Классификация и унификация зданий

КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ МАССОВОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Общие сведения

Рассмотрим основные конструктивные системы и элементы много­этажных зданий. Объем строительства таких зданий увеличивается в связи с тем, что для одноэтажных зданий требуются площади больших размеров, в то время как стоимость земли растет.

Не только высотные гражданские здания, но и двух- и более этаж­ные промышленные здания есть своего рода ответ на этот рост, хотя часто применяемые производственные технологии требуют минималь­ной этажности. К тому же в последний период стали чаще использовать двухэтажные здания с укрупненной сеткой колонн верхнего этажа вме­сто одноэтажных. Общий объем многоэтажных зданий даже в промыш­ленном строительстве составляет около 40 %.

Основной материал несущих и ограждающих конструкций много­этажных зданий — железобетон, что объясняется экономическими по­казателями — произошло значительное повышение цен на металл, а также высокой огнестойкостью и долговечностью конструкций из же­лезобетона. В России большое количество зданий возводится из сбор­ного железобетона, несмотря на определенные эстетические и эконо­мические преимущества монолитных зданий. Такое положение сложи­лось исторически и было связано, с одной стороны, с необходимостью индустриализации строительства для ускорения ввода объектов, а с дру­гой — непрерывной подачи бетона, так и современной опалубки. Наличие большого количества профильных заводов позволяет прогнозировать сохранение приоритета строительства зданий из сборного железобето­на на ближайшее будущее.

В повышении экономических показателей строительства значитель­ную роль играет применение эффективных конструктивных систем, конструкций и новых материалов. Несмотря на некоторое снижение объемов строительства, продолжается работа по уменьшению материа­лоемкости и трудоемкости за счет применения высокопрочных сталей, бетонов высоких марок, бетонов на легких заполнителях, а также по­вышения технологичности изготовления и монтажа конструкций. По расходу материалов отечественные конструкции, как правило, эконо­мичнее зарубежных, но по трудоемкости изготовления уступают им. Последнее чаще всего обусловлено отставанием заводской технологии изготовления.

Классификация и унификация зданий

По признаку отличий в работе под нагрузкой конструктивные си­стемы многоэтажных зданий можно разделить на четыре основные груп­пы: каркасно-балочные (ригельные), каркасно-безбалочные, панельные и каркасно-панельные. При этом имеются в виду как сборные, так и монолитные системы.

В каркасно-балочных (ригельных) зданиях усилия от вертикальных на­грузок и воздействий воспринимаются плитами перекрытий и покры­тий, а затем через ригели (балки, фермы) передаются на колонны. Го­ризонтальные нагрузки и воздействия (ветровые, температурные, си­ловые) передаются через жесткий диск перекрытия на рамы, связи, ядра жесткости и другие конструкции, обеспечивающие устойчивость зда­ния в поперечном и продольном направлениях. Для упрощения расче­тов традиционными методами пространственные каркасы условно де­лятся на вертикальные поперечные и продольные плос­кие рамы. Однако современные компьютерные технологии позволя­ют производить расчет пространственных систем с некоторой эконо­мией материалов.

По способу восприятия усилий эти каркасы принято делить на четы­ре подгруппы (рис. 3.1), в названиях которых содержатся две их основ­ные характеристики — тип узлов сопряжения горизонтальных и верти­кальных элементов рам и способ восприятия горизонтальных усилий:

- связевые с железобетонными диафрагмами, ядрами жесткости или металлическими связями;

- комбинированно-связевые;

- рамно-связевые;

- рамные.

Узлы в рамах могут быть шарнирными (связевые каркасы) и жестки­ми (рамные каркасы). В комбинированном каркасе часть узлов шарнир­ная, а часть — жесткая. Таким образом, связевые каркасы имеют шар­нирные узлы в рамах поперечного и продольного направлений; комбинированно-связевые — шарнирные и жесткие узлы в рамах одного направления, а в рамах другого направления — шарнирные; рамно-связевые — жесткие узлы в рамах одного направления и шарнирные — дру­гого; рамные — жесткие узлы в рамах обоих направлений.

В рамах, имеющих шарнирные узлы, горизонтальные усилия могут вос­приниматься железобетонными диафрагмами или металлическими связя­ми, расположенными между колоннами и ядрами жесткости. В качестве последних могут выступать лестничные клетки и лифтовые шахты.

В каркасно-безбалочных зданиях ригели отсутствуют, а рамы образу­ются путем жесткого соединения надколонной плиты или капители с колонной. Такие решения применяются для жилых зданий, в том числе и в сейсмических районах, а также для производственных зданий спе­циального назначения — например, холодильников.

В панельных зданиях несущими элементами являются стеновые па­нели, которые одновременно могут выполнять функции ограждающих конструкций. Несущими горизонтальными элементами служат пли­ты перекрытий. К зданиям этой группы можно отнести и крупноблоч­ные здания.

В каркасно-панельных зданиях, наряду с несущими стенами, может использоваться балочный (ригельный) или безбалочный каркас.

Весьма важным является вопрос унификации объемно-планировочных и конструктивных решений зданий. Унификация имеет цель опти­мизировать количество габаритных схем и отдельных параметров кон­струкций. Это позволяет значительно сократить количество типовых форм на заводах стройиндустрии, сократить сроки проектирования и строительства.

Анализ рациональной области применения многоэтажных зданий позволяет выработать габаритные схемы, обеспечивающие их широкое использование.

Одним из вопросов, возникающих при проектировании зданий, яв­ляется расположение несущих конструкций относительно координаци­онных осей зданий. Эта операция называется привязкой конструкций к координационным осям. Наиболее часто используемые привязки пока­заны на рис. 3.2.

В каркасных зданиях оси колонн внутренних рядов совпадают с разбивочными осями (осевая привязка), что позволяет уменьшить номенклатуру длин ригелей и стеновых панелей. В крайних рядах колонн рас­стояние от разбивочной оси до наружной грани колонн чаще всего рав­но 200 мм, т.е. для колонн с сечением 400 х 400 мм сохраняется осевая привязка. В торцевых рядах колонн зданий возможны два варианта при­вязки: осевая или со смещением оси колонны внутрь здания.

Для формирования ограждений в углах здания можно использовать стеновой угловой блок или удлиненные панели.

В местах расположения температурных швов, как правило, ставятся парные колонны с вертикальной разрезкой примыкающих несущих и ограждающих конструкций. Температурный шов делит здание на так называемые температурные блоки  и обеспечивает возможность свобод­ного перемещения конструкций блока в продольном направлении под воздействием ветровых нагрузок и колебаний температуры. Снаружи промежуток между колоннами в температурном шве, как показано на рис. 3.2, закрывается с помощью удлиненных панелей, угловых блоков или панелей-вставок. Оптимальным считается решение, при котором колонны смещены на 500 мм от разбивочной оси. В этом случае приме­няются наружные рядовые панели, но также требуются укороченные плиты перекрытий. Возможно устройство температурного шва на од­ной колонне с использованием скользящих прокладок.

В панельных зданиях привязка делается осевой и/или со смещени­ем оси панелей наружных стен внутрь здания.

Здания рассчитываются на ряд комбинаций нагрузок и воздействий, большинство которых занормировано. Эти вопросы рассматриваются в курсе строительных конструкций, поэтому здесь не конкретизируются.

При проектировании конструкций массового применения исполь­зуется информация о частоте применения нагрузок, конструктивных элементов и каркасов. На этой основе проводится унификация пара­метров зданий и конструкций. В отличие от жилых зданий, в промыш­ленных зданиях унификация объемно-планировочных и конструктив­ных решений встречает трудности из-за больших различий в техноло­гиях и оборудовании для различных отраслей. Исследование частоты применения сеток колонн показало, что в настоящее время и в ближай­шем будущем сетка колонн 6x6м будет применяться чаще всего. По предварительным данным, площади с сеткой колонн 6x6м составят не менее 50 %. Вряд ли следует ожидать резкого увеличения частоты применения крупных сеток колонн, если этого не потребуется по условиям технологии производства.

Наибольшее распространение имеют четыре высоты этажей: высота в жилых и административных зданиях, в основном, принимается 3,3 м, хотя в административных зданиях часто встречается и 4,2 м; высоты 4,8 и 6,0 м имеют наибольшее распространение в производственных зда­ниях. Часто проектируют здания с неодинаковыми высотами этажей.

Панельные бескаркасные здания строятся с поперечными несущими стенами при узком (2,4...4,2 м), широком (4,8...7,2 м) или смешанном их шаге, а также с продольными внутренними и внешними несущими стенами. Широкий шаг представляет большие возможности для пла­нировочных решений. В частности, он позволяет размещать два смеж­ных помещения в одном шаге.

123456

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: