие первое плечо (31) передачи напряжений, второе плечо (32) передачи напряжений и второй угол (К2) между двумя плечами, таким образом, что первое плечо (31) расположено в направлении продольной стороны (Sa) плиты перекрытия и продольной краевой балки (1а) с прикреплением к этой продольной краевой балке, а второе плечо (32) расположено в направлении поперечной стороны (Sb) плиты перекрытия и поперечной краевой балки (1b) с прикреплением к этой поперечной краевой балке, и, в заключение,
- заливают бетон (В) таким образом, что бетон заполняет, по меньшей мере, промежуточные пространства между стальными швеллерными балками и железобетонной плитой перекрытия, причем швеллерные балки совместно с бетоном образуют продольные составные балки (3а) из бетона и стального листа и поперечные составные балки (3b) из бетона и стального листа на продольных сторонах (Sa) и на поперечных сторонах (Sb) перекрытия, окружающего колонны (10).