Конструктивные решения каменных зданий реферат

Обновлено: 05.07.2024

Несущий остов включает в себя стены (каменной кладки, монолитные или из сборных крупноразмерных элементов) и перекрытия. Каменную кладку выполняют из кирпича, легких бетонных блоков или естественных камней (известняк, песчаник, туф, ракушечник и др.), которые укладывают горизонтальными рядами на растворе с перевязкой (смещением) вертикальных швов.
Швы заполняют известковыми, цементными и смешанными растворами.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Каменные малоэтажные здания.docx

Каменные малоэтажные здания.

Несущий остов включает в себя стены ( каменной кладки, монолитные или из сборных крупноразмерных элементов) и перекрытия. Каменную кладку выполняют из кирпича, легких бетонных блоков или естественных камней (известняк, песчаник, туф, ракушечник и др.), которые укладывают горизонтальными рядами на растворе с перевязкой (смещением) вертикальных швов.

Швы заполняют известковыми, цементными и смешанными растворами.

Стандартные размеры керамического одинарного кирпича 250 х 120 х 65 мм. Длинные боковые поверхности кирпича называют ложками, короткие — тычками, отсюда соответственно и ряды кирпичей называют ложковыми и тычковыми. Стены кладут в 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича.

Кладка бывает сплошной (из однородного материала) и облегченной (из двух материалов). Распространены двухрядная (цепная) система кладки (один тычковый, один ложковый ряды) и шестирядная (ложковая). Для сплошной кладки используют пористые и пустотелые кирпичи, пустотелые бетонные блоки. При облегченной кладке с наружной или внутренней стороны стены или в качестве заполнения внутри стены применяют эффективные теплоизоляционные материалы (утеплители).

Элементами каркаса зданий с несущими наружными кирпичными стенами могут служить отдельные опоры (кирпичные столбы деревянные и железобетонные; стальные коконструктивные элемен-лонны). Минимальное сечение несущего кирпичного столба 510 х 380 мм, при незначительной нагрузке— 380 х 380 мм. При5 м кладку кирпичных столбов армируют. При больших нагрузках применяют железобетонные колонны, которые вместе с горизонтальными балками (прогонами) образуют различные схемы каркасов зданий.

Перекрытия (плоские) являются одновременно несущими и ограждающими элементами зданий. Они воспринимают кроме собственного веса полезную (временную) нагрузку, т.е. массу людей, мебель и оборудование помещений, передавая ее на стены или отдельные опоры.

Перекрытия должны быть прочными, жесткими, огнестойкими, долговечными, звуко- и теплоизолирующими, водонепроницаемыми. В малоэтажных зданиях устраивают железобетонные перекрытия по деревянным или стальным балкам, а также армосиликатные и керамические.

Железобетонные перекрытия бывают сборные (в виде плит, крупнопанельные и балочные) и монолитные (бетонируемые в опалубке).

Настилы (толщина 160 и 220 мм соответственно при пролетах до 4 м и более) опирают на стены и прогоны, крупные панели перекрывают целые комнаты. Их выпускают сплошными, пустотными и шатровыми для пролетов до 3,6 м применяют сплошные однослойные панели толщиной 140 мм, для пролетов более 3,6 м — предварительно напряженные панели толщиной 140 — 160 мм.

Пустотные плиты имеют ряд преимуществ: отвечают характеру работы железобетона и имеют гладкую безреберную поверхность сверху и снизу, их толщина 220 мм. Шатровые панели в виде лотка с ребрами вниз или вверх выпускают толщиной 14—16 мм.

Балочные перекрытия состоят из балок таврового профиля и заполнения между ними в виде настила гипсовых или легких бетонных плит.

Деревянные перекрытия состоят из деревянных балок обычно прямоугольного сечения и деревянных конструкций межбалочного заполнения, пола, потолка. Высота балки должна составлять У_ш— У₂о перекрываемого пролета, ширина 6—12 см, перекрываемый пролет не более 4,8 м. Звуко- и теплоизоляцию обеспечивают настилом.

Рис. 69. Несущий остов деревянных малоэтажных зданий:

а — бревенчатый, б — брусчатый, в — каркасный, г — щитовой

Несущий остов деревянных малоэтажных

зданий может быть бревенчатым, брусчатым, каркасным, щитовым, панельным. В течение многих веков наиболее распространенным типом жилого дома на Руси был бревенчатый сруб, но он материалоемок и требует применения ручного труда, поэтому в настоящее время чаще строят дома других типов (рис.69).

Приемы возведения брусчатых домов те же, что и бревенчатых рубленых. Конструктивная основа бревенчатых домов —стены (рис. 69, а) из горизонтально уложенных бревен диаметром 180—260 мм, связанных по углам врубками. Каждый ряд называют венцом. Врубки делают с остатком (в обло) и без остатка (в лапу), Проёмы для окон и дверей обрамляют коробками из двух косяков, вершника и порога. С наружной и внутренней сторон оконные и дверные проемы имеют наличники.

Брусчатые стены (рис. 69, б) собирают из брусьев сечением 150 х 150 или 180 х 180 мм. Венцы соединяют на нагелях диаметром 30 мм. Свободная длина стен в бревенчатых и брусчатых домах не должна превышать 6,5 м в соответствии с длиной выпускаемой древесины. После осадки через 1,5 года стены вновь конопатят и обшивают досками. Перекрытия укладывают по деревянным балкам с черепными брусками. Опирание балок на стены делают врубкойСтены каркасных зданий (рис. 69, в) состоят из стоек прямоугольного сечения, нижней и верхней обвязок и горизонтальных дверных и оконных ригелей. Шаг стоек 600—1200 мм. В углах здания делают раскосы жесткости. Под каркасный дом обычно устраивают ленточный фундамент из-за небольшой жесткости основных конструкций. На верхнюю обвязку опираются балки перекрытия. На двухэтажном доме после скрепления на балках устанавливают каркас второго этажа. В качестве утеплителя наружных стен, который размещают между стоиками каркаса, используют минераловатные маты, камышитовые, соломитовые, фибролитовые плиты, пористые древесноволокнистые плиты, торфоплиты или плиты из ячеистых синтетических материалов. С внутренней стороны каркаса укладывают пароизоляцию в виде слоя рулонного материала, затем устанавливают гипсокартонные листы или делают обшивку из досок. С наружной стороны каркаса устраивают ветрозащитный (противо-инфильтрационный) слой: картон, фанеру и др., затем обшивку из досок толщиной 16—22 мм.

Щитовые деревянные дома (рис. 69, г) — одноэтажные сборные из готовых стеновых каркасных и бескаркасных щитов различных типов (глухих и с оконными и дверными проемами для наружных и внутренних стен). В соответствии с шириной листовых и плитных теплоизоляционных и облицовочных материалов планировочный модуль 600 мм. Ширина стеновых щитов 1200 мм, высоту щита делают на этаж.

Стеновые щиты устанавливают на нижнюю обвязку, укрепленную на ленточном фундаменте. Балки перекрытий устанавливают по верхней обвязке. Стены и стойки привязывают к координационным осям по центру конструкции. По верхним граням балок устраивают пол: при расстоянии до 800 мм между балками — непосредственно по балкам, свыше 800 мм —пол Настилают по лагам — дополнительным балкам под половые доски. Площадь сечения лаг 60 х 80 мм. Толщина половых досок 40 мм.

В чердачном перекрытии взамен звукоизоляционной засыпки укладывают теплоизоляционные материалы, а по балкам —ходовые доски. При пропуске через перекрытия дымохода или лестницы применяют поперечные балки. Все деревянные элементы перекрытий выполняют из хвойных пород (сосна, ель, лиственница).

Недостатки деревянных перекрытий — сгораемость, подверженность гниению, использование ручного труда.

Разработаны решения крупнопанельных деревянных зданий со. стеновыми панелями и панелями перекрытий размером на комнату с полной заводской готовностью элементов, вплоть до отделки поверхностей. 120

Рис. 70. Схема разрезки фасадов крупноблочных (а, б) и крупнопанельных зданий: а—двухрядная, б—четырехрядная

Каменные многоэтажные здания.

Стены возводят из пустотелого кирпича, крупных бетонных блоков и пиленого естественного камня (туф, известняк, ракушечник). В зданиях с неполным каркасом до 9 этажей применяют каменные столбы, выше 9—железобетонные колонны. Междуэтажные перекрытия выполняют из железобетонных многопустотных или ребристых плит. Толщина блоков 300, 400, 500 мм, длина зависит от схемы разрезки стен (рис 70, а,6). Существует три схемы: двух-, трех- и четырехрядная — по числу рядов на высоту этажа. Блоки бывают простеночные, подоконные, перемычечные и поясные; карнизные, парапетные и цокольные; рядовые и угловые.

Существует два вида крупнопанельных зданий —каркасные и бескаркасные (рис: 70, в). В зданиях до 30 этажей экономичнее бескаркасная система. Каркасная конструкция предусмотрена для зданий высотой от 16 до 25 этажей. Каркас делают из двухэтажных колонн сечением 400 х 400 мм, ригелей и пустотных настилов.

Однослойные наружные стеновые панели изготовляют из армированного легкого или ячеистого бетона толщиной 180—340 мм с декоративно офактуренными наружными поверхностями (покрашенными, покрытыми мраморной крошкой, облицованными керамическими или стеклянными плитками). В двухслойных панелях внутренний слой из тяжелого бетона. В трехслойных панелях между двумя слоями бетона прокладывают слой утеплителя.

Стеновые панели внутренних стен делают из тяжелого бетона толщиной 90—140 мм с гладкими поверхностями под окраску или оклейку обоями.

Стыки между панелями тщательно заделывают. Для перекрытий используют железобетонные сборные плиты.

Одно из направлений индустриализации строительства — применение

Рис. 71. Сплошная расстановка объемных элементов:

а — размером на ширину здания, б — на комнату (блок-комната), в — на квартиру (блок- квартира)

монолитного железобетона при этом экономится 25% металла и до 15% цемента. В сборно-монолитных конструкциях повторяющиеся элементы монтируют сборными, сложные узлы иногда делают монолитными.

Несущий остов монолитных зданий представляет собой неразрезные элементы стен, колонн, ригелей и плит перекрытий, связанных в одно целое и выполненных из легкого бетона толщиной 300—500 мм в сочетании с несущим слоем тяжелого бетона толщиной не менее 160 мм.

Здания из объемных блоков (рис. 71) (блок-комната, блок на ширину здания и блок-квартира) проектируют по трем конструктивным схемам (блочной, панельно-блочной и кар-касно- блочной).

Каркасно-блочная схема характерна четким разделением конструкций на несущие и ограждающие. Несущие функции выполняв ет каркас или ядро жесткости в виде сердечника башенных зданий

из железобетона или металла. Объемные элементы крепят к ядру жесткости, подвешивают, обеспечивая возможность создания этажей-террас.

Выпускают разные монолитные объемные элементы: четыре стены и Иол; четыре стены и потолок; три стены, пол и потолок.

Строительные материалы классифицируют по назначению, технологическому признаку и способу изготовления.

По назначению строительные материалы делят на следующие группы: конструкционные, воспринимающие и передающие нагрузки; теплоизоляционные, обеспечивающие тепловой режим здания; акустические для звукопоглощения И звукоизоляции; гидроизоляционные и кровельные для создания водонепроницаемых слоев на кровлях и других конструкциях зданий; герметизирующие для заделки стыков в сборных конструкциях; отделочные для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты их от внешних воздействий; специального назначения для специальных сооружений (огнеупорные, кислотоупорные); общего назначения, служащие разным целям (цемент, известь, бетон, древесина).

По технологическому признаку строительные материалы классифицируют с учетом вида сырья, из которого они сделаны, способа изготовления, свойства материала и области применения.

По способу изготовления различают материалы природные (древесина, природный камень), подвергаемые механической обработке; получаемые обжигом (керамика, минеральные вяжущие вещества), плавлением (стекло, металлы), путем переработки органического сырья (синтетические полимеры, растворители, битум, деготь) и органических вяжущих веществ (строительные пластмассы, органические кровельные и гидроизоляционные материалы).

Чтобы здание выполняло свое назначение и было долговечным, необходимо правильно выбрать материалы, как конструкционные, так и отделочные. При технико-экономическом обосновании планировочных и конструктивных решений проектные варианты сравнивают.

ОБЩЕЕ В КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ЗДАНИЙ

Каждое здание состоит из элементов, которые по крупности можно разделить на три группы (рис.): 1) объемно-планировочные элементы —крупные части, на которые можно разделить все здания (подВал, этаж, лестничная клетка, чердак и т.д.); 2) конструктивные элементы — части здания, имеющие определенное назначение и определяющие структуру здания (фундамент, стены, отдельные опоры, перекрытия, лестницы, перегородки, полы, крыши, окна, двери и др.); 3) мелкие элементы — строительные изделия (кирпичи, ступени, косоуры, плиты, балки и т.д.), из которых собирают конструктивные элементы.

По назначению все конструктивные элементы подразделяют на несущие (фундаменты, опоры, стены, перекрытия) и ограждающие

Рис. Конструктивные элементы здания:

Рис. Несущие (а), самонесущие (б) и ненесущие навесные (в) наружные стены

(внутренние стены, покрытия, полы, перегородки, двери), а некоторые из них выполняют обе функции. Все нагрузки, возникающие в здании, воспринимают несущие элементы, а ограждающие отделяют помещения здания друг от друга и от внешнего пространства.

Фундаменты — подземные части здания, воспринимающие всю нагрузку от здания и внешних сил (ветер, снег и т.д.), передающие и распределяющие давление на грунт.

Стены — вертикальные конструкции, выполняющие ограждающую, а иногда и несущую функцию, поэтому их делят на несущие, самонесущие и ненесущие (навесные) (рис.).

Несущие стены передают на фундамент нагрузку от перекрытий и крыши вместе с собственным весом, самонесущие передают лишь, собственный вес и являются ограждающими конструкциями, ненесущие опираются не на фундамент, а на колонны или перекрытия и являются только ограждающими конструкциями. Отдельные опоры (колонны, стойки, столбы) являются вертикальными несущими элементами, воспринимают нагрузку от перекрытий или других конструктивных элементов зданий (навесных стен) и передают эту нагрузку вместе с собственным весом на фундамент.

Конструктивная схема должна обеспечивать надежную пространственную жесткость и устойчивость здания в целом на действие внешних нагрузок.

• По признаку восприятия горизонтальных и вертикальных нагрузок различают две группы конструктивных схем зданий:

1) с жесткими опорами, в которых каменные наружные стены, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки, опираются на несмещаемые опоры. Этими опорами являются жесткие поперечные стены, а также покрытия и перекрытия при условии относительно частого расположения устойчивых поперечных конструкций (перегородок); 2) с упругими опорами, в которых из-за относительно редкого размещения устойчивых поперечных конструкций (перегородок) горизонтальные покрытия и перекрытия являются упругоподатливыми опорами для каменных стен.

Жесткая конструктивная схема характерна для многоэтажных гражданских, жилых и общественных зданий. Упругая конструктивная схема свойственна одноэтажным промышленным зданиям.

Покрытия и перекрытия могут служить жесткими несмещаемыми опорами для каменных стен в том случае, если расстояние между несущими поперечными стенами не превышает предельного расстояния, принимаемого в зависимости от групп кладки и конструкции покрытия и перекрытия.

• Поперечные конструкции могут служить жесткими опорами при условиях:

1) толщина поперечных несущих каменных и бетонных стен не менее 12 см;

2) толщина несущих поперечных железобетонных стен не менее 6 см;

3) поперечные конструкции рассчитаны на восприятие горизонтальной нагрузки.

Пространственную жесткость зданий в целом и совместную работу элементов конструкций обеспечивают устройством связей; перекрытия анкеруют в стенах, поперечные и продольные стены из кладки соединяют перевязкой камней.

Каменные стены зданий обеих конструктивных схем (жесткой и упругой) в зависимости от вида воспринимаемых нагрузок разделяют на наружные и внутренние.

Под наружными понимают стены, изолирующие помещения от атмосферных воздействий, а под внутренними — стены (перегородки), изолирующие одно помещение от другого. Перегородки воспринимают нагрузки от собственного веса в пределах этажа: Наружные стены воспринимают нагрузки от собственного веса, а также вертикальные и горизонтальные нагрузки (от ветра, кранов).

• По виду воспринимаемой нагрузки наружные стены разделяют на: несущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса стен всех этажей здания, от покрытий, перекрытий, кранов и ветровую нагрузку; самонесущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса стен всех этажей здания и ветровую нагрузку; ненесущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса и ветровую нагрузку только в пределах одного этажа при высоте этажа не более 6 м.

Стены многоэтажных зданий рассчитывают на вертикальные нагрузки как неразрезные многопролетные балки с неподвижными опорами на уровне перекрытий. Для упрощения расчета принимают расчетную схему стены в виде однопролетной балки с шарнирными опорами в плоскостях опирания перекрытий. Поперечное сечение такой балки принимают равным поперечному сечению простенка (участок стены между оконными проемами), на который передает нагрузку ригель перекрытия или покрытия. За расчетную ось балки принимают геометрическую ось сечения простенка. Расчетную длину балки принимают равной высоте стены от низа перекрытия вышележащего этажа до низа перекрытия нижележащего этажа.

• Вертикальными нагрузками, действующими на простенок несущей стены в пределах каждого этажа, являются : а) собственный вес Ni стен всех вышележащих этажей, приложенный по оси вышележащего этажа; б) вес покрытия и перекрытий вышележащих этажей; в) вес перекрытия ,расположенного над рассматриваемым этажом, приложенный с фактическим эксцентриситетом относительно оси простенка. (При отсутствии специальных опор, фиксирующих положение опорного давления, допускается принимать расстояниеотточки приложения силы до внутренней грани стены, но не более 7 см.)

Каменная кладка — это конструкция из камней, кирпичей, уложенных на строительном растворе в определенном порядке. Кладка воспринимает нагрузки от собственного веса и других конструктивных элементов, опирающихся на кладку, и приложенных к ним нагрузок, а также выполняет тепло-, звукоизоляционные и другие функции.

При строительстве зданий и сооружений применяют следующие виды кладки: кирпичную; из керамических камней и искусственных крупных блоков, изготовляемых из бетона, кирпича или керамических камней; из природных камней правильной формы (пиленых или тесаных); бутовую из природных неотесанных камней, имеющих неправильную форму; смешанную (кладка бутовая, облицованная кирпичом; из бетонных камней, облицованных кирпичом; из кирпича, облицованного тесаным камнем); облегченную кладку из кирпича с теплоизолирующими слоями из легких бетонов, плит и других материалов.

Оценка прочности кладки.

Способность кладки воспринимать, не разрушаясь, нагрузку от вышележащих конструкций и других воздействий называют прочностью.

Прочность кладки зависит от свойств кирпича (камня) и раствора, из которых кладка сложена. Предел прочности при сжатии, например, кирпичной кладки, выполненной даже на высокомарочном растворе, при обычных методах возведения составляет не более 40. 50 % предела прочности кирпича. Объясняется это тем, что поверхности кирпича и шва кладки не идеально плоские, плотность и толщина слоя раствора в горизонтальных швах не везде одинакова и вследствие этого давление в кладке неравномерно распределяется по поверхности кирпича и вызывает в нем кроме напряжений сжатия напряжение изгиба и среза. Поэтому каменные материалы, слабо сопротивляющиеся изгибу, разрушаются в кладке раньше, чем сжимающие напряжения в них достигнут предела прочности при сжатии. Например, кирпич имеет в 4. 6 раз меньший предел прочности при изгибе, чем при сжатии.

Напряженное состояние в кладке возникает не только от сжимающих, а и от горизонтальных, изгибающих, вибрационных и других нагрузок. Способность кладки сохранять свое положение при действии этих нагрузок называют устойчивостью. Предельные величины ее предусмотрены Строительными нормами и правилами.

Под воздействием внешних нагрузок в кладке создается напряженное состояние, которое распространяется по схеме, показанной на 18.

Если постепенно увеличивать нагрузку на кладку до величины, превышающей предел прочности ее, то сначала в отдельных кирпичах появятся вертикальные трещины (19, а) преимущественно под вертикальными швами, там, где концентрируются напряжения растяжения и изгиба. При росте нагрузки трещины увеличатся, разделяя кладку на столбики (19, б). Окончательное разрушение кладки происходит из-за выпучивания этих столбиков в результате потери ими устойчивости (19, в). Напряженное состояние при осевом сжатии кладок из других каменных материалов аналогично напряженному состоянию кирпичной кладки.

Влияние свойств раствора на прочность кладки. Чем ниже марка раствора в кладке, тем легче он сжимается и, следовательно, тем больше общие деформации кладки, а в каждом кирпиче — напряжения изгиба и среза. Поэтому, чтобы получить более прочную кладку, применяют соответственно раствор более высокой марки.

Однако повышение прочности раствора незначительно увеличивает прочность кладки. Гораздо большее значение имеет пластичность раствора. Пластичные растворы лучше расстилаются по постели кирпича, обеспечивая равномерную толщину и плотность шва. Это повышает прочность кладки за счет уменьшения напряжения изгиба и среза в отдельных кирпичах.

Влияние размеров и формы каменных материалов на прочность кладки. С увеличением высоты камня уменьшается количество горизонтальных швов в кладке и увеличивается пропорционально квадрату высоты камня сопротивление его изгибу. В связи с этим при одинаковой прочности камней более прочной оказывается кладка, выполненная из камней большей высоты.

При правильной форме камней швы в кладке заполняются раствором равномернее, чем при неправильной, лучше передается нагрузка от камня к камню, лучше перевязывается кладка и прочность ее более высока. На снижение прочности бутовой кладки, например, влияет главным образом то, что неправильная форма камней обеспечивает их соприкосновение лишь через отдельные участки, не создает хорошей перевязки кладки, значительную часть которой приходится заполнять раствором.

Влияние качества швов кладки на ее прочность. Хорошее заполнение горизонтальных и вертикальных швов раствором, равномерное уплотнение и одинаковая толщина швов, правильная перевязка обеспечивают высокую прочность кладки. Низкое качество кладки, применение растворов, не соответствующих требованиям проекта, могут привести к разрушению кладки.

Чем толще шов, тем труднее достигнуть равномерной его плотности и тем в большей степени кирпич работает в кладке на изгиб и срез. При толстых швах увеличивается деформация и снижается прочность кладки. Поэтому для каждого вида кладки установлена определенная толщина швов, увеличение которой снижает прочность конструкций. Насколько качество кладки характеризуется равномерностью заполнения раствором и уплотнения горизонтальных швов, можно видеть на примере одного из испытаний. Одновременно из одного и того же кирпича и раствора выполняли кладку высококвалифицированные каменщики и каменщики низкой квалификации. Предел прочности кладки, выполненной высококвалифицированными каменщиками, оказался 5 МПа, каменщиками низкой квалификации — 2,8 МПа, т. е. в 1,8 раза меньше.

Плотность кладки обусловливает такие качества каменных конструкций, как высокая огнестойкость, большая по сравнению с другими материалами химическая стойкость, сопротивляемость атмосферным воздействиям и, как следствие этого, большая долговечность. В то же время большая плотность увеличивает теплопроводность кладки, поэтому нередко наружные кирпичные стены зданий приходится делать намного толще, чем это требуется по условиям прочности и устойчивости.

При уменьшении плотности каменных материалов с 1800 (кладка из керамического кирпича) до 800 кг/см2 (камни из ячеистого бетона) толщина стен и потребность в материалах уменьшаются на 55%, а масса стен — на 80 %. Это значит, что для кладки выгодно применять материалы более низкой плотности (пустотелые, пористые), обладающие хорошими теплотехническими свойствами.

На теплотехнические свойства каменных конструкций влияет также качество кладки: стены с плохо заполненными раствором швами легко продуваются и промерзают зимой.

Архитектурное проектирование решает комплексные задачи, в которых функция, конструкция и художественная форма выступают как единое целое. Конструктивной схемой здания называют систему вертикальных (стены, столбы) и горизонтальных (перекрытия, покрытия) элементов, которые обеспечивают зданию пространственную жесткость. Конструктивные схемы зависят от типа и расположения вертикальных и горизонтальных элементов несущего остова здания.

Содержание работы

Введение 3
1. Виды конструктивных схем зданий 4
2. Бескаркасные здания 5
3. Каркасные здания 7
Заключение 12
Список используемой литературы 13

Файлы: 1 файл

РЕФЕРАТ.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет имени

Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Кафедра экономики и стратегического управления

1. Виды конструктивных схем зданий 4

2. Бескаркасные здания 5

3. Каркасные здания 7

Список используемой литературы 13

Исторически сложились три конструктивных системы, известные с древних времен:

- стоечно-балочная (или каркасная), в которой горизонтальный элемент (балка) работает на изгиб;

- сводчатая и арочная, в которых материал работает на сжатие, передавая с верхних элементов на нижние нагрузку и собственный вес;
- подвесная, в которой горизонтальные элементы работают на растяжение.

Каждой системе соответствовал материал, наиболее всего к ней подходивший.

1. Виды конструктивных схем зданий

В современном массовом строительстве не требуется перекрывать большие пролеты, поэтому в основном используют три схемы стоечно-балочной системы.

1. Бескаркасная, с несущими наружными и внутренними стенами (с продольными или с поперечными). Причем несущими могут быть продольные стены, поперечные или и продольные и поперечные.

2. С неполным каркасом: внутренний каркас и несущие наружные стены.

3. Каркасная (с полным каркасом), т. е. с несущими отдельными опорами. Состоит она из вертикально поставленных стоек (колонн) и опирающихся на них балок (прогонов).

Соединение вертикальных и горизонтальных элементов конструкции может допускать вращение одного элемента относительно другого; такое соединение, допускающее изменять геометрическую форму сопряжения, называется шарнирным.

Если соединение горизонтальных и вертикальных элементов заделано намертво с целью увеличения жесткости конструкции, такое сопряжение называется жестким. В этом случае из стоечно-балочной система превращается в рамную с жесткими узлами рамы, а балка - в ригель - горизонтальный элемент рамы.

Жесткость конструкции может достигаться введением жестких плоскостей - диафрагм жесткости. Постановка вместо внутренних несущих стен отдельных опор (колонн), соединенных ригелями (балками перекрытий), с опиранием на ригели плит перекрытий дает возможность перекрыть большие пространства, внутри которых можно изменить размеры помещений, передвинув перегородки - ограждающие конструкции. Так возникает понятие гибкой планировки - возможности в процессе эксплуатации здания менять расположение и размеры помещений.

Рис. 1. Конструктивные типы гражданских зданий: а — бескаркасный; б — каркасный; в — с неполным каркасом; 1 — несущие стены; 2 — междуэтажные перекрытия; 3 — колонны; 4 — ригели; 5 — самонесущие стены

2. Бескаркасные здания

Опыт строительства показывает, что наиболее сложное место - стыки стеновых панелей между собой и с панелями перекрытий. Стык между панелями должен обеспечивать долговечность, прочность, тепло- и звукоизоляцию. Немаловажны простота монтажа, малая трудоемкость и экономичность.

Горизонтальные стыки наружных панелей бывают с противодождевым барьером и без него, плоским и внахлестку. Стыки могут быть защищенными водоотбойными лентами, заделанными уплотняющими материалами или закрытыми снаружи.

Стыки панелей могут быть открытыми, в таких стыках водоотбойная лента защищает от проникновения влаги внутрь стыка, но наиболее часто устраивают закрытые стыки, которые снаружи защищены цементным раствором и герметизирующими мистиками.

По способу заделки стыки бывают утепленные или замоноличенные (обычно легким бетоном). При таком решении образуется пространственный каркас, обладающий значительной устойчивостью и потому часто используемый для зданий повышенной этажности.

В массовом жилищном строительстве панели наружных стен между собой и с панелями внутренних стен соединяются петлевыми связями, предусмотренными в двух уровнях каждой панели.

Связи верха панелей состоят из скоб, вставляемых по месту при помощи монтажно-гибочного кондуктора в отверстия монтажных диафрагм (косынок) предварительно на ДСК, приваренных к петлевым арматурным выпускам. Для 9- и 12- этажных зданий в верхнем уровне панелей предусматривается вторая петлевая связь, аналогичная первой, но без диафрагмы.

Бескаркасные здания из кирпича и мелких камней и блоков возводят обычно с продольными несущими наружными и внутренними стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают преимущественно в лестничных клетках, в местах, где проходят дымовые и вентиляционные каналы, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и зданиям в целом. В зданиях с поперечными несущими стенами продольные наружные стены — самонесущие, а перекрытия опираются на поперечные стены. Возводятся также бескаркасные здания, у которых несущими являются как поперечные, так и продольные стены.

Бескаркасные крупноблочные здания со стенами из бетонных и других блоков имеют конструктивные схемы с поперечными и продольными несущими стенами. Общественные многоэтажные здания чаще возводят с продольными несущими стенами. При этом в зависимости от ширины здания может быть не одна, а две внутренние продольные стены.

Бескаркасные крупнопанельные здания бывают: с тремя продольными несущими стенами; с поперечными несущими стенами-перегородками, устанавливаемыми с малым или большим шагом (расстоянием) друг от друга.

В домах с поперечными несущими стенами-перегородками все основные элементы несущие: поперечные стены-перегородки, внутренняя продольная и наружные стены. Панели перекрытий имеют опоры по четырем сторонам. При этом наружные стеновые панели /, которые мало отличаются от наружных панелей в домах с продольными несущими стенами, считают также несущими. Перегородочные панели и панели внутренней продольной стены в таких домах изготовляют из тяжелого (конструктивного) бетона. Панели наружных стен изготовляют из легких бетонов или трехслойными: из тяжелого бетона с теплоизолирующими вкладышами.

Пространственная жесткость бескаркасных зданий обеспечивается несущими наружными и внутренними поперечными стенами, в том числе стенами лестничных клеток, связанными с наружными продольными стенами, а также междуэтажными перекрытиями, связывающими стены и разделяющими их по высоте здания на отдельные ярусы.

3. Каркасные здания

Каркасными сооружают, как правило, общественные и административные здания. В последние годы строят также и каркасные многоэтажные жилые дома. В зданиях с полным каркасом несущий остов состоит из колони и ригелей, выполняемых в виде балок для опирания конструкций перекрытий. Скрепленные между собой колонны и ригели образуют несущие рамы, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки здания. Наружные стены в зданиях этого типа выполняются навесными или самонесущими. Навесные ненесущие стены в виде навесных панелей прикрепляют к наружным колоннам каркаса. Самонесущие наружные стены опираются непосредственно на фундаменты или на фундаментные балки, устанавливаемые по столбчатым фундаментам. Самонесущие стены прикрепляются к колоннам каркаса.

Здание любого типа должно быть не только достаточно прочным: не разрушаться от действия нагрузок, но и обладать способностью сопротивляться опрокидыванию при действии горизонтальных нагрузок, и иметь пространственную жесткость, т. е. способность как в целом, так и в отдельных его частях сохранять первоначальную форму при действии приложенных сил.

Пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается: совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически неизменяемую систему; установкой между колоннами стенок жесткости / или стальных вертикальных связей; сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса; укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок.

Для зданий повышенной этажности весьма целесообразно использование каркасно-панельной системы. В этом случае здания могут иметь большие свободные от перегородок помещения, что необходимо для общественных зданий. Строят каркасно-панельные здания с полным и неполным каркасом. Конструктивные схемы таких зданий могут быть с поперечным расположением ригелей, а также с продольным и поперечным расположением ригелей.

Здания каркасной конструкции имеют преимущественно общественное назначение (номенклатура сборных элементов заводского изготовления для каркасных зданий представлена в унифицированной серии конструкций ИИ-04). В СССР каркасные здания, имеют основную планировочную сетку размером 6X6 м. Дополнительные параметры - 4,5 и 3 м. Кроме того, для отдельных уникальных зданий используется сетка 6X9 м.

Высота этажей имеет градацию: 3; 3,3; 3,6 и 4,2 м.

Колонны каркаса могут быть на один и два этажа.

Каталогом колонны предусмотрены для двух высот этажей 3,3 и 4,2 м. Колонны имеют поперечное сечение 300X300 ..мм, для нижних этажей 400X400 мм. Стыки колонн предусмотрены на уровне верха перекрытий, обычно на высоте 600 мм от верха панели.

Типовой стык колонн при непосредственном опирании одной на другую решается при помощи стальных оголовников на концах колонн, приваренных к их арматуре или сваркой заранее выпущенных стержней. Во избежание эксцентричной передачи нагрузки от верхних колонн на нижнюю верхний оголовок имеет стальную центрирующую прокладку. Монтаж производится при помощи металлических кондукторов. В любом случае после сварки закладных элементов должна быть выполнена защитная антикоррозионная обработка и тщательное омоноличивание стыков.

Ригели каркаса бывают высотой 450 мм и имеют в нижней части уступы (с двух или с одной стороны) для опирания плит перекрытий. Концы ригелей опирают на консоли колонн, а затем закрепляют сваркой. Таким образом, колонны и ригели каркаса образуют систему многоэтажных поперечных и продольных рам.

В практике строительства каркасных зданий существует ряд вариантов крепления ригелей к колоннам. Среди них наиболее часто применяется крепление на скрытую консоль, на опорное стальное стремя, представляющее собой замоноличенный узел, а также платформенный стык.

Пространственная жесткость каркасных панельных зданий обеспечивается совместной работой элементов каркаса, перекрытий, связями или панелями, устанавливаемыми в плоскости каркаса, или вертикальными диафрагмами жесткости, образованными отдельно стоящими Стенами.

По наружному периметру здания к колоннам каркаса крепятся навесные панели.

Материал панелей этих стен сходен с материалом панелей стен крупнопанельных зданий, но навесные стены более разнообразны по архитектурному и конструктивному решению.

Наиболее эффективными из них являются панели из легких и ячеистых бетонов, из алюминия, алюминиевых сплавов и асбестоцемента.

Рис.2. Конструктивные типы каркасных зданий:

а — с продольным расположением ригелей; б — с поперечным расположением ригелей;
в — безригельное решение; г — с пространственным каркасом; д — с неполным поперечным каркасом и несущими наружными стенами; е — с опиранием панелей на наружные панели и две стойки по внутреннему ряду; 1 — самонесущие стены; 2 — колонны;
3 — ригели; 4 — плиты междуэтажных перекрытий; 5 — надколонная плита перекрытия; 6 — межколонные плиты; 7 — панель-вставка.

Стеновые легкобетонные панели выпускают марок 35, 50 и 75, с объемной массой до 900 кг/м 3 . Панели из ячеистых бетонов выпускают марок 25 и 35, с объемной массой до 600 кг/м 3 . Панели армируют сварными пространственными каркасами и обеспечивают закладными стальными деталями для навески панелей на колонны каркаса.

Основными конструктивными элементами каменных зданий являются наружные и внутренние стены, столбы, перекрытия, рама каркаса и перегородки. Все это образует пространственную систему, которая воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки, действующие на здание, и распределяет их между отдельными элементами системы в зависимocти от их жесткости, от материала кладки и от жесткости соединений, характеризующих в целом конструктивную схему здания. Конструктивная схема должна обеспечивать надежную пространственную жесткость и устойчивость здания в целом на действие внешних нагрузок. По признаку восприятия горизонтальных и вертикальных нагрузок различают две группы конструктивных схем зданий: 1) с жесткими опорами, в которых каменные наружные стены, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки, опираются на несмещаемые опоры. Этими опорами являются жесткие поперечные стены, а также покрытия и перекрытия при условии относительно частого расположения устойчивых поперечных конструкций (перегородок); 2) с упругими опорами, в которых из-за относительно редкого размещения устойчивых поперечных конструкций (перегородок) горизонтальные покрытия и перекрытия являются упругоподатливыми опорами для каменных стен. Жесткая конструктивная схема характерна для многоэтажных гражданских, жилых и общественных зданий. Упругая конструктивная схема свойственна одноэтажным промышленным зданиям. По конструктивному решению каменную кладку разделяют на: сплошную — из кирпича или камней правильной формы; облегченную, состоящую из несущих кирпичных слоев и утеплителя, располагаемого внутри, с облицовкой керамическими плитками, кирпичом или камнями; из крупных блоков. Конструкции из сплошной кладки, как правило, получаются достаточно массивными из-за большой теплопроводности. Поэтому для малоэтажных зданий и верхних этажей многоэтажных зданий рекомендуется применять кладки из облегченного пустотного кирпича и из пустотелых бетонных камней. Каменные материалы классифицируются по следующим признакам: по происхождению – природные и искусственные, по размерам – крупные блоки (камни) высотой более 500 мм, мелкоштучные блоки (камни) высотой до 200 мм, и кирпич высотой до 100 мм (65, 88, 103 мм) II группа— по образованию и раскрытию трещин и деформациям, Эти расчёт выполняются только в специальных случаях, оговоренных нормами. Расчет по деформациям, когда по условиям эксплуатации не допускается появление трещин на растянутых гранях выполняется по следующим формулам: при осевом растяжении N≤AEε_u при изгибе M≤WEε_u при внецентренном сжатии и растяжении N≤AEε_u*γ_e Расчет по раскрытию трещин выполняется для внецентренно-сжатых элементов при эксцентриситетах е_о>0,7у (у — расстояние от центра тяжести сечения до сжатой грани). ε_u - величина относительной деформаций.

Читайте также: