Зданий различных типов

8.1. Каркасные здания

Объемно-планировочные решения каркасных зданий не ограничены длина же отсека принимается для них не более 150 м. Для «точечных» зданий, возводимых в скользящей опалубке, форму плана следует приближать
к квадрату или кругу.

Конструктивная схема каркасных зданий включает следующие варианты:

- каркас в обоих направлениях;

- продольный каркас;

- поперечный каркас;

- неполный или внутренний каркас с несущими продольными стенами;

- каркас с безригельным перекрытием.

Каркасы могут быть железобетонными или металлическими. Железобетонные каркасы по способу изготовления и возведения могут быть
сборными, сборно-монолитными и монолитными.

Каркасы рамной системы с вертикальными элементами жесткостиит (диафрагмы, торцовые стены, стены лифтовых шахт, лестничных клеток и
т.п), хорошо воспринимающие горизонтальные сейсмические нагрузки, рекомендуется применять в качестве несущих конструкций зданий высотой 16 и более этажей. Диафрагмы, связи, ядра жесткости должны быть
непрерывными по всей высоте здания и располагаться симметрично относительно центра тяжести здания.

Лестничные и лифтовые шахты каркасных зданий следует устраивать как встроенные конструкции с поэтажной разрезкой, не влияющие на
жесткость каркаса, или как жесткое ядро, воспринимающее сейсмическую
нагрузку. Для каркасных зданий высотой до 5 этажей при расчетной сейсмичности 7, 8 баллов допускается устраивать лестничные клетки и лифтовые площадки в пределах плана здания в виде конструкций, отдельных от
каркаса. Устройство лестничных клеток в виде отдельно стоящих сооружений не допускается.

Стыки элементов каркаса рекомендуется располагать в зонах наименьших расчетных усилий (колонн - в середине этажа, ригелей - в середине пролета или в 1/3 пролета с помощью ригелей-вставок).

Жесткие узлы железобетонных каркасов зданий должны быть усилены применением сварных сеток, спиралей или замкнутых хомутов. На участках ригелей и колонн, примыкающих к жестким узлам рам, на расстоянии 1,5 высоты их сечения устанавливается замкнутая поперечная арматура по расчету с шагом не менее 100 мм, а для рамных систем с несущими
диафрагмами - не менее чем через 200 мм.

При выборе конструктивных схем каркаса предпочтение следует отдавать схемам, в которых зоны пластичности возникают в первую очередь
в горизонтальных элементах каркаса.

В качестве ограждающих стеновых конструкций каркасных зданий
применяют легкие навесные панели, самонесущие стены, кирпичное и каменное ограждение. Связи навесных панелей с каркасом - гибкие, выключающие панели из работы при сейсмическом воздействии. При строительстве в высокосейсмичных районах (8, 9 баллов) применение самонесущих стен из кирпича и других штучных материалов не рекомендуется. Самонесущие стены должны иметь гибкие связи с каркасом; в местах расположения связей укладываются арматурные сетки (при 9 баллах по всей стене, до 9 баллов - длиной 150 мм).

Между поверхностями стен и колонн должен предусматриваться зазор не менее 20 мм.

По всей длине самонесущих стен в уровне плиты покрытия (перекрытия) или верха оконных проемов устраиваются железобетонные антисейсмические пояса. Ширина пояса, как правило, равна толщине плиты, высота не менее 150 мм, бетон класса не менее В20, продольная арматура
класса А-1 с площадью поперечного сечения не менее 3 см (7, 8 баллов) и

4— 5 см (9 баллов), хомуты устанавливаются через 25—40 см диаметром 4—6 мм.

8.2. Крупнопанельные здания

Эти здания должны быть в плане симметричными относительно продольной и поперечной осей здания или отдельных его отсеков. Здания (отсеки) должны иметь в плане прямоугольную форму. Устройство эркеров
не допускается. Рекомендуются здания с продольными и поперечными несущими стенами и панелями покрытия на комнату (образуется единая пространственная система). Рекомендуются в качестве перекрытий панели сплошного сечения (допускаются с круглыми и не допускаются с овальными пустотами). Класс бетона для стыка принимается не менее В25 и
выше на одну ступень класса бетона панели. Для восприятия усилий сдвига вдоль вертикальных стыков устраиваются бетонные и железобетонные
шпонки, образуемые в результате соединения горизонтальных стержней
арматуры панелей и заполнения бетонной смесью полости стыка.

Армирование стеновых панелей выполняется в виде пространственных каркасов или сварных арматурных сеток. Для трехслойных панелей
толщина несущего слоя должна быть не менее 100 мм.

Конструктивное решение горизонтальных стыков соединений должно обеспечивать восприятие расчетных значений усилий в швах. Необходимое сечение определяется расчетом, но не должно быть меньше 1 см на
1 м погонной длины шва, а для зданий высотой не более 5 этажей при
сейсмичности площадки 7, 8 баллов не менее 0,5 см на 1 м погонной длины шва.

Допускается размещать вертикальную расчетную арматуру в количестве не более 65 % в местах пересечения стен.

Стены по всей длине и ширине здания должны быть, как правило, непрерывными, лоджии - встроенными длиной, равной расстоянию между
соседними стенами. В местах размещения лоджий в плоскости наружных
стен следует предусматривать устройство железобетонных рам.

8.3. Здания с несущими стенами из кирпича
или каменной кладки

Изломы и выступы стен ограничены при 7, 8-балльной сейсмичности и недопустимы при 9-балльной.

Внутренние стены в отсеках при 8 и 9 баллах должны быть сквозными.
Отсеки должны иметь преимущественно форму квадрата. Высота этажей
должна быть одинакова в пределах отсека. Размеры отсеков в плане ограничиваются 60 м при 9 баллах и 80 м при 7^8 баллах. Высота этажа при
неармированной кладке - 5, 4 и 3,5 м при расчетной сейсмичности 7, 8 и 9
баллов соответственно, при армированной - 6, 5 и 4,5 м. При этом отношение высоты этажа к толщине стены должно иметь значение не более 12.
Простенки и проемы должны быть преимущественно одинаковой ширины.
Вынос балконов не должен превышать 1,5 м.

Лестничные клетки предусматриваются закрытыми. В зданиях не
менее трех этажей при расчетной сейсмичности 9 баллов выходы из лестничных клеток устраиваются по обе стороны здания.

Первые этажи, используемые под магазин и другие помещения с
большой свободной площадью, следует возводить из железобетона.

Наиболее уязвимыми в каменных зданиях являются швы глухих стен
и простенков, где нарушается сцепление раствора с камнем. Поэтому предусматривается изготовление несущих кирпичных и каменных панелей в
заводских условиях с применением вибрации. Возможна кирпичная или
каменная кладка на растворах со специальными добавками, повышающими сцепление раствора с кирпичом или камнем.

Любопытно отметить в этой связи, что в раскопках легендарной
Помпеи, находившейся в сейсмически опасной зоне вблизи действующего
вулкана Везувия, был обнаружен тип кладки из искусственных камней, исключающий горизонтальные швы и тем самым резко повышающий сопротивление кладки горизонтальным сейсмическим воздействиям.

Не допускается выполнение кладки с засыпкой, использование при
кладке камней с крупными пустотами и тонкими стенками, наличие в
кладке больших полостей, приводящих к концентрации напряжений.

Выполнение кладки вручную при отрицательной температуре и сейсмичности 9 баллов запрещается. При расчетной сейсмичности менее 9
баллов зимняя кладка должна выполняться обязательно на растворах с добавками, обеспечивающими твердение при отрицательной температуре.
Марка раствора при штучной кладке допускается не ниже 25 летом и не
ниже 50 зимой.

По сопротивляемости сейсмическим воздействиям кладки подразделяются на две категории в зависимости от временного сопротивления осевому растяжению по неперевязанным швам:

I категория -К >180 кПа;

II категория - 180 кПа > К^в_р> 120 кПа.

Величина К^в_д указывается в проекте и должна подтвердиться испытаниями в районе строительства. При получении К^в <120 кПа применение
кирпичной и каменной кладки не допускается.

При специальных согласованиях применение кирпичной кладки допускается при расчетной сейсмичности 7 баллов с ограничением этажности (до 3 этажей), ширины простенков (не менее 90 см), проемов (не более
2 м) и расстояния между осями стен (не более 12 м).

Антисейсмические пояса (монолитные или сборные) устраиваются в
уровне перекрытий и покрытий по всем продольным и поперечным стенам
из железобетона с непрерывным армированием. Назначение антисейсмических поясов - увеличивать жесткость стен, углов и сопряжений, обеспечивать жесткость перекрытий и пространственную работу здания. Они армируются при 7, 8 баллах арматурой не менее 4 стержней 010 мм класса
А1 и при 9 баллах - 46 12 А1. Антисейсмические пояса верхнего этажа связываются с кладкой вертикальными выпусками арматуры, класс применяемого для них бетона не менее В20.

Существенная роль в сейсмостойкости каменных зданий отводится
перекрытиям, распределяющим сейсмическую нагрузку между стенами и простенками и обеспечивающим пространственную работу здания. Глубина заделки настилов перекрытий в несущие стены должна быть не менее
120 мм при общей связи с антисейсмическим поясом.

8.4. Здания из монолитного бетона, объемно-блочные
и сборно-монолитные

Параллельно с крупнопанельным домостроением в нашей стране
осуществляется не менее эффективное объемно-блочное домостроение
(ОВД) с применением блок-комнат, блоков, включающих одно или несколько помещений квартиры, и блоков-квартир.

Целью объемно-блочного домостроения является дальнейшее повышение заводской готовности монтажных элементов путем перенесения
большинства трудоемких строительных процессов в заводские условия. По
сравнению с каркасно-панельным, применение ОВД позволяет снизить
стоимость строительства на 5-10 % и сократить его продолжительность на
30-40 %. Конструктивные схемы ОВД многообразны и отличаются по разрезке, принципам работы в здании и технологии изготовления. Объемные
блоки имеют следующие конструкции (рис. 8.1): блок-колпак, блок-стакан блок-лежачий стакан и блок, собираемый из плоских или ребристых панелей.

Типы объемных блоков:

а – блок-колпак; б – блок-стакан; блок лежачий стакан; г – сборный блок

Основные принципы проектирования ОВД совпадают с принципами
проектирования каркасно-панельного домостроения.

Для зданий с жесткой конструктивной схемой идеальной сейсмостойкой конструкцией является монолитный дом. В этих зданиях, возводимых на месте строительства с помощью скользящей, объемной, объемно-переставной и т.п. опалубки, отсутствуют стыки. В зданиях этого типа (они могут быть короткими, протяженными, башенными и др.) может быть
достигнута значительная экономия стали за счет отсутствия унификации
по армированию по высоте и длине здания. К сожалению, монолитное домостроение не является массовым и целесообразно лишь в районах с мягким климатом. Такие здания наиболее эффективны в сейсмическом отношении, но наиболее трудоемки в исполнении.

 

8.5. Деревянные здания

Дерево применяется либо в основных несущих конструкциях (дома, собранные из отдельных бревен или из цельных сборных элементов -
щитов), либо для усиления построек, выполненных из других, менее сейсмостойких материалов (из дерева выполняются каркас, антисейсмические
пояса, сквозные деревянные прокладки и т.д).

Здания, у которых несущие конструкции выполнены целиком из дерева, могут быть разделены на три группы:

- рубленые - здания, выполненные из отдельных бревен «в чашку» или «в лапу», или из брусьев. Для того чтобы избежать стыков бревен в
пролетах, расстояние между поперечными стенами в таких зданиях следует принимать 6-8 м;

- каркасно-рубленые - несущие стены выполнены рублеными, а ненесущие - каркасными с дощатой обшивкой. Расстояние между поперечными стенами в домах этой конструкции также диктуется длиной бревен и
принимается 6-8 м;

- сборно-щитовые, составляемые из отдельных щитов, которые соединяются между собой гвоздями и обвязками.

В каркасных зданиях несущим является деревянный каркас, а заполнение выполняется из различных материалов.

Пространственная жесткость в деревянных зданиях обеспечивается:

- компоновкой здания или сооружения таким образом, чтобы коробка
была начинена достаточным количеством продольных и поперечных стен, и расположенных на равных или близких расстояниях од обеспечением прочного крепления вертикальных конструкций между собой, что достигается усилением верхних венцов в углах здания, а также креплением вертикальных конструкций здания с горизонтальными диафрагмами перекрытий. Это достигается соединением балок перекрытия со стенами с помощью плотных врубок типа «сковородня» с дополнительным креплением в 9-балльных районах стальными связями из полосового железа;

- прочным креплением стен к фундаментам (цоколю), что имеет для
деревянных зданий особо важное значение не только из соображений увеличения пространственной жесткости здания, но и как предупреждение
возможного скольжения здания относительно фундаментов при действии
горизонтальных сейсмических сил.

В практике строительства обычным конструктивным приемом является крепление нижних венцов рубленых стен и нижней обвязки каркасных зданий с помощью анкерных болтов, надежно заделанных в фундаменты. В этом случае анкерные болты ставятся обязательно у углов и пересечений стен, а при двухэтажных зданиях и в промежутках между поперечными стенами в местах расположения стоек или сжимов. Для связки между рублеными стенами и фундаментами анкеры пропускаются в сруб на один-два венца выше. Так как анкеры при землетрясении работают в основном на растяжение и срез, стремясь либо выдернуться, либо разрушить фундамент, то глубину их заделки следует назначать в зависимости от материала фундамента;

- устройством безраспорной системы стропил, надежно скрепленных
с вертикальными несущими конструкциями здания.

Выполнение перечисленных требований обеспечивается следующими конструктивными мероприятиями. В рубленых зданиях - созданием
надежного крепления в местах сопряжений стен в результате постановки
связей или рубкой стен «с остатком». Обычная рубка без остатка, как показывают результаты последствий землетрясений, не дает гарантии прочности и жесткости сопряжений. Для восприятия скалывающих усилий вдоль волокон остаток или выпуск концов бревен должен иметь длину не менее 25 см.

В двухэтажных зданиях при сейсмичности 9 баллов углы и пересечения стен следует крепить сжимами-стойками, устанавливаемыми с обеих
сторон стен и соединяемыми между собой и со стенами сквозными болтами.

Сжимы следует по возможности устраивать неразрезанными на оба
этажа. В тех же случаях, когда необходимо устройство стыков, они распо-и от других и по возможности симметрично относительно главных осей, что позволяет равномерно распределить жесткости;

повышением жесткости основных несущих элементов в их плоскости; лагаются вразбежку, конструируются вполдерева и соединяются болтами
или стальными хомутами. Для сплочения брусьев в стене устанавливают
нагели или шипы. Нагели обычно выполняются стальными, а шипы - из
прочных пород дерева. Нагели и шипы должны входить в смежные венцы
сруба не менее чем на 5 см (за вычетом зазора на осадку сруба). Нагели и
шипы, кроме расстановки по длине, должны устанавливаться у углов и пересечений стен, вблизи оконных и дверных проемов, а также с обеих сторон стыка бревен.

В каркасных деревянных зданиях важным элементом является обеспечение прочности скрепления верхнего и нижнего этажей и повышение
жесткости каркаса в плоскости стен. Жесткость стен каркасных деревянных домов должна обеспечиваться раскосами. Для этого устанавливают
элементы жесткости в плоскости стены в виде косой обшивки и раскосов.
Для соединения узлов возможны решения с применением болтов, гвоздей, хомутов и накладок.

Выбор типа деревянных элементов зависит от расчетного усилия, сечения скрепляемых элементов и общей конструкции узлов. Обычно основные
стойки и раскосы крепят к нижней обвязке хомутами из полосовой стали и
болтами, а к междуэтажным обвязкам - сквозными болтами подобно креплению балок междуэтажного перекрытия к промежуточным стойкам.

Связь каркаса с перекрытием лучше всего осуществлять непосредственным соединением балок с промежуточными стойками. В этом случае
балки перекрытия как бы выполняют роль ригелей рамных конструкций, а промежуточные балки скрепляются с обвязками.

Очень важно для сейсмостойкости каркасных зданий облегчение веса
заполнения стен и надежное крепление его с элементами каркаса. Способ
соединения материалов заполнения с каркасом зависит от вида заполнителей. При заполнениях из штучного кирпича основное внимание необходимо
уделять обеспечению связи между элементами каркаса и заполнением.

В сборно-щитовых зданиях главным является обеспечение пространственной жесткости коробки здания в целом. Учитывая, что стандартные сборные дома значительно отличаются одни от других по конструкции, остановимся только на некоторых общих требованиях, которые необходимо соблюдать при проектировании этих зданий для сейсмических районов:

- нижнюю обвязку следует центрировать относительно фундамента и
необходима их надежная связь;

- должно быть обеспечено взаимное крепление отдельных сборных
щитов, образующих наружные стены, особенно в углах. Дополнительное
крепление щитов осуществляется либо увеличением количества косо забитых гвоздей, либо двусторонними соединительными планками из полосовой стали, прибиваемыми по верху и по низу щитов, а в углах - постанов-
кой двусторонних уголков из полосового железа через 0,8-1 м по высоте;

- внутренние перегородки должны быть сквозными;

- по верху щитов, в уровне перекрытий следует устраивать деревянные антисейсмические пояса из досок, уложенных плашмя, которые должны быть прочно соединены с обвязками;

- чердачные перекрытия должны быть возможно более жесткими в
горизонтальной плоскости. Для этого по верху балок устанавливают диагональные связи из досок;

- концы балок перекрытий, а также пристенные балки, должны быть заанкерены к поясам и обвязке, например, с помощью парных уголков на
гвоздях;

- мауэрлаты желательно прибивать непосредственно к балкам чердачного перекрытия, причем их необходимо скреплять в стыках по длине и
в углах. Кроме того, мауэрлаты должны быть раскреплены угловыми досками, создающими жесткость;

- конструкция покрытия должна не допускать передачу распора на
стены и обеспечить его пространственную жесткость. Для этого необходимо вводить раскосы, а нижние концы стропил крепить к мауэрлатам
уголками на гвоздях.

Кроме того, в 9-балльных районах рекомендуется устраивать в зданиях по всему контуру стен непрерывные обвязки из полосовой стали, связанные гвоздями с верхними обвязками щитов.

8.6. Здания со стенами из местных материалов

Здания из сырцового кирпича, самана и грунтоблоков можно строить лишь в сельских населенных пунктах, размещающихся в районах с расчетной сейсмичностью до 8 баллов. Стены таких одноэтажных зданий следует усиливать антисептированным деревянным каркасом с диагональными связями.