Ригели в здании соединяются между собой колоннами фундаментами стенами прогонами плитами покрытия
Обновлено: 18.05.2024
Фундаменты являются важным конструктивным элементом здания, воспринимающим нагрузку от надземных его частей и передающим её на основание. Фундаменты зданий должны быть прочными, устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечными, экономичными и индустриальными.
Верхняя плоскость фундамента, над которой располагаются надземные части здания, называется поверхностью фундамента, или обрезом, а нижняя его плоскость, соприкасающаяся с основанием, - подошвой фундамента. Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называют глубиной заложения фундамента. Назначение здания, наличие в нём подвалов, глубина промерзания, уровень грунтовых вод - всё это влияет на глубину заложения фундамента. Если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (песка мелкого, пылеватого, супеси, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерзания грунта. В непучинистых грунтах (крупнообломочных, песках гравелистых, крупных и средней крупности) глубина заложения фундаментов не зависит от глубины промерзания, однако она должна быть не менее 0,5 м от уровня спланированной земли.
Глубина заложения фундамента под внутренние стены и столбы отапливаемых зданий принимается независимо от глубины промерзания грунта, её назначают не менее 0,5 м. Необходимо, чтобы фундаменты внутренних и наружных стен опирались на однородный грунт во избежание неоднородных осадок.
Фундаменты классифицируют:
· по конструктивным схемам - ленточные, располагаемые непрерывно лентой под несущими стенами здания; столбчатые в виде отдельных опор под колоннами; сплошные в форме массивной плиты под зданием; свайные в виде железобетонных или других стержней, забитых в грунт.
· по материалу - из природного камня; бутобетона; бетона; железобетона;
· по характеру работой под нагрузкой - жёсткие, работающие на сжатие (бутовые, бетонные, бутобетонные); гибкие, работающие на сжатие и изгиб (железобетонные);
· по глубине заложения -мелкого (до 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения.
Фундаментные плиты:
Защита подземной части здания от грунтовой сырости и грунтовых вод.
По всему периметру здания выполняется отмостка шириной 900 мм с уклоном i=0,030. Она предназначена для защиты фундамента от дождевых и талых вод, проникающих в грунт близ стен здания.
В бесподвальных зданиях в цоколе стен устраивают горизонтальную гидроизоляцию. Её выполняют из цементного раствора (состава 1:2) толщиной 20 - 30 мм или в виде двухслойного рулонного ковра из рубероида, наклеенного на выровненное основание битумной мастикой. Горизонтальную гидроизоляцию укладывают сплошной полосой в наружных и внутренних стенах, чтобы не допускать капиллярного подъёма влаги и вышележащие участки конструкции.
Перекрытия и полы.
Перекрытия играют большую роль в обеспечении общей устойчивости здания и в зависимости от системы соединения их элементов со стенами или отдельными опорами влияют на несущую способность последних.
Перекрытия классифицируют по следующим признакам: по местоположению в здании: надподвальные, междуэтажные, чердачные; по конструкции: балочные, где основной элемент - балки, на которых укладываются настилы, накаты и другие элементы покрытия; плитные, состоящие из несущих плит или настилов, опирающиеся на вертикальные несущие опоры здания или на ригели и прогоны; безбалочные, состоящие из плиты, связанной с вертикальной опорой несущей капителью; по материалу: железобетонные сборные, монолитные, по деревянным и стальным балкам.
Перекрытия должны удовлетворять требованиям прочности, т.е. безопасного восприятии всех действующих на них постоянных временных нагрузок.
Важным требованием, определяющим эксплуатационные качества перекрытия, является жесткость. Жесткость не допускает прогибов, превышающих установленные нормами пределы. Если она недостаточна, то под влиянием нагрузок в перекрытии возникают значительные прогибы, что вызывает появление трещин.
Перекрытия должны обладать достаточной звукоизоляцией. В связи с этим применяют слоистые конструкции перекрытий с различными звукоизолирующими свойствами. Плиты опирают на звукоизоляционные прокладки, а также тщательно заделывают неплотности.
Теплозащитные требования предъявляют для чердачных и надподвальных перекрытий. Особое внимание необходимо уделять конструированию перекрытия в местах примыкания к несущим стенам, так как возможно образование «мостиков холода» в стенах, что может привести к дискоформатным условиям.
Перекрытия должны удовлетворять противопожарным требованиям.
В зависимости от назначения помещений к перекрытиям могут предъявляться также специальные требования: водонепроницаемость (для перекрытия в санузлах, в душевых, банях); несгораемость (в пожароопасных помещениях); воздухонепроницаемость (при размещении в нижних этажах лабораторий, котельных).
Независимо от места расположения перекрытия в здании оно должно быть индустриальным в устройстве, а его конструктивное решение экономически и технологически обосновано.
Железобетонные перекрытия являются наиболее надежными и долговечными. По способу устройства они бывают сборными, монолитными, сборно-монолитными.
Колонны
1.2.1. Колонны подразделяют на типы в зависимости:
от числа этажей в пределах высоты колонны:
1 - одноэтажные;2 - двухэтажные;3 - трехэтажные;
от расположения колонны в каркасе здания по высоте:
KB - верхние;КС - средние;КН - нижние;
КБ - на всю высоту здания (бесстыковые);
от числа консолей в пределах этажа;
О - одноконсольные;Д - двухконсольные.
Ригели
1.2.1. Ригели подразделяют на типы:
РДП - для опирания многопустотных плит на две его полки (двухполочный);
РДР - то же, для опирания ребристых плит;
РОП - для опирания многопустотных плит на одну его полку (однополочный);
РЛП - то же, применяемый только в лестничных клетках;
РОР - для опирания ребристых плит на одну его полку (однополочный);
РЛР - то же, применяемый только в лестничных клетках;
РКП - консольный для опирания многопустотных плит балконов;
РБП - бесполочный (изготовленный в форме двухполочного ригеля) при перекрытии из многопустотных плит;
РБР - то же, при перекрытии из ребристых плит;
Ригели
Ригель, в первую очередь, является несущим элементом строительных конструкций. Он соединяет стойки в рамах, в каркасах – опоры, а в крышах – стропила. Он также соединяет стойки, колонны и другие вертикальные элементы как жестко, так и шарнирно, и служит опорой для прогонов и плит, устанавливаемых в перекрытиях или покрытиях зданий.
Также ригели применяют и для увеличения боковой поверхности фундаментов и железобетонных стоек опор ЛЭП с целью достижения большей несущей способности при действии горизонтальных нагрузок. Ригели, предназначенные для закрепления опор ЛЭП, изготавливают из тяжелого бетона. Железобетонные ригели предназначены для применения в районах с наиболее холодной пятидневкой строительства согласно СНиП 2.01.01-82) до -55°С включительно.
Ригели бывают напряженными. Ригели железобетонные предварительно напряженные предназначены для строительства сборно-монолитных каркасов межвидового применения многоэтажных жилых, общественных и производственных зданий. Напряженные ригели изготавливаются из тяжелого бетона. Нормируемая прочность бетона ригелей: в теплый период года - 85%; в холодный период года - 90%.
Основными несущими элементами зданий являются фундаменты, стены, отдельные опоры, элементы перекрытий и покрытий, составляющие несущий остов здания. Совокупность элементе несущего остова должна обеспечивать восприятие всех нагрузок, воздействующих на здание, и передачу их на основание, а также пространственную неизменяемость (жесткость) и устойчивость зданий.
По конструктивной схеме несущего остова здания подразделяются на бескаркасные, каркасные и с неполным каркасом. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами являются стены, в каркасных — отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом — и стены и отдельные опоры.
Бескаркасные здания получили широкое распространение в гражданском .одноэтажном, малоэтажном и многоэтажном строительстве. Имеются примеры возведения бескаркасных жилых зданий высотой в 25 этажей. Бескаркасные здания встречаются также в одноэтажном и малоэтажном промышленном строительстве.
Несущий остов таких зданий, состоящий из несущих стен и перекрытий, представляет собой как бы коробку, пространственная жесткость которой создается совместной работой стен и дисков перекрытий.
Рис. 1. Конструктивные схемы бескаркасных зданий: а — с продольными несущими стенами, б — с поперечными несущими стенами, в — с поперечными и продольными несущими стенами
Бескаркасные здания могут возводиться с продольными несущими стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают только в лестничных клетках, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и, в тех местах, где должны; проходить дымовые и вентиляционные каналы. Ширина гражданских зданий обычно не превышает целесообразные величины пролетов констструкций перекрытий. В таких зданиях, помимо наружных несущих продольных стен, приходится возводить внутренние несущие продольные, стены.
Гражданские бескаркасные здания часто возводят и с поперечными несущими стенами. В таких зданиях продольные наружные стены являются самонесущими. При возведении таких зданий из сборных железобетонных конструкций (панельных) поперечные несущие стены выполняются из железобетонных панелей, а ограждающие наружные стены — из легких панелей.
Возводятся также бескаркасные здания, где несущими являются как поперечные, так и продольные стены. В таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.
Здания с неполным каркасом вместо внутренних продольных и внутренних поперечных стен, на которые должны опираться конструкции перекрытий, имеют отдельные опоры в виде столбов или колонн. На колонны в продольном или поперечном направлении укладывают прогоны, служащие опорами для плит перекрытий.
Каркасными в большинстве случаев строят одноэтажные, малоэтажные и многоэтажные промышленные здания, а также многоэтажные гражданские здания. Ряд малоэтажных гражданских зданий возводят также в каркасных конструкциях.
Рис. 2. Конструктивные схемы зданий с неполным каркасом: а — с продольными прогонами, б — с поперечными прогонами; 1 — прогон, 2 — колонна
Несущий остов таких зданий состоит из колонн и горизонтальных ригелей, выполняемых в виде балок или ферм. Колонны и жестко или шарнирно скрепленные с ними ригели образуют рамы. В многоэтажных зданиях ригели иногда располагают в продольном направлении. При применении в многоэтажных зданиях безбалочных перекрытий ригелем рамы является безбалочная плита, жестко связанная с капителями колонн.
Рис. 3. Конструктивные схемы каркасных здачий: а — с самонесущими стенами, б — с несущими навесными стенами
Наружные стены каркасных зданий, выполняющие ограждающие функции, являются самонесущими или ненесущими, навесными. Самонесущие стены в этом случае опираются на фундаменты или фундаментные балки, ненесущие стены в каждом этаже — на бортовые балки или ригели рам (при продольном расположении ригелей), а навесные стены навешиваются на наружные колонны каркаса.
Несущие элементы здания в совокупности образуют пространственную систему, называемую его несущим остовом. Несущий остов должен иметь достаточную прочность и обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, тогда как ограждающие конструкции должны обладать стойкостью против атмосферных и других физико-химических воздействий, а также достаточными тепло- и звукоизоляционными свойствами.
В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы зданий — бескаркасную (с несущими стенами) икаркасную.
Остов бескаркасных одноэтажных и многоэтажных зданий с несущими наружными и внутренними (продольными или поперечными) стенами представляет собой коробку, пространственная жесткость которой обеспечивается перекрытиями и стенами, образующими жесткие горизонтальные и вертикальные диафрагмы. Устойчивость такого несущего остова зависит от надежности связи между стенами и перекрытиями, их жесткости и устойчивости.
В каркасных зданиях все нагрузки воспринимаются системой стоек (колонн), которые вместе с горизонтальными элементами (прогонами, ригелями) образуют каркас. Каркасные схемы зданий бывают с полным и неполным каркасами. Каркас называют полным, если его вертикальные элементы расположены как по периметру наружных стен, так и внутри здания.
Возможна схема с несущими наружными стенами и внутренним каркасом, колонны которого заменяют внутренние несущие стены. Такие каркасы называют неполными. Устойчивость наружных стен в зданиях с неполным каркасом обеспечивают в основном элементы каркаса и перекрытия. Такую конструктивную схему применяют в многоэтажных гражданских и промышленных зданиях при отсутствии значительных динамических нагрузок.
Одноэтажные каркасные здания. Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из железобетонных или стальных колонн, образующих вместе с несущими конструкциями покрытия поперечные рамы, и разного рода продольных элементов — фундаментных, обвязочных и подкрановых балок, подстропильных ферм, а также различного рода связей, которые придают каркасу в целом и отдельным элементам пространственную жесткость и устойчивость. Расстояние между колоннами каркаса в продольном направлении (вдоль оси здания) называется шагом колонн, в поперечном — пролетом. Размеры пролетов и шага колонн принято называть сеткой колонн. Одноэтажные каркасные здания широко применяют в промышленном и сельскохозяйственном строительстве. Такие здания состоят из железобетонного (стального) каркаса, стен и покрытия. Каркас состоит из вертикальных элементов — колонн и горизонтальных — ригелей, балок й ферм. По балкам или фермам укладывают плиты покрытия, выполняют кровлю, а в необходимых случаях устраивают световые или аэрациониые фонари.
Рис. 4. Одноэтажные промышленные и сельскохозяйственные здания
а — промышленное здание с мостовыми кранами: б — сельскохозяйственное здание с несущими стенами; 1 — колонна; 2 — ригель; 3 — покрытие; 4— подкрановая балка
Каркас воспринимает все внешние нагрузки от покрытия и массы конструкций каркаса, вертикальные и горизонтальные крановые нагрузки’, а также горизонтальные нагрузки от ветра, воздействующего на стены.
В зданиях сельскохозяйственного назначения используют в основном каркасы из железобетонных конструкций.
В промышленных зданиях при пролетах 30 м и более каркас делают смешанным: колонны железобетонные, а фермы стальные.
Многоэтажные промышленные здания каркасного типа широко распространены в легкой, пищевой, химической, приборостроительной, электротехнической промышленности и аналогичных производствах.
Каркас зданий состоит из колонн и ригелей, образующих многоярусные рамы с жесткими узлами. Рамы располагают поперек здания, а в продольном направлении устойчивость здания обеспечивают стальными связями, которые устанавливают по каждому продольному ряду колонн в середине температурных отсеков. Число пролетов в каркасах бывает различным — от одного до трех-четырех, а иногда и больше. Размеры пролетов 6, 9 и 12 м. Верхние этажи шириной 12 и 18 м перекрывают стропильными балками или фермами и плитами аналогично покрытиям одноэтажных зданий. Этажи могут иметь высоту 3,6—7,2 м с градацией размеров через 0,6 м. Стены выполняют из панелей или кирпичной кладки.
Рис. 5. Схема многоэтажного промышленного здания каркасного типа
1 — фундамент; 2 — колонна; 3 — ригель; 4 — связь; 5 — балка покрытия; 6 — плита покрытия; 7 — стеновая панель
Многоэтажные гражданские здания сооружают трех типов: кар-касно-панельными, бескаркасно-панельными и с несущими кирпичными стенами. Каркасно-панельные здания состоят из каркаса, плит перекрытий и покрытий, перегородок и панелей стен (рис. 22). Пролеты каркасов зданий приняты 5,6 и 6 м. Шаг колонн вдоль здания 3,2 и 3,6 м. Высота этажа в гражданских зданиях зависит от назначения зданий и принимают ее равной (м): 2,8 — для жилых домов и гостиниц; 3,3 — для административных зданий, учебных заведений, торговых предприятий; 3,6 и 4,2 — для зданий специального назначения (конструкторские бюро, лаборатории).
Широкое распространение, особенно в жилищном строительстве, получили бескаркасные крупнопанельные здания.
Пятиэтажные жилые дома и здания гостиничного типа строят с несущими наружными и внутренними поперечными и продольными перегородками, с самонесущими наружными стенами и несущими поперечными перегородками (рис. 23, б), а также с несущими наружными и внутренними стенами. 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, а длина панелей поперечных стен для различных типов зданий — 5,2; 5,6 и 6 м. 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 этих зданий являются поперечные стены, а наружные стены навесные. Толщина железобетонных панелей поперечных стен 16 см, внутренних продольных 14 см, наружных (сплошных керамзитобетонных) 30 см.
Рис. 6. Схемы многоэтажных гражданских зданий
а — с поперечными рамами каркаса; б — с пространственными рамами; в — с продольными рамами; г — с неполным каркасом (продольные рамы и несущие наружные панельные или кирпичные стены)
Рис. 7. Конируюивные схемы панельных бескаркасных зданий
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 изготовлены на заводе в виде цельного объемного элемента.
В производственных, 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.
В большинстве 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)
Каркасный несущий остов представляет собой пространственную систему (каркас; см. схему ниже), образованную: (для производственных зданий) колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами или же (для гражданских зданий) колоннами, ригелями и плитами междуэтажных перекрытий и покрытий, которая воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Для зданий каркасного типа характерно четкое разделение конструкций по особенностям их работы (на несущие и ограждающие).
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.
Различают четыре типа конструктивных каркасных систем:
с поперечным расположением ригелей; с продольным расположением ригелей
1 – столбчатый фундамент; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – колонны; 4 – ригели; 5 – панели перекрытия.
Рисунок 10.1 – Конструктивные системы с поперечным продольном расположением ригелей
Рисунок 10.2 – Конструктивная система с перекрестным расположением ригелей и с безригельным решением
В безригельном каркасе ригели отсутствуют, а гладкие или кессонированные плиты перекрытий (так называемые безбалочные) опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.
Серия унифицированных сборных железобетонных изделий 1.020-1 предназначь для строительства общественных и многоэтажных производственных каркасно-панельных зданий. Сборный железобетонный каркас серии запроектирован по связевой схеме, в которой роль горизонтальных диафрагм жёсткости выполняют диски сборных железобетонных перекрытий, а вертикальных – поперечные и продольные панельные стены, шаг между которыми определяется расчётом.
Габаритные схемы общественных и производственных зданий в серии 1.020-1 разработаны на основе следующих условий:
- оси колонн, ригелей и стен диафрагм жёсткости совмещены с разбивочными г дульными осями здания;
- шаги колонн в направлении пролёта ригелей 3; 6; 7.2 и 9 м;
- шаги колонн в направлении пролёта перекрытий 3; 6; 7.2; 9 и 12 м;
- высоты этажей в соответствии с функцией здания и укрупнённым модулем ЗМ составляет 3,3; 3,6; 4.2; 4,8; 6,0 и 7,2.
Конструктивные элементы серии 1.020-1
Колонны сечением 300×300 мм применяют для зданий высотой до 5 этажей, а сечением 400×400 мм для всех остальных случаев.
Предельная высота колонн составляет 15, 12 м, что позволяет в малоэтажных зданиях применять бесстыковые колонны, а в многоэтажных – обходиться минимальным числом стыков.
Стыки колонн – контактные со сваркой выпусков продольной рабочей арматуры, установкой хомутов и омоноличиванием стыка.
В номенклатуру входят следующие типы колонн – нижние высотой в два этажа с положением низа колонны ниже нулевой отметки на 1,1 м; средние – высотой в три–четыре и верхние в один-три этажа.
Колонны в пределах каждого этажа снабжены двумя (для средних ряд каркаса) или одной (при одностороннем примыкании диафрагм жесткости) консолью 150 x 150 мм. В случае, если необходимо размещение ригелей в двух взаимноперпендикулярных направлениях к колоннам приваривают дополнительные консоли (рисунок 10.3).
1 – закладная деталь для крепления ригелей; 2 – закладная деталь для крепления связей (устанавливается только у крайних колонн, расположенных у наружных стен); 3 – дополнительная консоль, изготавливаемая из отрезков листовой стали и привариваемая к закладной детали колонны.
Рисунок 10.3 – Консоли колонн
Все типы колонн (одно– и двух консольные) центрируются по разбивочным осям зданий. Колонны двухконсольные располагаются по средним и крайним рядам при применении навесных панелей наружных стен. Колонны одноконсольные устанавливают по крайним рядам при самонесущих наружных стенах и по средним рядам при одностороннем примыкании стен – диафрагм жёсткости в лестничных клетках.
Стыки колонн по высоте контактные со сваркой выпусков продольной арматуры и с омоналичиванием узла сопряжения, (рисунок 10.4).
1 – колонна; 2 – ригель, 3,4,5 – плиты фасадные (3), рядовые (4) и распорные (5); 6 – ригели двухполочные; 7 – ригели однополочные; 8 – арматуры колонны; 9 – сварка; 10 – стальные хомуты; 11 – цементный раствор; 12 – бетон замоноличивания
Рисунок 10.4 – Схема компоновки каркаса и стык колонны
Ригели – таврового сечения с полкой по низу для опирания плит перекрытий, что уменьшает их суммарную конструктивную высоту. Применяют два типа размера ригелей по высоте – 450 и 600 мм, а по ширине – 550 и 600 мм. Выбор типа ригеля обусловлен нагрузкой на перекрытие и типом плит его составляющих. Сопряжение ригеля с колонной – шарнирное со скрытой консолью и приваркой низа ригеля к закладной детали консоли колонны
Перекрытия решены с использованием трёх типов изделий:
- многопустотных панелей высотой 220 и 300 мм, применяют для перекрытий пролётов до 9,0 м включительно;
- плит типа 2Т (и 1Т - добор) высотой 600 мм для пролётов 9 и 12 м;
- ребристые изделия высотой 220 мм - в качестве сантехнических панелей в местах проводки вертикальных инженерных коммуникаций, ребристые панели высотой 300 мм - в промышленных зданиях, при тяжёлых нагрузках. Элементы перекрытий разделяют на рядовые и связевые (плиты - распорки), передающие горизонтальные усилия на колонны.
Основные координационные размеры элементов перекрытий по ширине:
- для рядовых многопустотных плит 1,2 и 1,5 м;
- для пристенных и связевых 1,5 м;
- для ребристых сантехнических 1,5 м;
- для связевых плит типа 2Т - 3 м;
- для доборных типа 1Т-1.3, 1.5 и 1.7 м.
Стены-диафрагмы жёсткости выполняются из железобетонных панелей высотой в этаж и толщиной в 140 мм с одно- или двухсторонними консольными полками в верхней зоне для опирания перекрытий – СТБ 1331-2002 «Диафрагмы жесткости железобетонные. Технические условия».
При шаге колонн до 6.0 м ширина панели диафрагмы соответствует расстоянию в свету между колоннами; при шаге колонн 7.2 и 9.0 м стены диафрагмы проектируются составными из двух- трёх изделий с координационными размерами по длине 1, 2; 3.0 и 5.6 м.
Панели стен-диафрагм изготовляют глухими или с дверными проёмами. Шаг вертикальных диафрагм жёсткости, определяемый расчётом и должен быть не более 36,0 м (с кратностью в 6,0 м) по длине здания и не больше 18 м от края здания или температурно-деформационного шва.
 | 1 - стенки жесткости; 2 - ригели; З - панели-распорки; 4 - колонны. |
| Рисунок 10.4 – Элементы, обеспечивающие пространственную жесткость каркас зданий |
Пространственная жесткость каркасных зданий (рисунок 10.5) обеспечивается:
- 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.
Деформационные швы решены с применением парных колонн, величину зазора между которыми назначают в зависимости от принятых толщина наружных стен и сечения колонн (по таблице 10.1 и на рисунке 10.5) с устройством шва скольжения (по прокладке из двух слоев рубероида) между монолитным участком перекрытия и одной из его опор. Максимальная длина температурного отсека каркасно-панельного здания составляет 60 м.
Таблица 10.1 – Ширина деформационного шва (размер А)
| Толщина стеновых панелей, м | Ширина деформационного шва, мм, при сечении колонн |
| 300х300 | 400х400 |
1 – защитный слой; 2 – эластичная мастика; 3 – упругий шнур; 4–колонна; 5 – кирпичная кладка; 6 – цементный раствор; 7 – ригель; 8 – плита перекрытия; 9 – бетон замоноличивания; 10 – два слоя рубероида; 11 – доска; 12 – просмолённая пакля; 13 – стальные уголки; 14 – штукатурка
Рисунок 10.5 – Решение деформационного шва в плоскости перекрытия
Наружные стены решаются в двух конструктивных вариантах:
- ненесущими, с двухрядной разрезкой на простеночные и поясные панели.
Конструкция панелей однослойная из лёгкого автоклавного ячеистого бетона или трёхслойная железобетонная с эффективными утеплителями. Номенклатуру сборных элементов наружных стен составляют поясные, простеночные, подкарнизные, парапетные, цокольные панели. Толщина легкобетонных панелей равна 250, 300, 350 и 400 мм, а из ячеистого бетона -250 и 300 мм.
Панели самонесущих стен устанавливают по цементно-песчаному раствору на цокольные и простеночные и крепят поверху на сварке по закладным деталям к колоннам. Панели ненесущих стен устанавливают на фасадные ригели, консоли колонн или опорные металлические столики колонн и закрепляются в трёх точках - к одной из опор и поверху к колоннам каркаса.
Привязка панелей наружных стен к каркасу единая – с зазором 20 мм между гранью колонны и внутренней плоскости стены. Фундаменты каркасно-панельных зданий серии 1.020-1 в зависимости от геологических условий площадки строительства могут быть решены сборными железобетонными стаканного типа, свайными с монолитным ростверком на кустах свай или в виде монолитной плиты.
Классификация и основные параметры фундаментов установлены в соответствии с СТБ 1076-97 «Конструкции бетонные и железобетонные фундаментов. Общие технические условия».
Фундаменты типа 1Ф устанавливаются под колонны сечением 300х300 мм; 2Ф – под колонны сечением 400 х 400 мм.
Элементами каркасов многоэтажных зданий являются вертикальные опоры —колонны и горизонтальные элементы — ригели. В зданиях с безбалочными .перекрытиями роль ригелей выполняет безбалочная плита, жестко связанная с капителями колоны.
Пространственная жесткость и устойчивость многоэтажных каркасных зданий обеспечиваются за счет жестко связанных между собой колонн, ригелей и дисков перекрытий или за счет передачи горизонтальных усилий (ветровых и др.), воздействующих на здание, на систему связей жесткости. Такими связями могут быть вертикальные стенки (панели) жесткости или крестообразные и портальные металлические связи, устанавливаемые между колоннам и и прикрепленные к ним.
Связи жесткости устанавливают как поперек, так и вдоль здания. Способствуют также повышению пространственной жесткости зданий стены лестничных клеток, лифтовых шахт внутренние и наружные стены, выполненные из каменной кладки. Имеется и промежуточное решение пространственной жесткости многоэтажных каркасных зданий. В этом случае поперечная жесткость здания обеспечивается плоскими рамами из колонн и ригелей, жестко связанных друг с другом в узлах, а продольная — установкой на некоторых участках по продольным рядам колонн вертикальных стенок (панелей) жесткости или крестообразных и портальных металлических связей.
Ригели каркасов многоэтажных зданий при пролетах до 9 м располагают как поперек, так и вдоль зданий. При этом образуются либо поперечные, либо продольные рамы.
Каркасы (колонны и ригели) многоэтажных зданий выполняют из сборного железобетона, металла, железобетонными с жесткими металлическими каркасами арматуры, обетонируемы- ми после сборки, а также монолитными железобетонными.
Рис. 3. Типы стыков колони: а – контактный стык колонн над междуэтажным перекрытием, 0 — платформенный стык; 1—колонны, 2- ригели, У— стыки ригеля с колонной. 4 — стык колонны
Сборные железобетонные каркасы.
Сборные железобетонные ригели выполняют обычно длиной на один пролет. Ригели бывают прямоугольного и таврового сечения с полками для опирания на них сборных элементов перекрытий. Имеются ригели с полками трапециевидного сечения.
Существенное значение при возведении каркасных многоэтажных зданий имеют конструктивные решения стыков колонн между собой и с ригелями.
Стыки колонн с фундаментами выполняют обычно стаканного типа с заполнением промежутка между внутренними поверхностями стенок стакана и нижним концом колонны жесткой бетонной смесью. Применяют также фундаменты с пеньками, т. е. частью колонны, выведенной выше уровня поверхности земли. При таких фундаментах стык колонны первого этажа с пеньком осуществляют так же, как и стыки колонн по этажам здания.
Стыки колонн в каждом этаже здания при колоннах высотой на один этаж и через этаж при колоннах высотой на два этажа чаще выполняют на высоте 0,6—1,0 м от уровня верха междуэтажных перекрытий, а ригели укладывают на консоли колонн. Иногда в зданиях различной этажности при колоннах на один этаж применяют платформенные стыки. В таких стыках колонны нижележащего этажа доходят только до уровня низа ригелей. На них укладывают ригели, а колонны следующего этажа устанавливают на концы ригелей, лежащих на колонне нижележащего этажа.
Широкое распространение имеют стыки со сварными оголовками и центрирующими прокладками.
Рис. 4. Стык колонн со сварным оголовком и центрирующей прокладкой: 1 — зачеканка жестким раствором, 2 — центрирующая прокладка, 3 — монтажная сварка
В стыке, показанном на рис. 82, сварные оголовки в виде четырехсторонней рамки из листовой и угловой стали приварены4 к продольным стержням арматуры колонны. Расположенная между торцами колонн центрирующая прокладка обеспечивает центральную передачу продольного усилия в колонне и допускает заполнение раствором пространства между торцами колонн. После установки колонны ее скрепляют с нижерасположенной колонной при помощи коротких стыковых стержней арматуры, привариваемых к листам рамок оголовков обеих колонн. Затем тщательно зачеканивают жестким раствором марки 300 пространство между торцами, обертывают стык сеткой и обетонируют заподлицо с внешними гранями колонн.
В настоящее время широкое распространение получают сферические стыки. Торцы колонн при таких стыках изготовляют сферической формы, чем обеспечивается центральная передача в стыке продольного усилия. Радиус сферы заглубления на верхнем торце колонны делают немного больше радиуса сферической выпуклости нижнего торца колонны. В углах по концам колонн при изготовлении делают углубления, в которых помещаются закладные детали, изогнутые по форме уголков и приваренные к продольной рабочей арматуре колонн. Колонны с такими стыками устанавливают друг на друга насухо, без последующей зачеканки стыка раствором или с зачеканкой его с той стороны, где между торцами сферического стыка при одностороннем смыкании граней колонн образовался зазор более 3 мм. Наиболее целесообразно колонны устанавливать не насухо, а с предварительной укладкой в стык тонкого слоя цементно-песчаной пасты.
Рис. 5. Сферические стыки: 0 — со сваркой коротышами арматурных стержней, б — то же, с ванной сваркой арматурных стержней; 1 — монтажная сварка, 2— коротыши арматурных стержней, 3 — ванная сварка, 4 — бетон заделки, 5 — выпуски арматурных стержней
После установки и выверки колонны с такими стыками приваривают по углам к закладным деталям короткие стержни арматуры и стык заделывают снаружи цементным раствором по периметру и бетоном по углам.
Такой же сферический стык выполняют и без приварки коротких стержней арматуры. В таких стыках закладные детали не приваривают к продольным стержням арматуры колонн, а в углублениях ino углам колонн выпускают концы стержней арматуры, которые после установки и выверки колонн сваривают ванной сваркой.
Рис. 6. Конструкции стыков ригелей с колоннами: а — стык ригелей с трапециевидными , полками с колонной на открытых консолях колонн, о — то же, ригелей прямоугольного сечения: 1 — колонна. 2 — трапециевидный ригель, 3 — вставки арматурных стержней, 4 — бетон, 5 — прямоугольный ригель
Стыки ригелей с колоннами имеют также весьма разнообразные конструкции. Консоли колонн, на которые опираются ригели, могут быть открытыми, ,т. е. расположенными ниже ригелей, опирающихся на них. Колонны с такими консолями устанавливают обычно в промышленных зданиях. В гражданских зданиях чаще применяют скрытые консоли, низ которых находится на одном уровне с низом ригелей. В этом случае ригели в опорной части подрезаны снизу, т. е. имеют в опорной части меньшую высоту. Скрытые консоли выполняют как железобетонными, так и металлическими, заложенными в колонну или приваренными к закладным деталям колонн. На рис. 6, а показан стык колонны с ригелем, полки которого имеют трапециевидное сечение и предназначены для опирания на них плит перекрытия. На рис. 6,б показан стык колонны с ригелем прямоугольного сечения, по верху которого опираются плиты перекрытия.
В таких стыках наиболее ответственным является соединение арматуры ригелей, расположенное в верху ригеля у опоры, так как это соединение существенно влияет на жесткость узла. Выполнение стыка начинают именно с этого соединения. Для этого арматурные стержни, выпущенные из колонны, сваривают ванной сваркой с выпусками стержней арматуры из верхней зоны ригелей. Конец ригеля может оказаться на некотором удалении от тела колонны, вследствие чего между торцами стыковых стержней колонны и ригеля образуется зазор, в который ванной сваркой вваривают вставку. После сварки верхней арматуры ригелей их приваривают закладными деталями, имеющимися на нижней опорной грани ригеля, к закладным деталям на консолях колонн. Полость между торцами ригелей и гранями колонны бетонируют.
Рис. 7. Стыки ригелей с колоннами: а — на скрытых консолях, и — платформенного типа; 1 — стальная закладная деталь, 2, 4 — дуговая сварка, 3 — соединительня деталь (накладка), 5 — колонна, 6 — прокладка из стали или меди, 7 — ригель, 8 — сварка закладных деталей колонны и ригеля, 9 — закладная деталь колонны
На рис. 7, а показан стык ригеля таврового сечения с колонной, имеющей скрытые консоли. Имеющиеся внизу ригеля закладные детали сваривают с закладными деталями консолей колонн. Закладную деталь ригеля, находящуюся на его верхней опорной части, приваривают накладкой к закладной детали колонны, расположенной на ее грани.
На рис. 7,б показан стык ригелей прямоугольного сечения с колоннами платформенного типа. В таком стыке ригели укладывают на нижерасположенные колонны и закладные детали ригелей сваривают с закладной деталью оголовка колонны. Вверху оба ригеля соединяются между собой на сварке накладкой, на которую затем устанавливают колонну следующего этажа. Закладную деталь, имеющуюся в нижнем торце колонны, приваривают к накладке.
Монолитные железобетонные каркасы. Монолитные железобетонные каркасы зданий выполняют рамной конструкции с жесткими узлами, в которых вертикальными несущими элементами являются колонны, а горизонтальными — ригели. Последние при ребристых монолитных перекрытиях в таких зданиях называют главными балками.
Монолитные железобетонные колонны выполняют квадратного и прямоугольного сечения. Редко из архитектурных соображений их делают круглого или многоугольного сечения. Колонны опирают на монолитные фундаменты, из которых выпущены стержни рабочей арматуры для стыкования со стержнями арматуры колонн.
Из монолитного железобетона выполняют иногда и несущие конструкции зданий с безбалочными перекрытиями, вертикальными несущими элементами которых являются также колонны с ушпрениями вверху, называемыми капителями. На такие колонны опирается сплошная безреберная монолитная железобетонная плита.
Каркас из металлических конструкций. Каркасы зданий повышенной этажности Л высотных зданий выполняют обычно из стальных конструкций, применяя в основном квадратную сетку колонн 9X9 или 12X12 м. Такие каркасы состоят из колонн и ригелей, укладываемых в двух взаимно перпендикулярных (поперечном и продольном) направлениях. По наружным стенам шаг между колоннами уменьшают до 3 и 6 м, устанавливая дополнительные колонны, воспринимающие ветровые нагрузки, приходящиеся на панели стен.
Пространственная жесткость и устойчивость зданий с таким каркасом обеспечиваются жесткими сварными узлами примыкания ригелей к колоннам ,и жесткими конструкциями (ядрами жесткости), расположенными внутри зданий. В таких ядрах жесткости обычно размещают шахты лифтов, вентиляционных каналов и коммуникаций, лестничные клетки. Стены их выполняют монолитными железобетонными с гибкой или жесткой арматурой из прокатных профилей, а также с заделкой в них прилегающих стальных колонн каркаса здания и стальных связей жесткости.
Стальные колонны каркаса выполняют различных составных сечений. На рис. 86, а и б показаны колонны крестообразного сечения из листовой и угловой стали с различным расположением их относительно осей здания. На рис. 86, в показала колонна, состоящая из сварного пакета 5 стальных уголков.
После монтажа стальные колонны облицовывают огнестойкими материалами или обетонируют с добавлением конструктивной сварной арматуры из круглых стальных стержней. В последнем случае повышается несущая способность колонн и они защищаются от воздействия огня.
Стыки колонн по высоте здания выполняют различно. На рис. 86, в показано решение конструкции стыка колонн из пакета уголков путем непосредственной передачи нагрузки от пакета одной колонны на другую с помощью стальной прокладной плиты. Для выполнения такого стыка торцы пакетов колонн фрезеруют, обеспечивая перпендикулярность плоскости торцов оси колонны. Прокладные плиты 6 в таких стыках строгают на станках, обеспечивая точную толщину их и параллельность верхней и нижней поверхностей.
Нижний конец стальных колонн также фрезеруют и опирают на подлитую на верхнюю поверхность фундамента строганую опорную стальную плиту. Опорный конец колонны прикрепляют к фундаменту с помощью анкерных болтов, заложенных в фундамент.
Стальные ригели каркасов многоэтажных зданий выполняют обычно сварными двутаврового сечения или железобетонными таврового сечения. Для придания большей жесткости п неразрезности перекрытиям в таких зданиях железобетонные плиты опирают не по верху ригелей, а на опорные столики или полки железобетонных ригелей. При этом плиты перекрытий скрепляют с ригелями в двух уровнях (внизу и вверху) сваркой закладных деталей и накладок. После этого стык обетонируют.
Стыки стальных ригелей с колонна м и выполняют путем спираиия ригелей на опорные столики-консоли, приваренные к колоннам, и закрепления на них сваркой, а также скреплением накладками на сварке верха ригелей с колоннами.
Каркасы зданий небольшой этажности. В зданиях небольшой этажности, преимущественно с неполным каркасом, в качестве вертикальных несущих элементов (внутренних опор) применяют кирпичные столбы, которые вместе с уложенными по ним прогонами заменяют внутренние несущие стены. Кладку столбов выполняют из отборного целого кирпича марки не ниже 100 на растворе марки не ниже 50.
Размеры поперечных сечений кирпичных столбов определяют расчетом, но они должны быть не менее 38X38 см.
Рис. 8. Детали кирпичных столбов: а — поперечное армирование столбов, б — опирание железобетонных прогонов. d — опирание деревянных прогонов; 1 — арматурные сетки, 2 — железобетонная плита, 3 — железобетонный прогон, 4 – железобетонная консольная плита, 5 — деревянный прогон, б — клин, 7- стальная накладка
Чтобы повысить несущую способность столбов, не увеличивая чрезмерно их сечение, кладку иногда армируют. Для этого в горизонтальные швы кладки через каждые 2—4 ряда укладывают сварные сетки (рис. 8, а) из арматурной проволоки диаметром от 3 до 5 мм. Такое армирование столбов называют поперечным. Для усиления высоких и внецентренно сжатых столбов применяют продольное армирование.
По кирпичным столбам укладывают преимущественно железобетонные прогоны прямоугольного, таврового и других сечений. Для распределения нагрузок от прогонов, которые могут достигать значительных величин, на столбы под концы прогонов укладывают на растворе железобетонные плиты. При деревянных перекрытиях укладывают железобетонные плиты с консолями, на которые опирают концы деревянных прогонов. Такое опирание деревянных прогонов не вызывает ослабления столбов.
В современном строительстве многоэтажных гражданских и промышленных зданий широко применяют каркасную конструктивную схему с полным несущим каркасом и самонесущими или навесными стенами и с неполным каркасом и несущими стенами (в малоэтажных каменных зданиях).
Полный несущий каркас многоэтажных зданий воспринимает -шачительные усилия от массы конструкций зданий, находящихся и них людей, оборудования, внешних воздействий (ветровые нагрузки), а порой и динамические нагрузки, вызываемые технологическими процессами. Поэтому несущие каркасы многоэтажных зданий выполняют в виде рамных схем из высокопрочных материалов — железобетона и стали.
Стальной каркас применяют при большой высоте многоэтажных зданий и со значительными нагрузками на перекрытия (более 2,5 • 104 Н/м2).
В большинстве случаев каркасы многоэтажных зданий выполняют из сборных унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления. Разработано несколько схем железобетонных каркасов и способов сочленения его элементов-стоек и ригелей.
Рис. 9. Типовые сборные железобетонные каркасы
а — двухпролетный (fj + 6)4M, б — трехпролетный (6+3+6)4М; в — деталь опирания ригеля на железобетонную консоль; г — то же, на стальную консоль; 1 — ригель; 2 — одноярусная колонна; 3 — двухъярусная колонна; 4 — монтажная деталь; 5 — соединительные стержни: 6 — стальная консоль; 7 — железобетонная консоль
По высоте стойки (колонны) изготовляют на один этаж или неразрезные на два этажа. Стыки колонн могут быть непосредственно в уровне перекрытия или выше его отметки на 0,6—1 м. Ригели сопрягают со стойками путем опирания их на консоли, которые могут быть железобетонными и стальными.
Типовыми решениями каркасов многоэтажных зданий предусмотрены оба вида возможной разрезки колонн и опирание однопро-летных ригелей на выступающие консоли. Как показано на рис. 33, каркас состоит из многоярусных рам с жесткими узлами. В поперечном направлении рамные узлы образуют стыки ригелей с колоннами, осуществляемые посредством сварки выпусков арматуры, закладных деталей колонны и ригеля и замоноличивания всего узла. В продольном направлении устойчивость здания обеспечивается стальными связями, установленными в середине температурного отсека по, каждому продольному ряду колонн.
В зависимости от характера работы каркасов различают следующие конструктивные схемы: связевую, в которой вся ветровая нагрузка воспринимается связями, а рамы испытывают только вер. тикальные нагрузки; рамную, в которой рамы воспринимают как вертикальные, так и ветровые нагрузки, и рамно-связевую, в которой горизонтальные нагрузки передаются через междуэтажные перекрытия на другие устойчивые вертикальные элементы (стены лестничных клеток). В современных каркасных крупнопанельных зданиях в основном применяют связевую схему.
По ригелям каркасных зданий укладывают сборные железобетонные плиты перекрытий и покрытий.
Многоэтажные каркасные здания можно возводить и без ригелей — так называемая безригельно-стоечная схема каркаса. При этой схеме на капители колонн, выполненные в виде усеченной пирамиды квадратного сечения в основании, монтируют надколонные панели, а затем на них укладывают панели перекрытий размером на ячейку каркаса.
При безбалочной схеме каркас может быть полным и неполным При неполном каркасе панели перекрытий одной стороной опираются на стены, а двумя противоположными углами — на колонны,
-вычертить конструктивную систему здания с обозначением конструктивных элементов.
Исходные данные:
1. Паспорт здания
Порядок выполнения практического задания:
1. Вычертить разбивочные оси, их обозначить.
2. Указать расстояния между разбивочными осями (шаг, пролет).
3. Вычертить наружные стены.
4. Вычертить внутренние стены.
5. Указать привязки наружных и внутренних стен к разбивочным осям.
Фундаменты, стены, отдельные опоры, перекрытия - основные несущие элементы здания, которые, соединяясь между собой в пространстве, образуют несущий остов здания.
Конструктивная системапредставляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. Горизонтальные конструкции- перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние в свою очередь передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию. Выбор конструктивных систем - один из основных вопросов, решаемых при проектировании зданий. Различают три основных конструктивных системы зданий: бескаркасную, каркасную и с неполным каркасом (рисунок1).
Бескаркасная система (с несущими стенами) представляет собой жесткую, устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от межэтажных перекрытий. Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (плиты перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (плиты перекрытий лежат вдоль здания) и с продольными и поперечными несущими стенами (крупноразмерные плиты перекрытий с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются на продольные и поперечные стены, по контуру).
Каркасная система– в виде многоярусной пространственной системы, состоящей из колонн и межэтажных перекрытий. Несущими элементами в таких зданиях являются колонны, ригели и перекрытия, а роль ограждающих элементов выполняют наружные стены. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с поперечным расположением ригелей, с продольным расположением ригелей, с перекрестным расположением ригелей, с безригельным каркасом, при котором ригели отсутствуют, а плиты перекрытий опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.
Конструктивная система с неполным каркасом.В таких зданиях наряду с внутренним рядом колонн нагрузку от межэтажных перекрытий воспринимают наружные стены. Различают два типа конструктивных систем: с продольным расположением прогонов, с поперечным расположением прогонов.
Привязки стен к разбивочным осям здания:
| Стены | Наружные стены | Внутренние стены |
| кирпичные |  |  |
| панельные |  |  |
| Конструктивные схемы каркасных зданий а – с поперечным расположением ригелей; б – с продольным расположением ригелей; в – безригельное решение; 1 – самонесущие стены; 2 – колонны; 3 – ригели; 4 – плиты междуэтажных перекрытий; 5 – надколонная плита перекрытия; 6 – межколонные плиты; 7 – панель-вставка |
| Конструктивные схемы бескаркасных зданий а – с продольным расположением несущих стен; б – с поперечным расположением несущих стен; в – перекрестная; 1 - наружные и внутренние несущие стены; 2 – плиты междуэтажных перекрытий; 3 – наружные самонесущие стены; 4 - торцовая несущая стена; 5 - продольные и поперечные несущие стены; 6 – плиты перекрытия, опертые по контуру |
| Конструктивные типы гражданских зданий а – бескаркасный; б - каркасный; в – неполный каркасный; 1 – несущие стены; 2 - междуэтажные перекрытия; 3 - колонны; 4 – ригели; 5 - самонесущие стены |
Рис. 1
Пример:
Конструктивная система здания Контрольные вопросы:
Читайте также: