Каркасные здания,вертикальными несущими конструкциями которых являются каркас и несущие стены (например, наружные, межсекционные, стены лестничных клеток),называются каркасно-стеновыми.
Здания каркасно-стеновой конструктивной системы рекомендуется проектировать с безригельным каркасом или с ригельным каркасом, имеющим нежесткие узлы соединения ригелей с колоннами.
В ствольных конструктивных системах вертикальными несущими конструкциями являются стволы, образуемые преимущественно стенами лестнично-лифтовых шахт, на которые непосредственно или через распределительные ростверки опираются перекрытия.
По способу опирания междуэтажных перекрытий различают ствольные системы с консольным, этажерочным и подвесным опиранием этажей (рис. 5).
Рис. 5. Ствольные конструктивные системы (с одним несущим стволом)
а, б — консольные; в, г — этажерочные; д, е — подвесные
1 — несущий ствол; 2 — консольное перекрытие; 3 — консоль высотой в этаж; 4 — консольный мост; 5 — ростверк; 6 — подвеска
Ствольные конструктивные системы рекомендуется применять при строительстве зданий, в которых необходимо свободное пространство под зданием, а также при сложных инженерно-геологических условиях.
Конструктивные типы и схемы гражданских зданий
Здания, выполняемые из заранее изготовленных крупноразмерных плоскостных элементов стен, перекрытий, покрытий и других элементов, называют крупнопанельными. Панели, производимые в заводских условиях, имеют повышенную готовность: в них вмонтированы окна, двери, отопительные приборы. Применение таких конструкций повышает производительность труда, сокращает сроки строительства.
Конструктивные элементы здания (фундаменты, стены, колонны и перекрытия), соединяясь между собой в пространстве, образуют несущий остов.
По особенностям пространственного остова различают следующие конструктивные типы зданий: бескаркасный, каркасный и с неполным каркасом (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Конструктивные типы гражданских зданий:
а — бескаркасный;
б — каркасный;
в — с неполным каркасом;
1 — несущие стены;
2 — междуэтажные перекрытия;
3 — колонны; 4 — ригели;
5 — самонесущие стены
Бескаркасные здания (с несущими стенами) представляют собой системы ячеек, образованных стенами и перекрытиями. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий. Бескаркасный тип получил широкое распространение при возведении жилых домов, школ и других общественных зданий.
Для пятиэтажных крупнопанельных домов наибольшее применение нашли следующие основные конструктивные бескаркасные типы:
1) с несущими продольными стенами (рис. 2.2, а);
2) с часто расположенными поперечными стенами и с перекрытиями размером «на комнату» (рис. 2.2,6);
3) с несущими поперечными стенами и опиранием перекрытий на две или три стороны, с несущими редко расположенными стенами, с перекрытиями из предварительно напряженных многопустотных железобетонных настилов, с поперечными несущими стенами, работающими на изгиб как балки-стенки (рис. 2.2, в);
4) с несущими продольными наружными и внутренними стенами, поперечными диафрагмами жесткости и перекрытиями из железобетонных предварительно напряженных многопустотных настилов, опирающихся на две стороны.
Рис. 2.2. Конструктивные типы бескаркасных крупнопанельных зданий
Крупнопанельные жилые дома повышенной этажности сооружаются как бескаркасные здания с поперечными несущими стенами:
· с опиранием панели по контуру, с шагом поперечных стен 2,6 и 3,2 м и расстоянием между осями трех продольных стен здания по 5,75 м;
· с шагом 3,2 м и расстоянием между осями трех продольных стен 5,6 м;
· с шагом поперечных стен 2,7 и 3,3 м и расстоянием между осями трех продольных стен 6 м;
· с шагом 3,2 м и расстоянием между осями трех продольных стен 5 м;
· со взаимосмешанным шагом 3,0 и 3,3 м и расстоянием между осями трех продольных стен 5,7 и 4,8 м;
· с поперечным шагом 6 м и расстоянием между осями трех продольных стен 5 м;
· с шагом поперечных несущих стен 2,65 и 3,4 м и расстоянием между осями трех продольных стен 5,76 м;
· с продольными несущими стенами с двумя пролетами по 6 м каждый.
Каркасные крупнопанельные здания выполняют в виде многоярусной пространственной системы, состоящей из колонн и междуэтажных перекрытий. Несущими элементами являются колонны, ригели и перекрытия, а роль ограждающих элементов выполняют наружные стены. Такой конструктивный тип используют для возведения высотных зданий, а также в тех случаях, когда необходимы помещения значительных размеров, свободные от внутренних опор (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Конструктивные типы каркасных зданий:
а — с продольным расположением ригелей;
б — с поперечным расположением ригелей;
в — безригельное решение;
г — с пространственным каркасом;
д — с неполным поперечным каркасом и несущими наружными стенами;
е — с опиранием панелей на наружные панели и две стойки по внутреннему ряду;
1 — самонесущие стены; 2 — колонны; 3 — ригели; 4 — плиты междуэтажных перекрытий; 5 — надколонная плита перекрытия; 6 — межколонные плиты; 7 — панель-вставка
Пространственная жесткость в крупнопанельных зданиях достигается устройством:
· многоярусной рамы, которая образована пространственным сочетанием колонн, ригелей, перекрытий и представляет собой геометрически неизменяемую систему;
· стенок жесткости, устанавливаемых между колоннами (на каждом этаже);
· плит-распорок, уложенных в междуэтажных перекрытиях (между колоннами);
· стен лестничных клеток и лифтовых шахт, связанных с конструкциями каркаса;
· надежного сопряжения элементов каркаса в стыках и узлах.
В зданиях с неполным каркасом наряду с внутренним рядом колонн нагрузку от междуэтажных перекрытий воспринимают наружные стены. В современном строительстве такой конструктивный тип имеет ограниченное применение (см. рис. 2.1, в).
Каждый конструктивный тип здания, в свою очередь, имеет несколько конструктивных схем, различающихся взаимным расположением несущих элементов.
Для бескаркасных типов зданий характерны следующие схемы:
· с продольным расположением несущих стен (в этом случае на них опираются междуэтажные перекрытия);
· с поперечным расположением несущих стен (в данном случае наружные стены, за исключением торцовых, — самонесущие, на них не передаются нагрузки от перекрытий);
· перекрестная — с опиранием плит перекрытия (по контуру) на продольные и поперечные стены.
·
Для каркасного типа зданий могут применяться схемы с поперечным расположением ригелей, с продольным расположением ригелей и безригельные.
Выбор конструктивной схемы влияет на объемно-планировочное решение здания и определяет тип его основных конструкций.
Здание и его элементы, подвергающиеся воздействию вертикальных и горизонтальных нагрузок, должны иметь достаточную прочность (способность отдельных конструкций и всего здания воспринимать приложенные нагрузки), устойчивость (способность здания сопротивляться воздействию горизонтальных нагрузок) и пространственную жесткость (способность отдельных элементов и всего здания не деформироваться при действии приложенных сил.
При увеличением этажности здания возрастают различные нагрузки, действующие на него. С помощью специальных мер достигаются необходимые устойчивость и пространственная жесткость здания.
В бескаркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается устройством внутренних поперечных стен и стен лестничных клеток, связанных с продольными (наружными) стенами, а также междуэтажных перекрытий, связывающих стены между собой и расчленяющих их на отдельные ярусы по высоте.
Фундаменты.
Фундаменты под наружные и внутренние стены выполняются из сборных бетонных и железобетонных элементов. На фундаменты опираются цокольные панели. Наибольшее распространение получили ленточные фундаменты, состоящие из железобетонных трапецеидальных подушек, укладываемых по песчаной подготовке толщиной 10 см, и бетонных панелей стен технического подполья (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Фундаменты крупнопанельных зданий:
1 — внутренняя стеновая панель; 2 — плита перекрытия; 3 — панель техподполья; 4 — фундаментная плита; 5 — отмостка; 6 — наружная стеновая панель; 7 — цокольная панель
Цоколи. Выполняются из панелей длиной, равно длине панели стен наружных ограждений.
Панели цоколя подразделяются:
· на несущие из армированного бетона (цокольная панель опирается на фундаментный блок или рандбалку);
· самонесущие;
· навесные в виде железобетонной скорлупы, утепленной газобетоном или минераловатными плитами.
Сопряжения цокольных панелей между собой и с поперечными стенами технических подполий осуществляются сваркой металлических закладных деталей