2. Конструктивные системы и схемы. Основные конструкции многоэтажных общественных зданий.

Общие сведения об основных конструктивных элементах и схемах зданий

Здания и сооружения состоят из отдельных конструктивных элементов, которые подразделяют на несущие и ограждающие.

Несущие элементы (фундаменты, стены, каркасы, перекрытия и покрытия) воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки, возникающие от массы оборудования, людей, снега, собственной массы конструкций, действия ветра и т.д.

Ограждающие элементы (наружные и внутренние стены, полы, перегородки, заполнения оконных и дверных проемов) защищают внутренние помещения от атмосферных воздействий. Они позволяют поддерживать внутри зданий требуемые температурно-влажностные и акустические условия. Кроме того, встречаются конструктивные элементы, которые одновременно совмещают несущие и ограждающие функции, например стены и покрытия.

Конструктивные схемы зданий.

Несущие конструкции здания: фундаменты, стены, колонны, перекрытия, соединяясь в пространстве друг с другом, образуют несущий остов здания. По особенностям пространственного расположения несущих элементов остова различают следующие конструктивные типы зданий:

• бескаркасный (с несущими стенами), (Рис 1. а, б) который представляет собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены здания воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытия. Этот конструктивный тип зданий широко распространен при возведении жилых домов, школ и других общественных зданий;

Рис 1. Схема бескаркасного здания. Рис 2. а - с полным каркасом; б - с неполным каркасом

• каркасный (Рис 2. а)представляет собой пространственную систему, образованную колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами или же колоннами, ригелями и плитами междуэтажных перекрытий и покрытий, которая воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Для зданий каркасного типа характерно четкое разделение конструкций по особенностям их работы (на несущие и ограждающие);

• неполный каркас (Рис 2. б) в зданиях такого типа наряду с внутренним каркасом наружные стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытий.

Каждый конструктивный тип здания имеет несколько конструктивных схем, отличающихся расположением и взаимосвязью несущих элементов.

Для типов бескаркасных зданий характерны схемы:

• с продольным расположением несущих стен (Рис 1. а), на которые опираются плиты междуэтажных перекрытий;

• с поперечным расположением несущих стен (Рис 1. б), где наружные стены, за исключением торцовых, самонесущие, на них не передается нагрузка от перекрытий; совмещенная с опиранием плит перекрытий на продольные и поперечные стены.

Каркасные типы зданий различают по следующим признакам:

1) по материалу — железобетонный каркас (монолитный, сборный, сборно-монолитный), металлический каркас;

2) по характеру устройства ригелей — с продольным, поперечным, перекрестным расположением ригелей и непосредственным опиранием перекрытий на колонны (безригельное решение);

3) по особенностям сопряжения элементов в узлах — монолитные и сварные.

Для зданий с неполным каркасом характерны конструктивные схемы с продольным или поперечным расположением ригелей. Такие же схемы расположения ригелей характерны для зданий с полным каркасом.

Основные конструкции многоэтажных общественных зданий.

Многоэтажные гражданские каркасные и панельные (бескаркасные) здания проектируют для массового стро­ительства высотой 12—16 этажей, а в ряде случаев — высотой 20 этажей и более. Сетка колоны, шаг несущих стен и высоты этажей выбирают в соответствии с требо­ваниями типизации элементов конструкций и унифика­ции габаритных параметров.

Конструктивные схемы зданий, возводимых из сборных элементов, характерны постоянством геометрических размеров по высоте, полярностью типовых элементов конструкций, четким решением плана.

Каркасные конструкцииприменяют для различных административных и общественных зданий с большими помещениями, редко расположенными перегородками, а в некоторых случаях и для жилых домов высотой более 25 этажей. Основными несущими конструкциями много­этажного каркасного здания в гражданском строитель­стве являются железобетонные рамы, вертикальные связевые диафрагмы и связывающие их междуэтажные пе­рекрытия.

При поперечном расположении вертикальных связе­вых диафрагм и продольном расположении многоэтаж­ных рам здание в поперечном направлении работает по связевой системе, а в продольном направлении — по рамной системе. Конструктивная схема каркаса при шарнирном соединении ригелей с колонна­ми будет связевой в обоих направлениях.

Рис. XV. 15. Конструктивный план панельного здания

1 — поперечные несущие пане­ли стен; 2 — продольные несу­щие панели стен; 3 — плнты перекрытия; 4 — навесные па­нели ограждающих стен

Рис, XV. 14. Конструктивные 'Планы каркасных многоэтаж­ных гражданских зданий в — с поперечными рамами; 0 — с продольными рамами; 1 — связевые диафрагмы; 2 — Ланели перекрытий; 3 — ригели рам

Рис. XV.16. Конструктивный план многоэтажного каркасно­го здания с центральным ядром жесткости

Конструктивные схемы многоэтажных каркасных зда­ний, воспринимающих горизонтальные нагрузки по рамно-связевой системе, как имеющие лучшие технико-эконо­мические показатели, нашли широкое применение в строительстве, особенно в сейсмических районах страны.

Панельные конструкцииприменяют для жилых до­мов, гостиниц, пансионатов и других аналогичных зда­ний с часто расположенными перегородками и стенами. В панельных зданиях основными несущими конструк­циями служат вертикальные диафрагмы, образованные панелями внутренних несущих стен, расположенными в поперечном, иногда в продольном направлении, и связы­вающие их междуэтажные перекрытия. Панели наруж­ных стен навешивают на торцы панелей несущих попе­речных стен. Многоэтажное панельное здание как в поперечном, так и в продольном направлении восприни­мает горизонтальную нагрузку по связевой системе (рис. XV. 15).

Возможны другие конструктивные схемы много­этажных зданий. К ним относятся:

• каркасное здание с центральным ядром жесткости, в котором в ка­честве вертикальных связевых диафрагм используются внутренние стены сблокированных лифтовых и вентиля­ционных шахт, лестничных клеток (рис. XV.16);

• здание с двумя ядрами жесткости открытого профиля — в виде двутавров;

• здание с двумя ядрами жест­кости и сложной конфигурацией в плане, позволяющей индивидуализировать архитектурное решение. В описанных конструктивных схемах зданий горизонтальные воздействия воспринимаются по рамно-связевой или связевой системе.

В зданиях с центральным ядром жесткостив целях обеспечения удобной свободной планировки сетку колонн укрупняют, в ряде решений внутренние колонны исклю­чают и элементы перекрытий опирают на наружные ко­лонны и внутреннее ядро жесткости. Ригели перекрытий пролетом 12—15 м проектируют предварительно напря­женными, шарнирно связанными с колоннами, панели перекрытий — пустотными или коробчатыми. Горизон­тальное воздействие на здание воспринимается в свя­зевой системе.

В зданиях с двумя ядрами жесткости и сложной кон­фигурациейв плане перекрытия выполняются монолит­ными в виде безбалочной бескапительной плиты. Возво­дят такие здания методом подъема перекрытий (или подъема этажей).

Многоэтажные рамы высотой до 16 этажей имеют ко­лонны постоянного сечения по всей высоте здания. Увеличение несущей способности колонн ниж­них этажей достигается повышением класса бетона, про­цента армирования, применением жесткой арматуры. Элементы сборных колонн в целях снижения трудоемко­сти на монтаже выполняют размером на 2—4 этажа.

Панели внутренних несущих стен в панельных здани­ях по условиям требуемой звукоизоляции выполняют из тяжелого бетона толщиной 14—16 см. При такой толщине обеспечивается несущая способность этих панелей в объемный элемент

Рис. XV.21. Конструкции многоэтажного жилого дома из объемных блоков

А — блок-стакан; б — блок-колпак; в —блок - трубы; г — многоэтажный дом

Зданиях высотой до 16 этажей. Увеличение несущей спо­собности панелей стен зданий большей высоты достига­ется применением в нижних этажах бетона более высо­кого класса, увеличением толщины железобетонных панелей.