Комбинированные конструктивные системы

Наиболее распространены следующие комбинированные системы.

Система с неполным каркасом, основанная на сочетании несущих стен и каркаса, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки. Систему применяют в двух вариантах: с несущими наружными стенами и внутренним каркасом либо с наружным каркасом и внутренними стенами. Первый вариант используют при повышенных требованиях к свободе планировочного решения здания, второй – при целесообразности применения ненесущих легких конструкций наружных стен. Систему применяют при проектировании зданий средней и повышенной этажности.

Система каркасно-диафрагмовая основана на разделении статических функций между стеновыми (связевыми) и стержневыми элементами несущих конструкций: на стеновые элементы (вертикальные диафрагмы жесткости) передают всю или большую часть горизонтальных нагрузок и воздействий, на стержневые (каркас) – преимущественно вертикальные нагрузки. Система получила наиболее широкое применение в строительстве каркасно-панельных зданий общественного назначения различной этажности и многоэтажных жилых зданий в обычных условиях и в сейсмостойком строительстве.

Система каркасно-ствольная основана на разделении статических функций между каркасом, воспринимающим вертикальные нагрузки, и стволом, воспринимающим горизонтальные нагрузки и воздействия. Ее применяют при проектировании многоэтажных и высотных зданий, поскольку с ростом этажности возрастают горизонтальные ветровые нагрузки, а, следовательно, и требования по обеспечению пространственной жесткости и устойчивости, эффективно реализуемых посредством введения жесткого элемента – ствола.

Каркасно-блочная система основана на сочетании каркаса и объемных блоков, причем последние могут получать применение в системе в качестве несущих или ненесущих конструкций. Ненесущие объемные блоки используют для поэтажного заполнения несущей решетки каркаса, дополнительно обеспечивая ее свойство геометрической неизменяемости (пространственной жесткости). Несущие объемные блоки устанавливают друг на друга в три-пять ярусов на расположенные с шагом три-пять этажей горизонтальные несущие платформы (перекрытия) каркаса. Система целесообразна в зданиях выше 12-ти этажей. Система позволяет разнообразить планировочное решение и внешний облик здания по ярусам за счет разнообразия комбинаций используемых сборных элементов – объемных блоков.

Блочно-стеновая (блочно-панельная) система основана на сочетании несущих столбов из объемных блоков и несущих стен, поэтажно связанных друг с другом дисками перекрытий. Применяют в жилых зданиях высотой до 9-ти этажей в обычных грунтовых условиях. Система позволяет существенно сократить сроки и трудоемкость возведения здания за счет применения сборных пространственных элементов. Наиболее распространенными в массовом строительстве являются поэтажные объемные блоки шахт лифтов, сантехнические кабины и лестничные клетки.

Ствольно-стеновая система основана на сочетании несущих стен и ствола (стволов) с распределением вертикальных и горизонтальных нагрузок между этими элементами в различных соотношениях. Применяют при проектировании зданий выше 16-ти этажей. При этом роль ствола как элемента жесткости и устойчивости повышается с ростом высоты здания.

Ствольно-оболочковая система основана на сочетании наружной несущей оболочки и несущего ствола внутри здания, работающих совместно на восприятие вертикальных и горизонтальных нагрузок. Совместность перемещений ствола и оболочки обеспечивается горизонтальными несущими конструкциями отдельных ростверковых этажей, редко расположенных по высоте здания. Система применяется при проектировании высотных зданий, поскольку обеспечивает высокую степень пространственной жесткости и устойчивости при сохранении гибкости планировочного решения. Система позволяет также улучшить экономические показатели сооружения за счет упрощения конструкций перекрытия при уменьшении пролета элементов по сравнению с оболочковой системой; или увеличить габарит корпуса здания за счет упрощенного решения перекрытий по сравнению со ствольной системой при консольных перекрытиях.

Каркасно-оболочковая система основана на сочетании наружной несущей оболочки здания с внутренним каркасом при работе оболочки на все виды нагрузок и воздействий, а каркаса – преимущественно на вертикальные нагрузки. Совместность горизонтальных перемещений оболочки и каркаса обеспечивается так же, как и в зданиях оболочково-ствольной системы – за счет горизонтальных перекрытий – диафрагм жесткости. Применяют при проектировании высотных зданий.

Наряду с основными и комбинированными в проектировании используются смешанные конструктивные системы – сочетание в здании по его высоте или протяженности двух или нескольких конструктивных систем. Такое решение обычно бывает продиктовано функциональными требованиями. Например, переход от бескаркасной системы в типовых этажах к каркасной системе в первых или верхних связан с необходимостью перехода от мелкоячеистой планировочной структуры типовых этажей к зальной планировочной структуре в нетиповых этажах. Чаще всего эта необходимость возникает при устройстве крупных магазинов в первых этажах жилых домов либо в многоэтажных гостиницах с ресторанами и танцевальными залами в нижних и верхних этажах. Следует учитывать, что такая смена конструктивных систем по высоте приводит к удорожанию строительства объекта.

К смешанным конструктивным системам относят также вариант конструктивного решения высотного здания, в котором наряду с однотипными железобетонными дисками перекрытий применяют горизонтальные ростверковые конструкции повышенной жесткости высотой в этаж и более, основное назначение которых – обеспечение совместности и равенства перемещений вертикальных несущих элементов.

Таким образом, выбор комбинированной или смешанной системы всегда имеет обоснование: конструктивное соответствие функциональной структуре здания, обеспечение пространственной жесткости и устойчивости, снижение стоимости строительства здания, учет климатических особенностей или специфики участка строительства.

Понятие «конструктивная система» является обобщенной характеристикой конструкций здания, определяемой видом вертикальной несущей конструкции и не зависящей от используемого материала и способа возведения.

Например, на основе бескаркасной конструктивной системы может быть запроектировано здание со стенами деревянными рублеными, кирпичными, бетонными (крупноблочными, панельными или монолитными). В свою очередь каркасная система может быть реализована в деревянных, стальных или железобетонных конструкциях, а основные ее элементы – колонны – в кирпичном исполнении.