Конструктивные схемы каркаса

Различают четыре конструктивных схемы каркасных зданий по расположению в пространстве его составных элементов:

- каркас с перекрестным расположением ригеля;

- каркас с поперечным расположением ригеля;

- каркас с продольным расположением ригеля;

- безригельный каркас.

При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают экономические и архитектурные требования: элементы каркаса не должны связывать планировочное решение; ригели каркаса не должны пересекать потолка в жилых комнатах и т.д.

В связи с этим каркас с перекрестным или поперечным расположением ригеля применяют в зданиях с регулярной планировочной структурой (общежития, гостиницы, офисы), совмещая шаг перегородок с шагом несущих конструкций.

Каркас с продольным расположением ригеля применим в жилых домах квартирного типа и массовых общественных зданиях сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.

Безригельный (безбалочный) каркас в основном используют в многоэтажных промышленных зданиях, а в последнее время также в общественных и жилых зданиях. Ограниченная область применения схемы связана с ее относительно малой экономичностью. В то же время благодаря отсутствию ригелей эта схема среди каркасных в архитектурно-планировочном отношении – наиболее благоприятная. Преимущество безригельного каркаса используется в гражданских зданиях при их возведении в сборно-монолитных конструкциях методом подъема перекрытий или этажей. Архитектурно-планировочным преимуществом такой строительной системы является возможность относительно произвольной установки колонн в плане здания: их размещение определяется только статическими и архитектурным требованиями и может не подчиняться закономерностям модульной координации размеров шагов и пролетов. Широкое использование схемы в промышленном строительстве связано с максимальной ее несущей способностью и устойчивостью за счет монолитного или сборно-монолитного перекрытия.

В состав несущих конструктивных элементов стеновой системы, помимо стен, входят также плиты перекрытий.

Здания бескаркасной (стеновой) системы возводятся по одной из пяти схем:

- с перекрестным расположением внутренних несущих стен при малом шаге поперечных стен (перекрестно-стеновая схема);

- с чередующимся (большим и малым) шагом поперечных несущих стен и отдельными продольными стенами жесткости (схема со смешанным шагом несущих стен поперечного направления);

- с редко расположенными поперечными несущими стенами и отдельными продольными стенами жесткости (схема с большим шагом несущих стен поперечного направления);

- с продольными наружными и внутренними стенами и редко расположенными поперечными стенами – диафрагмами жесткости;

- с продольными наружными несущими стенами и редко расположенными поперечными стенами жесткости.

В первых трех схемах возможно вариантное решение продольных наружных стен в виде несущей, самонесущей и ненесущей (навесной) конструкций. В последних двух схемах наружные стены могут быть только несущими, а поперечные внутренние стены решают с передачей на них горизонтальных либо вертикальных и горизонтальных нагрузок (соответственно самонесущие или несущие стены).

Перекрестно-стеновая схема характеризуется малыми размерами (до 20 кв. м) конструктивно-планировочных ячеек, что ограничивает область ее применения жилыми зданиями. Частое расположение поперечных стен делает трансформацию планов зданий практически неосуществимой. Разнообразие планировочных решений в проектировании домов на основе этой схемы достигают применением нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3.0, 3.6, 4.2 м) в различных сочетаниях. Благодаря высокой пространственной жесткости перекрестно-стеновую схему широко применяют в проектировании многоэтажных зданий, а также в сложных грунтовых и сейсмических условиях.