Конструктивные схемы многоэтажных каменных зданий.

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Многоэтажные здания делят на две основные груп­пы: промышленные и гражданские. Промышленные зда­ния строят обычно с каркасом. Гражданские здания вы­полняют каркасными и панельными.

В зданиях с каркасом можно четко разграничить не­сущие и ограждающие элементы.

Основными элементами каркаса здания являются по­перечные рамы, связанные в продольном направлении жесткими в своей плоскости междуэтажными перекры­тиями.

Перекрытия применяются балочные (рис. 14.1) и без­балочные (рис. 14.2).

Многоэтажные промышленные здания строят преи­мущественно с полным каркасом; в гражданских здани­ях возможен полный и неполный каркас.

Пространственная жесткость многоэтажного каркас­ного здания может обеспечиваться рамной (рис. 14.3,с), связевой (рис. 14.3,6) или рамно-связевой конструктив­ной схемой (рис. 14.4).

При рамной системе все нагрузки, действующие на здание, воспринимаются рамами; при рамно-связевой системе вертикальные нагрузки воспринимаются рама­ми, а горизонтальные — вертикальными связевыми ди­афрагмами и рамами, которые работают совместно, бла­годаря наличию жестких перекрытий.

При обычной высоте здания (до 30 м) боковая же­сткость многоэтажных рам по сравнению с жесткостью вертикальных связевых диафрагм сравнительно невели­ка; поэтому при работе здания на горизонтальные на­грузки изгибающие моменты в рамах малы, так как го­ризонтальные нагрузки оказываются почти целиком вос­принятыми связевыми диафрагмами. Такие здания работают по связевой схеме.

При этом наружные стены воспринимают горизон­тальную ветровую нагрузку, работая как балки проле­том, равным высоте этажа /8, и передают давление вет­ра железобетонным перекрытиям, которые работают как горизонтальные диафрагмы (балки) пролетом, рав­ным расстоянию между вертикальными связевыми ди­афрагмами /п; перекрытия в свою очередь передают дав­ление вертикальным связевым диафрагмам, которые работают как вертикальные консольные балки, защем­ленные в фундаменте (рис. 14.5).

В настоящее время в строительстве многоэтажных зданий применяется преимущественно сборный железо­бетон; однако применяются также монолитный железо­бетон и сборно-монолитные конструкции

Каркас состоит из вертикальных элементов (колонн) и горизонтальных (ригелей, несущих междуэтажные пе­рекрытия и покрытия).

Рамные каркасы имеют жесткие узлы сопряжения, связевые — шарнирное сочленение, а рамно-связевые ре­шаются с жесткими рамными и шарнирными узлами.

Вертикальные связевые диафрагмы создаются стена­ми лестничных клеток, поперечными н торцевыми стена­ми, а также продольными стенами здания.

§ 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

В промышленных зданиях с ригельно-балочными пе­рекрытиями каркасы могут быть запроектированы рам­ного, связевого и рамно-связевого типов.

Рамы каркаса обычно располагаются поперек зданий и редко вдоль; независимо от этого их взаимный шаг унифицирован и равен 6 м (рис. 14.6,а).

Число пролетов в каркасах бывает от одного до трех-четырех, а иногда и больше; размеры пролетов унифи­цированы— 6, 9 и 12 м; при пролете 12 м ригели делают предварительно-напряженными (рис. 14.6,6).

Верхние этажи шириной (без опор) 12 и 18 м (рис. 14.6, в) с подъемно-транспортным оборудованием имеют покрытия, аналогичные покрытиям одноэтажных зданий.

Этажи могут иметь высоту 3,6—7,2 м с градацией размеров 0,6 и 1,2 м.

Устойчивость каркасов в их плоскости обеспечивает­ся жесткостью рамных узлов или установкой связевых

диафрагм. В продольном направлении устойчивость кар­касов обеспечивается установкой вертикальных металли­ческих связей по колоннам и укладкой в составе пере­крытия специальных панелей-распорок, располагаемых в плоскостях колонн. Вертикальные связи устанавливают посередине каждого деформационного блока здания в каждом ряду колонн во всех этажах (рис. 14.7).

В зависимости от принятого типа каркаса узловые со­пряжения элементов рамы могут быть приняты в виде жестких рамных узлов или в виде шарнирного соедине­ния, причем элементы колонн между собой соединяются всегда жестко (см. рис. 8.6, 8.7, 8.9).

Пример жесткого рамного узла показан на рис. 14.8. В растянутой зоне узла устроены выпуски арматуры из колонны и ригеля с подрезкой и последующей ванной сваркой выпусков между собой посредством коротышей (стыковых вкладышей) и замоноличивания бетоном за­зоров и подрезки ригеля.

В сжатой зоне стыка имеется консоль колонны с за­кладным листом, приваренным к арматуре консоли;

к этому листу привари­вают закладные элемен­ты ригеля, которые в свою очередь соединены сваркой с его арматурой.

В случае шарнирного сопряжения ригеля с ко­лонной в каркасе связе-вой системы ригель уста­навливают на консоль колонны с приваркой только закладных дета­лей ригеля к закладному листу консоли без какой-либо связи или с конст­руктивной связью в верх­ней части узла.

Конструкция узлово­го соединения каркасов связевой системы пока­зана на оис. 14.9.

Стены каркасных многоэтажных зданий выполняют из кирпичной кладки или из панелей, причем стены мо­гут быть самонесущнми, несущими или навесными.

Самонесущие стены (рис. 14.10,6) возводят на фун­даментных балках, укладываемых на фундаменты ко­лонн каркаса. Эти балки всегда делают разрезными од-нопролетными. Масса стен передается непосредственно на фундаментные балки и через них на фундаменты. Стены соединяются с каркасом при помощи гибких связей.

Навесные стены из панелей или облегченной камен­ной кладки устанавливают на консоли колонн, которые могут быть железобетонными или металлическими, при­варенными к закладным деталям, предусмотренным в колоннах (рис. J4.10,а). Кроме того, стены прикрепляют к колоннам посредством гибких связей.

Конструкции многоэтажных зданий, возводимых в мо­нолитном железобетоне, состоят из каркасов, несущих обычные ребристые или кессонные перекрытия н покры­тие (рис. 14.11).

В сборно-монолнтных каркасах ригели выполняют неполного профиля и доводят до полного сечения бето­нированием на месте после монтажа перекрытий.

Опорную арматуру таких ригелей устанавливают пос­ле нх монтажа, пропуская ее сквозь колонны илн сбо­ку в специальных пазах.

В сборно-монолитных конструкциях для надежности яямополичивания смонтированных ригелей и настилов из них делают выпуски арматуры в виде скоб и петель. При этом торцевые грани настилов, лежащие на ригелях, об­разуют лотки, в которые и укладывают бетонную смесь в построечных условиях. После набора прочности бето­ном получается замоноличенная конструкция ригелей и настилов (рис. 14.12).

§ 3. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Многоэтажные гражданские здания выполняют двух типов: каркасно-панельными и бескаркасными панель­ными. Оба типа зданий собираются из индустриальных сборных железобетонных конструкций.

Каркасно-панельные здания состоят из каркаса, па­нелей перекрытий, перегородок и панельных стен.

Каркас может быть поперечным (рис. 14.13,с), про-. дольным (рис. 14.13, в) или пространственным (рис. 14.13,6). Встречаются здания с неполным карка­сом, когда наружные колонны каркаса отсутствуют и фа­садные стены являются несущими (рис. 14.13,г).

Пролеты каркасов зданий бывают 5,6 и 6 м. Шаг ко­лонн вдоль здания 3,2 и 3,6 м. Высота этажей 2,8 м при двухэтажной разрезке колонн каркасов.

Сопряжение колонн каркаса с ригелями осуществля­ется в каркасах на сварке, причем ригели имеют в ниж­ней части подрезку и опираются на консоли из прокат­ных двутавров, пропущенных сквозь колонны (рис. 14.14). Гражданские здания 12—16 этажей и выше, получаю­щие все более широкое распространение, отличаются от рассмотренных выше шагом поперечных рам каркаса, который здесь принят равным 6 м. Это позволяет осуще­ствлять более свободную внутреннюю планировку зданий.

Высота этажей в таких зданиях зависит от их назна­чения: для жилых зданий, гостиниц — 2,8 м; для админи­стративных зданий, лечебных учреждений, торговых предприятий, учебных заведений и т. п. — 3,3 м; для зда­ний специального назначения (конструкторские бюро, лабораторные корпуса, крупные торговые центры и т. п.) —3,6 и 4,2 м. Такие здания строят по связевой системе. Колонны имеют сферический стык, причем угло­вые стержни арматуры колонн соединяют накладками

и.in панной сваркой (рис. 14.15), а промежуточные стер­жни не соединяют между собой, они заканчиваются в зо­не, усиленной арматурными поперечными сетками.

Широкое распространение, особенно в жилищном строительстве, получили бескаркасные крупнопанельные здания. Благодаря отсутствию каркаса и высокой степе­ни заводской готовности элементов уменьшается трудо­емкость монтажа и стоимость таких зданий.

Пятиэтажные жилые дома и здания гостиничного ти­па строят с несущими наружными и внутренними по­перечными и продольными перегородками (рис. 14.16, а), с самонесущими наружными стенами и несущими по­перечными перегородками (рис. 14.16,6), а также с не­сущими наружными и внутренними продольными стена­ми (рис. 14.16,в). Последнее решение допускает более свободную внутреннюю планировку зданий.

Панели несущих наружных стен изготовляют сплош­ными из бетонов на легких заполнителях, а при самоне­сущих стенах — также из двух- и трехслойных железо­бетонных панелей с утеплителем из минераловатных плит.

Длина панелей наружных стен равна шагу попереч­ных панельных стен-перегородок и для различных зда­ний в зависимости от их типа бывает 2,5; 2,8; 3,2; 3,6 и 6 м. Длина панелей поперечных стен для разных типов зданий бывает 5,2; 5,6 и 6 м.

Панели поперечных и продольных стен соединяют между собой сваркой закладных деталей и выпусков ар­матуры с последующим замоноличиванием стыков (рис. 14.17).

Панели внутренних поперечных и продольных стен имеют толщину 14 и 16 см.

Междуэтажные перекрытия панельных зданий вы­полняют из панелей с различным опиранием в зависимо­сти от расположения несущих стен (перегородок).

В настоящее время интенсивно развивается строи­тельство панельных бескаркасных зданий высотой 12, 16 этажей и более. Конструктивное решение таких зда­ний имеет свою специфику и отличается от решения бес­каркасных пятиэтажных зданий. Несущими элементами таких зданий являются поперечные стены. Наружные стены навесные. Толщина железобетонных панелей по­перечных стен 16 см, внутренних продольных 14 см, на­ружных (сплошных керамзитобетонных) 30 см,

Дальнейшим развитием крупнопанельного домострое­ния явились разработка и внедрение в практику жилищ­ного строительства объемных железобетонных элемен­тов, которые могут быть собраны из отдельных плоских панелей в порядке укрупнительной заводской сборки или в виде цельного «стакана» или «колпака».