Многоэтажное здание с несущими каменными стенами

Обновлено: 05.05.2024

Многоэтажные — это основ­ной тип зданий при застройке городов и поселков городского типа. В зависи­мости от административного значения и населенности городов предельная этажность зданий различна. В круп­ных республиканских центрах она мо­жет составлять до 25 … 30 этажей — для жилых зданий и выше 30 — для административных.

Наиболее общие требования к мно­гоэтажным зданиям всех типов — обеспечение огнестойкости и долговеч­ности конструкций. Многоэтажные зда­ния относятся обычно к I, II классам по капитальности. Это означает, что степени огнестойкости и долговечности конструкций гражданских зданий дол­жны быть не ниже II класса; поэтому для зданий выше пяти этажей номен­клатура строительных материалов не­сущего остова ограничена каменными, бетонными, железобетонными мате­риалами.

Металлические несущие кон­струкции применяются в исключитель­ных случаях и защищаются от воздей­ствия огня, как правило, с обеспечени­ем пределов огнестойкости не менее пределов. Ис­ключения: в несущих конструкциях покрытий верхних этажей и в некото­рых других случаях, особо оговорен­ных противопожарными нормами, металл можно не защищать.

Требования к долговечности строительных конструкций особенно важно соблюдать для тех производственных зданий, которые могут подвергаться воздействию агрессивной среды. Меры по увеличению долговечности: применение материалов надлежащей стойкости, применение простых архитектурных форм, увеличение пролетов несущих конструкций для исключения контакта вертикальных опор с источниками тепло- и влаговыделений, применение защитных покрытий и т.д.

Требования к материалам и степеням огнестойко­сти конструкций гражданских и произ­водственных зданий.применение ма­териалов надлежащей стойкости, при­менение простых архитектурных форм, исключающих скопление агрессивной технологической пыли; увеличение про­летов несущих конструкций для ис­ключения контакта вертикальных опор с источниками тепло – и влаговыделений; применение защитных покрытий конструктивных элементов и др.

Основные координационные размеры современного производственного зда­ния должны строго соответствовать нормативам, установленным в государ­ственном порядке; это позволяет при – менять унифицированные узлы и та­кие решения, которые допускают при необходимости организацию в здании, запроектированном для одного вида производства, другого, родственного технологического процесса.

2.Типы несущих остовов и элементов многоэтажных и высотным гражданским зданий ( стеновой, каркасный. Каркасно-стеновой остовы.Остов с применением объёмных блоки).

несущим остовом здания называется его конст­руктивная основа — пространственная система, состоящая из совокупности вертикальных и горизонтальных стер­жневых, плоскостных или объемных элементов — несущих конструкций и связей, соединяющих эти конструкции. В производственных, во многих ви­дах общественных и жилых зданий по­вышенной этажности основным типом несущего остова является каркасными. В большинстве случаев применяются железобетонные каркасы. У этих каркасов принята одинаковая конструктивная система — ригельная с расположени­ем ригелей в одном направлении (предпочтительно в поперечном). Рас­четная схема большинства каркасов связевая, с применением элементов жесткости (решетчатых связей, пане­лей, ядер. Практически узлы сопря­жений ригелей с колоннами во всех этих каркасах достаточно жесткие и не соответствуют идеализированной тео­ретической связевой схеме, что идет в запас прочности. Этой конструктивной схеме более соответствуют системы с безригельным каркасом с монолит­ными безбалочными перекрытиями. Объемный блок представляет собой пространственную конструкцию, изготовленную в заводских условиях, обладающую необходимой прочностью, жесткостью, устойчивостью.

В зависимости от положения объемных блоков в столбе различают конструктивные системы плоские и со сдвижками (рис. XV, 29). Сдвижка блоков может быть продольной, горизонтальной с образованием консольно выступающих или западающих за плоскость фасада блоков.стеновой остовы- наиболее распространен при строительстве жилых многоэтажных зданий. Применяются все три системы, рассмотренные с поперечными, продольными и с перекрестными стенами. Преимущественная строительная система — крупнопанельная.

Стены возводят из пустотелого кирпича, крупных бетонных блоков и пиленого естественного камня (туф, известняк, ракушечник). В зданиях с неполным каркасом до 9 этажей применяют каменные столбы, выше 9 - железобетонные колонны.

Междуэтажные перекрытия выполняют из железобетонных многопустотных или ребристых плит. Стоимость крупноблочных стен на 25-30 % ниже кирпичных. Толщина блоков 300, 400, 500 мм, длина зависит от схемы разрезки стен.

Существует три схемы: двух-, трех- и четырехрядная - по числу рядов на высоту этажа. Блоки бывают простеночные, подоконные, перемычечные и поясные; карнизные, парапетные и цокольные; рядовые и угловые.

Существует два вида крупнопанельных зданий - каркасный и бескаркасный . В зданиях до 30 этажей экономичнее бескаркасная система. Каркасная конструкция предусмотрена для зданий высотой от 16 до 25 этажей. Каркас делают из двухэтажных колонн сечением 400Х400 мм, ригелей и пустотных настилов.

Однослойные наружные стеновые панели изготовляют из армированного легкого или ячеистого бетона толщиной 180-340 мм с декоративно офактуренными наружными поверхностями (покрашенными, покрытыми мраморной крошкой, облицованными керамическими или стеклянными плитками). В двухслойных панелях внутренний слой из тяжелого бетона. В трехслойных панелях между двумя слоями бетона прокладывают слой утеплителя.

Стеновые панели внутренних стен делают из тяжелого бетона толщиной 90-140 мм с гладкими поверхностями под окраску или оклейку обоями. Стыки между панелями тщательно заделывают. Для перекрытий используют железобетонные сборные плиты.

Одно из направлений индустриализации строительства - применение монолитного железобетона, при этом по сравнению со сборными конструкциями экономится до 25% металла и до 15% цемента. В сборно-монолитных конструкциях повторяющиеся элементы монтируют сборными, сложные узлы монолитные.

Несущий остов монолитных зданий представляет собой неразрезные элементы стен, колонн, ригелей и плит перекрытий, связанных в одно целое и выполненных из легкого бетона толщиной 300-500 мм в сочетании с несущим слоем тяжелого бетона толщиной не менее 160 мм.

Здания из объемных блоков (блок-комната, блок на ширину здания и блок-квартира) проектируют по трем конструктивным схемам (блочной, панельно-блочной и каркасно-блочной).

Каркасно-блочная схема характерна четким разделением конструкций на несущие и ограждающие. Несущие функции выполняет каркас или ядро жесткости в виде сердечника башенных зданий из железобетона или металла. Объемные элементы крепят к ядру жесткости, подвешивают, обеспечивая возможность создания этажей-террас.

В настоящее время в строительстве многоэтажных производственных и гражданских зданий в России и за рубежом выявилась тенденция к росту этажности. Причинами этого являются бурный рост населения городов, стремление к экономии территории, сокращению протяженности городских коммуникаций (в том числе и транспортных) и пр.

Конструктивной основой многоэтажного здания служит пространственная несущая система из стержневых и панельных железобетонных элементов, взаимосвязанных между собой в порядке, обеспечивающем прочность, устойчивость и долговечность системы в целом, а также ее отдельных элементов. Пространственная работа системы проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы.

По конструктивной схеме многоэтажные здания разделяют на каркасные, бескаркасные и комбинированной системы, а по назначению — на промышленные и гражданские.

Каркасным называют здание, в котором несущими вертикальными элементами системы являются железобетонные колонны. Бескаркасным (панельным или крупноблочным) называют здание, в котором несущие вертикальные элементы компонуют из поставленных одну на другую стеновых панелей (блоков). В зданиях комбинированной системы несущими вертикальными элементами являются колонны и панельные стены. Различают каркасные схемы с полным и неполным каркасом. При полном каркасе наружные стены самонесущие, а при неполном — несущие. Каркасную систему используют в основном для зданий промышленного, административного и общественного назначения, где требуются большие неперегороженные помещения. Бескаркасную и комбинированную системы применяют для жилых домов, в которых несущие и внутренние стены являются межквартирными и межкомнатными перегородками. В зданиях комбинированной системы нижние этажи каркасные, а остальные панельные.

Объемно-блочные здания выполняют из объемных блоков жестких пространственных элементов, устанавливаемых друг на друге; в случае применения каркаса объемные блоки служат его заполнением, и каждый блок несет только собственную массу и полезную нагрузку.

В многоэтажных каркасных зданиях горизонтальные нагрузки воспринимают системой рам или вертикальных диафрагм-стенок жесткости, специальными связями или ядром жесткости, консольно защемленными в фундаменте (связевые системы). Ядром жесткости называют жесткую пространственную систему, образованную сопряженными между собой стенками. Более часто ядро жесткости выполняют монолитным. Каркас здания с ядром жесткости рассчитывают только на вертикальные нагрузки, что позволяет провести унификацию конструктивных элементов по высоте здания.

В последнее время за рубежом при строительстве общественных и жилых зданий получили широкое распространение системы многоэтажных зданий с подвесными этажами. Такое здание состоит из основной опорной конструкции — железобетонного монолитного ствола, двухконсольных балок или ферм и тяжей, к которым подвешиваются этажи (рис. 146). Всю вертикальную нагрузку передают на жесткий вертикальный ствол, в котором размещают лифты, лестницы, инженерные коммуникации, а также подсобные помещения. Наружные ограждения ненесущие; выполняют их из легких эффективных материалов. В целом масса такого здания невелика. Решения зданий с подвесными этажами многообразны; их классифицируют по виду опорных конструкций, типу подвесок и пр. Например, опорные конструкции могут быть решены в виде нескольких стволов, выполняемых из монолитного железобетона, стальных колонн с ригелями в уровне перекрытий, из сборных панелей, а также в виде мачт с оттяжками и пр.

В последнее время возводят многоэтажные каркасные здания, этажи которых изготовляют на уровне пола подвального, первого, или цокольного, этажа и поднимают в проектное положение посредством гидравлических или механических подъемников, устанавливаемых на колоннах выше поднимаемых этажей (рис. 147). Прочность и устойчивость каркаса в продольном направлении в период монтажа обеспечивают постановкой постоянных вертикальных связей или устройством жестких продольных рам.




Каркасы зданий в период возведения рассчитывают на сочетание следующих нагрузок: собственного веса конструкции (включая вес навесных панелей), скоростного напора ветра и монтажной нормативной нагрузки, равной 2,5 кН/м 2 .

Основными конструктивными элементами каменных зданий являются наружные и внутренние стены, столбы, перекрытия, рама каркаса и перегородки. Все это образует пространственную систему, которая воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки, действующие на здание, и распределяет их между отдельными элементами системы в зависимocти от их жесткости, от материала кладки и от жесткости соединений, характеризующих в целом конструктивную схему здания.

Конструктивная схема должна обеспечивать надежную пространственную жесткость и устойчивость здания в целом на действие внешних нагрузок.

• По признаку восприятия горизонтальных и вертикальных нагрузок различают две группы конструктивных схем зданий:

1) с жесткими опорами, в которых каменные наружные стены, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки, опираются на несмещаемые опоры. Этими опорами являются жесткие поперечные стены, а также покрытия и перекрытия при условии относительно частого расположения устойчивых поперечных конструкций (перегородок); 2) с упругими опорами, в которых из-за относительно редкого размещения устойчивых поперечных конструкций (перегородок) горизонтальные покрытия и перекрытия являются упругоподатливыми опорами для каменных стен.

Жесткая конструктивная схема характерна для многоэтажных гражданских, жилых и общественных зданий. Упругая конструктивная схема свойственна одноэтажным промышленным зданиям.

Покрытия и перекрытия могут служить жесткими несмещаемыми опорами для каменных стен в том случае, если расстояние между несущими поперечными стенами не превышает предельного расстояния, принимаемого в зависимости от групп кладки и конструкции покрытия и перекрытия.

• Поперечные конструкции могут служить жесткими опорами при условиях:

1) толщина поперечных несущих каменных и бетонных стен не менее 12 см;

2) толщина несущих поперечных железобетонных стен не менее 6 см;

3) поперечные конструкции рассчитаны на восприятие горизонтальной нагрузки.

Пространственную жесткость зданий в целом и совместную работу элементов конструкций обеспечивают устройством связей; перекрытия анкеруют в стенах, поперечные и продольные стены из кладки соединяют перевязкой камней.

Каменные стены зданий обеих конструктивных схем (жесткой и упругой) в зависимости от вида воспринимаемых нагрузок разделяют на наружные и внутренние.

Под наружными понимают стены, изолирующие помещения от атмосферных воздействий, а под внутренними — стены (перегородки), изолирующие одно помещение от другого. Перегородки воспринимают нагрузки от собственного веса в пределах этажа: Наружные стены воспринимают нагрузки от собственного веса, а также вертикальные и горизонтальные нагрузки (от ветра, кранов).

• По виду воспринимаемой нагрузки наружные стены разделяют на: несущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса стен всех этажей здания, от покрытий, перекрытий, кранов и ветровую нагрузку; самонесущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса стен всех этажей здания и ветровую нагрузку; ненесущие стены, воспринимающие нагрузку от собственного веса и ветровую нагрузку только в пределах одного этажа при высоте этажа не более 6 м.

Стены многоэтажных зданий рассчитывают на вертикальные нагрузки как неразрезные многопролетные балки с неподвижными опорами на уровне перекрытий. Для упрощения расчета принимают расчетную схему стены в виде однопролетной балки с шарнирными опорами в плоскостях опирания перекрытий. Поперечное сечение такой балки принимают равным поперечному сечению простенка (участок стены между оконными проемами), на который передает нагрузку ригель перекрытия или покрытия. За расчетную ось балки принимают геометрическую ось сечения простенка. Расчетную длину балки принимают равной высоте стены от низа перекрытия вышележащего этажа до низа перекрытия нижележащего этажа.

• Вертикальными нагрузками, действующими на простенок несущей стены в пределах каждого этажа, являются : а) собственный вес Ni стен всех вышележащих этажей, приложенный по оси вышележащего этажа; б) вес покрытия и перекрытий вышележащих этажей; в) вес перекрытия , расположенного над рассматриваемым этажом, приложенный с фактическим эксцентриситетом относительно оси простенка. (При отсутствии специальных опор, фиксирующих положение опорного давления, допускается принимать расстояниеотточки приложения силы до внутренней грани стены, но не более 7 см.)

Основные строительные системы при строительстве многоэтажных зданий с несущими стенами:

Традиционные из камня (кирпича) и мелких блоков

Каменные стены здания возводят и глиняного и силикатного кирпича, керамических пустотелых блоков, из искусственных и естественных камней правильной формы.

Междуэтажные перекрытия многоэтажных зданий с каменными стенами выполняются из железобетонных сплошных и многопустотных плит.

Остовы каменных зданий высотой 10-14 этажей обычно решаются с применением стенового остова или остова с неполным каркасом с плитами перекрытий, опирающимися на наружные кирпичные стены и на продольные ригели каркаса.


К рупноблочные

Наружные стены выполняют из легкобетонных блоков с двухрядной разрезкой. На безоконных участках стен вместо перемычек применяются поясные блоки.


Панели поперечных стен – толщиной 16 см, плиты перекрытия – 14 см. наружные стены – навесные панели из керамзитобетона.

Чаще всего из монолитного железобетона возводят внутренние поперечные стены, для чего используют переставную опалубку. Скользящая опалубка используется при бетонировании ядер жесткости, либо при непрерывном бетонировании несущих стен по всему контуру здания.

Стены монолитных зданий выполняются из тяжелого бетона класса не ниже В25 (М300).


Армирование стен осуществляется вертикальными каркасами, в которых диаметр вертикальных стержней не менее 6мм. Особое внимание обращается на дополнительное армирование стыков стен и мест опирания плит перекрытия на стены.

Вопрос 11. Каркасный остов многоэтажных зданий .Элементы каркасного остова.Развитие конструктивных система каркасных зданий и особенности их работы.

Классификация остовов многоэтажных зданий:

каркасный: а) рамная система - представляет собой систему колонн, ригелей и перекрытий, соединенных в конструктивных узлах в жесткую и устойчивую пространственную систему, воспринимающую горизонтальные (ветровые и другие) усилия

б) рамно-связевая система - имеет вертикальные связи, воспринимающие горизонтальные нагрузки совместно с рамами, расположенными в одной или разных плоскостях со связями

*связи: крестовая, портальная, плоская диафрагма

в) связевая система - горизонтальная жесткость обеспечивается за счет работы диагональных элементов и колонн при шарнирном примыкании ригелей. Связевая система работает на горизонтальные нагрузки как консоль, защемленная в фундаменте, нагрузки на которую передаются посредством жестких дисков перекрытий.

При каркасном несущем остове. Определяющим признаком в этом слу­чае 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. Различают четыре типа конструктив­ных каркасных систем (рис. II.3): с поперечным расположением ригелей.; с продольным; с перекрестным распо­ложением ригелей; с безригельным каркасом, при котором ригели отсут­ствуют, а гладкие или кессонирован – ные плиты перекрытий (так называе­мые безбалочные) опираются или на капители колонн, или непосредствен­но на колонны.


Каркасный несущий остов приме­няется для зданий с большими, не раз­гороженными перегородками помеще­ниями. Каркасный остов является ос­новным для производственных зданий, независимо от их этажности для мно­гих типов общественных зданий и соо­ружений. В жилищном строительстве объем применения каркасного остова ограничен.

Каменные здания бывают: с жесткой конструктивной схемой – жилые и общественные здания, в кот. частое расположение попер. стен; с упругой конструктивной схемой – производств. одноэт. здание с несущими стенами из каменных материалов и многоэт. со значительным расстоянием м/у попер. устойчивыми констр. Каменные здания в зависимости от конструктивной схемы разделяют на: несущие – воспринимают нагрузки от собственной массы перекрытий и покрытий; самонесущие – восприн. нагрузку от собственной массы стен всех вышележащих констр. этажей и ветровую; ненесущие – восприн. нагрузку от собственной массы и ветра в пределах 1 этажа.


К аменные конструкции рассчитываются по первой группе предельных состояний (прочность, устойчивость) и иногда по второй группе предельных состояний (образование и раскрытие трещин). Если е0>=0.7у, то необходимо выполнять расчет по 2-ой группе предельных состояний. у - расстояние от центра тяжести приведенного сечения, до наружной грани стены (в сторону эксцентриситета). При расчетах каменной кладки ограничивается ее гибкость β=Н/b≤[β]. Каменные конструкции рассчитываются по жесткой или гибкой конструктивной схемам.

Наиб. напряженное место в сплошной стене – в уровне перекрытия, а если стена переменного сечения (есть простенки), то за расч. ширину берут расстояние между осями оконных проемов и расчет сводится к расчету простенка (в уровне верха оконного проема). Изг. момент от плит перекрытия учит. только от перекрытия расположенного в пределах этажа над расчетным сечением.


Р асч. схемой простенка многоэтажного здания явл. вертикальная, многопролетная неразрезная балка с примыкающим шарниром расположенным в уровне площадок опирания плит перекрытий. С целью упрощения допускается рассчитывать простенок многоэтажного здания, как однопролетную разрезную балку на наиболее нагруженном этаже.

1) Здания с жесткой конструктивной схемой: стена представляет собой вертик. неразрезную балку. Стена загружена вертикальной нагрузкой от собственного веса и от перекрытий. Нагрузки на стену в каждом этаже: нормальная сжимающая сила N1 от веса вышерасположенных участков стены и перекрытий и N2 – от перекрытия над рассматр. этажом. N1 – считается приложенной в ц.т. сеч. стены, располож. над рассматриваемым этажом. Если толщина стены const, то N1 вызывает центральное сжатие. При несимметричном изменении стены сила N1 имеет эксцентриситет е1 относительно ц.т. и создает момент М1=N1e1.При постоянной толщине стены.


Нагрузка N2 всегда имеет эксцентриситет е2 и создает момент М2=N2e2. Давление перекрытия на стену принимается по закону треугольника. На стену рассчитываемого этажа действует сила (сжимающая) N=N1+N2 и момент М2 или М1+М2 (при изменении толщины стены). Расчетным элементом явл. простенок. Расчету подлеж сеч.1-1. Подсчитав в этом сеч. М и Q, определяем l0=M/N, задавшись марками р-ра и камня по нормам, определяем R – расчетное сопротив. кладки и произв.проверку прочности стены (где mg – коэф снижения несущей способности вследствие ползучести; φ- коэффициент продольного изгиба; А – площадь поперечного сечения). Гибкость – отношение расчетной длины к радиусу инерции сечения λ=l0/i.

2) Здания с упругой конструктивной схемой – рассчит. как раму, стойками кот. явл. наружные стены и внутренние столбы, защемленные в фундаментах и шарнирно соединенных по верху покрытием. Покрытие считается бесконечно жестким по горизонтали. Расчет производят для стадий работы: 1) для неоконченного строительства здания при отсутствии простенков; 2)для законченного строительства зданий. В 1 случае стены и столбы рассчит. как свободно стоящие, заделанные в ф-т. Во 2 – стены как стойки рам.

Читайте также: