Каркас одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению Российский патент 2025 года по МПК E04B1/30 

Изобретение относится к строительству, а именно к промышленным и гражданским одноэтажным зданиям большого пролета.

Известен типовой металлический каркас одноэтажного промышленного здания с колоннами, стропильными фермами, вертикальными и горизонтальными связями между колоннами и фермами (Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений: справочник проектировщика / Под общ. ред. В.В. Кузнецова. М: изд-во АСВ, 1998 г., с. 16-21, рис. 2.1-2.9).

Недостатком такого конструктивного решения является повышенная материалоемкость каркаса по причине чрезмерного расхода стали на колонны и фермы при действии аварийных особых нагрузок, а также недостаточная сопротивляемость каркаса прогрессирующему обрушению.

Известна страховочная конструкция для защиты каркасных зданий от прогрессирующего обрушения, включающая подкос, выполненный в виде стержневого элемента и расположенный между рядом стоящими колоннами, и металлические обоймы для крепления металлических деталей, устроенные в верхней и нижней частях колонн, при этом колонны в верхней и нижней частях оборудованы опорными элементами, с которыми концы подкоса образуют ползунковое соединение, обеспечивающее возможность скольжения концов подкоса в горизонтальной плоскости в случае подлома колонны (RU 2749396, E04G 23/04, 09.06.2021 г.).

Недостатком такого конструктивного решения является повышенная материалоемкость каркаса по причине чрезмерного расхода материалов на колонны, связи и обоймы, устанавливаемые по всей длине каркаса, при действии аварийных особых нагрузок, а также недостаточная сопротивляемость стропильных конструкций каркаса прогрессирующему обрушению.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению являются каркас одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению, включающий каркас с колоннами, неразрезными подстропильными балками, стропильными фермами и систему вертикальных связей между фермами, расположенными по всей длине здания в середине пролета (Проектирование мероприятий по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения: методическое пособие, Москва: Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, 2018 г., стр. 33, рис. III.8).

Недостатком такого конструктивного решения является повышенная материалоемкость каркаса по причине чрезмерного расхода стали на колонны, фермы и связи при действии аварийных особых нагрузок, а именно прогрессирующего обрушения.

Задача изобретения - снижение материалоемкости при действии аварийных особых нагрузок и повышение стойкости к прогрессирующему обрушению каркаса одноэтажного здания.

Технический результат достигается тем, что каркас одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению, включающий металлические колонны, стропильные фермы и систему связей, содержит покрытие из ребристых железобетонных плит с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены с верхним поясом стропильных ферм; содержит стены из трехслойных железобетонных панелей с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены с наружной поверхностью колонн; содержит страховочные несущие ванты, расположенные между верхним и нижним поясами по пролету стропильной фермы с провисом по квадратной параболе и прикрепленные фиксаторами к опорным и промежуточным стойкам стропильных ферм, а каждая опорная стойка закреплена к стеновым панелям и железобетонным плитам покрытия.

Каркас одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению может иметь бетонное заполнение верхнего пояса стропильных ферм.

Сущность изобретения поясняется фигурами:

- фиг. 1 - общий вид каркаса одноэтажного здания;

- фиг. 2 - поперечное сечение 1-1;

- фиг. 3 - поперечное сечение 2-2;

- фиг. 4 - поперечное сечение 3-3.

Каркас одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению включает металлические колонны 1, стропильные фермы 2, систему связей 3, покрытие 4 и стены 5 (фиг. 1). Покрытие 4 выполнено из ребристых железобетонных плит 6 с замоноличенными бетоном швами 7, опорные поперечные ребра 8 которых жестко соединены с верхним поясом 9 стропильных ферм 2 (фиг. 3, 4), стены 5 выполнены из трехслойных железобетонных панелей 10 с замоноличенными бетоном швами 11, опорные поперечные ребра 12 которых жестко соединены с наружной поверхностью колонн 1 (фиг. 2). Между верхним поясом 9 и нижним поясом 13 по всему пролету стропильных ферм 2 расположены страховочные несущие ванты 14 с провисом по квадратной параболе (фиг. 1), которые прикреплены фиксаторами 15 к опорным стойкам 16 и промежуточным стойкам 17 (фиг. 3) стропильных ферм 2, при этом каждая опорная стойка 16 стропильной фермы 2 прикреплена к железобетонным панелям 10 стен 5 и ребристым железобетонным плитам 6 покрытия 4 (фиг. 4). Верхний пояс 9 стропильных ферм 2 может иметь бетонное заполнение 18.

Колонны 1 выполняются из стальных двутавровых профилей и прикреплены через закладные детали 19 трехслойных железобетонных панелей 10 к стенам 5 сварными швами, стропильные фермы 2 выполняются из стальных профилей, например трубчатых, и прикреплены через закладные детали 20 ребристых железобетонных плит 6 к покрытию 4 сварными швами, система связей 3 выполняется из стальных профилей, например трубчатых или уголковых, по традиционной схеме для металлических рамно-связевых каркасов.

Страховочные несущие ванты 14 выполняются из стальных канатов, имеют подвижное в горизонтальной плоскости соединение через фиксаторы 15 с промежуточными стойками 17 и неподвижное соединение с опорными стойками 16, являются элементами резервирования несущей способности, включаются в работу при локальном разрушении элементов стропильной фермы 2 и передают усилия на опорные стойки 16, а далее на покрытие 4 и стены 5.

Размеры поперечного сечения поперечных ребер 8, 12 и их армирование устанавливаются расчетом каркаса с учетом совместной работы колонн 1 со стенами 5 и стропильных ферм 2 с покрытием 4 при действии аварийных особых нагрузок, т.е. при локальном разрушении колонны 1 или элементов стропильной фермы 2.

Наличие страховочных несущих вант 14 между верхним поясом 9 и нижним поясом 13 по всему пролету стропильных ферм 2 с провисом по квадратной параболе, прикрепленных фиксаторами 15 к опорным стойкам 16 и промежуточным стойкам 17 стропильных ферм 2, а также закрепление опорных стоек 16 к трехслойным железобетонным панелям 10 стен 5 и ребристым железобетонным плитам 6 покрытия 4 позволяет обеспечивать несущую способность каркаса при локальном разрушении элементов стропильных ферм 2 с передачей усилий на покрытие 4 и стены 5, что снижает материалоемкость каркаса одноэтажного здания повышенной стойкости при действии аварийных особых нагрузок и повышает его стойкость к прогрессирующему обрушению.

Наличие в составе покрытия 4 ребристых железобетонных плит 6 с замоноличенными бетоном швами 11, опорные поперечные ребра 12 которых жестко соединены сварными швами с верхним поясом 13 стропильных ферм 2, позволяет обеспечивать несущую способность каркаса при локальном разрушении элементов стропильных ферм 2, что снижает материалоемкость каркаса одноэтажного здания повышенной стойкости при действии аварийных особых нагрузок и повышает его стойкость к прогрессирующему обрушению.

Наличие в составе стен 5 трехслойных железобетонных панелей 10 с замоноличенными бетоном швами 11, опорные поперечные ребра 12 которых жестко соединены сварными швами с наружной поверхностью колонн 1, позволяет обеспечивать несущую способность каркаса при локальном разрушении колонн 1, что снижает материалоемкость каркаса одноэтажного здания повышенной стойкости при действии аварийных особых нагрузок и повышает его стойкость к прогрессирующему обрушению.

Наличие бетонного заполнения в верхнем поясе 9 стропильных ферм 2 увеличивает несущую способность покрытия 4, снижает расход стали стропильных ферм 2, как следствие, снижает материалоемкость каркаса одноэтажного здания повышенной стойкости при действии аварийных особых нагрузок и повышает его стойкость к прогрессирующему обрушению.

Несущая способность каркаса одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению обеспечивается подбором размеров поперечного сечения страховочных несущих вант, армирования опорных ребер железобетонных плит и панелей, параметров связей и закладных деталей при действии аварийных особых нагрузок.

Таким образом, заявляемое изобретение приводит к снижению материалоемкости каркаса одноэтажного здания повышенной стойкости при действии аварийных особых нагрузок и повышает его стойкость к прогрессирующему обрушению по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к строительству, а именно к одноэтажным зданиям большого пролета. Каркас одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению включает металлические колонны, стропильные фермы и систему связей, а также покрытие из ребристых железобетонных плит с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены с верхним поясом стропильных ферм; стены из трехслойных железобетонных панелей с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены с наружной поверхностью колонн; страховочные несущие ванты, расположенные между верхним и нижним поясами по пролету стропильной фермы с провисом по квадратной параболе и прикрепленные фиксаторами к опорным и промежуточным стойкам стропильных ферм. Каждая опорная стойка закреплена к стеновым панелям и железобетонным плитам покрытия. Технический результат - снижение материалоемкости каркаса при действии аварийных особых нагрузок и повышение его стойкости к прогрессирующему обрушению. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Каркас одноэтажного здания повышенной стойкости к прогрессирующему обрушению, включающий металлические колонны, стропильные фермы и систему связей, отличающийся тем, что содержит покрытие из ребристых железобетонных плит с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены с верхним поясом стропильных ферм; содержит стены из трехслойных железобетонных панелей с замоноличенными бетоном швами, опорные поперечные ребра которых жестко соединены с наружной поверхностью колонн; содержит страховочные несущие ванты, расположенные между верхним и нижним поясами по пролету стропильной фермы с провисом по квадратной параболе и прикрепленные фиксаторами к опорным и промежуточным стойкам стропильных ферм, а каждая опорная стойка закреплена к стеновым панелям и железобетонным плитам покрытия.

2. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что верхний пояс стропильных ферм имеет бетонное заполнение.