Реферат каркасы многоэтажных зданий

Обновлено: 05.07.2024

Элементами каркасов многоэтажных зданий являются вертикальные опоры —колонны и горизонтальные элементы — ригели. В зданиях с безбалочными .перекрытиями роль ригелей выполняет безбалочная плита, жестко связанная с капителями колоны.

Пространственная жесткость и устойчивость многоэтажных каркасных зданий обеспечиваются за счет жестко связанных между собой колонн, ригелей и дисков перекрытий или за счет передачи горизонтальных усилий (ветровых и др.), воздействующих на здание, на систему связей жесткости. Такими связями могут быть вертикальные стенки (панели) жесткости или крестообразные и портальные металлические связи, устанавливаемые между колоннам и и прикрепленные к ним.

Связи жесткости устанавливают как поперек, так и вдоль здания. Способствуют также повышению пространственной жесткости зданий стены лестничных клеток, лифтовых шахт внутренние и наружные стены, выполненные из каменной кладки. Имеется и промежуточное решение пространственной жесткости многоэтажных каркасных зданий. В этом случае поперечная жесткость здания обеспечивается плоскими рамами из колонн и ригелей, жестко связанных друг с другом в узлах, а продольная — установкой на некоторых участках по продольным рядам колонн вертикальных стенок (панелей) жесткости или крестообразных и портальных металлических связей.

Ригели каркасов многоэтажных зданий при пролетах до 9 м располагают как поперек, так и вдоль зданий. При этом образуются либо поперечные, либо продольные рамы.

Каркасы (колонны и ригели) многоэтажных зданий выполняют из сборного железобетона, металла, железобетонными с жесткими металлическими каркасами арматуры, обетонируемы- ми после сборки, а также монолитными железобетонными.

Рис. 3. Типы стыков колони: а – контактный стык колонн над междуэтажным перекрытием, 0 — платформенный стык; 1—колонны, 2- ригели, У— стыки ригеля с колонной. 4 — стык колонны

Сборные железобетонные каркасы.

Сборные железобетонные ригели выполняют обычно длиной на один пролет. Ригели бывают прямоугольного и таврового сечения с полками для опирания на них сборных элементов перекрытий. Имеются ригели с полками трапециевидного сечения.

Существенное значение при возведении каркасных многоэтажных зданий имеют конструктивные решения стыков колонн между собой и с ригелями.

Стыки колонн с фундаментами выполняют обычно стаканного типа с заполнением промежутка между внутренними поверхностями стенок стакана и нижним концом колонны жесткой бетонной смесью. Применяют также фундаменты с пеньками, т. е. частью колонны, выведенной выше уровня поверхности земли. При таких фундаментах стык колонны первого этажа с пеньком осуществляют так же, как и стыки колонн по этажам здания.

Стыки колонн в каждом этаже здания при колоннах высотой на один этаж и через этаж при колоннах высотой на два этажа чаще выполняют на высоте 0,6—1,0 м от уровня верха междуэтажных перекрытий, а ригели укладывают на консоли колонн. Иногда в зданиях различной этажности при колоннах на один этаж применяют платформенные стыки. В таких стыках колонны нижележащего этажа доходят только до уровня низа ригелей. На них укладывают ригели, а колонны следующего этажа устанавливают на концы ригелей, лежащих на колонне нижележащего этажа.

Широкое распространение имеют стыки со сварными оголовками и центрирующими прокладками.

Рис. 4. Стык колонн со сварным оголовком и центрирующей прокладкой: 1 — зачеканка жестким раствором, 2 — центрирующая прокладка, 3 — монтажная сварка

В стыке, показанном на рис. 82, сварные оголовки в виде четырехсторонней рамки из листовой и угловой стали приварены4 к продольным стержням арматуры колонны. Расположенная между торцами колонн центрирующая прокладка обеспечивает центральную передачу продольного усилия в колонне и допускает заполнение раствором пространства между торцами колонн. После установки колонны ее скрепляют с нижерасположенной колонной при помощи коротких стыковых стержней арматуры, привариваемых к листам рамок оголовков обеих колонн. Затем тщательно зачеканивают жестким раствором марки 300 пространство между торцами, обертывают стык сеткой и обетонируют заподлицо с внешними гранями колонн.

В настоящее время широкое распространение получают сферические стыки. Торцы колонн при таких стыках изготовляют сферической формы, чем обеспечивается центральная передача в стыке продольного усилия. Радиус сферы заглубления на верхнем торце колонны делают немного больше радиуса сферической выпуклости нижнего торца колонны. В углах по концам колонн при изготовлении делают углубления, в которых помещаются закладные детали, изогнутые по форме уголков и приваренные к продольной рабочей арматуре колонн. Колонны с такими стыками устанавливают друг на друга насухо, без последующей зачеканки стыка раствором или с зачеканкой его с той стороны, где между торцами сферического стыка при одностороннем смыкании граней колонн образовался зазор более 3 мм. Наиболее целесообразно колонны устанавливать не насухо, а с предварительной укладкой в стык тонкого слоя цементно-песчаной пасты.

Рис. 5. Сферические стыки: 0 — со сваркой коротышами арматурных стержней, б — то же, с ванной сваркой арматурных стержней; 1 — монтажная сварка, 2— коротыши арматурных стержней, 3 — ванная сварка, 4 — бетон заделки, 5 — выпуски арматурных стержней

После установки и выверки колонны с такими стыками приваривают по углам к закладным деталям короткие стержни арматуры и стык заделывают снаружи цементным раствором по периметру и бетоном по углам.

Такой же сферический стык выполняют и без приварки коротких стержней арматуры. В таких стыках закладные детали не приваривают к продольным стержням арматуры колонн, а в углублениях ino углам колонн выпускают концы стержней арматуры, которые после установки и выверки колонн сваривают ванной сваркой.

Рис. 6. Конструкции стыков ригелей с колоннами: а — стык ригелей с трапециевидными , полками с колонной на открытых консолях колонн, о — то же, ригелей прямоугольного сечения: 1 — колонна. 2 — трапециевидный ригель, 3 — вставки арматурных стержней, 4 — бетон, 5 — прямоугольный ригель

Стыки ригелей с колоннами имеют также весьма разнообразные конструкции. Консоли колонн, на которые опираются ригели, могут быть открытыми, ,т. е. расположенными ниже ригелей, опирающихся на них. Колонны с такими консолями устанавливают обычно в промышленных зданиях. В гражданских зданиях чаще применяют скрытые консоли, низ которых находится на одном уровне с низом ригелей. В этом случае ригели в опорной части подрезаны снизу, т. е. имеют в опорной части меньшую высоту. Скрытые консоли выполняют как железобетонными, так и металлическими, заложенными в колонну или приваренными к закладным деталям колонн. На рис. 6, а показан стык колонны с ригелем, полки которого имеют трапециевидное сечение и предназначены для опирания на них плит перекрытия. На рис. 6,б показан стык колонны с ригелем прямоугольного сечения, по верху которого опираются плиты перекрытия.

В таких стыках наиболее ответственным является соединение арматуры ригелей, расположенное в верху ригеля у опоры, так как это соединение существенно влияет на жесткость узла. Выполнение стыка начинают именно с этого соединения. Для этого арматурные стержни, выпущенные из колонны, сваривают ванной сваркой с выпусками стержней арматуры из верхней зоны ригелей. Конец ригеля может оказаться на некотором удалении от тела колонны, вследствие чего между торцами стыковых стержней колонны и ригеля образуется зазор, в который ванной сваркой вваривают вставку. После сварки верхней арматуры ригелей их приваривают закладными деталями, имеющимися на нижней опорной грани ригеля, к закладным деталям на консолях колонн. Полость между торцами ригелей и гранями колонны бетонируют.

Рис. 7. Стыки ригелей с колоннами: а — на скрытых консолях, и — платформенного типа; 1 — стальная закладная деталь, 2, 4 — дуговая сварка, 3 — соединительня деталь (накладка), 5 — колонна, 6 — прокладка из стали или меди, 7 — ригель, 8 — сварка закладных деталей колонны и ригеля, 9 — закладная деталь колонны

На рис. 7, а показан стык ригеля таврового сечения с колонной, имеющей скрытые консоли. Имеющиеся внизу ригеля закладные детали сваривают с закладными деталями консолей колонн. Закладную деталь ригеля, находящуюся на его верхней опорной части, приваривают накладкой к закладной детали колонны, расположенной на ее грани.

На рис. 7,б показан стык ригелей прямоугольного сечения с колоннами платформенного типа. В таком стыке ригели укладывают на нижерасположенные колонны и закладные детали ригелей сваривают с закладной деталью оголовка колонны. Вверху оба ригеля соединяются между собой на сварке накладкой, на которую затем устанавливают колонну следующего этажа. Закладную деталь, имеющуюся в нижнем торце колонны, приваривают к накладке.

Монолитные железобетонные каркасы. Монолитные железобетонные каркасы зданий выполняют рамной конструкции с жесткими узлами, в которых вертикальными несущими элементами являются колонны, а горизонтальными — ригели. Последние при ребристых монолитных перекрытиях в таких зданиях называют главными балками.

Монолитные железобетонные колонны выполняют квадратного и прямоугольного сечения. Редко из архитектурных соображений их делают круглого или многоугольного сечения. Колонны опирают на монолитные фундаменты, из которых выпущены стержни рабочей арматуры для стыкования со стержнями арматуры колонн.

Из монолитного железобетона выполняют иногда и несущие конструкции зданий с безбалочными перекрытиями, вертикальными несущими элементами которых являются также колонны с ушпрениями вверху, называемыми капителями. На такие колонны опирается сплошная безреберная монолитная железобетонная плита.

Каркас из металлических конструкций. Каркасы зданий повышенной этажности Л высотных зданий выполняют обычно из стальных конструкций, применяя в основном квадратную сетку колонн 9X9 или 12X12 м. Такие каркасы состоят из колонн и ригелей, укладываемых в двух взаимно перпендикулярных (поперечном и продольном) направлениях. По наружным стенам шаг между колоннами уменьшают до 3 и 6 м, устанавливая дополнительные колонны, воспринимающие ветровые нагрузки, приходящиеся на панели стен.

Пространственная жесткость и устойчивость зданий с таким каркасом обеспечиваются жесткими сварными узлами примыкания ригелей к колоннам ,и жесткими конструкциями (ядрами жесткости), расположенными внутри зданий. В таких ядрах жесткости обычно размещают шахты лифтов, вентиляционных каналов и коммуникаций, лестничные клетки. Стены их выполняют монолитными железобетонными с гибкой или жесткой арматурой из прокатных профилей, а также с заделкой в них прилегающих стальных колонн каркаса здания и стальных связей жесткости.

Стальные колонны каркаса выполняют различных составных сечений. На рис. 86, а и б показаны колонны крестообразного сечения из листовой и угловой стали с различным расположением их относительно осей здания. На рис. 86, в показала колонна, состоящая из сварного пакета 5 стальных уголков.

После монтажа стальные колонны облицовывают огнестойкими материалами или обетонируют с добавлением конструктивной сварной арматуры из круглых стальных стержней. В последнем случае повышается несущая способность колонн и они защищаются от воздействия огня.

Стыки колонн по высоте здания выполняют различно. На рис. 86, в показано решение конструкции стыка колонн из пакета уголков путем непосредственной передачи нагрузки от пакета одной колонны на другую с помощью стальной прокладной плиты. Для выполнения такого стыка торцы пакетов колонн фрезеруют, обеспечивая перпендикулярность плоскости торцов оси колонны. Прокладные плиты 6 в таких стыках строгают на станках, обеспечивая точную толщину их и параллельность верхней и нижней поверхностей.

Нижний конец стальных колонн также фрезеруют и опирают на подлитую на верхнюю поверхность фундамента строганую опорную стальную плиту. Опорный конец колонны прикрепляют к фундаменту с помощью анкерных болтов, заложенных в фундамент.

Стальные ригели каркасов многоэтажных зданий выполняют обычно сварными двутаврового сечения или железобетонными таврового сечения. Для придания большей жесткости п неразрезности перекрытиям в таких зданиях железобетонные плиты опирают не по верху ригелей, а на опорные столики или полки железобетонных ригелей. При этом плиты перекрытий скрепляют с ригелями в двух уровнях (внизу и вверху) сваркой закладных деталей и накладок. После этого стык обетонируют.

Стыки стальных ригелей с колонна м и выполняют путем спираиия ригелей на опорные столики-консоли, приваренные к колоннам, и закрепления на них сваркой, а также скреплением накладками на сварке верха ригелей с колоннами.

Каркасы зданий небольшой этажности. В зданиях небольшой этажности, преимущественно с неполным каркасом, в качестве вертикальных несущих элементов (внутренних опор) применяют кирпичные столбы, которые вместе с уложенными по ним прогонами заменяют внутренние несущие стены. Кладку столбов выполняют из отборного целого кирпича марки не ниже 100 на растворе марки не ниже 50.

Размеры поперечных сечений кирпичных столбов определяют расчетом, но они должны быть не менее 38X38 см.

Рис. 8. Детали кирпичных столбов: а — поперечное армирование столбов, б — опирание железобетонных прогонов. d — опирание деревянных прогонов; 1 — арматурные сетки, 2 — железобетонная плита, 3 — железобетонный прогон, 4 – железобетонная консольная плита, 5 — деревянный прогон, б — клин, 7- стальная накладка

Чтобы повысить несущую способность столбов, не увеличивая чрезмерно их сечение, кладку иногда армируют. Для этого в горизонтальные швы кладки через каждые 2—4 ряда укладывают сварные сетки (рис. 8, а) из арматурной проволоки диаметром от 3 до 5 мм. Такое армирование столбов называют поперечным. Для усиления высоких и внецентренно сжатых столбов применяют продольное армирование.

По кирпичным столбам укладывают преимущественно железобетонные прогоны прямоугольного, таврового и других сечений. Для распределения нагрузок от прогонов, которые могут достигать значительных величин, на столбы под концы прогонов укладывают на растворе железобетонные плиты. При деревянных перекрытиях укладывают железобетонные плиты с консолями, на которые опирают концы деревянных прогонов. Такое опирание деревянных прогонов не вызывает ослабления столбов.

В современном строительстве многоэтажных гражданских и промышленных зданий широко применяют каркасную конструктивную схему с полным несущим каркасом и самонесущими или навесными стенами и с неполным каркасом и несущими стенами (в малоэтажных каменных зданиях).

Полный несущий каркас многоэтажных зданий воспринимает -шачительные усилия от массы конструкций зданий, находящихся и них людей, оборудования, внешних воздействий (ветровые нагрузки), а порой и динамические нагрузки, вызываемые технологическими процессами. Поэтому несущие каркасы многоэтажных зданий выполняют в виде рамных схем из высокопрочных материалов — железобетона и стали.

Стальной каркас применяют при большой высоте многоэтажных зданий и со значительными нагрузками на перекрытия (более 2,5 • 104 Н/м2).

В большинстве случаев каркасы многоэтажных зданий выполняют из сборных унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления. Разработано несколько схем железобетонных каркасов и способов сочленения его элементов-стоек и ригелей.

Рис. 9. Типовые сборные железобетонные каркасы
а — двухпролетный (fj + 6)4M, б — трехпролетный (6+3+6)4М; в — деталь опирания ригеля на железобетонную консоль; г — то же, на стальную консоль; 1 — ригель; 2 — одноярусная колонна; 3 — двухъярусная колонна; 4 — монтажная деталь; 5 — соединительные стержни: 6 — стальная консоль; 7 — железобетонная консоль

По высоте стойки (колонны) изготовляют на один этаж или неразрезные на два этажа. Стыки колонн могут быть непосредственно в уровне перекрытия или выше его отметки на 0,6—1 м. Ригели сопрягают со стойками путем опирания их на консоли, которые могут быть железобетонными и стальными.

Типовыми решениями каркасов многоэтажных зданий предусмотрены оба вида возможной разрезки колонн и опирание однопро-летных ригелей на выступающие консоли. Как показано на рис. 33, каркас состоит из многоярусных рам с жесткими узлами. В поперечном направлении рамные узлы образуют стыки ригелей с колоннами, осуществляемые посредством сварки выпусков арматуры, закладных деталей колонны и ригеля и замоноличивания всего узла. В продольном направлении устойчивость здания обеспечивается стальными связями, установленными в середине температурного отсека по, каждому продольному ряду колонн.

В зависимости от характера работы каркасов различают следующие конструктивные схемы: связевую, в которой вся ветровая нагрузка воспринимается связями, а рамы испытывают только вер. тикальные нагрузки; рамную, в которой рамы воспринимают как вертикальные, так и ветровые нагрузки, и рамно-связевую, в которой горизонтальные нагрузки передаются через междуэтажные перекрытия на другие устойчивые вертикальные элементы (стены лестничных клеток). В современных каркасных крупнопанельных зданиях в основном применяют связевую схему.

По ригелям каркасных зданий укладывают сборные железобетонные плиты перекрытий и покрытий.

Многоэтажные каркасные здания можно возводить и без ригелей — так называемая безригельно-стоечная схема каркаса. При этой схеме на капители колонн, выполненные в виде усеченной пирамиды квадратного сечения в основании, монтируют надколонные панели, а затем на них укладывают панели перекрытий размером на ячейку каркаса.

При безбалочной схеме каркас может быть полным и неполным При неполном каркасе панели перекрытий одной стороной опираются на стены, а двумя противоположными углами — на колонны,

Железобетонный каркас с безбалочным перекрытием используется при строительстве предприятий пищевой промышленности, холодильников, где предъявляются повышенные требования к чистоте. В рамной схеме каркаса все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимаются узлами колонн и ригелей, которые в этом случае выполняются жесткими. Каркасы многоэтажных зданий подразделяются на три конструктивные… Читать ещё >

металлические и железобетонные конструкции. монтаж

Конструктивные решения каркасных многоэтажных зданий из сборных железобетонных конструкций ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Основой многоэтажного каркасного здания является многоэтажная, многопролетная железобетонная рама, ригели которой поддерживают панели покрытия и перекрытий. Наружные стены из крупных панелей — навесные. В зданиях с полным каркасом стены являются ненесущими.

Каркасы многоэтажных зданий подразделяются на три конструктивные схемы: рамные, связевые и рамно-связевые.

В рамной схеме каркаса все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимаются узлами колонн и ригелей, которые в этом случае выполняются жесткими.

Рамно-связевая схема является промежуточной между рамной и связевой схемами.

Основными конструктивными элементами многоэтажных промышленных зданий являются: фундаменты, колонны, стены, перекрытия и покрытия, кровля, подкрановые балки, окна, двери, перегородки (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Многоэтажфое каркасное здание:

2 — фундамент; 2 — колонна; 3 — ригель; 4 — связь; 5 — плита перекрытия; 6 — балка покрытия; 7— плита покрытия; 8 — стеновая панель; 9— оконные переплеты Многоэтажные здания возводятся с полносборным железобетонным каркасом и самонесущими или навесными стенами (панелями), а также с неполным каркасом и несущими стенами. Сборные конструкции перекрытий могут быть балочные и безбалочные.

Основными элементами безбалочного каркаса (рис. 1.15) являются фундаменты 1, колонны с капителями 3, надколонные 4 и пролетные 5 плиты. Колонны применяются высотой 4,8 и 6 м сечением 400×400 и 500×500 мм. Капители представляют собой усеченную квадратную в плане пирамиду с отверстием посередине, опирающуюся на колонны. На капители укладывают надколонные плиты. Все элементы железобетонного каркаса соединяются между собой сваркой закладных деталей. Наружные стены выполняются из сборных элементов.

Рис. 1.15. Многоэтажное здание с безбалочным каркасом:

1 — фундамент; 2 — колонна; 3 — капитель; 4 — надколонная плита;
5 — пролетная плита; б — карнизные блоки; 7,10 — перемычные блоки;
8 — простеночные блоки; 9 — подоконные блоки; 11 — цокольные блоки;
12 — отмостка; 13 — фундаментная балка

Конструктивной системой здания называется совокупность взаимосвязанных конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость. Несущая конструкция здания обеспечивает его пространственную устойчивость и передает нагрузки, собираемые надземной частью через подземную часть на основание — способный к их восприятию грунт.

Принятая конструктивная система здания должна обеспечивать прочность, жесткость и устойчивость здания на стадии возведения и в период эксплуатации при действии всех расчетных нагрузок и воздействий.

В современном высотном строительстве применяют различные конструктивные системы и схемы с разнообразными вариантами компоновок. Вместе с тем все конструктивные системы можно разделить на три категории:

стержневые — каркасные системы из вертикальных стоек — колонн и связывающих их в горизонтальной плоскости балок — ригелей с жесткими (рамными) узлами или стенками — диафрагмами жесткости.

плоскостные — стеновые системы из монолитных стен или сборных панелей;

каркасно-панельные системы с наружными панельными стенами, обстраивающими расположенный внутри каркас;

панельно-блок-комнатные системы с объемными элементами и внутренними поперечными или наружными продольными несущими стенами;

каркасио-панельно-ствольные системы с монолитными башенными элементами, образующими ядро жесткости высотного здания в 12 и более этажей.

В свою очередь каркасные системы подразделяются на:

Рамные и связевые.

(особенности этих систем будут рассмотрены ниже)

Среди стеновых систем следует выделить схемы

поперечно-стеновые, продольно-стеновые, перекрестно-стеновые, коробчатые (оболочковые).

Смешанные системы сочетают в себе отдельные признаки двух других систем, к ним относят каркасноствольные и коробчатоствольные.

Различают конструктивную систему поперечных стен с узким шагом (на помещение) - 3,0-4,5 м, с широким шагом (на целый дом) — 4,5-7,2 м и более, и смешанным шагом, при котором чередуются узкий и широкий шаг.

В зависимости от расположения несущих стен в плане здания и характера опирания на них перекрытий различают следующие конструктивные системы:

Рис. 4. Стеновые конструктивные системы

а. поперечно-стеновые – с поперечными несущими стенами.

б.перекрестно-стеновые с поперечными и продольными несущими стенами.

в.продольно-стеновые с перекрытиями - с продольно несущими стенами

Каркасная система ( рамная, рамно-связевая, связевая)

Рамная схема каркасного несущего остова зданий представляет собой систему колонн, ригелей и перекрытий, соединенных в конструктивных узлах в жесткую и устойчивую пространственную систему, воспринимающую горизонтальные (ветровые и другие) усилия.

Рамно-связевая схема каркасного здания аналогична рамной схеме с тем лишь дополнением, что горизонтальная жесткость здания увеличивается за счет диагональных связей, выполняемых, как правило, из металла. При этом часть горизонтальных усилий передается с колонн на эти связи. Особенностью рамно-связевой схемы является ограничение перемещений каркаса.

Связевая схема каркасного несущего остова зданий отличается от рамной тем, что все горизонтальные усилия в ней в обоих направлениях через сплошные междуэтажные перекрытия передаются на жесткие диафрагмы — стенки или ядра жесткости. Рамы в этом случае рассчитываются только на вертикальные нагрузки. При этом сопряжения вертикальных и горизонтальных элементов конструкций могут иметь не только жесткое, но и шарнирное решение.

В несущем остове каркасного здания при связевой схеме жесткие связи можно располагать с интервалами в несколько конструктивных шагов на расстоянии не больше 48 м при сборных перекрытиях или 54 м при монолитном каркасе. Таким образом, связевая система каркаса позволяет во всех этажах здания получить достаточно большие зальные помещения между связевыми стенами.

Каркасный остов связевой системы в настоящее время имеет наибольшее распространение в массовом строительстве общественных зданий, зданий повышенной этажности и в высотных зданиях любого назначения.

Для повышения сопротивления внешним воздействиям несущей системы зданий высотой более 250 м применяют преимущественно ствольные конструктивные системы: “труба в трубе” и “труба в ферме”. Их компоновочная схема включает центральный ствол, воспринимающий основную долю всех нагрузок, и расположенные по периметру здания несущие элементы в виде отдельных стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных стержней и др.), пилонов, которые также могут быть объединены в единую конструкцию. Жесткость ствольной системы, ее устойчивость и способность к гашению вынужденных колебаний обеспечиваются заделкой центрального ствола в фундамент.

В случаях, когда жесткости стеновой, каркасной или ствольной системы недостаточно, прибегают к комбинированным решениям, сочетающим в себе признаки разных конструктивных решений. В частности, для повышения сопротивления несущего остова здания возрастающим с высотой над уровнем земли ветровым нагрузкам применяют комбинацию ствольной и стеновой систем. В этом случае горизонтальные нагрузки воспринимаются не только внешней оболочкой и центральным стволом, но и внутренними несущими стенами. Комбинированная конструктивная система обладает большей конструктивной гибкостью в части возможности распределения доли воспринимаемых усилий за счет варьирования жесткости несущих элементов остова.

Рис.5. Схема каркасных зданий:

a — рамная; б — рамно-связевая; в —рамная с диафрагмами

жесткости; 1 — рама; 2 — смет; 3 — диафрагма; 4 — крепления

Особенности узловых соединений колонн и ригелей. Пространственный каркас несущего остова при рамной схеме должен обладать необходимой жесткостью не только в одной плоскости, но и в перпендикулярном направлении, что достигается жестким решением всех узловых стыков вертикальных и горизонтальных элементов конструкций как в продольном, так и в поперечном направлении

Связевый железобетонный каркас можно считать шарнирным, так как узел сопряжения колонны с ригелем не способен воспринимать изгибающие моменты от ветровых нагрузок. Такой каркас не обладает рамными свойствами, а работает по связевой схеме. Все нагрузки, вызывающие горизонтальное перемещение каркаса, воспринимаются сквозными вертикальными диафрагмами жесткости, связанными в пространственную жесткую коробчатую систему горизонтальными дисками перекрытий.

Сквозные диафрагмы жесткости образуются путем заполнения каркаса стенками располагающихся в плоскости и из плоскости рам. Они устанавливаются на всю высоту здания. Диафрагмы жесткости обычно совмещаются со стенами лестничных клеток, лифтовых шахт и с разделительными перегородками помещений.

В статическом отношении рамные и связевые системы отличаются способом восприятия внешних нагрузок, в конструктивном — решением основных узлов.

Опыт строительства и технико-экономические исследования последних лет определили тенденцию к увеличению высоты жилых и общественных зданий. Она нашла развитие в строительстве сначала наиболее крупных, а затем и многих других городов бывшего Советского Союза. Высокий уровень индустриализации отечественного строительства решающим образом повлиял на выбор основного материала, используемого в несущих элементах многоэтажных зданий. Сборные железобетонные конструкции, изготовляемые на механизированных заводах, в значительной мере вытеснили и продолжают вытеснять конструкции из других строительных материалов. Достаточно высокие прочность и .жесткость, огнестойкость, экономичность, позволили железобетону успешно конкурировать не только с каменными материалами, но и со стальными конструкциями.

Для сборного железобетона как основного строительного материала характерны две схемы несущих конструкций многоэтажных зданий, используемые в массовом строительстве — крупнопанельная (бескаркасная) и каркасная. Крупнопанельная схема несущих конструкций отлично зарекомендовала себя в зданиях с ячеистой планировочной структурой, однотипно повторяющейся по вертикали. Такая структура наиболее соответствует жилым зданиям и этим обусловлено широкое использование крупнопанельных конструкций в жилищном строительстве;

В лечебных учреждениях, зданиях для проектных и научно-исследовательских институтов, в лабораторных корпусах и других сооружениях общественного и производственного назначения, как правило, появляется необходимость изменить планировочную структуру по вертикали. В практике строительства для таких зданий утвердилась каркасная схема несущих конструкций.

Высокие темпы развития науки и техники неуклонно сокращают сроки морального старения зданий. Изменения технологии и оборудования требуют пересмотра планировки и технологических связей между помещениями.

Возникает ситуация, при которой полноценное, с точки зрения конструкций, здание оказывается неудобным для эксплуатации. Изменение планировки при каркасных несущих конструкциях, необходимое для продления срока службы здания, решается значительно легче, чем в крупнопанельных зданиях.

Технико-экономическими исследованиями установлено, что по ряду показателей при прочих равных условиях каркасные здания уступают крупнопанельным. Их стоимость на 5—10% выше, построечная трудоемкость на 10—15% больше, чем бескаркасных зданий. Кроме того, расход стали увеличивается на 30—50% Несмотря на это, по изложенным выше причинам планировочного и технологического характера, каркасные здания широко применяются во всех странах мира.

Каркасное строительство – это возможность быстро построить полноценный жилой дом всего за несколько месяцев, затратив при этом в несколько раз меньше денег, чем требуется на постройку кирпичного дома. Именно поэтому строительство панельно-каркасных домов развивается во всем мире бурными темпами.

Изделия каркаса имеют простую геометрическую форму и ограниченное количество типоразмеров, что существенно облегчает их производство и освоение. По этой технологии можно строить не только жилые дома, но и торгово-развлекательные комплексы, промышленные многоэтажные здания, многоярусные паркинги. При этом свободно расположенная сетка колонн от 1,5 до 12 м позволяет создавать различные планировочные варианты квартир и нежилых помещений. Наружные и внутренние стены могут выполняться как из штучного материала, так и из крупноразмерных панелей.

В деревянном домостроении несущий каркас выполняется из сплошного или клееного бруса, от качества которого зависит срок эксплуатации дома. Каркас обшивается каким-либо материалом, а утеплителем прокладываются стены дома, межкомнатные перегородки и перекрытия. Обычно это минеральная вата из кварцевого или базальтового волокна. Аналогичные схемы строительства применяются и при использовании в качестве несущего каркаса легких металлических конструкций (ЛМК).

Сборный железобетонный каркас

Серии 1.020-1/87 для гражданских зданий

Элементы каркасов (колонны, ригели, плиты перекрытия)

Рис. 3. Типы панелей перекрытий (разрезы)

Рис. 4. Перекрытие из ребристых панелей ребрами вниз

Рис. 5. Перекрытие по сборным железобетонным балкам

Рис. 6. Деревянные перекрытия

Деревянные балки; 2 — щиты дощатые, плиты гипсовые, фибролитовые, камышитовые; 3 — шлак, песок; 4 — штукатурка

Концы деревянных балок, укладываемых на наружные кирпичные стены, должны быть антисептированы и защищены кроме торцов от увлажнение гидроизоляцией на длину 20 см. Деревянные балки, укладываемые у дымоходов, защищаются против возгорания разделкой из кирпича.

Диафрагма жесткости

1. Диафрагмы жесткости предназначены для применения в многоэтажных жилых и общественных зданиях промышленных предприятий с высотами этажей 2,8м; 3,3м; 4,2м и техподпольем высотой 2 м.

3. Диафрагмы жесткости изготавливаются из тяжелого бетона классов, морозостойкости и водонепроницаемости, указанных в проектной документации, но не ниже F 100 и W 2.

Д – диафрагма жесткости сплошная;

ДП – диафрагма жесткости с проемом;

1Д – диафрагма жесткости сплошная с одной полкой;

2Д – диафрагма жесткости сплошная с двумя полками:

1ДП (2ДП) – диафрагмы жесткости с одной (с двумя) полками с проемами,

расположенными по середине;

1ДПК (2ДПК) – диафрагмы жесткости с одной (с двумя) полками с

проемами, расположенными по краю.

Обозначение габаритов конструкций: первое число – округленная длина диафрагм в дециметрах; второе число – номинальное высота диафрагмы в дециметрах.

5. На верхней грани диафрагм жесткости предусмотрены петлевые выпуски для соединения диафрагм между собой и плитами перекрытия.

6. В диафрагмах жесткости предусмотрены вертикальные штрабы для пропуска электропроводки.

Сборный железобетонный каркас

Рис. 8. Основные конструктивные элементы зданий серии 1.420-4

а - колонны; б - капители; в - полукапители; г - пролетные плиты; д - надколенные плиты

Колонна в серии 1.420-4 квадратного сечения, размерами 400×400; 500×500 мм. В отдельных случаях для первого или подвального этажей могут применяться колонны сечением 600×600 мм, в серии 1.420-14 единое сечение - 450×450 мм. Колонны серии 1.420-4 имеют в месте опирания капителей четырехсторонние консоли и пазы по граням стволов, колонны серии 1.420-14 имеют металлические консоли, привариваемые во время монтажа.

Капители приняты двух типоразмеров: основная - 2700×2700×600 мм и полукапитель - 1950×2700×600 мм. Капитель имеет в центре квадратное отверстие, по граням которого устроены пазы.

Надколенные плиты имеют размеры в плане 3100×3540 и 2150×3540 мм. Толщина надколенных плит 180 мм. На торцах плит имеются выпуски рабочей арматуры. Размеры пролетных плит - 3080×3080×150 мм. По периметру плит имеются по два выпуска арматуры с каждой стороны. Здания с безбалочными конструкциями имеют самонесущие кирпичные стены, самонесущие стеновые вертикальные панели и навесные горизонтальные стеновые панели.

Стыки колонн расположены на высоте 1 м от верха перекрытия и запроектированы с применением стальных накладок, привариваемых к стальным оголовкам. В серии 1.420-14 применяется ванная сварка выпусков арматуры колонн. На четырехстороннюю консоль колонны опирается капитель, которая после выверки закрепляется сваркой закладных и приваркой накладных стальных деталей. Пазы капители и колонны после замоноличивания образуют бетонные шпонки. Консоли колонн и шпонки используются для передачи нагрузки с перекрытия на колонну. На полки капители опираются надколонные плиты. Их закладные детали и выпуски арматуры соединяют электросваркой с закладными деталями капителей и после этого замоноличивают стык.

Пролетные плиты опираются арматурными выпусками на надколонные плиты и соединяются с закладными деталями надколонных плит. Клиновидные пазы между плитами заполняют бетоном. Все сопряжения замоноличивают бетоном марки 300 на мелком щебне или гравии с применением вибрирования.

Продольный каркас во всех конструктивных решениях запроектирован по связевой схеме в двух вариантах конструктивного исполнения: с применением стальных связей или однопролетных рам с жесткими узлами. Продольная устойчивость каркаса в период монтажа и эксплуатации по первому варианту обеспечивается вертикальными связями по колоннам, устанавливаемым в середине каждого деформационного блока здания по каждому ряду или через несколько рядов колонн на всех этажах. Связи выполняют одноветвевыми из равнобоких уголков.

Рис. 9. Основные конструктивные элементы промышленных зданий серии ИИ 20/70, 1.420-6, 1-420-12

а - колонны; б - ригели; в - плиты перекрытий.

Колонны в каркасе прямоугольного сечения с размерами сторон 400×400 мм и 400×600 мм. Колонны первого этажа заделывают в стаканы фундаментов с заглублением на 600 мм - при опирании плит перекрытия по верху ригелей. Колонны для двух нижних этажей здания приняты двухэтажной разрезки, для последующих этажей высотой 3,6 и 4,8 м - двухэтажной разрезки, а для этажей высотой 6 м и более - поэтажной разрезки. Имеются трехэтажные колонны, устанавливаемые в стаканы фундаментов в зданиях с высотой этажа 3,6 м и двухэтажные в верхних этажах зданий с высотой этажа 6,0 м. Стыки колонн, расположенные на высоте 1,8 м от отметки верха консоли, запроектированы жесткими. Стыковые стержни приваривают к стальным оголовкам колонн с последующим замоноличиванием. Величина зазора между стыкуемыми колоннами 40 мм.

Для зданий с перекрытиями, опирающимися на полки ригелей (последние имеют высоту 800 мм и ширину 650 мм), и с перекрытиями, опирающимися по верху ригелей, приняты ригели прямоугольного сечения 800×300 мм. Сопряжение ригеля с колонной выполняют ванной сваркой выпусков арматуры из колонны и ригеля, сваркой закладных деталей ригеля и консоли колонны с последующим замоноличиванием стыка.

Соединение опорной арматуры ригеля с колонной в стыках, расположенных в уровне покрытия, выполняют с помощью стыковых стержней. Стержни укладывают по верху оголовков колонн, приваривают ванной сваркой к торцам арматуры ригелей и затем электродуговой сваркой к оголовку колонны.

Междуэтажные перекрытия запроектированы из плит двух типоразмеров: основной плиты шириной 1500 мм и доборной плиты шириной 750 мм. Доборные плиты размещают только по наружным рядам колонн. Основные межколонные плиты, располагаемые вдоль здания по осям колонн, приваривают к закладным деталям ригелей и соединяют между собой по верху продольных ребер стальными накладками. Доборные межколонные плиты устанавливают на стальные столики, привариваемые к закладным деталям колонн; приваривают к этим столикам и соединяют между собой накладными деталями по верху продольных ребер, расположенных с внутренней стороны здания. В торцах межколонных плит на уровне полки к плите приваривают опорный уголок; остальные плиты перекрытий приваривают к закладным деталям ригелей, за исключением одной плиты в каждом пролете. Швы между плитами, а также между торцами плит, ригелями и колоннами заполняют бетоном марки 200 на мелком гравии или на щебне. Покрытия в зданиях, сохраняющих в верхнем этаже сетку колонн нижележащих этажей, решены аналогично конструкции перекрытий.

Стены предусмотрены из панелей, включенных в каталог сборных железобетонных конструкций одноэтажных промышленных зданий.

В типовых сериях 1.420-12 и 1.420-6, разработанных как дополнение к серии ИИ 20/70, стык колонн выполнен с использованием ванной сварки выпусков продольной арматуры, что позволило отказаться от стальных оголовков колонн. Имеется еще ряд особенностей, касающихся расширения номенклатуры ригелей и плит перекрытий. Стены могут быть навесные и самонесущие. Стены навесные принимаются по серии 1.432-5. Конструкции серии ИИ-04, разработанные ЦНИИЭП торговых зданий и туристских комплексов, предназначены для строительства каркасно-панельных гражданских и административно-бытовых зданий (при промышленных предприятиях), высотой 4 - 12 этажей. Разработаны три варианта каркаса, отличающихся условиями статической работы: рамный, рамно-связевый и связевый (рис. 3).

Рамный вариант каркаса предназначен для строительства зданий высотой до 4 этажей (включительно), связевый и рамно-связевый варианты - для зданий высотой до 12 этажей. Модульная сетка колонн принята 6×6; 6×4,5 и 6×3 м, при высоте этажей - 3,3; 3,6 (связевый каркас) и 4,2 м. Унифицированные расчетные нагрузки на перекрытия приняты 450, 600, 800 и 1250 (в связевом варианте) кгс/м 2 .

Фундаменты - башмаки стаканного типа, рассчитанные на установку их на основания, определяемые проектом зданий.

Рис. 10. Основные конструктивные элементы зданий серии ИИ-04.

а - колонны; б - ригели; в - диафрагмы жесткости; г - плиты перекрытий.

Колонны - сечением 300×300 мм (для зданий высотой до 4 этажей) и 400×400 мм высотой на один - два этажа и многоэтажные. Стык колонн в рамном и рамно-связевом вариантах каркаса в уровне верха перекрытия. Колонны соединяют сваркой по периметру стальных оголовков. В связевом варианте каркаса стык колонн безметалльный и располагается выше уровня перекрытия. Колонны соединяют сваркой выпусков рабочей арматуры.

Ригели высотой 450 мм таврового сечения с полкой понизу с одним или двумя свесами для опирания плит перекрытия. Ригели имеют длину 5600, 4060 и 2560 мм; предназначаются для установки в пролетах соответственно 6; 4,5 и 3 м. Ригели на опорных участках имеют подрезку, соответствующую размерам консоли колонны, обеспечивающую скрытое положение консоли.

Плиты перекрытия запроектированы толщиной 22 см, длиной 5760 и 2760 мм и подразделяются на три основных типа:

- рядовые многопустотные плиты (с вертикальными и круглыми пустотами);

- связевые плиты, устанавливаемые у колонн в направлении, перпендикулярном ригелям каркаса, запроектированные с пустотами, сплошными и ребристыми (санитарно-технические);

- пристеночные плиты, укладываемые в крайних рядах перекрытий. Плиты имеют сплошное сечение, в них предусмотрены закладные детали для крепления панелей наружных стен.

Диафрагмы жесткости - плоские железобетонные панели толщиной 14 см. В связевом варианте каркаса предусмотрены диафрагмы жесткости с одной или двумя полками для опирания плит перекрытия. В ЦНИИЭП торговых зданий и бытовых комплексов разработаны диафрагмы жесткости с растворными стыками (без выпусков арматуры).

Панели наружных стен запроектированы в двух вариантах: с навеской на перекрытия и на колонны. Масса элементов во всех вариантах каркаса не превышает 5 т, в зданиях с многоэтажными колоннами - 8 т. В ЦНИИЭП торгово-бытовых зданий и туристских комплексов и ЦНИИпромзданий разработаны типовые конструкции серии 1.020-1, полностью обеспечивающие межвидовую унификацию конструктивных и объемно-планировочных решений и предназначенные для промышленных и гражданских зданий. Конструкции в основном базируются на опалубочных формах серии ИИ-04 (связевый вариант каркаса); дополнительно разработаны конструкции для сеток колонн от 7,2 до 12 м и высот этажей от 4,8 до 7,2 м; улучшены отдельные узлы сопряжений.

Панели перегородок серии 1.431-14 запроектированы однослойными из легкого, ячеистого, тяжелого железобетона и гипсобетона, максимальные размеры рядовых железобетонных панелей 5980×2860 мм, толщина 80 мм, масса от 1,1 до 3,42 т. Максимальные размеры доборных железобетонных панелей 5830×1810 мм, толщина 80 мм, масса от 0,63 до 1,98 т. Размеры гипсобетонных панелей совпадают с размерами железобетонных, максимальная масса 1,66 т.

Перегородки выполняют сборными, самонесущими с горизонтальным расположением панелей, устанавливаемые на высоту помещений. Перегородки устанавливают до монтажа перекрывающих их конструкций.

Панели перегородок при сетке колонн 6×6 м крепят непосредственно к колоннам; при сетке колонн 9×6 и 12×6 м крепление предусматривается к стальным стойкам фахверка, шарнирно прикрепленным к перекрытиям. Панели перегородок серии 1.431-15 выполнены однослойными и из тех же материалов, что и в серии 1.431-14. Максимальные размеры рядовых плит 5640×3040 мм, толщина 80 мм, масса от 1,1 до 3,42 т. Перегородки выполнены самонесущими, горизонтальной и вертикальной разрезки.

Читайте также: