14.Статическая схема несущего остова бескаркасных зданий из монолитного железобетона. Чем обеспечивается жесткость и устойчивость несущего остова. Основы построения расчетной схемы несущего остова.

Все здания должны иметь элементы, обеспечивающие горизонтальную жесткость от действия ветра, а в некоторых районах дополнительно и от сейсмических нагрузок. Системы жесткости передают горизонтальные силы на грунт и ограничивают деформации здания.

В высотных зданиях, небоскребах необходимо учитывать колебания здания от воздействия ветра. Величина горизонтальных усилий в здании, вызванных воздействием ветра, зависит от скорости ветра, формы плана здания и структуры поверхности фасада.

Жесткость несущего остова обеспечивают устройством:

- железобетонных диафрагм в виде отдельных пилонов или ядер жесткости;

- жесткого сопряжения между горизонтальными и вертикальными элементами остова, т.е. применением жестких рамных конструкций;

- в плоскости стен дополнительных фасадных и фахверковых каркасов;

- дополнительных горизонтальных жестких решетчатых ростверков в одном или нескольких уровнях по высоте несущего остова.

Для бескаркасных зданий (панельных, кирпичных, монолитных железобетонных, из объемных железобетонных блоков) характерна связевая статическая схема несущего остова, которая предусматривает шарнирное сопряжение перекрытий со стенами и наличие диафрагм жесткости.

Высота бескаркасных зданий (этажность) зависит от конструктивных систем несущего остова.

В зданиях такой конструктивной системы вертикальную нагрузку от покрытия и перекрытий воспринимают несущие стены, а горизонтальную (ветровую) – диафрагмы жесткости. Функцию диафрагм жесткости выполняют стены, расположенные перпендикулярно несущим стенам. Обычно шаг несущих стен и диафрагм жесткости не превышает 6-9 м. Бескаркасные здания с равномерно распределенными диафрагмами жесткости в плане характеризуются большой массивностью и небольшой этажностью:

- 12 этажей для здания из объемных железобетонных блоков;

- 12 этажей для зданий из кирпичной кладки;

- 24-25 этажей для крупнопанельных зданий;

- 25 этажей для зданий из монолитного железобетона.

Ниже приведены примеры жилых бескаркасных зданий с распределенным размещением диафрагм жесткости и различных конструктивных систем.

Повышение жесткости несущего остова, а значит и увеличение этажности здания, достигается использованием ядер жесткости. При такой конструктивной системе вертикальную нагрузку от покрытия и перекрытий воспринимают несущие стены, а горизонтальную (ветровую) – ядро жесткости (внешние стены воспринимают ветровую нагрузку и через перекрытия передают стволу). Здания ствольно – оболочковой конструктивной системы также достаточно массивны и невысоки:

- 16-20 этажей для зданий из объемных облегченных блоков (каркасных с применением легких материалов);

- 12-14 этажей для кирпичных зданий;

- 25-30 этажей для зданий из крупных панелей;

- 30-40 этажей для зданий из монолитного железобетона.

Дальнейшее повышение этажности бескаркасных зданий приводит к значительному увеличению его массы и необходимости использования более дорогих фундаментов глубокого заложения, что значительно снижает эффективность строительства многоэтажных зданий стенового несущего остова.

Современная практика строительства зданий характеризуется многообразием конструктивных систем, которые классифицируются главным образом по статической схеме и обеспечению жесткости несущего остова.

Пространственная жесткость и устойчивость несущего остова здания обеспечивается совместной работой всех его элементов – вертикальных опор, диафрагм жесткости, горизонтальных элементов перекрытий, покрытия и фундаментов. Вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание, воспринимаются различными конструктивными элементами несущего остова. При этом учитывается вид сопряжения между следующими несущими элементами:

- несущими стенами и несущими элементами перекрытий и покрытия;

- колоннами и ригелями каркаса.

В монолитных бескаркасных зданиях основными несущими конструкциями служат вертикальные диафрагмы, образованные монолитными внутренними поперечными или продольными несущими стенами, и связывающие их монолитные междуэтажные перекрытия.

В зависимости от расположения диафрагм в плане различают диафрагмы в виде пилонов и стволов (рис. 2.47).

Рис. 2.47. Виды диафрагм жесткости в монолитных зданиях.

А – пилоны; Б – стволы: 1 – сплошные; 2 – рамные.