основы проект мног здНесущ остовы здкарк зд Лифты и эскалатКрупнопанМонол и сб-мон

12

2 3 2

2

6

3 3

1 – стойка; 2 – ригель (плита) перекрытия; 3 – панель жесткости (диафрагма); 4 – стена жесткости; 6 – места сварки панелей жесткости с элементами каркаса; 7 – скалывающие усилия

Рисунок 2.11. б – Работа диафрагмы (панели жесткости)

Таким образом, существуют два способа обеспечения жесткости плоских систем – по рамной и по связевой схемам.

Если все горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимаются только каркасом, узлы которого выполняют как узлы жестких рам, каркас называется рамным.

Когда же горизонтальные нагрузки воспринимаются вертикальными диафрагмами или ядрами жесткости (стволами), то каркасы такого типа именуют связевыми.

Сочетанием связевого и рамного каркасов является рамно-связевый, в котором горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимаются совместно рамами каркаса и стенками или ядрами жесткости.

В третьем направлении – горизонтальном – перекрытия обычно рассматриваются как жесткие диафрагмы.

Все эти варианты встречаются при проектировании каркасного несущего остова

(рисунок 2.13, 2.14).

Рамная схема наиболее целесообразна для проектирования неординарных зданий, отличающихся от рядовых.

Рамная схема представляет собой систему плоских рам (одно- и многопролетных; одно- и многоэтажных), расположенных в двух взаимно перпендикулярных (или под другим углом) направлениях – систему стоек и ригелей, соединенных жесткими узлами при их сопряжениях в любом из направлений (рисунок 2.13).

Рамная схема применяется сравнительно редко.

13

1 — колонна; 2 — ригель Рисунок 2.12 – Рамная схема каркаса

Из перечисленных выше конструктивных схем каркасного несущего остова наиболее простой в массовом применении для гражданских зданий является связевая.

Связевая схема решения каркаса здания наиболее проста в осуществлении. Решетчатые связи, или диафрагмы жесткости, вставляемые между колоннами, устанавливаются через 24…30 м, но не более 48 м, и в продольном, и в поперечном направлениях; обычно эти места совпадают со стенами лестничных клеток (рисунок 2.13).

Связевая схема оправдывает свое широкое применение большей простотой построечных работ, меньшими затратами труда и материалов и т.п.

1 – колонна; 2 – диафрагма жесткости; 3 – жесткий диск перекрытия; Рисунок 2.13 – Связевая схема каркаса

При стеновом несущем остове и при различных системах остовов с неполным каркасом обычно применяют связевую схему; при этом наружные или внутренние стены выполняют функции диафрагмы или ядер жесткости, т.е. в этом случае не требуется установка дополнительных стен

Рамно-связевая целесообразнее для производственных зданий с большими нагрузками и со свободными от связей пролетами в направлениях вдоль здания. Рамно-связевая схема решается в виде системы плоских рам, шарнирно соединенных в другом направлении элементами междуэтажных перекрытий.

14

1 – колонна; 2 – ригель; 3 – жесткий диск перекрытия; 4 – диафрагма жесткости

Рисунок 2.14 – Рамно–связевая схема каркаса

Для обеспечения жесткости в этом направлении ставятся решетчатые связи или стенки (диафрагмы) жесткости. Плоские рамы удобнее устанавливать поперек здания (рисунок 2.14).

Здание любого типа должно быть не только достаточно прочным: не разрушаться от действия нагрузок, но и обладать способностью сопротивляться опрокидыванию при действии горизонтальных нагрузок, и иметь пространственную жесткость, т. е. способность как в целом, так и в отдельных его частях сохранять первоначальную форму при действии проложенных сил.

Пространственная жесткость бескаркасных зданий (рисунок 2.15) обеспечивается несущими наружными и внутренними поперечными стенами, в том числе стенами лестничных клеток, связанными с наружными продольными стенами, а также междуэтажными перекрытиями, связывающими стены и разделяющими их по высоте здания на отдельные ярусы.

Рисунок 2.15 – Элементы, обеспечивающие пространственную жесткость бескаркасных зданий

1-междуэтажное перекрытие 2- внутренние стены: 3 - стены лестничных клеток

Пространственная жесткость каркасных зданий (рисунок 2.16) обеспечивается:

15

–совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически не изменяемую систему;

–установкой между колоннами стенок жесткости 1 или стальных вертикальных

связей;

–сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса;

–укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок 3.

3

4

3

2

1

1

Рисунок 2.15 – Элементы, обеспечивающие пространственную жесткость каркас зданий

1 - стенки жесткости; 2 - ригели; З - панели-распорки; 4 - колонны.

16

Тема 3. Каркасы гражданских зданий.

Рассматриваемые вопросы:

Общие сведения. Классификация компоновочных и конструктивных схем каркасов. Безригельный каркас.

Сборный железобетонный унифицированный каркас.

3.1 Общие сведения

Каркас предназначен для восприятия всех нагрузок, действующих от здания, и передаче их через фундаменты основанию. В состав несущего каркаса входят колонны, балки (ригели) и связи.

Прочность здания характеризуется прочностью применяемых материалов и конструкций, находящихся во взаимосвязи. Эти связи обеспечивают пространственную жесткость, т.е. неизменяемость конструктивной схемы под воздействием всех разновидностей нагрузок.

Вмассовом строительстве общественных зданий каркас, как правило, проектируют из сборного железобетона, реже из стали и в отдельных случаях деревянным (в малоэтажном сельском строительстве).

Значительно реже проектируют здания с монолитным железобетонным каркасом. Применение стального каркаса по экономическим расчетам наиболее оправдано для высотных зданий.

Из перечисленных выше конструктивных схем каркасного несущего остова наиболее простой в массовом применении для гражданских зданий является связевая.

Использование каркаса наиболее целесообразно при применении железобетона – монолитного или сборного.

Стальной каркас представляет большие возможности при строительстве любого вида зданий, но приемлем только при соблюдении противопожарных требований, т.е. при защите стальных конструкций с помощью их обетонирования (железобетон с жесткой арматурой) или с применением других средств защиты.

Наиболее характерные особенности современного многоэтажного каркасного строительства в Европе – это использование конструктивных схем каркасов связевой системы

свыполнением диафрагм жесткости в виде монолитных стенок; стремление к увеличению размеров модульных ячеек каркаса ради получения широкой свободы в планировочных решениях даже в ущерб расходу материалов – стали и бетона.

Впроизводственных, общественных и жилых зданиях – особенно повышенной этажности (более 30 этажей) – предпочтительным типом несущего остова является каркасный. Существуют два типа каркаса: легкий и тяжелый каркас, которые применяются только в связевой конструктивной схеме, поэтому в состав каркаса входят также стены жесткости.

Легкий каркас применяется в жилых и общественных зданиях, а тяжелый – в многоэтажных промышленных зданиях.

Вбольшинстве случаев применяются как монолитные железобетонные каркасы, так и каркасы из унифицированных сборных изделий. Разработан ряд унифицированных каталогов. При этом, основываясь на методе открытой типизации, получены достаточно разнообразные решения каркасов, в которых принята одинаковая конструктивная система

– ригельная, с расположением ригелей в одном направлении (предпочтительно в поперечном).

Таким образом, определяющим признаком при каркасном несущем остове является расположение ригелей каркаса. Ригелем называется стержневой горизонтальный элемент несущего остова (главная балка, ферма и т.п.), передающий нагрузки от перекрытий непосредственно на стойки каркаса.

17

3.2 Безригельный каркас.

Основным недостатком каркасной системы для жилых зданий являются выступающие в интерьере из плоскости перекрытия ригели.

Конструктивные разработки, ведущие к устранению этого недостатка, проявились

вследующих решениях:

–каркасная система со скрытыми ригелями, образуемыми в построечных условиях с предварительно-напряжѐнной арматурой (система КПНС);

–безбалочное перекрытие, формируемое из сборных элементов плит сплошного сечения с опорой на колонны, устанавливаемых по углам квадратного (6x6 м) плана (система КУБ ).

Система со скрытыми ригелями в плоскости перекрытия (КПНС) проектируется по связевой схеме из сборных элементов: колонны, плиты перекрытия, стены-диафрагмы жѐсткости (рис.3. 1).

1 – консольная плита перекрытия; 2 – плита перекрытия с отверстием для лестницы; 3 – типовая плита перекрытия; 4 – напрягаемая канатная арматура; 5 – фасадная распорка; 6 – колонна; 7 – уголковый вкладыш перекрытия; 8 – контактный шов

Рисунок 3.1– Безригельный каркас с натяжением арматуры в построечных условиях: Ригели высотой в толщину плиты перекрытия создаются в построечных условиях

замоноличиванием перекрѐстно расположенной канатной арматуры, пропущенной через сквозные отверстия в колонне. При натяжении арматуры в построечных условиях создаѐтся двухосное обжатие плит перекрытия. Система позволяет воспринимать широкий диапазон нагрузок, габаритов пролѐтов и высот зданий.

По сравнению с рассмотренными выше конструктивными системами многоэтажных зданий несомненным достижением явился каркас системы КУБ – конструкция универсальная безбалочная. Эта система, разработанная в различных вариантах (КУБ-1, КУБ- 2, КУБ-2М, КУБ-МК2, и КУБ-3), включает рамно-связевый несущий железобетонный каркас (КУБ-1, КУБ-2 с модификациями) или связевый каркас (КУБ-3).

Каркас в любой модификации имеет регулярную сетку колонн равную 6 м. Внутренние и наружные стены выполняют только ограждающие функции. Наружные ограждения могут быть выполнены в виде самонесущих стен. Перегородки выполняют либо из кладочных материалов, либо каркасно-обшивными из листовых изделий на металлическом каркасе из гнутых профилей.

Безригельная система КУБ (рис.3.2) выполняется из сборных элементов: колонны с металлическими воротниками в плоскости перекрытий; трех основных типов плит перекрытия толщиной в 16 см (надколонная, межколонная и средняя).

18

Каркас универсальный безригельный монтируется из колонн квадратного сечения 400х400 мм с длиной до 15 м и плоских панелей перекрытия, толщина которых 160 мм, а размеры в плане - 2,98х2,98 м.

Панели перекрытий, в зависимости от расположения, подразделяются на надколонные, межколонные и средние.

Пространственную жѐсткость обеспечивают крестовые стальные связи между колоннами.

В безригельной системы каркаса наружные стены могут выполняться из сборных элементов (панелей) или местных материалов, выполняя роль ненесущих или самонесущих стен.

1 – надколонные; 2 – межколонные; 3 – средние плиты; 4 – колонны Рисунок 3.2 – Конструктивная схема безригельного каркаса системы КУБ

1 – надколонные; 2 – межколонные; 3 – средние плиты

Рисунок 3.3– Безригельный каркас системы КУБ - конструктивные элементы

19

1 - надколонные; 2 -

межколонные; 3 - средние плиты; 4 – колонны Рисунок 3.4– узлы соединения колонн с плитой (а) и плиты с плитой (б): В - узлы

соединения колонн с плитой (а) и плиты с плитой (б):

Диски перекрытий включают сборные надколонные железобетонные плиты 2800х2800 мм со сквозным проемом в их середине для насаживания на установленные в проектное вертикальное положение колонны. Сборные колонны сечением 400х400 мм, изготовленные высотой на 2…3 этажа (рис.1.5.), в в уровнях дисков перекрытий имеют утончения поперечных сечений. В этих местах бетон по углам колонн удален, оставшаяся часть бетонного сечения выполнена прямоугольной формы, но повернута в плане относительно главных осей колонны на 900. Продольная сквозная арматура колонн по углам обнажена.

Вместе с тем, дома системы КУБ имеют и недостатки. Технология их возведения непростаяУзел соединения надколонной плиты с колонной отличается повышенной металлоемкостью, требуемой на устройство обечайки и приварку опорных пластин. Требуется большой объем сварных работ в этом узле для объединения колонны с надколонной плитой.

20