Основные жб конструкции многэт зд Конструктивные схемы многоэтажных зданий

Все многоэтажные здания можно разделить на: кар­касные, панельные, объемно-блочные и комбинирован­ные. Тот или иной тип выбирают из соображений функ­ционального назначения здания, наличия индустриаль­ной базы, этажности, экономики, условий строительства (вечная мерзлота, сейсмика).

Конструкции многоэтажных гражданских зданий

И Каркасные здания. Многоэтажные гражданские каркасные здания широко применяют для размещения предприятий торговли, как административные, жилые и т. п. Обычно они решаются по рамно-связевой или свя-зевой системам, последняя применяется чаще. К верти­кальным несущим элементам таких зданий относятся колонны, диафрагмы и ядра жесткости.

© Колонны зданий массового строительства при высо­те до 16 этажей имеют унифицированное сечение 400Х Х400 мм (рис. 12.3,а). Увеличение их несущей способно­сти в нижних этажах достигается повышением класса бетона (до В60) и процента армирования гибкой арма­турой (до 11=15%). Продольная арматура из стали класса А-П1. Для колонн зданий большей этажности мо­жно применять жесткую арматуру (рис. 12.3, е), однако использование ее в колоннах приводит к большому рас­ходу стали.

Повышение несущей способности колонн и сохране­ние их унифицированного сечения можно получить пу^ тем поперечного армирования часто расположенными сварными сетками в сочетании с продольной обычной и особенно высокопрочной арматурой. В этом случае предельные продольные деформации бетона при сжатии повышаются более чем в 2 раза и на­пряжения в сжатой высокопрочной арматуре достигают условного предела текучести. Наряду с этим появились предложения по усилению колонн нижних этажей, на­груженных продольными силами с малыми эксцентриси-тетами, сердечниками из высокопрочной гибкой армату-ры '(рис. 12.3,6).

Разрезка колонн линейная, на несколько этажей. Име­ется тенденция к увеличению длины сборных элементов колонн до 4...5 этажей (до 15 м) и целях уменьшения числа стыков и исключения случайных эксцентриситетов, вызванных неточностями монтажа. Для таких гибких элементов существенное значение приобретает расчет прочности и трещиностойкости в стадиях транспортиро­вания и монтажа. В целях повышения этих качеств целе­сообразно предварительно напрягать продольную арма­туру колонн. Стыкование колонн по высоте производится ванной сваркой выпусков рабочей арматуры (рис. 5Да) или без сварки через тонкие растворные швы.

Особенностью стыков, выполняемых ванной сваркой арматуры больших диаметров 36...40 мм, является воз­никновение сжатия в бетоне и растяжения в арматуре из-за разогрева стержней при сварке. Растягивающие на­пряжения в арматуре могут привести к разрыву стерж­ней. Во избежание этого сварку стержней выполняют по диагонали последовательно по одному стержню или попарно. Для уменьшения свободной длины сварных вы­пусков продольной арматуры колонны устраивают хо­мутА=12 мм, охватывающий продольные рабочие стержни и предохраняющий их от потери устойчивости,

% Диафрагмы, воспринимающие главным образом го­ризонтальные нагрузки, обычно образуются из железо­бетонных панелей толщиной 14...18 см, располагаемых между колоннами и соединенных с ними с помощью свя­зей, воспринимающих сдвигающие усилия. Панели диа­фрагм могут быть плоскими или двухконсольными (рис-, 12.3, г, д). Плоские панели устанавливают по осям, парал­лельным направлению настилов перекрытий. Двухкрн* сольные располагают в плоскостях, параллельных рамам каркаса, совмещая их с ригелями. Армируют панели кбн-турными и промежуточными каркасами из стержней 012...16 мм или сетками из проволоки 05...6 мм с ша­гом 200 мм, располагаемым у обеих граней. Связи между панелями и колоннами осуществляют путем сварки закладных деталей: вертикальные швы заполняют це-ментно-песчаным раствором, горизонтальные швы — бе­тоном на мелком щебне. Горизонтальные стыки диа­фрагм могут быть шпоночными и плоскими. Практика показывает, что при таком соединении диафрагмы рабо­тают как сплошные монолитные столбы.

Количество и расстановка диафрагм в плане здания должны обеспечивать необходимую прочность и прост­ранственную жесткость здания в обоих направлениях, препятствовать кручению его в плане, не создавать боль­ших температурных усилий или неравномерных дефор­маций вертикальных элементов (см. рис. 12.1, а). Сле­дует стремиться к сокращению общего числа диафрагм, увеличивая их размеры.

При больших горизонтальных нагрузках в диафраг­мах, обычно работающих на сжатие, в части сечений мо­гут возникать растягивающие усилия. В этом случае диафрагмы могут быть запроектированы предваритель­но напряженными (рис. 12.3, е).

@ Ядра жесткости выполняются монолитными и сбор­ными. Сечение ядер жесткости может быть коробча­тым, двутавровым и т. п. Монолитные ядра жесткости делают в скользящей или переставной опалубке, при этом оставляют отверстия для дверных проемов и установки ригелей. Толщина стенок 20...40 см. Сборные ядра соби­рают из отдельных панелей стен подобно плоским диа­фрагмам. В зданиях, имеющих значительную протяжен­ность или сложную форму в плане, может устраиваться несколько ядер жесткости.

@ Плиты и ригели составляют сборные перекрытия. Ригели проектируют таврового сечения с полкой в ниж­ней зоне, на которую опираются плиты перекрытий; та­кое решение позволяет снизить строительную высоту этажа, однако в этом случае необходимо исключить воз­можность откола полки в месте ее примыкания к ребру путем увеличения ее высоты или армирования. Соедине­ние ригелей с колоннами в связевых системах осуществ­ляют с помощью стыка со скрытой консолью (см. рис. 9.4,в), воспринимающего небольшой опорный момент. Ограничение опорного момента заданной величиной (55 кН-м) достигают с помощью специальной металли­ческой накладки по верху ригеля — «рыбки», приварива­емой к ригелю и колонне. «Рыбка» имеет суженный участок, поперечное сечение которого соответствует растягивающему усилию при заданном опорном моменте. Уве­личение нагрузки вызывает в суженной части накладки пластические деформации, обеспечивающие поворот се­чения ригеля без увеличения опорного момента. Стык связевого каркаса может также решаться шарнирным. Конструкция его отличается от рассмотренной отсутстви­ем «рыбки».

В рамно-связевых системах, где узлы воспринимают изгибающие моменты от эксплуатационных нагрузок, стык принципиально решается так же, как и в рамных системах (см. рис. 9.4, а).

Панели перекрытий подразделяются на связевые, ук­ладываемые по внутренним осям здания, рядовые и фа­садные, укладываемые по наружным рядам колонн и не­сущие нагрузку от ограждающих конструкций. Рядовые и фасадные панели связываются поверху монтажными накладками, обеспечивающими передачу растягивающих усилий в горизонтальных дисках покрытий.

Панели перекрытий чаще всего выполняют многопус­тотными, высотой сечения 220 мм. Для эффективного воспринятия сдвигающих усилий при работе плит в со­ставе перекрытия в швах между плитами устраивают шпонки. С этой целью на боковых поверхностях плит ос­тавляют углубления, после заливки швов бетоном и его твердения швы работают как шпоночные соединения. Кроме того, панели могут соединяться путем сварки за­кладных деталей, а при больших расстояниях между вертикальными диафрагмами (20...30 м) по контуру пе­рекрытия устраивают обвязочные балки.

В зданиях рамно-связевой системы роль продольных ригелей выполняют предварительно напряженные плос­кие панели-распорки, которые выступами опираются на полки ригелей.

В торговых, административных и других зданиях, тре­бующих увеличенной сетки колонн, применяют и ребри­стые панели, например типа 2Т.

Перекрытия зданий с ядрами жесткости, имеющих сложное очертание в плане, могут выполняться в виде монолитных безбалочных плит, возводимых методом подъема перекрытий.

И Панельные здания. Эти здания используют главным образом в жилищном строительстве. Ширина зданий из условий освещенности и удобства планировки внутрен­них помещений назначается 12... 16 м. Панельные дома массового строительства решаются в одном из следующих вариантов: 1) с продольными и поперечными несу­щими стенами; 2) только с продольными несущими; 3) только с поперечными несущими стенами. Конструк- ' тивная схема с поперечными несущими стенами более выгодна, так как панели перекрытий в этом случае опи­раются на внутренние поперечные стены (перегородки), что позволяет предельно укрупнять и облегчать наруж­ные стеновые панели. Последние, не воспринимая на-; грузки от перекрытий и выполняя лишь ограждающие функции, могут быть изготовлены из легких зффектив-; ных материалов. Основными конструкциями панельных_; зданий являются внутренние и наружные стеновые па-' нели и панели перекрытий.

^Внутренние несущие панели стен (рис. 12.4, а) обычно проектируют однослойными из тяжелого бетона класса не ниже В15. Толщину панелей определяют тре­бованиями прочности, звукоизоляции и огнестойкости. Площадь горизонтальной и вертикальной арматуры, ус­танавливаемой у обеих плоскостей панели, принимают конструктивно в количестве 0,2 см²/м соответствующего сечения панели.

® Наружные ненесущие стены выполняют в виде од­нослойных панелей толщиной 240...350 мм из ячеистого бетона.

@ Наружные несущие панели проектируют преимуще­ственно двухслойными или трехслойными (рис. 12.4, б, в). Арматуру устанавливают только в слоях тяжелого бето­на и выполняют в виде пространственного арматурного блока. Расчетной является только арматура перемычек.

Панели перекрытий выполняют,в виде многопустот­ных или сплошных плит. При пролетах до 4,8 м плиты выполняют без предварительного напряжения, при боль­ших пролетах — предварительно напряженными. Разме­щение арматуры зависит от схемы работы панели. В зда­нии с продольными и поперечными несущими стенами (первый вариант) панели работают как плиты, опертые по трем или четырем сторонам, в остальных случаях — по двум.

Соединения панелей стен-и перекрытий должны обе­спечить совместную работу элементов в здании и воспри­нятое усилий сжатия, растяжения и сдвига. Вертикаль­ные стыки между панелями осуществляют с помощью бетонных шпоночных швов и сварки закладных деталей. Горизонтальные стыки по способу передачи сжимающих усилий подразделяются на платформенные (рис. 12.4, г),

контактные (рис. 12.4, д) и комбинированные (рис. 12.4, е). Сопряжения внутренних стен с перекрытиями обычно выполняют с платформенными стыками, наруж­ных с платформенными и комбинированнымиВ последние годы разработано конструктивное реше­ние, получившее название «скрытый каркас», совмещаю­щее достоинства зданий каркасного и панельного типа [17].Несущими вертикальными конструкциями являют-ся стеновые панели, усиленные бортовыми стальными элементами. Последние соединяются с бетоном панели анкерными связями сдвига (рис. 12.4,ж). Стыки пане­лей скрытого каркаса с перекрытиями выполняются платформенными или сборно-монолитными. Соединение бортовых элементов осуществляется на растворе. Кон­струкции «скрытого каркаса» экономичнее обычных кар­касных за счет хорошей совместной работы панелей с бортовыми элементами и позволяют довести этажность здания до 50 и более

Конструкции многоэтажных промышленных зданий

В многоэтажных промышленных зданиях размеща­ются производства с вертикальными технологическими процессами или со сравнительно небольшими габарита­ми и массой оборудования: химического, пищевой про­мышленности, приборостроения и т. п. К таким зданиям относятся также лабораторные и административно-быто­вые корпуса предприятий различных отраслей промыш­ленности. Доля многоэтажных промышленных зданий в общем объеме промышленных зданий составляет око­ло 30 %. В последние годы наметилась тенденция к рос­ту этого показателя.

Высоту промышленных зданий назначают по услови­ям технологического процесса и обычно принимают 3...7 этажей. Предполагается увеличение этажности до 8...! О и более. В соответствии с требованиями унифика­ции высота этажа кратна 1,2м. Ширина здания обычно составляет 12...60 м. Наиболее распространены сетки ко­лонн 6X6, 9X6 и 12X6 м. Размеры сетки колонн назна­чаются с учетом временных нагрузок (10...30 кН/м²).

Пространственный каркас промышленных зданий ре­шается по смешанной системе. Прочность и устойчивость каркаса в этом случае обеспечиваются в поперечном на­правлении рамой с жесткими узлами (рис. 12.5, а), в про­дольном — вертикальными стальными связями по колон­нам, устраиваемыми в каждом продольном ряду или раз­реженно через ряд колонн и более (рис. 12.5,6). Если стальные связи по условиям технологии нежелательны, то для обеспечения устойчивости каркаса в продольном направлении возможно устройство «рамных устоев» (оис. 12.5, б) в одном или нескольких пролетах.Многоэтажные сборные рамы членятся на отдельные элементы, которые соединяются путем жестких стыков. Наибольшее распространение получили сборные рамы со стыками ригелей и колонн, выполняемых на консолях(линейная разрезка). Возможны и иные решения (рис.

12.5,г, д); каждое из них имеет определенные достоин­ства и недостатки. В крестовой системе (рис. 12.5, г) сты­ки упрощаются за счет вынесения их в сечения с неболь­шими моментами. В конструкции, представленной на рис. 12.5, д, сокращается число типов элементов много-

этажных рам. Однако оба последних решения менее вы­годны с точки зрения изготовления и транспортировки. Применение их может оказаться целесоообразным в сей­смических районах.

Ф Колонны стыкуют через 1, 2, 3 и даже 4 этажа; по­следнее— экономичнее, поскольку сокращается количе­ство стыков. В большинстве случаев стык колонн устраи-^: вают с плоскими торцами колонн и осуществляют путем ванной сварки выпусков продольной рабочей арматуры' с последующим омоноличиванием (см. рис. 5.5,а). Воз­можно соединение арматуры и устройство стыков с по­мощью эпоксидных смол и т.д. Сечение колонн 400X400' и 600X400 мм. Бетон классов В20...В50.

® Панели ребристые предварительно напряженные
шириной 1500 мм обычно применяют для междуэтажных
перекрытий. Панели, укладываемые по осям колонн, слу­
жат распорками и передают продольные нагрузки на
связи, а также обеспечивают продольную устойчивость^;
рам при монтаже. ^!

• Ригели бывают таврового и прямоугольного сече­ния, в первом случае панели опираются на полки, во вто­ром— сверху ригеля (рис. 12.5, е, ж). Ригеля для проле­тов 6 м изготовляют из бетона классов В15...В25, для пролетов 9м — из бетона классов В20...ВЗО, а для проле­тов 12 м — из бетона классов ВЗО...В40. Ригели для про­летов 6 м изготовляют с ненапрягаемой и напрягаемой арматурой, а для пролетов 9... 12 м — только с предвари­тельно напряженной арматурой.

Если по условиям технологического процесса требует­ся большая сетка колонн, то здание проектируют с меж­ферменными этажами (рис. 12.5, з). В этом случае без­раскосные фермы жестко связывают с колоннами, и они работают как ригели многоэтажных рам. Межферменное пространство используют под производственные помеще­ния.

Многоэтажные производственные здания с относи­тельно небольшими полезными нагрузками (до 12,5 кН/ /м²) могут решаться по связевой системе в обоих направ­лениях с применением облегченных конструкций карка­са. Колонны в этом случае имеют сечение 400X400 мм. Ригели таврового сечения соединяют с колоннами с по­мощью скрытого стыка (см. рис. 9.4,0), Плиты перекры­тий могут быть плоскими высотой сечения 220 мм или ребристыми /1=300 мм. Пространственная жесткость та­ких зданий обеспечивается установкой на всех этажахвертикальных элементов — диафрагм из железобетонных панелей, стальных связей или однопролетных многоэтаж­ных рам.

В многоэтажных производственных и складских зда­ниях холодильников, мясокомбинатов, молокозаводов, рыбоперерабатывающих заводов, а также гаражей и т. п., в которых предпочтительны перекрытия без пустот с гладкими потолками, широко применяют сборные без­балочные перекрытия (см. гл. 9).

При высоких полезных нагрузках 30...50 кН/м² при­меняют сборно-монолитные конструкции перекрытий.