Монолитные и сборно-монолитные здания

Жилые дома с каркасными безригельными системами

Cистема «Куб», которая:

- обладает высокой степенью трансформации;

- позволяет существенно снизить материальные и энергети­ческие ресурсы;

- дает возможность оптимально использовать сложившуюся производственную базу домостроения;

- позволяет в сжатые сроки и с небольшими затратами произ­водить требуемую модернизацию;

- дает возможность осуществлять строительство домов уже через 4-5 мес. с момента начала освоения производства.

Основным элементом системы служит диск перекрытия, вы­полняемый из плоских железобетонных элементов толщиной 160 мм, размерами в плане 3 х 3 и 3 х 6 м, объединяемых посред­ством арматурных выпусков в неразрезную статически неопреде­лимую систему. Колонны сечением 400 х 400, 400 х 200 мм или других размеров на первом и втором этажах, с шагом 6 х 6 м, со­вместно с диском перекрытия создают рамно-связевую систему, позволяющую возводить здания любой этажности.

Система уни­версальна и применима для жилых, общественных, частично производственных зданий (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Пятиэтажная торцовая секция жилого дома с мансардой на основе системы «Куб»: a — фасады; б — план этажа; в — схема расположения элементов перекрытия

Для наружных ограждений предлагается использовать эффек­тивные стеновые панели или легкие стеновые элементы из местных материалов, опирая их поэтажно на консоли плит перекрытия, что позволяет обеспечить повышенные требования к термическому сопротивлению наружных стен, а здания возводить повышен­ной этажности до 16 этажей при сечении колонн 400 х 400 мм).

Стык колонн предусматривает принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень нижнего торца верхней ко­лонны должен войти в патрубок верхнего торца нижней колонны. Арматурные выпуски колонн свариваются между собой.

Монтаж панелей перекрытия производится в такой последовательности: монтируются надколонные, затем межколонные и средние пане­ли.

Монтаж надколонных панелей на колонну производится с по­мощью специальной оснастки. Панели крепятся к колонне путем сварки с последующим замоноличиванием. Установка межко­лонных и средних панелей в проектное положение производится «насухо» с помощью бетонных монтажных столиков, предусмот­ренных конструкцией панелей. Затем арматурные выпуски тор­цов смежных панелей совмещаются, образуя петли с просветом 12-20 мм. В петли вставляются арматурные стержни, и стыки между плитами перекрытия бетонируются.

В зависимости от способа восприятия нагрузок и статической работы различают рамную (до 5 этажей) и рамно-связевую сис­темы. Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечиваются нормальной работой горизонтальных диафрагм жесткости, роль которых выполняют диски перекрытий, и вер­тикальных железобетонных диафрагм жесткости в поперечном и продольном направлениях.

Основные достоинства рассмотренного варианта конструктив­ного решения — существенное снижение расхода бетона и массы здания по сравнению с бескаркасной крупнопанельной системой при узком шаге внутренних поперечных стен; большое разнооб­разие объемно-планировочных решений и возможность реализа­ции «гибкой» планировки; лучшие условия для модернизации и перепланировки и др.

В зданиях со сборно-монолитным безригельным каркасом соз­даются условия для четкого разделения несущих и ограждающих конструкций по их функциональному назначению, упрощается достижение требуемого сопротивления теплопередаче ограждаю­щих конструкций.

По способу возведения и материалу основных конструктив­ных элементов здания из монолитного железобетона можно раз­делить на две группы: монолитные и сборно-монолитные.

Монолитными считаются здания, основные конструктивные элементы которых (наружные и внутренние стены, перекрытия) выполнены из монолитного бетона или железобетона. В монолит­ных зданиях могут быть применены сборные конструкции лестниц, балконов, лоджий, перегородок и других элементов, а так­же сборные элементы отделки наружных стен.

К сборно-монолитным относятся здания, основные конст­руктивные элементы которых выполнены частично из сборных элементов (например, внутренние стены — монолитные, пере­крытия и наружные стены — сборные).

По совокупности взаимосвязанных конструктивных элемен­тов, характеризующихся способом передачи нагрузок и решени­ем основных узлов, можно выделить следующие типы зда­ний из монолитного железобетона:

1) с поперечными и продольными монолитными или сборно-монолитными несущими наружными и внутренними стенами, на которых закрепляются по контуру или по его части монолитные либо сборно-монолитные перекрытия;

2) с поперечными и внутренними продольными монолитны­ми или сборно-монолитными несущими стенами, на которых за­крепляются по части контура монолитные, сборные либо сборно-монолитные перекрытия;

3) с поперечными монолитными несущими стенами, в кото­рых закреплены монолитные перекрытия.

В зданиях типа 2 и 3 наружные продольные стены выполняют­ся несущими и ненесущими, в зданиях типа 3 внутренние про­дольные стены ненесущие. В зданиях типа 1 обеспечивается наи­более высокая пространственная жесткость сооружения.

Во всех зданиях, возводимых с применением монолитного же­лезобетона, внутренние стены — однослойные монолитные. По способу возведения наружные стены могут быть монолит­ными, сборно-монолитными, сборными из штучных материалов, по конструктивному решению — однослойными, двухслойными с утеплителем снаружи, двухслойными с утеплителем с внутренней стороны помещения и трехслойными.

Перекрытия подразделяются на монолитные, сборно-моно­литные и сборные. Сборно-монолитные перекрытия могут иметь сборные элементы в плане конструктивной ячейки, а также по толщине поперечного сечения перекрытия. В последнем случае применяют сборные скорлупы, при возведении перекрытия вы­полняющие роль оставляемой опалубки.

Существует определенная зависимость между выбранной сте­новой конструктивной системой, этажностью здания и геологическими условиями конкретной площадки будущего строительства.

При проектировании монолитных стен следует стремиться к максимальному использованию несущей способности элементов, толщина которых определена по результатам расчетов ограж­дающих конструкций на эксплуатационные воздействия (звуко­изоляционные и теплозащитные качества, водо- и воздухопрони­цаемость и т.п.).

Несущая способность стен при заданной расчетной толщине должна обеспечиваться преимущественно классом бетона и необ­ходимой толщиной стены. Повышение несущей способности стен за счет армирования допускается только в случае экономической нецелесообразности повышения класса бетона и увеличения тол­щины стены. При проектировании стен из тяжелого бетона реко­мендуется использовать класс бетона по прочности не выше В20.

В зависимости от конкретных условий наружные стены мо­гут быть:

- однослойными из легких бетонов на пористых заполнителях;

- трехслойными с несущим и наружным защитными слоями из тяжелого бетона или бетона на пористых заполнителях и с внут­ренним слоем бетонов на пористых заполнителях или из эффек­тивных материалов.

Необходимо предусматривать участие несущего слоя наруж­ных стен в общей пространственной работе основных несущих конструкций здания.

Монолитные плиты перекрытий сплошного сечения следует проектировать из тяжелого бетона и из легких бетонов плотной структуры на пористых заполнителях.

Существуют определенные особенности в проектировании дру­гих конструкций зданий из монолитного железобетона.

Напри­мер, монолитные плиты перекрытия лоджий и балконов следует применять в монолитных зданиях, возводимых в скользящей или блочной опалубке, и в сборно-монолитных зданиях с моно­литными внутренними несущими конструкциями и наружными навесными сборными или мелкоштучными стенами.

Сборные плиты лоджий и балконов рекомендуется проектиро­вать в сборно-монолитных зданиях со сборными плитами между­этажных перекрытий.

При проектировании монолитных и сборно-монолитных зда­ний независимо от типа применяемой опалубки необходимо пре­дусматривать монолитные стенки лоджий, являющиеся про­должением поперечных или продольных внутренних стен. Если архитектурно-планировочные соображения требуют применения лоджий небольших размеров, длина которых значительно мень­ше, чем расстояние между поперечными стенами, возможно уст­ройство монолитных стенок и на участках между поперечными несущими стенами.

Монолитные и сборно-монолитные стенки лоджий следует ар­мировать арматурными каркасами с горизонтальной распреде­лительной арматурой, препятствующей выпучиванию каркасов из плоскости стены. При проектировании стенок лоджий в них необходимо предусматривать стальные закладные детали для опи­рания, фиксации и крепления плит перекрытия лоджий.

Конструкции крыш сборно-монолитных зданий рекомендуется проектировать из однослойных легкобетонных или ячеисто-бетонных либо двухслойных комплексных панелей с вентилирующими каналами в подкровельном слое (или без них — в зависимости от климатических и других местных условий).

Для зданий высотой более пяти этажей следует проектировать покрытия раздельного типа преимущественно с чердаком, имею­щим высоту в свету не менее 1,6 м. Высота чердака может быть уменьшена до 0,8 м на участках длиной не более 0,8 м. В зданиях высотой до пяти этажей, возводимых в районах с умеренным климатом, можно применять совмещенные бесчердачные покры­тия с рулонной кровлей.

Одним из путей повышения качественного уровня строительства, его эффективности, повышения архитектурного разнообразия и выразительности застройки является расширение применения монолитного железобетона.

Монолитные и сборные железобетонные конструкции не следует противопоставлять друг другу. Так, область рационального применения сборных железобетонных конструкций — массовое строительство жилых общественных и промышленных зданий, где основной тенденцией является повышение индустриальности строительства, заводское производство изделий и их поточный монтаж на строительной площадке.

Сборно-монолит­ный каркас (рис. 2.18), состоит из сборных или монолит­ных колонн прямоугольного сечения и сборных многопустотных плит, объединенных в систему монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями. Ригели пропущены во взаим­но перпендикулярных направлениях через колонны и жестко связаны с последними в этих узлах. Балконы, эркеры и другие подобные помещения могут быть размещены на консолях пере­крытий, выведенных за крайние колонны каркаса. Опирание многопустотных плит на несущие ригели предусмотрено посред­ством монолитных бетонных шпонок, образуемых в открытых по торцам плит полостях при укладке монолитного бетона ригелей.

Кроме того, по торцам многопустотных плит предусмотрены выпуски их рабочей арматуры, размещаемые в монолитных не­сущих ригелях. При относительно малой строительной высоте ригелей (22-26 см) они могут перекрывать пролеты длиной до 7,2 м без двойного армирования и предварительного напряжения в построечных условиях. Более того, учет распорных усилий, возникающих в случае приложения вертикальной нагрузки, при расчете плит перекрытий позволяет существенно (до 50 %) сокра­тить расход стали на армирование многопустотных плит. Учет включения в работу на воспринятие распора выпусков рабочей арматуры по торцам плит позволяет дополнительно сократить расход стали на армирование связевых ригелей.

Рис. 2.18. Конструкция каркаса открытых универсальных архитектурно-строительных систем зданий:

1 — несущие ригели; 2 — колонны; 3 — консоли для устройства балконов, эркеров, 4 — многопустотные плиты; 5 — связевые ригели

Широкая область гражданского и промышленного строительства где рационально применение монолитного железобетона.

Это — цельномонолитные гражданские и производственные здания, которые по своему назначению, градостроительному акцентному положению не могут быть выполнены из стандартных сборных железобетонных конструкций;

- устройство столов над первыми этажами панельных зданий, располагаемых на магистралях города, которые позволят получить современные решения магазинов и других крупных предприятий обслуживания населения;

- сборно-монолитные конструкции многоэтажных зданий — каркасных или панельных с монолитными ядрами жесткости;

- монолитные плоские безбалочные перекрытия под тяжелые нагрузки, необходимые, например, для объектов продовольственной программы — холодильников, овоще-, фрукто-хранилиш, мясокомбинатов и т. д.;

- отдельные нестандартные элементы общественных и производственных зданий — опорные конструкции порталы, перекрытия, амфитеатры и балконы и др.;

- большепролетные конструкции;

- элементы реконструкции существующих зданий — жилых, общественных и производственных.

Цельномонолитные здания — жилые, общественные, производственные — будут возводиться как с несущими стенами, так и с каркасными конструкциями в зависимости от технологических и функциональных требований.

Отличительной особенностью таких решений гражданских зданий является четкость и простота конструктивных форм определяющая простоту и индустриальность возведения зданий:

- колонны — круглого или прямоугольного сечения; перекрытия — в основном безбалочные, обеспечивающие свободу в расстановке перегородок, т. е. свободу планировочных решений;

- вертикальные диафрагмы жесткости в таких зданиях упрощают конструкцию узлов сопряжения перекрытий с колоннами, работающими в этом случае только на вертикальные нагрузки;

- в перекрытиях укладываются все разводки труб для электро- и слаботочных устройств, что исключает необходимость в устройстве подвесных потолков или подсыпок под полы, в которых обычно размещают трубы.