Конструктивная схема с поперечными несущими стенами. Конструктивные типы и схемы гражданских зданий, их пространственная жесткость

Основные несущие элементы (фундаменты, стены и т. д.) в совокупности образуют несущий остов здания, который воспринимает все нагрузки, воздействующие на здание, и передает их на основание, а также обеспечивает пространственную неизменяемость (жесткость) и устойчивость здания.

По конструктивной схеме несущего остова здания подразделяются на бескаркасные, каркасные и с неполным каркасом. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами служат стены, в каркасных - отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом - и стены, и отдельные опоры.

Жилые и общественные здания , как правило, строят из кирпича, камней и из крупноразмерных деталей и элементов: крупноблочные, крупнопанельные и объемно-блочные.

Рис. 2. Конструктивные схемы бескаркасных зданий с несущими стенами:
а - продольными, б - поперечными и продольными

Бескаркасные здания из кирпича и мелких камней возводят обычно с продольными несущими (рис. 2, а) наружными и внутренними стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают преимущественно в лестничных клетках, в местах, где проходят дымовые и вентиляционные каналы, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и зданию в целом. В зданиях с поперечными несущими стенами продольные наружные стены являются самонесущими, а перекрытия опираются на поперечные стены. Возводятся также бескаркасные здания, у которых несущими являются как поперечные, так и продольные стены (рис. 2, б). В таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.

Бескаркасные крупноблочные здания со стенами из бетонных и других блоков имеют конструктивную схему с поперечными и продольными несущими стенами (рис. 3). Общественные многоэтажные здания чаще возводят с продольными несущими стенами. При этом в зависимости от ширины здания может быть не одна, а две внутренние продольные стены.

Рис. 3. Конструктивная схема крупноблочного здания с поперечными и продольными несущими стенами:
1 - фундамент, 2 - стены подвала, 3 - перекрытия, 4 - внутренние поперечные стены, 5 - наружные стены, 6 - лестничная площадка, 7 - лестничный марш, 8 - внутренняя продольная стена, 9 - балкон, 10 - межкомнатная перегородка

Бескаркасные крупнопанельные здания бывают: с тремя продольными несущими стенами; с поперечными несущими стенами-перегородками, устанавливаемые с малым или большим шагом (расстоянием) друг от друга.

В домах с поперечными несущими стенами-перегородками (рис. 4) все основные элементы несущие: поперечные стены-перегородки, внутренняя продольная и наружные стены. Панели перекрытий имеют опоры по четырем сторонам. При этом наружные стеновые панели 2, которые мало отличаются от наружных панелей в домах с продольными несущими стенами, считаются также несущими. Перегородочные панели 4 и панели внутренней продольной стены в таких домах изготовляют из тяжелого (конструктивного) бетона.

Рис. 4. Конструктивная схема крупнопанельного дома с несущими стенами-перегородками:
1 - наружные панели, 2 - санитарно-технические кабины, 3 - несущие перегородки, 4 - внутренние несущие поперечные стены (перегородки), 5 - панели перекрытия, 6 - цокольные панели, 7 - блоки фундаментов

Каркасными сооружают, как правило, общественные и административные здания. В последние годы начали строить также и каркасные многоэтажные жилые дома.

Несущий каркас состоит из колонн и ригелей, выполняемых в виде балок с четвертями для рпирания конструкций перекрытий. Скрепленные между собой колонны и ригели образуют несущие рамы, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки здания. Наружные стены зданий могут выполняться как самонесущие. В этом случае они опираются непосредственно на фундаменты или на фундаментные балки, устанавливаемые по столбчатым фундаментам. Ненесущие наружные стены в виде навесных панелей прикрепляют к наружным колоннам каркаса.

В зданиях с неполным каркасом наружные стены делают несущими, а колонны располагают лишь по внутренним осям здания. При этом ригели укладывают между колоннами, в иногда и между колоннами и наружными стенами.

Объемно-блочные здания возводят из крупноразмерных элементов - объемных блоков, которые представляют собой готовую часть здания, например комнату. Размеры объемных блоков зависят от схемы разрезки здания на блоки-комнаты. Такие дома имеют две конструктивые схемы: блочную и блочно-панельную. Блочные здания возводят только из объемных блоков, устанавливаемых вплотную друг к другу, в блочно-панельных - объемные блоки устанавливают на расстоянии один от другого так, что между ними образуется комната, которую перекрывают панелями.

Производственные здания строят одно-и многоэтажными. Основные конструктивные элементы их выполняют те же функции, что и в гражданских.

Одноэтажные бескаркасные здания возводят с несущими наружными и внутренними стенами.

Здания с неполным каркасом имеют внутренний каркас (колонны или столбы, ригели) и несущие наружные стены. Конструктивная схема таких зданий аналогична схеме гражданских; в таких зданиях может быть один ряд или несколько внутренних несущих колонн или столбов в зависимости от ширины здания.

Рис. 5. Схемы каркасов одноэтажных промышленных зданий:
а - с плоской, б - со скатной кровлей; 1 - фундаментные балки (рандбалки), 2 - фундаменты, 3 - колонны крайнего ряда, 4 - колонны среднего ряда, 5 - подкрановые балки, 6 - балки покрытия, 7 - панели покрытия, 8 - воронка водостока, 9 - утеплитель и кровля, 10 - парапет, 11 - панели стены, 12 - оконные переплеты, 13 - пол по грунту, 14 - фонарь, 15 - стропильные фермы

Одноэтажные каркасные здания возводят с самонесущими или ненесущими навесными наружными стенами, все конструкции внутри здания опираются на элементы каркаса. Здания бывают многопролетные с пролетами одинаковой (см. рис. 5) или разной ширины и высоты или однопро-летные. Покрытия делают плоские (рис. 5, а) или скатные (рис. 5, б), с бесфонарными или фонарными надстройками.

Основные элементы каркаса: колонны 3 и 4, балки 6 покрытий или стропильные фермы 15, которые образуют плоские поперечные рамы. Рамы устанавливают на расстоянии 6 или 12 м друг от друга. Эти элементы каркаса бывают стальными и железобетонными. На рамы опирают продольные элементы каркаса: подкрановые балки 5, по которым прокладывают пути для мостовых кранов: ригели стенового каркаса (фахверка), используемого для крепления оконных переплетов 12 и стеновых ограждающих панелей в случае вертикальной разрезки их; панели покрытий 7 или прогоны кровли, по которым укладывают листы профилированной стали или панели из асбестоцементных листов и других материалов: фонари 14, назначение которых - обеспечить естественную аэрацию и освещение зданий.

Стены устраивают из кирпича, панелей, навесных крупноразмерных железобетонных, армопенобетонных, асбестоцементных и других плит, которые прикрепляют непосредственно к колоннам каркаса.

По характеру статистической работы все несущие конструкции подразделяются на плоскостные и пространственные. В плоскостных – все элементы работают под нагрузкой автономно, как правило в одном направлении, и не участвуют в работе конструкций, к которым они примыкают. В пространственных – все или большинство элементов работают в двух направлениях и участвуют в работе сопрягаемых с ними конструкций. Благодаря этому повышается жесткость и несущая способность пространственных конструкций и снижается расход материалов на их изготовление. Выбор типа и материала несущих конструкций при проектировании определяется величинами перекрываемых пролетов. При малых пролетах применяют простые плоскостные и стержневые конструкции, при больших – более сложные пространственные.

Рисунок 4.1 - Комбинированные системы: а – с неполным каркасом; б – со связевым каркасом; в – каркасно-ствольная; г – ствольно-стеновая; д – оболочково-ствольная; е – каркасно-оболочковая

Рисунок 4.2 - Бескаркасная система 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

Конструктивный тип здания определяется пространственным сочетанием стен, колонн, перекрытий и других несущих элементов, которые образуют его остов.

В зависимости от пространственной комбинации несущих элементов различают следующие конструктивные типы зданий:

С несущими стенами (бескаркасные), в которых большинство конструктивных элементов совмещает несущие и ограждающие функции;

Каркасные с четким разделением конструкций по их функциям - несущие и ограждающие. Пространственная система (каркас), состоящая из колонн, балок, ригелей и других элементов, вместе с перекрытиями в данном случае воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Помещения от воздействия внешней среды защищаются наружными стенами;

С неполным каркасом, в которых, наряду с внутренним каркасом, несущими являются и наружные стены.

Конструктивный тип здания характеризуется также определенными материалами и видами основных его строительных элементов (крупных железобетонных блоков, панелей и т.п.).

Каждый из рассмотренных выше конструктивных типов зданий в свою очередь может иметь несколько конструктивных схем, которые отличаются особенностями расположения несущих элементов и их взаимосвязью.

Для бескаркасных зданий характерны следующие конструктивные схемы:

С продольными несущими стенами, на которые опираются перекрытия;

С поперечными несущими стенами, когда наружные продольные стены, освобожденные от нагрузки перекрытий, являются самонесущими;

Совмещенная, - с опиранием перекрытий на продольные и поперечные стены.

Конструктивные схемы зданий с неполным каркасом могут быть:

С продольным расположением ригелей;

С поперечным расположением ригелей;

Безригельными.

В этих схемах несущие внутренние стены заменены колоннами и перегородками между ними, что уменьшает расход стеновых материалов. Нагрузки от ригелей и перекрытий воспринимаются также и наружными стенами.

Стоечно-балочная конструкция (рис.23) является наиболее простой и распространенной среди плоскостных. Она состоит из вертикальных и горизонтальных стержневых несущих элементов. Вертикальный элемент – стойка (колонна, столб) – представляет собой прямолинейный стержень, который воспринимает все вертикальные нагрузки от горизонтального элемента (балки), горизонтальные нагрузки, приходящиеся на стойку, и передает усилия от этих воздействий на фундамент. При этом сама стойка работает на сжатие и изгиб. Горизонтальный элемент стоечно-балочной системы – балка (брус) – прямолинейный стержень, работающий на поперечный изгиб под действием вертикальных нагрузок. Сопряжения вертикальных и горизонтальных элементов могут иметь различную жесткость, что отражается на характере их совместной работы. При шарнирном опирании балки обладают свободой горизонтальных перемещений и поворота на опоре, в связи с этим они передают на стойки только вертикальные усилия. При жестком сопряжении балки со стойкой обеспечивается совместность их деформаций и перемещений в узле сопряжения и возможность передачи изгибающего момента от балки на стойку. Такой вариант стоечно-балочной системы носит название рамы или рамной конструкции, а жесткий узел сопряжения балки со стойкой – рамного узла. Стоечно-балочные конструкции выполняют с различным числом пролетов и ярусов (этажей). Система несущих конструкций здания в виде многопролетной и многоэтажной стоечно-балочной конструкции называется каркасной системой .

По характеру статической работы различают три системы каркасов – рамную, рамно-

связевую и связевую. В рамных каркасах все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают рамы с жесткими узлами. Каркас, состоящий из поперечных и продольных рам (рамный каркас), обладает пространственной жесткостью: его деформации под влиянием силовых воздействий минимальны и не нарушают эксплуатационных качеств здания. Каркас из стоечно-балочных конструкций с шарнирными сопряжениями пространственной жесткостью не обладает. Для ее обеспечения вводятся специальные конструкции вертикальных связей, и вся система несущих конструкций здания называется каркасно-связевой или связевым каркасом. В качестве связей могут быть использованы отдельные стены (диафрагмы жесткости), рамы, раскосы и др.

В рамных и связевых каркасах горизонтальными диафрагмами жесткости служат кон-

струкции перекрытий. Каркасные конструкции применяют в общественных зданиях при необходимости организации открытых внутренних пространств большой площади или многократной трансформации планировочных решений.

Стоечно-балочные конструкции зародились в глубокой древности. В современном строительстве стоечно-балочные конструкции выполняют преимущественно из железобетона, реже из стали или дерева либо в сочетании железобетона и стали (например, железобетонные колонны и стальные фермы). Конструктивные модификации

элементов стоечно-балочных конструкций чрезвычайно разнообразны. Каркас проектируют, как правило, сборным железобетонным.

В действующем общесоюзном унифицированном каркасе для гражданских зданий принята сетка колонн 6×6,6×4,5 и 6×3, в ряде случаев применяют и другие – (6+3) ×6; 9×6;

(9+3+9) ×6; (9+6+9) ×6 м. Сечение всех колонн принято 300×300, 400×400 мм. Одноэтажные колонны приняты для этажей высотой 2,4; 3,0; 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 6,0; 7,2

м. Двухэтажные колонны для этажей высотой 3,0; 3,3; 3,6 м. Трех- и четырехэтажные колонны длиной до 14,4 м. Стыки колонн промежуточных этажей выполняют в уровне 730 мм над верхом ригелей перекрытия (для удобства монтажа). Фундаменты под колонны, в основном, отдельно стоящие. Колонны устанавливаются в типовые сборные фундаменты стаканного типа или в сборные подколонники, опирающиеся на монолитные ступенчатые фундаменты.

Рисунок 4.3 - Стоечно-балочная конструктивная система: а – стойка; б – балка; в – стоечно-балочная система с шарнирным сопряжением элементов; г – то же, с рамным; д – рамно-связевая схема каркаса с вариантами конструкций вертикальных связей жесткости в виде рам (1), стен (2), раскосов (3); е – рамная схема каркаса; ж – сборные железобетонные элементы стоечно-балочной системы; 4 – двухэтажная колонна; 5 – колонна безбалочного перекрытия; 6 и 7 V и Т – образные колонны; 8 – совмещенный стоечно-балочный элемент; 9 – совмещенная конструкция ригеля и стенки жесткости; 10 – ригель перекрытия; 11 – балка покрытия; 12 – ферма

Нижние колонны снабжены оголовником для стыка по высоте только сверху, верхние

– только снизу, средние – с обеих сторон. Средние колонны могут быть высотой в один и два этажа. Наличие средних колонн высотой в один и два этажа позволяет более гибко комбинировать этажность и высоту в связи с особенностями функциональной схемы здания.

Рисунок 4.4 - Колонны: а – легкого каркаса рядовые; 1 – одноэтажные, 2 – двухэтажные, 3 – трех- и четырехэтажные, 4 – колонны лоджий одно- и двухэтажные; б – тяжелого каркаса рядовые; 1 – одноэтажные, 2 – верхние

Колонна соединяется с ригелем путем опирания последнего на скрытую консоль (рисунок 2).

Конструкция каркаса запроектирована с частичным защемлением ригелей в колоннах.

Практически принятые соединения можно считать шарнирным, так как узел сопряжения колонны с ригелем не способен воспринимать изгибающие моменты от ветровых нагрузок. Такой каркас не обладает рамными свойствами, а работает по связевой схеме. Все нагрузки, вызывающие горизонтальное перемещение каркаса, воспринимаются сквозными вертикальными диафрагмами жесткости.

Ригели в каркасной системе приняты таврового сечения с полками в нижней зоне для опирания элементов перекрытий (рис. 27).

Рисунок 4.5 - Узел сопряжения поперечного ригеля с колонной унифицированного

каркаса: 1 – колонна; 2 – закладные детали; 3 – монтажная сварка; 4 – железобетонный ри-

гель; 5 – верхняя металлическая рыбка 100×8 мм

Высота ригелей на опоре:

300 мм для пролетов до 9 м включительно;

600 мм для пролета 12 м;

450 мм для легкого каркаса (рядовые);

900 мм для тяжелого каркаса (рядовые);

480 мм для легкого каркаса (фасадные).

Все ригели устанавливают на консоли колонн. Панели перекрытий в каркасных системах применяют многопустотные высотой 220 мм (для пролетов 6 и 9 м) и 300 мм (для пролета 12 м), ребристые и панели типа «ТТ» и «Т» высотой 600 мм (для пролетов 9 и 12 м).

Типы каркасов

Каркас представляет собой совокупность вертикальных (колонны) и горизонтальных (ригели) линейных несущих конструкций. Ригели могут отсутствовать, в этом случае их роль выполняют безбалочные плиты перекрытий. Сетка колонн каркаса может колебаться в широких пределах от 3 х 3 до 15 х 15 м и определяется величиной укрупненного модуля, принятого в проекте.

Каркасы применяют в общественных зданиях по условиям гибкой планировочной структуры помещений и при значительных ветровых нагрузках на здание. Каркасы выполняют из дерева, железобетона и металла.

В учебном курсовом проектировании многоэтажных зданий применяют преимущественно железобетонный унифицированный каркас межвидовой серии 1.020 (связевой каркас) для обычных условий строительства.

Каркас состоит из колонн, ригелей и диафрагм жесткости. В комплекте чертежей унифицированного сборного железобетонного каркаса дополнительно разработаны также чертежи фундаментов, лестничных маршей, наружных ограждающих конструкций, плит перекрытий и узлов сопряжений конструкций между собой. Плиты перекрытий в учебном проекте могут быть приняты стандартные.

Сетка колонн в плане в унифицированном каркасе основана на укрупненном модуле 6 м. При пролетах свыше 6 м может применяться укрупненный модуль плана 15 м. В учебном проекте шаги и пролеты следует назначать кратными укрупненным модулям независимо от наличия у студента данных о реальных конструктивных элементах, разработанных применительно к выбранным параметрам.

Привязка конструкций каркаса к координационным осям осуществляется следующим образом: оси всех колонн каркаса и оси диафрагм жесткости совмещаются с модульными коорди­национными осями. При необходимости устройства деформационных швов устанавливают парные колонны с расстоянием между ними в осях 600 мм. Привязка панелей наружных стен ну­левая, т. е. внутренняя грань панели и наружная грань колонны совмещаются (на практике имеется монтажный зазор 20 мм). Настилы и ригели, расположенные вдоль фасада, совмещаются внешней гранью с внешней гранью колонн.

Колонны предусмотрены сечением 300 х 300 мм (при сетке колонн не более 6 х 6 м и в зданиях высотой до четырех этажей) и 400 х 400 мм высотой на один, два, три и четыре этажа.

Ригели перекрытий имеют пролет от 1,8 до 7,2 м таврового сечения с полками понизу для опирания на них плит перекрытий. Высота ригелей 600 (при пролете до 6 м и сетке опор до 6 х 6 м) и 750 мм при больших пролетах или сетке опор.

Диафрагмы жесткости представляют собой стенки толщиной 140 мм с полками сверху для опирания на них плит перекрытий. Координационная ширина диафрагм 3 м.

В безбалочных каркасах плиты перекрытия опирают непосредственно на колонны. Плиты перекрытия могут быть сборные, сборно-монолитные и монолитные железобетонные. В последнем случае шаг опор (сетка колонн) может быть нерегулярным в связи с особенностями архитектурно-планировочного решения. Кроме того, в каркасах с безбалочными монолитными перекрытиями они могут быть предварительно изготовлены на уровне земли и с помощью закрепленных к колоннам подъемников подняты в проектное положение (метод подъема перекрытий). Этот метод открывает широкий простор для архитектурных фантазий.

Рисунок 4.1 – Строительство каркасно-панельного здания в г. Гомеле

Типы каркасов различаются по следующим признакам:

По материалам: железобетонные каркасы (монолитным, сборным, сборно-монолитным) и металлические каркасы.

По устройству горизонтальных связей: с продольным, поперечным, перекрестным расположением ригелей и с непосредственным опиранием перекрытий на колонны (безригельное решение).

По характеру статической работы: рамные с "жесткими" (монолитными) соединениями элементов в узлах (пересечениях) каркаса; связевые со сварными соединениями узлов, отличающиеся простотой конструктивного исполнения, но по принципу геометрической неизменяемости системы имеющие связи жесткости, устанавливаемые между колоннами и ригелями каркаса; рамно-связевые с жесткими соединениями узлов в поперечном направлении и сварными соединениями - в продольном направлении.

Каркасный тип здания целесообразен там, где требуются помещения с большой свободной площадью, а также в условиях, когда здание воспринимает большие статические или динамические нагрузки.

Несущие элементы сооружения в комплексе формируют систему. Она носит название остова. Эта система должна обладать достаточной прочностью и обеспечивать пространственную устойчивость и жесткость зданию. При этом ограждающие элементы предназначены для защиты сооружения от атмосферных и прочих физико-химических негативных воздействий. Они также должны обладать достаточными звуко- и теплоизоляционными характеристиками. По виду несущего остова классифицируются конструктивные схемы зданий. Далее в статье рассмотрим их подробнее.

Какими бывают конструктивные схемы зданий?

Сооружение может включать в себя несущие элементы. Речь в этом случае идет о бескаркасных зданиях.

Существует и другой вид сооружений. В них все нагрузки распределяются на систему колонн (стоек). Эти сооружения - каркасные здания - включают в себя также горизонтальные элементы. К ним, в частности, следует относить ригели, прогоны.

Существуют полные и неполные каркасные здания. Конструктивная схема в первом случае предполагает наличие вертикальных элементов и по периметру внешних стен, и внутри сооружения. Во втором случае в строении присутствуют несущие и внутренний остов. Его колонны заменяют основные стены внутри.

Такие конструктивные схемы зданий используют при отсутствии существенных динамических нагрузок. Остовы с поперечными и продольными - наружными и внутренними - несущими стенами представлены в виде коробок, в которых пространственная жесткость обеспечивается перекрытиями и вертикальными элементами. Они формируют устойчивые вертикальные и горизонтальные таких остовов зависит от того, насколько надежна связь между перекрытиями и стенами, их прочности.

Каркасные здания: классификация

Существует разделение в соответствии с характером работ. Конструктивные схемы зданий могут включать в себя балки и столбы, соединенные жесткими узлами. Они формируют продольные и поперечные рамы. Соответственно, такие каркасы называют рамными.

Узлы принимают все горизонтальные и вертикальные нагрузки. Каркасы могут быть связевые. В отличие от предыдущих, узлы таких остовов имеют меньшую жесткость. Поэтому необходимо включение дополнительных связей для принятия горизонтальной нагрузки. В качестве них выступают, как правило, перекрытия, формирующие диафрагмы. Они передают горизонтальные нагрузки на шахты лифтов, железобетонные перегородки, стены на и прочее. Также в строительной практике применяют и комбинированный тип каркасов - рамно-связевый. Однако этот вариант не так распространен, как прочие. В данном случае в одну сторону ставят рамы, а в другую - связи.

Особенности возведения

Достаточно популярны конструктивные схемы гражданских зданий со связевым остовом. В качестве материала для сооружения выступает железобетон и сталь. В зачастую используется кирпич или древесина. Сегодня достаточно широко распространено возведение сооружений из объемных элементов. В данном случае остов постройки формируется из коробчатых деталей заводского производства. Каркасная технология в целом применяется при сооружении высотных крупнопанельных общественных и жилых зданий.

Одноэтажные постройки

Конструктивные схемы промышленных зданий такого типа включают в себя стальные либо Они совместно с несущими элементами формируют поперечные рамы. Кроме того, в сооружениях применяются разного рода продольные компоненты. К ним, в частности, относят такие элементы, как подкрановые, обвязочные и поперечные рамы, подстропильные фермы, а также разнообразные связи. Последние придают как отдельным компонентам, так и всему каркасу в целом пространственную устойчивость и жесткость.

Между колоннами устанавливается определенное расстояние. Оно называется шагом в продольном направлении и пролетом - в поперечном. Размеры этих расстояний принято именовать сеткой колонн.

Каркасные одноэтажные сооружения достаточно распространены в сельскохозяйственном и производственном строительстве.

Такие постройки состоят из стального либо железобетонного каркаса и покрытия и стен. Остов включает в себя вертикальные элементы - колонны и горизонтальные - фермы, балки, ригели.

Первые и вторые компоненты служат для укладки и сооружения кровли. Также на балках и фермах при необходимости монтируют аэрационные и световые фонари. Остов принимает всю внешнюю нагрузку от покрытия и веса его конструкций, испытывает горизонтальное и вертикальное крановое, а также ветряное давление, воздействующее на стены. Для построек сельскохозяйственного назначения используются, как правило, железобетонные элементы. В промышленных зданиях с пролетами от 30 и более метров остов делается комбинированным: фермы используют стальные, а колонны - железобетонные.

Многоэтажные постройки производственного назначения

Такие сооружения широко распространены в приборостроительной, химической, пищевой, электротехнической и аналогичных промышленностях. Остов построек включает в себя ригели и колонны. Они формируют многоярусные рамы, имеющие жесткие узлы.

Эти элементы располагают поперек строения. В продольном направлении жесткость сооружения обеспечивается за счет стальных связей. Их устанавливают по всем рядам колонн в центре арматурных отсеков. Количество пролетов может быть различным: от 1 до 3-4, а в некоторых случаях и больше. Их размеры 12, 9 и 6 м.

Перекрывают верхние этажи, ширина которых 18 и 12 м. Также для этих целей используются фермы и плиты, аналогичные покрытиям в одноэтажных сооружениях. Высота этажей может быть 3.6-7.2 м с градацией через каждые 0.6 м.

Многоэтажные сооружения жилого назначения

Эти постройки могут быть трех типов: с несущими стенами из кирпича, каркасно- и бескаркасно-панельными. Последние получили особое распространение. Пролеты в каркасах зданий имеют размер 5.6 и 6 м. Расстояние (шаг) колонн вдоль сооружения - 3.2 и 3.6 м. В зависимости от назначения постройки устанавливается высота этажа. Для жилых сооружений и гостиниц - 2.8 м.

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.

К атегория: Материалы для строительства

Конструктивные схемы здании

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 кйк 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 (рис. 1, а) и сельскохозяйственном строительстве (рис. 1, б). Такие здания состоят из железобетонного (стального) каркаса, стен и покрытия. Каркас состоит из вертикальных элементов - колонн и горизонтальных - ригелей, балок и ферм. По балкам или фермам укладывают плиты покрытия, выполняют кровлю, а в необходимых случаях устраивают световые или аэрационные фонари.

Рис. 1. 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 (рис. 21) широко распространены в легкой, пищевой, химической, приборостроительной, электротехнической промышленности и аналогичных производствах.

Рис. 2. Схема многоэтажного промышленного здания каркасного типа 1 - фундамент; 2 - колонна; 3 - ригель; 4 - связь; 5 - балка покрытия; 6 - плита покрытия; 7 - стеновая панель

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 грех че тырех, 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.

Многоэтажные гражданские здания сооружают трех типов: каркасно-панельными, бескаркасно-панельными и с несущими кирпичными стенами. Каркасно-панельные здания состоят из каркаса, плит перекрытий и покрытий, перегородок и панелей стен (рис. 3). 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 (рис. 4, а), с самонесущими наружными стенами и несущими поперечными перегородками (рис. 4, б), а также с несущими наружными и внутренними стенами (рис. 4, 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 дву

- Конструктивные схемы здании