Жилые дома из объёмно-пространственных блоков

Лекция №4. Каркасно-папельные дома и их конструкции.

Для жилых зданий высотой в 16 -25 этажей в каталоге индустриальных изделий преду­смотрена каркасная конструктивная схема. Каркасы крупнопанельных жилых зданий вы­сотой в 16 -25 этажей делают сборными из железобетонных элементов заводского изго­товления.

По характеру статической работы различают три вида каркасов: рамный, связевой и рамно-связевой. В рамных каркасах все вертикальные и горизонтальные нагрузки вос­принимают рамы с жесткими узлами.

В связевых каркасах колонны и ригели кар­каса рассчитаны только на вертикальные на­грузки при шарнирных соединениях в узлах, а ветровые и другие горизонтальные нагрузки через перекрытия передаются на жесткие по­перечные вертикальные связи (диафрагмы жесткости).

В некоторых случаях каркас проектируют по комбинированной рамно-связевой схеме с передачей вертикальных нагрузок на поперечные рамы с жесткими узлами, а горизон­тальных - на вертикальные связи диафраг­мы жесткости (как в связевой системе).

Рис43. Элементы унифицированного сборного железобетонного каркаса

В современных каркасных крупнопанель­ных жилых зданиях повышенной этажности применяют главным образом связевую конст­руктивную схему. При этой схеме по сравне­нию с рамной снижается расход «тали при­мерно на 20%, достигается большая жесткость в упрощается конструкция узлов. Кроме того, связевая схема обеспечивает независимость усилий в ригелях от их Положения в плане и по высоте здания, благодаря чему создается возможность полной унификации ригелей и их опорных узлов.

Рис.44. Конструкции стыков колонн

Унифицированный каркас, принятый ката- логом унифицированных изделий по связевой системе, был рассмотрен ранее. Этот каркас состоит из двухэтажных колонн сечением 400x400 мм, имеющих консоли вы­летом 150 мм, рядовых ригелей сечением 400Х Х450 мм и пустотных настилов-распорок тол­щиной 10 мм, шириной (номинальной) внут­ренних 1200, 1800 и 300 мм и наружных - 1080 мм.

Пространственная жесткость каркаса обеспечивается диафрагмами жесткости, которые рекомендуется проектировать в виде прост­ранственных стенок на всю ширину здания из железобетонных панелей толщиной 180 мм, соединенных с колоннами сваркой выпусков арматуры или закладных деталей и замоноличиванием.

Рис45. конструкции узла опирания ригеля на колонну в унифицированном каркасе: а – общий вид узла б – конструкции узла; 1 – колонна 2 – ригель 3 – настил распорка 4 – закладные детали 5 – верхняя накладка 6 – сварные швы

На рис. 43 показаны элементы унифици­рованного сборного железобетонного каркаса; колонны двухэтажные, рядовой ригель, на­ружный ригель, диафрагма жесткости и ее соединение с колонной, а также расположение в плане диафрагм жесткости.

Наиболее ответственной в сборном железо­бетонном каркасе является конструкция сты­ков колонн. Применяют два основных типа стыков, в которых усилия передаются через стальные оголовки и с бетона на бетон.

Для устройства стыков первого типа требу­ется много металла, и они трудоемки в изго­товлении. Более рациональны стыки второго типа, в которых усилия с бетона на бетон передаются через сферические торцовые по­верхности колонн (рис. 44, а). Стыки арма­туры выполняют с помощью ванной сварки. Такая конструкция стыка была принята для унифицированного каркаса. Однако позже было установлено, что более простые стыки с плоскими торцами колонн, армированные сетками, при центральном сжатии могут вы­держивать на смятие огромные напряжения, превышающие призменную прочность бетона _в 5 -10 раз. Изготовлять эти стыки гораздо проще, чем сферические. Поэтому для катания индустриальных изделий были приняты плоские стыки. При этом концы колонн уси­лены армированием поперечными сварными сетками, плоские торцы имеют центрирую­щую бетонную площадку, выступающую на 20 -25 мм и снабженную сеткой (рис. 44, б). Выпуски арматуры соединяют ванной сваркой и стык замоноличивают.

Для перекрытий каркасных зданий катало­гом предусмотрены круглосуточные панели толщиной 10 мм и шириной 800, 1200, 1800, 300 и 3000 мм.

Конструкция узла опирания ригеля на ко­лонну и настила-распорки на ригель показана на рис: 45. Сопряжение ригеля с колонкой выполнено со «скрытой консолью». Навесные панели наружных стен в каркасных зданиях предусмотрены каталогом те же, что и в па­нельных, за исключением панелей наружных и внутренних углов зданий, пилястр и угло­вых панелей уступов наружных стен (рис. 46). Эти панели выполняют из керамзитобетона: толщина их принята 340 и 300 мм.

Рис. 46. Специальные панели наружных стен:

а - наружных углов здания; б - внутренних углов; в - пилястр; г - угловых для уступов наружных стен

Панели наружных стен устанавливают от­носительно модульных разбивочных осей соследующими привязками (рис. 47): внутрен­няя грань стены вынесена наружу за модульную ось на 400 мм или внутренняя грань сте­ны заходит внутрь задания на 200 мм за мо­дульную ось. Внутреннюю плоскость угловых панелей уступов наружных стен в 1200 в 1800 мм выносят наружу на 10 мм за модуль­ную ось.

Рис. 47. Примеры привязки к модульным осям наружных стен каркасных зданий: а - рядовых стен; б - стен о пилястров; в - стен с уступом 1200-1800 мм

Рис. 48. Узлы опирания наружных стеновых панелей на поперечный (а) и продольный (6) каркас:

1 - колонна; 2 - ригель: 3 - цапель перекрытия; 4 - керамзитобетонная панель; 5 - закладные детали; в - скоба; т - монтажные уголки; а - керамзитобетон

Принятая система привязок дает возмож­ность пропускать стояки отопления между стеной и колонной, устанавливать в необходимых случаях панели наружных стен так, что­бы внутренняя плоскость стены совпадала с внутренней гранью колонны, благодаря чему колонны не выступают в помещение. Кроме того, привязка угловых панелей уступов на­ружных стен обеспечивает их максимальное приближение к колонне и ригелю, что облег­чает их навеску на каркас.

Наружные стеновые панели в каркасных зданиях опирают либо на краевой элемент пе­рекрытия настил-распорку, либо на наружный продольный ригель. Крепят стеновые панели к колонне с помощью стальных пластин, приваренных к закладным деталям.

На рис. 48 показаны узлы опирания на­ружных стеновых панелей на элементы уни­фицированного каркаса и конструкции креп­лений. На рис. 49 изображен другой вариант опирания панелей наружных стен на наруж­ный ригель каркаса, соответствующий типу ригеля и привязке, предусмотренных катало­гом унифицированных изделий для Москвы.

Рис. 49. Узел опирания панели наружной стены на наружный ригель, предусмотренный каталогом индустриальных изделий:

1 — панель наружной стены; 2—колонна; 3 — пустотная панель перекрытия; 4 — наружный ригель; 5 — консоль колонны

Для устройства лоджий в каркасных здани­ях предусмотрены железобетонные навесные стенки 1 лоджий, вставляемые в вертикаль­ный шов между панелями наружных стен и опираемые на консоли пристанных колонн (рис. 50).

Плиты лоджий укладывают поверх их на­весных стен, а самую нижнюю плиту подвешивают к нижней стенке лоджии на свар­ке, так что эта стенка несет, таким образом, две плиты.

Толщина средних стен лоджий принята рав­ной 200 мм, крайних - 100 мм. Плиты лоджий опирают на стенки лоджий на 90 мм. Все плиты, за исключением плит для запа­дающих лоджий и плит, устанавливаемых в местах уступов наружных стен, применяют одновременно и в каркасных и в панельных зданиях. Плиты лоджий шириной 1200 мм яв­ляются одновременно и плитами балконов каркасных домов, по их опирают не на стены лоджий, а на консоли, привариваемые в тех же местах к колоннам (рис. 51).

Рис. 50. Лоджии каркасных зданий: а - вертикальная навесная стенка лоджии; б - расположение навесных стенок в плане

Кроме железобетонных плит балконов, ук­ладываемых на консоли, в номенклатуре пре­дусмотрены керамзитобетонные плиты балко­нов, являющиеся продолжением перекрытия, которое выпускается наружу сквозь горизон­тальные швы между панелями.

В качестве примера каркасно-панельного здания повышенной этажности рассмотрим 20-этажный пятисекционный каркасный жи­лой дом на 807 квартир, проект которого вы­полнен на основе каталога индустриальных изделий для Москвы. В доме имеются кварти­ры в 1, 2, 3, 4 и 5 комнат.

Квартиры запроектированы по принципу зонирования. Группа помещений, общих для всей семьи - общая комната и первая при­хожая, выделена в первую зону, расположен­ную ближе к входу. Спальные комнаты, сани­тарный узел с ванной и второй коридор со­ставляют вторую зону.

Между зонами размещена кухня, вход в ко­торую находится вблизи от главного входа и в то же время незаметен для входящих (рис. 52, а). В 4 -5-комнатных квартирах за­проектировано по два санитарных узла: сов­мещенный - в зоне спальных комнат и ма­лый санузел (унитаз и умывальник) - в зоне кухни и первой передней.

При разработке проекта дома была сделана попытка но возможности устранить характер­ные для каркасного здания выступы колонн в углах комнат (см. рис. 52, а).

В каждой секции дома имеется три лифта: один пассажирский и два грузопассажирские. В целях лучшей противопожарной безопасно­сти эвакуационная лестница вынесена за пре­делы объема здания с устройством открытых переходов к ней. При таком решении полно­стью исключается возможность задымления лестницы при пожаре, тогда как в обычных незадымляемых лестницах (с переходом че­рез лоджии) все же не исключается задымляя через шахты лифтов, вентиляционные си­стемы и другие коммуникационные шахты.

На рис. 52, б показан план рядовой секции каркасного 20-этажиого дома с выносной лест­ничной клеткой.

При проектировании каркасно-панельных домов высотой 25 м и более используют кон­структивную схему с монолитным яд­ром жесткости, которое воспринимает все действующие горизонтальные нагрузки и обеспечивает пространственную жесткость здания. Ядро жесткости располагают в сред­ней части (в домах башенного типа) или сим­метрично относительно центральных осей (в зданиях большой протяженности, рис. 53, в нем обычно размещают все вертикальные коммуникации (лифтовые шахты, лестницы).

Ядро жесткости целесообразно возводить в подвижной опалубке с помощью специально­го агрегата, в котором совмещены скользя­щая опалубка и подъемные домкраты.

Рис. 51. Балкон на консольных балках в каркасном доме: 1 - консольная балла

Рис. 52. 20-этажный каркасно-панельный жилой дом: а - трехкомнатная квартира; б - рядовая секция

Конструктивная схема здания с монолитным ядром жесткости но сравнению со схемами о плоскими стенками жесткости выгоднее по трудоемкости па 6%, по себестоимости изго­товления и монтажа конструкций - на 14%, по капитальным вложениям на возведение конструкций - на 15%, по расходу стала - на 10%.

В зданиях высотой выше 15 этажей, в ко­торых на одну опору нагрузки достигают 800 Т и выше, целесообразно применять сплошные железобетонные монолитные фун­даментные ребристые плиты, распределяющие давление по всей площади основания дома. Так, под 25-этажными ломами на проспекте Калинина и Москве уложены монолитные ребристые фундаментные плиты толщиной 600 мм с ребрами общей высотой 2000 мм.

При больших сосредоточенных нагрузках и расположении прочных материковых грунтов на глубине более 10 -12 м перспективными типами фундаментов являются буронабивные сваи системы «Беното», которые выполняют следующим образом. При помощи двух верти­кальных гидравлических домкратов, закреп­ленных на буровой установке ЕДФ-55 (фран­цузской фирмы «Беното»), погружают в грунт металлические обсадные трубы, имеющие на нижних концах режущие приставки. Для об­легчения бурения обсадной трубе сообщают попеременное вращательное движение с по­мощью двух других горизонтальных гидрав­лических домкратов. Грунт на трубы удаляют ударным грейфером. После опускания трубы на требуемую глубину в нее устанавливают арматуру и укладывают бетонную смесь.

Рис. 53. Дома с монолитным ядром жесткости:

а — план прямоугольного дома; б — схема бетонирования стен в скользящей опалубке; 1 — ч жесткости; 2 — наружная трехслойная стена; подвесные подмости; 4 — щиты опалубки о 5 — домкратная рама; б — надстройка к домкратной раме; 7—домкратный стержень; 8 — арматурный каркас; 9 — рабочий пол; 10 — внутренняя однослойная стена; 13 — прутковый прогон; 1 щиты опалубки перекрытия; 13 — монолитная г та перекрытия

Во время бетонирования обсадную трубу при помощи вертикальных домкратов то под­нимают, то опускают, в результате чего бетон уплотняется. Затем обсадную трубу навлекают из скважины и на ее месте остается железо­бетонная свая.

Буровая установка «Беното» дает возмож­ность бурить а бетонировать опоры диаметром 88, 108 в 120 см на глубину до 70 м. Такие сваи были впервые применены s Москве на строительстве 16-этажяого каркасно-панельпо-го жилого дома на Воробьева шоссе. Под 32 колоннами каркаса здания были сооружены набевные сван глубиной до 20 м с нагруз­кой на каждую сваю до 600 Т. Большая глу­бина свай была принята из-за наличия под зданием насыпного грунта.