Конструктивная система здания безригельный. Безригельные каркасы в гражданском строительстве. Описание системы по информации нпо "куб"

Приемы конструктивных решений зданий

Проектирование конструкций здания любого назначения начинают с решения основной принципиальной задачи – выбора конструктивной системы здания исходя из функциональных и технико-экономических требований.

Конструктивная система – это взаимосвязанная совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые, воспринимая все приходящиеся на него нагрузки и воздействия, совместно обеспечивают прочность, пространственную жесткость и устойчивость сооружения.

Выбор конструктивной системы определяет роль каждого несущего конструктивного элемента в пространственной работе здания.

Горизонтальные несущие конструкции (покрытия и перекрытия) воспринимают все приходящиеся на них вертикальные нагрузки и передают их вертикальным несущим конструкциям (стенам, колоннам и др.), которые, в свою очередь, передают нагрузки через фундамент на грунт (основание здания). Горизонтальные несущие конструкции, как правило, играют в здании роль жестких дисков – горизонтальных диафрагм жесткости. Они воспринимают и перераспределяют горизонтальные нагрузки и воздействия (ветровые, сейсмические) между вертикальными несущими конструкциями.

Горизонтальные несущие конструкции гражданских зданий высотой более двух этажей, как правило, однотипны и представляют собой железобетонный диск – сборный (из отдельных железобетонных сплошных, многопустотных или ребристых плит), сборно-монолитный или монолитный. Также в многоэтажных промышленных зданиях (реже – в гражданских зданиях) используют перекрытия по металлическим балкам (балочные) и профилированному стальному настилу. Исходя из противопожарных требований в ряде случаев такие перекрытия впоследствии замоноличивают бетоном.

Вертикальные несущие конструкции по сравнению с горизонтальными более разнообразны. Различают следующие виды вертикальных несущих конструкций:

Стержневые (стойки каркаса);

Плоскостные (стены, диафрагмы);

Объемно-пространственные элементы высотой в этаж (объемные блоки);

Внутренние объемно-пространственные полые стержни (открытого или закрытого сечения) на высоту здания (стволы жесткости);

Объемно-пространственные внешние несущие конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения (оболочки).

Соответственно виду вертикальной несущей конструкции получили наименование пять основных конструктивных систем зданий:

- каркасная ;

- бескаркасная (стеновая);

- объемно-блочная;

- ствольная;

- оболочковая.

Наряду с основными широко применяют комбинированные конструктивные системы . В этих системах вертикальные несущие конструкции компонуют, сочетая различные виды несущих элементов – стены и колонны, стены и объемные блоки и др.

В соответствии с функциональными требованиями к объемно-планировочному решению в зданиях могут сочетаться различные структуры пространственных ячеек. Это влечет за собой и сочетание различных конструктивных систем в одном здании , например, бескаркасной для фрагмента здания ячеистой структуры и каркасной – для зальных помещений. Такое решение называется смешанной конструктивной системой здания .

Выбор конструктивной системы при проектировании основан на объемно-планировочных, архитектурно-композиционных и экономических требованиях, в соответствии с которыми определились области рационального применения каждой из конструктивных систем.

Бескаркасная (стеновая) система (рис. 3.1) – основа проектирования жилых домов различной этажности и назначения (квартирные дома, общежития, гостиницы, пансионаты и др.) и для разных инженерно-геологических условий. Выбор этой системы связан с относительной стабильностью объемно-планировочных решений жилых зданий и с ее технико-экономическими преимуществами. Благодаря этому расширяется применение бескаркасной системы и для массовых типов общественных зданий (школ, детских дошкольных учреждений, поликлиник и др.).

Рис. 3.1. Бескаркасная (стеновая) конструктивная система

1 – наружная несущая стена;

2 – внутренняя несущая стена;

3 – сборный настил перекрытия

Каркасная система (см. рис. 3.2) наиболее часто применяется при проектировании массовых и уникальных общественных зданий различного назначения и этажности. Эта система уступает бескаркасной системе по показателям затрат труда и срокам возведения. Однако предпочтение, оказываемое каркасным системам, связано с функциональными требованиями к гибкости объемно-планировочных решений общественных зданий и необходимости их неоднократной перепланировки в процессе эксплуатации. С точки зрения этих требований компоновочные преимущества каркасных систем перед бескаркасными очевидны.

Рис. 3.2. Каркасная конструктивная система

1 – колонны каркаса; 2 – ригели каркаса; 3 4 – наружная навесная стеновая панель

Общий вид каркасных конструктивных систем общественного и промышленного зданий показаны на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Общий вид зданий с каркасной конструктивной системой

а – общественного;б – промышленного

Объемно-блочная система (см. рис. 3.4) применяется при проектировании жилых зданий различных типов высотой до 16 этажей. Главное преимущество такой конструктивной системы – сокращение затрат труда при постройке зданий.

Рис. 3.4. Объемно-блочная конструктивная система

1 – монолитный железобетонный объемный блок (размером на комнату)

Ствольная система (см. рис. 3.5) обеспечивает свободу планировочных решений, поскольку пространство между стволом жесткости и наружными ограждающими конструкциями остается свободным от промежуточных опор. Относительно высокая жесткость здания позволяет использовать такую систему при проектировании жилых и общественных зданий, как правило, башенного типа с компактной (квадратной, круглой и т.п.) формой плана, высотой более 20 этажей. Возможно применение ствольной системы и для протяженных зданий, но в этих случаях конструктивная система таких зданий компонуется из нескольких стволов.

Наиболее целесообразны компактные в плане многоэтажные здания ствольной системы в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и т.п.).

Рис. 3.5. Ствольная конструктивная система

1 – сборный или монолитный ствол жесткости; 2 – консольные междуэтажные перекрытия

Оболочковая система присуща уникальным и высотным (более 40 этажей) зданиям, поскольку обеспечивает существенной увеличение жесткости сооружения. Применение такой системы в качестве основной (а также в комбинации с каркасом) обеспечивает свободу планировочных решений, что позволяет применять ее для жилых и общественных зданий. Однако чаще всего такие здания проектируют многофункциональными. Оболочковая конструкция может совмещать несущие и ограждающие функции или дополняться наружными ограждающими конструкциями.

Рис. 3.6. Пример здания с оболочковой конструктивной системой

Помимо основных типообразующих признаков конструктивной системы, т.е. несущих вертикальных элементов, существуют дополнительные классификационные признаки внутри каждой из систем. Ими служат геометрические признаки – ­­­­­­­­­­­размещение вертикальных несущих конструкций в плане здания и расстояния между ними. Способ размещения несущих горизонтальных и вертикальных конструкций здания в пространстве называют конструктивной схемой.

При бескаркасной (стеновой) конструктивной системе , исходя из основных геометрических признаков, можно выделить следующие виды конструктивных схем (см. рис. 3.7):

- I – продольно-стеновая ;

- II – поперечно-стеновая :

а) с большим шагом несущих стен (2,4 ÷ 4,5 м);

б) с узким шагом несущих стен (6,0 ÷ 7,2 м);

в) со смешанным шагом ;

- III – перекрестно-стеновая.

Рис. 3.7. Конструктивные схемы бескаркасных зданий

а – продольно-стеновая;

б – поперечно-стеновая;

в – перекрестно-стеновая

Продольно-стеновая конструктивная схема (см. рис. 3.7 а ) традиционна в проектировании зданий малой, средней и повышенной этажности. Редкое расположение поперечных стен-диафрагм жесткости (через 25 – 40 м) обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях, поэтому эту схему применяют при проектировании жилых и общественных зданий различного назначения.

Поперечно-стеновая конструктивная схема (см. рис. 3.7 б ) менее гибкая в планировочном отношении, чем продольно-стеновая схема. Поэтому наиболее часто ее применяют при строительстве жилых зданий, реже – массовых типов общественных зданий (детских учреждений, школ и т.п.). Поперечно-стеновая схема (особенно с большим шагом поперечных несущих стен) допускает возможность частичной перепланировки внутреннего объема зданий в процессе эксплуатации, а также размещения небольших встроенных нежилых помещений в первых этажах жилых домов.

в ) присущи малые размеры конструктивно-планировочных ячеек (около 20 м 2), что ограничивает область ее применения только жилыми зданиями. Частое расположение поперечных стен делает трансформацию планов зданий трудноосуществимой. Разнообразию планировочных решений в проектировании домов на основе этой схемы способствует использование нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3,0; 3,6 и 4,2 м) в различных сочетаниях. Благодаря высокой пространственной жесткости перекрестно-стеновая схема широко распространена в проектировании многоэтажных зданий, а также зданий, строящихся в сложных геологических условиях, а также в сейсмически опасных районах.

В каркасных зданиях применяют четыре конструктивные схемы:

- I – с поперечным расположением ригелей ;

- II – с продольным расположением ригелей ;

- III – с перекрестным расположением ригелей ;

- IV –безригельная .

Использование современных массовых типовых конструкций перекрытий определяет размеры основной конструктивно-планировочной сетки осей каркаса 6 ´ 6 м (при дополнительной сетке 6 ´ 3 м).

При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают как экономические, так и архитектурно-планировочные требования:

Элементы каркаса (колонны, ригели, диафрагмы жесткости) не должны ограничивать свободу выбора планировочного решения;

Ригели каркаса не должны выступать из поверхности потолка в жилых комнатах, а проходить по их границам.

Каркас с поперечным расположением ригелей (см. рис. 3.8) целесообразен в зданиях с регулярной планировочной структурой (общежития, гостиницы), где шаг поперечных перегородок совмещается с шагом несущих конструкций.

Рис. 3.8. Конструктивная схема каркасного здания с поперечным расположением ригелей

Каркас с продольным расположением ригелей (см. рис. 3.9) используют в проектировании жилых домов квартирного типа и массовых общественных зданий сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.

Рис. 3.9. Конструктивная схема каркасного здания с продольным расположением ригелей

Каркас с перекрестным расположением ригелей выполняют чаще всего монолитным и используют в многоэтажных промышленных и общественных зданиях.

Безригельный каркас используют как в многоэтажных промышленных, так и в гражданских зданиях, т.к. в связи с отсутствием ригелей эта схема в архитектурно-планировочном отношении наиболее целесообразна.

Рис. 3.10. Конструктивная схема здания с безригельным каркасом

1 – колонны каркаса; 2 – сборный или монолитный настил перекрытия

В данном случае ригели отсутствуют, а сборный или монолитный диск перекрытия опирается или на капители (уширения) колонн, или непосредственно на колонны (см. рис. 3.10).

В комбинированных конструктивных системах может применяться различное сочетание вертикальных несущих конструкций, которые используются в основных конструктивных системах. На практике наиболее распространены следующие виды конструктивных схем в зданиях с комбинированными системами:

1) Неполный каркас (см. рис. 3.11). Такую схему выбирают исходя из местных сырьевых и производственных условий применения массивных конструкций наружных стен.

Рис. 3.11. Конструктивная схема здания с неполным каркасом (план)

а – плиты перекрытия опираются на ригели каркаса и на наружную несущую стену;

б – ригели каркаса опираются на колонны и на наружную несущую стену

1 – колонны каркаса; 2 – ригели; 3 – сборный настил перекрытия; 4 – несущая стена

2) Схема, в которой каркас расположен в пределах первого этажа (или нескольких этажей), а выше здание имеет стеновую конструктивную систему (см. рис. 3.12).

Рис. 3.12. Пример комбинированной конструктивной системы (разрез)

1 – колонны каркаса; 2 – продольно расположенные ригели; 3 – сборный настил перекрытия; 4 – несущие стены

Одной из модификаций безригельного каркаса является сборно-монолитный рамный или рамно-связевый каркас с плоскими плитами перекрытий, включающий многоэтажные максимальной длиной 13 м колонны квадратного сечения 40x40 см, надколонные, межколонные панели перекрытия и панели-вставки единого размера в плане 2,8x2,8 м и единой толщины 160 и 200 мм, а также диафрагмы жесткости.

Каркас рассчитан на сооружение относительно простых в композиционном отношении зданий высотой до 9 этажей при рамной схеме и 16...20 этажей при рамно-связевой схеме с ячейками в плане 6x6; 6x3 м, а при введении металлических шпренгелей на ячейки 6x9; 6x12 м при высоте 3,0; 3,6 и 4,2 м при полной вертикальной нагрузке до 200 кПа и горизонтальной нагрузке от сейсмических воздействий до 9 баллов.

Фундаменты монолитные и сборные стаканного типа. Наружные ограждающие конструкции самонесущие и навесные из различных материалов или типовых индустриальных изделий других конструктивных систем. Лестницы преимущественно из наборных ступеней по стальным косоурам. Стыки элементов каркаса замоноличиваются, образуя рамную систему, ригелями которой служат перекрытия.

Монтаж конструкций ведется в следующем порядке: монтируют и замоноличивают в стаканах колонны; монтируют надколонные панели с высокой точностью, от которой зависит качество монтажа всего перекрытия; на надколонные панели устанавливают межколонные панели. Затем монтируют панели-вставки. После выверки, рихтовки и фиксации перекрытия устанавливают арматуру в швах замоноличивания и производят замоноличивание швов между панелями и стыками панелей с колоннами по всему перекрытию.

Каркас рассчитывают на действие вертикальной и горизонтальной нагрузок методом заменяющих рам в двух направлениях. При этом в качестве ригеля рамы принимают плиту шириной, равной шагу колонн перпендикулярного направления.

При расчете системы на действие горизонтальных сил в обоих направлениях принимают полную расчетную нагрузку, изгибающие моменты от которой вводят полной величиной в расчетные сочетания. При расчете системы на действие вертикальных сил учитывают работу каркаса в двух стадиях: монтажной и эксплуатационной. В стадии монтажа принимают шарнирное опирание панелей перекрытия в местах специальных монтажных устройств, кроме надколонных панелей, которые жестко соединены с колонной. В эксплуатационной стадии производят расчет рам на полную вертикальную нагрузку в двух направлениях. Расчетные изгибающие моменты распределяют в определенном соотношении между пролетами и надколонными полосами.

Силовые воздействия на колонны в уровне низа панели перекрытия определяют по формулам, учитывающим двухстадийную работу конструкции. Элементы конструктивной системы готовят из бетона класса В25 и армируют арматурой из стали классов А-I; A-II и A-III.

Характерной особенностью системы является узел сопряжения надколонной панели с колонной. Для эффективной передачи нагрузки с панелей на колонну в колонне организуется подрезка по периметру в уровне перекрытия с оголенными четырьмя угловыми стержнями. Воротник надколонной панели в виде уголковой стали с помощью монтажных деталей и сварки соединяется со стержнями.

Узел соединения панелей перекрытия типа стыка Передерия, в котором в скобообразные выпуски арматуры пропускается и замоноличивается продольная арматура 0 12-А-П. Для эффективной передачи вертикальной нагрузки в панелях предусматриваются продольные треугольные пазы, образующие с бетоном замоноличивания шва (шириной 200 мм) своего рода шпонку, хорошо работающую на срез.

Указанная конструктивная система рассчитана на применение в районах со слаборазвитой индустрией сборного железобетона для зданий различного назначения при относительно низких требованиях к показателю индустриальности (степени заводской готовности) системы. Принципиальные решения сборно-монолитного безригельного каркаса.

Технико-экономические показатели системы характеризуются несколько более низким расходом металла, чем каркасно-панельные системы для тех же параметров ячеек, но более высоким расходом бетона и значительной построечной трудоемкостью.

Архитектурные конструкции многоэтажных зданий Общие требования предъявляемые к многоэтажным зданиям Многоэтажные жилые здания – жилые здания от 6 до9 этажей; здания повышенной этажности – от 10 до 25 этажей. По требованию к необходимому минимальному количеству лифтов в зависимости от этажности: Здания 6 – 9 этажей требуют наличия 1 лифта; здания 10 – 19 этажей. 2 лифтов; здания 20 – 25 этажей. В соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 2009 № 384ФЗ Технический регламент о безопасности зданий и...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Тема 1. Конструктивные системы многоэтажных зданий. Лекция 1, 2, 3

Литература:

1. Пособие по проектированию жилых зданий. Выпуск 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85).

2. Магай А.А. Архитектурное проектирование высотных зданий и комплексов. М., АСВ, 2015.

Архитектурные конструкции многоэтажных зданий

Общие требования, предъявляемые к многоэтажным зданиям

Многоэтажные жилые здания – жилые здания от 6 до9 этажей; здания повышенной этажности – от 10 до 25 этажей.

По требованию к необходимому минимальному количеству лифтов в зависимости от этажности:

Здания 6 – 9 этажей требуют наличия 1 лифта;

здания 10 – 19 этажей ………………. 2 лифтов;

здания 20 – 25 этажей………………... 3 лифтов.

В соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 2009 № 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" здания и сооружения делят на три уровня ответственности:

1) повышенный уровень ответственности - здания и сооружения, отнесенные к особо опасным, технически сложным или уникальным объектам;

2) нормальный уровень ответственности - все здания и сооружения, за исключением зданий и сооружений повышенного и пониженного уровней ответственности;

3) пониженный уровень ответственности - здания и сооружения временного (сезонного) назначения, а также здания и сооружения вспомогательного использования, связанные с осуществлением строительства или реконструкции здания или сооружения либо расположенные на земельных участках, предоставленных для индивидуального жилищного строительства.

Расчетные значения усилий в элементах строительных конструкций и основании здания или сооружения должны быть определены с учетом коэффициента надежности по ответственности, принятое значение которого не должно быть ниже:

1) 1,1 - в отношении здания и сооружения повышенного уровня ответственности;

2) 1,0 - в отношении здания и сооружения нормального уровня ответственности;

3) 0,8 - в отношении здания и сооружения пониженного уровня ответственности.

Для зданий и сооружений повышенного уровня ответственности ветровые и снеговые нагрузки рекомендуется определять на основе результатов продувки модели в аэродинамической трубе или численного моделирования. Прочностные расчеты несущих конструкций зданий и сооружений повышенного уровня ответственности следует выполнять не менее, чем по двум различным программным комплексам для повышения степени достоверности расчетов.

Типы конструктивных систем многоэтажных зданий.

Основные:

I — каркасная,

II — стеновая,

III — ствольная (ядро),

IV — оболочковая (труба).

Комбинации :

I+II — каркасно-стеновая,

I+III — каркасно-ствольная,

II+III — ствольно-стеновая,

II+IV — оболочково-стеновая,

III+IV — ствольно-оболочковая (труба в трубе).

Основные конструктивные системы

1. Каркасная КС

В каркасных конструктивных системах основными вертикальными несущими конструкциями являются колонны каркаса, на которые передается нагрузка от перекрытий непосредственно (безригельный каркас) или через ригели (ригельный каркас). Прочность, устойчивость и пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается совместной работой перекрытий и вертикальных конструкций. В зависимости от типа вертикальных конструкций, используемых для обеспечения прочности, устойчивости и жесткости, различают связевые, рамные и рамно-связевые каркасные системы.

При связевой каркасной системе применяется безригельный каркас или ригельный каркас с нежесткими узлами ригелей с колоннами. При нежестких узлах каркас практически не участвует в восприятии горизонтальных нагрузок (кроме колонн, примыкающих к вертикальным диафрагмам жесткости), что позволяет упростить конструктивные решения узлов каркаса, применять однотипные ригели по всей высоте здания, а колонны проектировать как элементы, работающие преимущественно на сжатие. Горизонтальные нагрузки от перекрытий воспринимаются и передаются основанию вертикальными диафрагмами жесткости в виде стен или сквозных раскосных элементов, поясами которых служат колонны (см. рис. 4). Для сокращения требуемого количества вертикальных диафрагм жесткости их рекомендуется проектировать непрямоугольной формы в плане (уголковой, швеллерной и т.п.). С той же целью колонны, расположенные в плоскости вертикальных диафрагм жесткости, могут объединяться распределительными ростверками, расположенными в верху здания, а также в промежуточных уровнях по высоте здания.

В рамной каркасной системе вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимает и передает основанию каркас с жесткими узлами ригелей с колоннами. Рамные каркасные системы рекомендуется применять для малоэтажных зданий.

В рамно-связевой каркасной системе вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают и передают основанию совместно вертикальные диафрагмы жесткости и рамный каркас с жесткими узлами ригелей с колоннами. Вместо сквозных вертикальных диафрагм жесткости могут применяться жесткие вставки, заполняющие отдельные ячейки между ригелями и колоннами. Рамно-связевые каркасные системы рекомендуется применять, если необходимо сократить количество диафрагм жесткости, требуемых для восприятия горизонтальных нагрузок.

В каркасных зданиях связевой и рамно-связевой конструктивных систем наряду с диафрагмами жесткости могут применяться пространственные элементы замкнутой формы в плане, называемые стволами. Каркасные здания со стволами жесткости называют каркасно-ствольными.

Каркасные здания, вертикальными несущими конструкциями которых являются каркас и несущие стены (например, наружные, межсекционные, стены лестничных клеток), называются каркасно-стеновыми. Здания каркасно-стеновой конструктивной системы рекомендуется проектировать с безригельным каркасом или с ригельным каркасом, имеющим нежесткие узлы соединения ригелей с колоннами.

В ствольных конструктивных системах вертикальными несущими конструкциями являются стволы, образуемые преимущественно стенами лестнично-лифтовых шахт, на которые непосредственно или через распределительные ростверки опираются перекрытия. По способу опирания междуэтажных перекрытий различают ствольные системы с консольным, этажерочным и подвесным опиранием этажей.

1.1. Каркасно-стеновая система (с неполным каркасом).

Наружные или внутренние стены в этой системе заменяются отдельными стойками каркаса, что придает гибкость планировочному решению, возможность создания относительно больших по площади помещений, внутри которых размещаются только колонны. Переставить или убрать перегородки при изменении назначения помещений относительно несложно. Недостатком этой системы является значительная материалоемкость наружных стен.

1.2. Каркасно-ствольная система.

Плоские диафрагмы жесткости каркаса объединяют в пространственную опору — ствол, обладающий значительно более высокой жесткостью, чем отдельные диафрагмы, и поэтому способный воспринимать более высокие горизонтальные нагрузки. Ствол воспринимает все горизонтальные нагрузки на здание и часть вертикальных. Стены ствола выполняют или из монолитного железобетона или из стали. При этой системе возможно шарнирное соединение элементов каркаса. Ствол, как правило, располагают в центральной части здания и его объем используют для размещения лифтов, лестниц и инженерных коммуникаций. Пространство между центральным стволом и наружными стенами свободно от опор. Каркас в этой системе стальной или железобетонный.

2. Несущая КС со стеновыми несущими элементами

В этих системах вертикальные несущие конструкции решаются в виде стен, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки. Стены объединяются в пространственную систему с помощью вертикальных диафрагм жесткости и горизонтальных дисков перекрытий.

Различают три основные схемы системы с несущими стенами: продольно-стеновая; поперечно-стеновая; перекрестно-стеновая.

Представляет собой ряд параллельно ориентированных вдоль здания стен, расстояние между которыми называют пролетом. Соответственно различают одно-, двух - и трехпролетные здания. Все пролеты могут быть одной или разной величины. Устойчивость продольных стен в их плоскости обеспечивается постановкой в перпендикулярном направлении диафрагм жесткости (отдельные стены, стены лестничных клеток). Расстояние между поперечными диафрагмами жесткости зависит от толщины стены, ее материала и расстояния по вертикали между горизонтальными опорами (перекрытиями) и регламентируется СНиП «Каменные и армокаменные конструкции».

Схема с продольными несущими стенами применяется в зданиях высотой до 17 этажей. Достоинством этой схемы является возможность изменения планировки этажей при реконструкции зданий, а также использование местных стеновых материалов. Основной недостаток — толщина стен назначается не только расчетом на прочность, но и по требованиям теплозащиты помещений, что может привести к значительному расходу материалов.

Поперечно-стеновая схема применяется в зданиях высотой до 70 этажей. Расстояние между поперечными стенами называют шагом. Различают узкий (до 3,6 м) и широкий (свыше 3,6 м) шаг поперечных стен. Толщина стен определяется только расчетом на прочность и может быть незначительной. Наружные стены выполняют только ограждающие функции и могут быть выполнены из легких эффективных материалов. Их толщина определяется прежде всего необходимостью теплозащиты помещений. Продольная устойчивость здания обеспечивается диафрагмами жесткости (это, как правило, ориентированные по продольной оси здания стены лестничных клеток) и дисками перекрытий.

Достоинство этой схемы — применение легких ограждающих конструкций, возможность устройства в них значительных по площади проемов. Основной недостаток — трудности при модернизации зданий из-за относительно часто расположенных поперечных капитальных стен.

Перекрестно-стеновая схема . Применяется в зданиях ячейковой планировочной структуры, особенно в сейсмоопасных районах.

3. КС в виде перекрестных плоских стен ,

Воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузк

Пример для п.2 и 3: Конструктивная система с поперечными несущими стенами гостиницы «Измайлово», Москва, Россия :

Конструктивное решение: свайное поле с монолитным ростверком, сборный железобетонный каркас по номенклатуре типовых изделий со сборными стенками жёсткости. Ограждающие конструкции по индивидуальной разработке. Было предусмотрено выполнение сборных ограждающих панелей и пилонов на белом цементе в опалубке из нержавеющей стали.

4. Ствольная конструктивная система.

Вертикальными несущими конструкциями служат пространственные замкнутой формы в плане элементы — стволы, воспринимающие все действующие на здание вертикальные и горизонтальные нагрузки. Перекрытия опираются непосредственно на стволы и могут быть одно-и многоствольными.

В зависимости от способа опирания перекрытий на ствол различают две основные схемы:

С консольными и

Подвешенными перекрытиями.

В соответствии с этим здания ствольной КС классифицируют как здания с консольными и подвешенными этажами.

В зданиях с консольными этажами наружные стены не доходят до уровня фундамента, а поддерживаются либо консольными конструкциями опертых на ствол перекрытий, либо консольными поясами. Размеры консольных этажей в плане превышают размеры нижнего этажа, который обычно остается открытым.

В зданиях с подвешенными этажами конструкции перекрытий опирают с одной стороны на центральный лестнично-лифтовый ствол, а с другой — на вертикальные подвески (стальные или железобетонные). Подвески закрепляют или к вершине ствола, или к консольному оголовку.

По типу главных опор, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки, конструктивные схемы зданий с подвешенными этажами условно делят на следующие основные группы:

Со ствольными опорами;

Со стоечными опорами;

С арочными опорами;

С комбинированными опорами, например в виде ствола и стоек.

Рассматриваемая конструктивная схема открывает широкий простор для поиска интересных композиционных решений зданий. Подвески в зданиях таких типов могут быть из стальных полос, прокатных профилей, канатов, стержней, монолитные железобетонные предварительно напряженные, сборные предварительно напряженные, сталежелезобетонные.

4.1. Конструктивная схема с монолитным стволом, поддерживающим на консолях панельные конструкции.

4.2. Оболочково-ствольная конструктивная система.

В отличие от оболочковой системы характерна тем, что в восприятии горизонтальных и вертикальных нагрузок совместно с внутренним стволом участвует замкнутая наружная оболочка-коробка, образованная конструкциями наружных стен здания и способная благодаря соответствующим связям работать под действием горизонтальных нагрузок как одно целое.

5. Оболочковые (коробчатые) и подвесные системы .

Примеры: «Сире Тауэр»:

Здания «Джон Хэнкок» в Бостоне

Центр Джона Хэнкока — 100-этажный небоскрёб в Чикаго. Главная особенность небоскрёба заключается в его пустотелой конструкции, напоминающей большую четырехугольную колонну.

4. Ствольные конструктивные системы

С 1960 х годов в высотное строительство активно внедряются вновь изобретенные конструктивные системы – ствольная и оболочковая. Их изобретение запатентовано американским инженером Ф. Каном (Khan) в 1961 г.

Ствольная конструктивная система в качестве основной несущей конструкции здания, воспринимающей нагрузки и воздействия, содержит вертикальный пространственный стержень – ствол жесткости (закрытого или открытого сечения) на всю высоту здания. Поскольку ствол чаще всего располагают в геометрическом центре плана, возник и распространенный термин «ядро жесткости». Стволы жесткости представляют собой наиболее специфичную для высотного строительства внутреннюю вертикальную несущую конструкцию. Перекрытия опираются непосредственно на стволы, здания могут быть одно- и многоствольными. Самый распространенный вариант конструкции - центрально расположенный монолитный железобетонный ствол. В зависимости от нагрузки (этажности) толщина стен ствола в нижнем ярусе может достигать 60-80 см, а в верхних сокращаться до 20—30 см.

В конструктивно-планировочном отношении удачна относительно редко принимаемая конструкция ствола открытого профиля, например крестообразного сечения. Она исключает трудоемкое и металлоемкое устройство многочисленных надпроемных перемычек, необходимых в стволах закрытого сечения, и упрощает установку лифтов. Ограничение в их применении оправдано только в особо высоких сооружениях, когда жесткость ствола открытого сечения может оказаться недостаточной.

Стальные конструкции стволов представляют собой в большинстве случаев решетчатую систему, обетонируемую после монтажа. Исключения из этого правила встречаются крайне редко, когда ствол имеет не только несущие, но и архитектурно-композиционные функции.

Стволы жесткости представляют собой наиболее специфичную для высотного строительства внутреннюю вертикальную несущую конструкцию. Она присуща большинству высотных зданий различных конструктивных систем: ствольных, ствольно-стеновых, каркасно-ствольных и оболочково-ствольных.

Ствольная конструктивная система – характеризуется тем, что все горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимаются конструкциями ствола, состоящего из монолитных стен или отдельных диафрагм, объединенных в пространственный элемент. Применяется в случаях, когда необходимо повысить амортизационную способность сооружения к сейсмическим толчкам. В ствольных конструктивных системах вертикальными несущими конструкциями являются стволы, образуемые преимущественно стенами лестнично-лифтовых шахт, на которые непосредственно или через распределительные ростверки опираются перекрытия.

Ствольные системы имеют свои разновидности: консольное опирание перекрытий на ствол, подвешивание внешней части перекрытия к верхней несущей консоли «висячий дом» или его опирание посредством стен на нижерасположенную несущую консоль, промежуточное расположение несущих консолей высотой в этаж с передачей в них нагрузки от части этажей.

Стволом или ядром в высотных зданиях является жесткий (монолитно выполненный) лестнично-лифтовой узел. В первом случае перекрытия жестко защемляются в стенах ствола, во втором свободно опираются на ствол и, кроме того, удерживаются подвесками, закрепленными в верхней или промежуточной части ствола. В зданиях с консольными перекрытиями (этажами) наружные стены не доходят до уровня фундамента, а поддерживаются либо консольными конструкциями опертых на ствол перекрытий, либо консольными поясами. Перекрытия опираются с одной стороны на центральный лестнично-лифтовой ствол, а с другой — на вертикальные подвески (стальные или железобетонные). Подвески в зданиях таких типов могут быть из стальных полос, прокатных профилей, канатов, стержней, монолитные железобетонные предварительно напряженные, сборные предварительно напряженные, сталежелезобетонные. Подвески закрепляют или к вершине ствола, или к консольному оголовку. Размеры консольных этажей в плане превышают размеры нижнего этажа, который, как правило, остается открытым.

По типу главных опор, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки, конструктивные схемы зданий с подвешенными этажами условно делят на три основные группы: со ствольными опорами; со стоечными опорами; с арочными опорами. Особую группу представляют здания с комбинированными опорами, например в виде ствола и стоек.

Данная конструктивная схема открывает широкие возможности для поиска интересных архитектурно-планировочных и композиционных решений зданий.

Еще одной системой применяемой при строительстве высотных зданий является подвесная система, которая обычно возводится снизу вверх, когда этажи могут подвешиваться к ядру жесткости и фермам (покрытия). Так как каждый этаж вначале монтируется на земле и затем поднимается, внутренние работы могут продолжаться на верхних этажах, пока новый ярус монтируется на нулевой отметке. Процесс может также идти в обратном направлении в подвесных конструкциях, т. е. после завершения монтажа ядер жесткости и ферм этажи монтируются сверху вниз и внутренние работы идут в той же последовательности. Существует несколько возможных преимуществ в связи с такой обратной схемой: защитные строительные леса по всей высоте здания уже больше не нужны, а используются только для одного этажа, в то время как отдельные рабочие уровни защищены этажом выше. На развертывание зимней стройплощадки требуется меньше усилий, первый этаж остается открытым и может быть использован для строительных приспособлений, что особенно удобно в центре города. Подвесные конструкции не подвержены риску продольного изгиба — это позволяет использовать гибкие стяжки. Данное преимущество может быть быстро утеряно при обязательной огнезащитной облицовке (например, в случае с Банком Гонконга и Шанхая, (архитекторы Фостер и партнеры). Длина соединительных стяжек подвержена изменениям в результате разности зимней и летней температур, и эти изменения усугубляются с каждым дополнительным этажом. Требования подвесных систем к фасаду очень свободны. Стяжки могут переноситься внутрь для предотвращения их расширения из-за разности температур или же устанавливаться снаружи с соответствующей защитой. В обоих случаях изменения длины должно абсорбироваться температурным (компенсационным) швом.

Одним из самых высоких зданий с подвешенными этажами является 31-этажное здание банка «Стандарт Банк Сентер» в ЮАР с четырьмя подземными ярусами. Размеры здания в плане 33,1х33,1 м, высота -130 м. Основной несущей конструкцией является 4-х секционный ствол размерами 14,2х14,2 м с монолитными железобетонными стенами. В уровнях 11-го, 21-го и 31-го этажей на ствол опираются железобетонные предварительно напряженные консольные пояса вылетом 10,45 м. К концам консолей с каждой стороны здания прикреплены по две предварительно напряженные железобетонные подвески, которые поддерживают конструкцию девяти нижележащих этажей. Конструкции перекрытий решены в виде ребристых железобетонных плит, опирающихся одной стороной на стены центрального ствола, а другой – на контурные железобетонные балки, прикрепленные к подвескам. Пролет контурных балок14,2 м, вылет 5 м.

Примером применения подвесной системы может служить здание фирмы «ВМW Тауэр» (г. Мюнхен, Германия), в котором объемно-пространственное решение представляет четырехлепестковый план, что позволило максимально использовать световой фронт всего здания и придать ему пластичную выразительную форму, а углубленный на фасаде технический этаж разделяет объем на две неравных части, перебивая монотонность фасада (рис.3.4.6). Поскольку башня представляет собой здание с подвешенными этажами, строительство его велось особенным способом. Все 22 этажа были выполнены на земле, а затем их подняли. Четыре мощных ствола с дополнительными колоннами поддерживают подвешенные этажи. Высота здания составляет 101 метров, а диаметр составляет 52 метров.

Схема с консольными перекрытиями применена при возведении 37-этажного административного здания Тур дю Миди» высотой 149,2 м в Брюсселе (рис. 3.4.7). Размеры здания 38,6х38,6 м. Опорой здания служит центральный лестнично-лифтовой ствол размерами 19,7х19,7 м со стальным обетонированным каркасом. Несущими элементами перекрытий являются консольные сборно-монолитные железобетонные балки длиной на все здание, заделанные в стены ствола. Вылет консолей 9,65 м.

Рассматриваемые ствольные системы не являются распространенным конструктивным решением. Наиболее распространены системы с комбинированными решениями: ствол в сочетании либо с рамным каркасом, либо с несущей коробкой наружных стен, либо с несущими стенами – диафрагмами.

В конструктивно-планировочном отношении удачна относительно редко принимаемая конструкция ствола открытого профиля, например крестообразного сечения. Она исключает трудоемкое и металлоемкое устройство многочисленных надпроемных перемычек, необходимых в стволах закрытого сечения, и упрощает установку лифтов. Ограничение в их применении оправдано только в особо высоких сооружениях, когда жесткость ствола открытого сечения может оказаться недостаточной. Стальные конструкции стволов представляют собой в большинстве случаев решетчатую систему, обетонируемую после монтажа. Исключения из этого правила встречаются крайне редко, когда ствол имеет не только несущие, но и архитектурно- композиционные функции.

Примером высотного здания каркасно-ствольной конструктивной системы является 57-этажное административное здание «Мэн Монпарнас» в Париже (Франция) высотой 200 м. Здание имеет двояковыпуклую форму в плане со стальным каркасом и монолитным стволом размерами в плане 37х16 м и ступенчатой формы по высоте. Наружные колонны стальные двутаврового профиля, расположены с шагом 5,7 м.; cтены – из навесных панелей. Другой пример 39-этажное здание гостиницы «Штадт Берлин» в Берлине, Германия. Здание прямоугольное в плане, размером 50х24 м; выполнено с железобетонными наружными колоннами, расположенными с шагом 3,0 м и внутренними стенами многоячеистый ствол лестнично-лифтовых шахт общим размером48х9,3 м. толщиной от 70 см до 30 см. Одним из дополнительных способов повышения жесткости зданий каркасно-ствольной конструктивной системы является устройство горизонтальных поясов - ферм, связывающих каркас со стволом жесткости в нескольких уровнях по высоте здания, что позволяет проектировать здания высотой 250 и более метров. Горизонтальные пояса жестко соединяются с конструкциями ствола и шарнирно с наружными колоннами. При изгибе ствола пояса работают как распорки, передающие осевые напряжения непосредственно колоннам по периметру здания. Эти колонны в свою очередь работают как стержни, препятствующие прогибу ствола. Таким образом, ствол полностью воспринимает горизонтальные сдвигающие силы, а горизонтальные пояса передают вертикальную сдвигающую нагрузку от ствола на каркасные конструкции наружных стен. При этом здание работает как единое целое по схеме, аналогичной схеме консольного стержня коробчатого сечения. Примером подвесной системы является здание высотой 114 метров «Hypo-дом» в Мюнхене, по высоте это третий высокий небоскреб в городе. По конструктивному решению это здание похоже на здание БМВ, те же четыре цилиндра, но уже по внешнему контуру поддерживают перекрытия. Здание в 2006 году было реконструировано. Дальнейшее переустройство здания будет касаться перевода его в "Green Building" зеленое здание, что потребует при дальнейшей реконструкции значительных изменений в части инженерных систем и оборудования, поскольку в настоящее время в здании работает центральное кондиционирование.

5. Конструктивная схема с монолитным стволом, поддерживающим на консолях панельные конструкции.

6. Оболочковые (коробчатые) и подвесные системы.

Оболочковые (коробчатые) системы

С 1960 х годов в высотное строительство активно внедряются вновь изобретенные конструктивные системы – коробчатая (оболочковая) и ствольная. Их изобретение запатентовано американским инженером Ф. Каном (Khan) в 1961 г.

Коробчатая конструктивная система является максимально жесткой конструктивной системой, поскольку ее несущие конструкции расположены по внешнему контуру. Поэтому она наиболее часто применяется в проектировании самых высоких зданий – 200 м и выше.

Основной коробчатой системе сопутствуют два варианта комбинированных – оболочково-ствольная («труба в трубе») и оболочково-диафрагмовая («пучок труб»).

В коробчатой системе в центре плана располагают ствол с размещенными в его пространстве лифтовых шахт и общих холлов. Ствол воспринимает основную долю всех нагрузок, и расположенные по периметру здания несущие элементы в виде отдельных стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных стержней и др.), пилонов, которые также могут быть объединены в единую конструкцию. Жесткость ствольной системы, ее устойчивость и способность к гашению вынужденных колебаний обеспечиваются заделкой центрального ствола в фундамент.

Индивидуальной специфической задачей проектирования оболочковых зданий стало решение конструкции несущей наружной оболочки, совмещающей несущие и ограждающие функции.

Средством повышения жесткости оболочки может служить также переход от оболочковой к оболочково-диафрагмовой конструкции («пучку труб»). Конструкцию оболочки выполняют как из стальных элементов, так и из железобетона. Железобетонные оболочки выполняют монолитными или сборными, но чаще всего из конструктивного легкого бетона, совмещая несущие и теплоизолирующие функции стены. В последние годы оболочки в Европе выполняют преимущественно монолитными из тяжелого бетона (перфорированная стена) с последующим утеплением и внешней облицовкой.

Для элементов стальных оболочек чаще всего применяют прокатные или сварные элементы закрытого прямоугольного сечения также с последующим утеплением и облицовкой.

Для повышения сопротивления внешним воздействиям несущей системы зданий высотой более 250 м применяют преимущественно ствольные конструктивные системы: “труба в трубе” и “труба в ферме”. Большинство высотных зданий оболочкового типа построено на оболочково-ствольной системе, хотя отдельные выдающиеся объекты, такие как 100-этажное здание «Джон Хэнкок» в Чикаго и Международный финансовый центр в Тайбее имеют оболочковую конструктивную систему «труба в ферме», (рис.3.3.1). По этой схеме наружный периметр стен жестко связан со стволом и дополнительно укреплен мощными диагональными связями. В этом случае все здание работает как жесткая консоль, заделанная в тело фундамента.

Оболочковая (коробчатая) КС основана на принципе восприятия всех горизонтальных нагрузок только наружной стеновой коробкой, которая решается обычно в виде жесткой пространственной решетки (безраскосной или раскосной).

По сути, решетка представляет собой элементы каркаса, вынесенные на периметр здания. Стойки каркаса служат простенками, ригели каркаса — надоконными перемычками. Внутренние опоры (чаще всего центрально расположенный ствол) работают только на вертикальные нагрузки. В пределах центрального ствола располагаются лифты, лестничные клетки, все основные инженерные коммуникации. При такой системе можно проектировать широкие в плане здания и глубокие рабочие помещения с искусственным освещением и микроклиматом.

Поскольку основная масса несущих конструкций расположена по контуру здания, то это повышает сопротивляемость здания горизонтальным нагрузкам и дает оболочковой системе преимущество перед другими системами, прежде всего при строительстве высотных зданий. Кроме того, возможно облегчение конструкции перекрытий, поскольку они освобождаются от передачи горизонтальных нагрузок на ствол.

Оболочковая (коробчатая) конструктивная система основана на принципе восприятия всех горизонтальных нагрузок только наружной стеновой коробкой, которая решается обычно в виде жесткой пространственной решетки (безраскосной или раскосной).

Примеры: «Сире Тауэр»:

Чикаго называют «Городом ветров» – средняя скорость ветра здесь составляет 16 миль в час. Чтобы обеспечить устойчивость небоскреба, архитектор Брюс Грэм использовал конструкцию из стальных связанных труб квадратного сечения, образующих жесткий каркас здания.

Нижняя часть «Сире Тауэр» – до 50-го этажа – состоит из девяти труб, объединенных в единую структуру и образующих в основании здания квадрат, раскинувшийся на территории двух городских кварталов.

Выше 50-го этажа каркас начинает сужаться. Семь труб идут до 66-го этажа, еще пять – до 90-го этажа, а две трубы формируют оставшиеся 20 этажей. Количества стали, потраченной на строительство этого трубчатого каркаса, хватило бы для создания 52 000 автомобилей. Он очень жесток: вершина постройки раскачивается с максимальной амплитудой всего в 1 фут (0,3 м).

Общая масса здания составляет 222 500 тонн. Оно стоит на 114 бетонных с каменной засыпкой сваях, глубоко вбитых в твердое скальное основание. Самый нижний уровень башни залегает на 13 м ниже уровня улицы. На заливку фундамента пошло более 600 000 кубометров бетона – этого количества хватило бы, чтобы построить 8-рядную автостраду протяженностью в пять миль. В здании проложено 3220 км электрического кабеля. А телефонными кабелями (их протяженность составляет 69 200 км) можно 1,75 раза обернуть всю нашу планету по экватору.

Каркасно-ствольная система «Петронас Тауэр», Куала Лумпур, Малайзия:

Башни-близнецы торгово-делового центра «Петронас Тауэр» высотой по 452 м каждая. Опоры фундамента башен находятся под землей на глубине свыше 100 м, общая площадь комплекса — около 1 млн. м2.

Проект этого строения из стекла, бетона и стали создавали Ранхилл Берсекуту и Торнтон Томасетти. В ходе изучения местности выяснилось, что под башнями располагается разный грунт, что вызвало бы просадку одной из башен. Поэтому было решено передвинуть их на 60 метров и забить сваи на 100 метров, сделавшие его самым большим в мире фундаментом. В плане строение имеет символ ислама восьмиугольную звезду. Этому способствовало участие премьер-министра Малайзии, желающего построить здание в стиле ислама. Оба строения соединяются воздушным мостом на уровне 42 этажа. Мост обеспечивает не только противопожарную безопасность, но также влияет на общую надежность здания, спроектированную и без того на высоком уровне. Огромное количество стали ушло на постройку Петронас Тауэр – 36 910 тонн. В силу использования материалов только из Малайзии, пришлось попытаться заменить сталь новым эластичным бетоном, который успешно производился здесь для новой высотки. Здание имеет подземную парковку на 4500 автомобилей. Постройка оборудована скоростными лифтами, так для того, чтобы добраться до самого верхнего этажа потребуется всего 90 секунд. Для лифта в силу ограниченности пространства была использована интересная схема – сами лифты являются двухэтажными, соответственно, один из них останавливается только на четных этажах, а другой на нечетных.

6.1. Коробчато-ствольная (оболочково-ствольная) конструктивная система (или «труба в трубе»)

Коробчато-ствольная (оболочково-ствольная) конструктивная система (или «труба в трубе») – характеризуется тем, что горизонтальные и вертикальные нагрузки в здании воспринимаются совместно внутренним стволом и замкнутой наружной коробкой (оболочкой), образованной несущими конструкциями наружных стен. Наружная коробка обычно выполняется в виде жесткой пространственной безраскосной решетки, элементами которой являются стальные или железобетонные колонны, устанавливаемые, как правило, с малым шагом, и поэтажные обвязочные балки. Элементы решетки наряду с несущими выполняют и ограждающие функции. При большом шаге колонн решетку усиливают раскосами или раскосными поясами, располагаемыми в два и более ярусов по высоте здания. Иногда наружная коробка образуется монолитными железобетонными стенами с проемами.

Совместная работа наружной оболочки и внутреннего ствола обеспечивается вертикальными связями (ростверками) в пределах технических этажей, а также жесткими дисками перекрытий. За счет совместной работы наружной оболочки и ствола при применении оболочково-ствольной системы жесткость всего сооружения повышается на 30—50% по сравнению с кар-касно-ствольной конструктивной системой и, соответственно, уменьшаются прогибы от горизонтальных нагрузок.

Эта система получила название «Tube-A-Tube» («труба в трубе»). Наружную оболочку обычно выполняют в виде жесткой пространственной безраскосной решетки, элементами которой являются стальные или железобетонные колонны и поэтажные обвязочные балки. Колонны устанавливают, как правило, с малым шагом. При большом шаге колонн решетку усиливают рас­косами или раскосными поясами, размещаемыми в два и более яруса по высоте здания. Иногда наружная оболочка образуется монолитными железобетонными стенами с проемами.

Примеры:

Ствольно-каркасная система здания фирмы БМВ, Мюнхен, Германия

Строительство здания проходило с 1968 по 1972 года и было построено как раз к началу Олимпийских игр, проходивших в городе. Архитектором стал австриец Карл Шванцер. 22-этажный небоскрёб высотой 101 метр был открыт 18 мая 1973 год. Внешне здание создано наподобие четырёхцилиндрового двигателя, а расположенный рядом музей изображает собой головку цилиндра. Все четыре «цилиндра» стоят не на земле, а на незаметном центральном основании. Диаметр здания — 52,3 метра. Стоимость строительства — 109 миллионов марок. По состоянию на 2013 год в здании работают около 1500 сотрудников.

Факты

На несущей крестовине вверху башни изначально планировалось расположить огромный корпоративный логотип, но архитектурное ведомство Мюнхена посчитало это слишком броским. Компания начала судебный процесс, и во время него, в начале Олимпиады, вывесила свои эмблемы, отпечатанные на полотне, так, чтобы их было видно с олимпийского стадиона. За это BMW была оштрафована на 110 тысяч марок. Лишь осенью 1973 года концерн получил разрешение вывесить свои логотипы со всех четырёх сторон

7. Крупнопанельные здания

При малопролетных перекрытиях рекомендуется применять перекрестно-стеновую конструктивную систему. Размеры конструктивных ячеек рекомендуется назначать из условия, чтобы плиты перекрытий опирались на стены по контуру или трем сторонам (двум длинным и одной короткой).

При среднепролетных перекрытиях могут применяться перекрестно-стеновая, поперечно-стеновая или продольно-стеновая конструктивные системы.

При перекрестно-стеновой конструктивной системе наружные стены рекомендуется проектировать несущими, а размеры конструктивных ячеек назначать так, чтобы каждая из них перекрывалась одной или двумя плитами перекрытий.

При поперечно-стеновой конструктивной системе наружные продольные стены проектируются ненесущими. В зданиях такой системы несущие поперечные стены рекомендуется проектировать сквозными на всю ширину здания, а внутренние продольные стены располагать так, чтобы они хотя бы попарно объединяли поперечные стены.

При продольно-стеновой конструктивной системе все наружные стены проектируются несущими. Шаг поперечных стен, являющихся поперечными диафрагмами жесткости, необходимо обосновывать расчетом и принимать не более 24 м.

В крупнопанельных зданиях для восприятия усилий, действующих в плоскости горизонтальных диафрагм жесткости, сборные железобетонные плиты перекрытия и покрытия рекомендуется соединять между собой не менее чем двумя связями вдоль каждой грани. Расстояние между связями рекомендуется принимать не более 3,6 м. Требуемое сечение связей назначается по расчету. Рекомендуется сечение связей принимать таким (рис. 6), чтобы они обеспечивали восприятие растягивающих усилий не менее следующих значений:

для связей, расположенных в перекрытиях вдоль длины протяженного в плане здания, - 15 кН (1,5 тс) на 1 м ширины здания;

для связей, расположенных в перекрытиях перпендикулярно длине протяженного в плане здания, а также связей зданий компактной формы, - 10 кН (1 тс) на 1 м длины здания.

Монолитное строительство

Как всё начиналось. История монолитного строительства

Древний Рим. Интересна история развития монолитного строительства. Первый и самый известный пример сооружения с использованием этого метода датируется 118-120 гг. н.э. В Риме сохранился замечательный памятник эпохи императора Адриана - храм всех богов - Пантеон (зодчий Аполлодор).

Россия. В начале XX века в связи с поиском новых форм были открыты новые возможности бетона, и традиционная эстетика архитектурной композиции заменилась иной эстетикой конструктивизма.

Новые технологии появились и в России, причем появились еще в XIX веке, благодаря строительству храмов и дворцов. В 1802 году армированный монолитный бетон был использован при устройстве перекрытий дворца в Царском селе (ныне - г. Пушкин). В 80-х годах XIX века в С.-Петербурге построили ряд зданий, в том числе здание Госбанка (наб. реки Фонтанки, 70-72), стены и перекрытия которых были выполнены из монолитного железобетона.

Начиная с конца 20-х годов в строительную практику внедряются различные монолитные конструкции: оболочки, купола, шатры и т.д. Так, в Москве были построены Центральный телеграф (ул. Тверская, 7 (1927-1929 гг.)), дом «Известий» на Пушкинской площади (1927-1929 гг.), здания министерств легкой промышленности и земледелия (ул. Садово-Спасская, д.11/1); в Ленинграде - Дом Советов (Московский проспект, 212). Универсальность монолитного строительства позволяла изменять привычные формы, создавая новый архитектурный облик страны.

В 1947 году было решено возвести небоскребы, ни в чем не уступающие американским образцам, а в идеале их превосходящие (задача едва ли не сходная с той, что была поставлена императором Адрианом при строительстве Пантеона).

До начала строительства высотных зданий в Москве отсутствовала практика возведения сооружений выше 10 этажей. Приходилось строить и проектировать параллельно. Нужно было также учитывать сложную геологию московских грунтов. Поэтому при всей схожести наших высоток с американскими небоскребами они значительно ниже своих прототипов.

Все «Семь сестер» были заложены в один день, 7 сентября 1947 года - в день восьмисотлетия Москвы: здание МГУ на Воробьевых горах (310 м), имеет сходство с фасадом правительственного здания в Манхэттене (Manhattan Municipal Building); гостиница «Украина» (200 м); жилой дом на Кудринской площади (156 м, напоминает Кливлендский небоскреб Терминал Тауэр (Terminal Tower)); жилой дом на Котельнической набережной (176 м); административно-жилое здание на площади Красных ворот (138 м); здание Министерства иностранных дел (172 м, есть сходство с Вулворт-билдинг в Манхэттене (Woolworth Building)) и гостиница «Ленинградская» (136 м, аналог здания суда в Манхэттене (Manhattan United States Courthouse)).

Перспективы. В монолитном домостроении прослеживаются два направления развития. Одно из них связано с массовым возведением ординарных зданий (преимущественно жилых), другое - нацелено на возведение уникальных сооружений. Первое направление охватывает огромный рынок жилья всех категорий. Спрос на качественное жилье растет, одновременно с этим растет потребность в разнообразных архитектурных решениях, создающих современный облик «спальных» районов. Сомнений быть не может: работы в этой области хватит на 100 лет.

Второе направление - это строительство по индивидуальным проектам целых комплексов, выполняющих роль градостроительных акцентов (примером может служить офисный центр «Москва-Сити»). (Марина Алазнели, пресс-служба «СВЕЗА»)

Сборные ж/б здания

Панелью называется плоскостной сборный элемент, применяемый для возведения стен и перегородок. Панель, высотой на этаж и длиной в плане не менее размера помещения, которое она ограждает или разделяет, называется крупной панелью, панели других размеров называются мелкими панелями.

Сборной плитой называется плоскостной элемент заводского изготовления, применяемый при возведении перекрытий, крыш и фундаментов.

Блоком называется самоустойчивый при монтаже сборный элемент преимущественно призматической формы, применяемый для возведения наружных и внутренних стен, фундаментов, устройства вентиляции и мусоропроводов, размещения электротехнического или санитарно-технического оборудования. Мелкие блоки устанавливают, как правило, вручную; крупные блоки - с помощью монтажных механизмов. Блоки могут быть сплошными и пустотелыми.

Крупные блоки бетонных зданий выполняются из тяжелого, легкого или ячеистого бетона. Для зданий высотой один-два этажа при предполагаемом сроке службы не более 25 лет могут применяться блоки из гипсобетона.

Объемным блоком называется предварительно изготовленная часть объема здания, огражденная со всех или некоторых сторон.

Объемные блоки могут проектироваться несущими, самонесущими и ненесущими.

Несущим называется объемный блок, на который опираются расположенные над ним объемные блоки, плиты перекрытия или другие несущие конструкции здания.

Самонесущим называется объемный блок, у которого плита перекрытия поэтажно опирается на несущие стены или другие вертикальные несущие конструкции здания (каркас, лестнично-лифтовой ствол) и участвует вместе с ними в обеспечении прочности, жесткости и устойчивости здания.

Ненесущим называется объемный блок, который устанавливается на перекрытие, передает на него нагрузки и не участвует в обеспечении прочности, жесткости и устойчивости здания (например, санитарно-техническая кабина, устанавливаемая на перекрытие).

Сборные здания со стенами из крупных панелей и перекрытиями из сборных плит называются крупнопанельными. Наряду с плоскостными сборными элементами в крупнопанельном здании могут применяться ненесущие и самонесущие объемные блоки.

Сборное здание со стенами из крупных блоков называется крупноблочным.

Сборное здание, выполненное из несущих объемных блоков и плоскостных сборных элементов, называется панельно-блочным.

Сборное здание, выполненное целиком из объемных блоков, называется объемно-блочным.

Унификация и индустриализация решений в многоэтажном гражданском строительстве

К настоящему времени создан Общесоюзный строительный Каталог типовых конструкций и изделий из различных материалов для зданий и сооружений всех видов строительства.

На основе и в развитие Общесоюзного созданы отраслевые и территориальные каталоги для жилищно-гражданского строительства, ориентированные на сложившиеся местные производственные и сырьевые базы. Всего в настоящее время в жилищно-гражданском строительстве используется свыше 130 каталогов. В стране создана мощная строительная индустрия. Столь грандиозная производственная база потребовала разработки новой системы — открытой системы типизации. Смысл ее состоит в том, что объектом типизации являются не здания или их части, а строго выверенный ограниченный сортамент индустриальных изделий, из набора которых в различных комбинациях должны комплектоваться здания, разнообразные по объемно-планировочным решениям и архитектуре фасадов.

Эта принципиально новая система типизации в значительной мере реализована в методе Единого каталога унифицированных изделий для строительства в Москве (территориальный каталог ТК1-2). В его состав входят: панельные конструкции для строительства жилых зданий; каркасно-панельные конструкции (со сборным железобетонным унифицированным каркасом) для строительства гражданских и производственных зданий.

Основные положения Единого каталога: все размеры подчинены правилам модульной координации (МКРС); регламентированы правила привязки всех сборных изделий к координатным осям зданий; выявлены комбинаторики характерных архитектурно-конструктивных ситуаций; отобраны наиболее прогрессивные и экономичные виды конструкций; разработаны унифицированные узлы сопряжений конструктивных элементов; унифицированы нормативные нагрузки и ряд других параметров (теплофизических и т.п.); унифицированы ряды геометрических размеров пролетов, шагов, высот.

Геометрические параметры, принятые в качестве базы Единого каталога, подчинены определенным закономерностям, основанным на математических модульных рядах; в качестве основного принят модуль 0,6 м а в случае необходимости — дополнительный модуль 0,3 м. На этом модульном ряде и основан каталог. Он содержит необходимую номенклатуру для строительства жилых домов с высотой этажа 2,8 м и с единым модульным рядом размеров в плане 1,2; 1,8; 2,4; ...; 6,6м (М = 0,6 м), общественных зданий с высотой этажа 3; 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 6,0 м, основанных на едином модульном ряде размеров в плане 1,8; 2,4; 3; 3,6; 4,8; 6; 7,2; 9; 12; 15; 18; 24 м.

При составлении каталога предусмотрено осуществление различных конструктивных систем зданий: панельных с узким, широким и смешанным шагом поперечных несущих стен для жилых домов; каркасных с поперечным и продольным направлениями ригелей для жилых и общественных зданий и др. Этажность жилых домов предусматривается 9, 12, 16, 25 этажей, общественных — до 30 этажей.

Каталог включает широкий набор изделий, обеспечивающий создание разнообразных архитектурно-планировочных и объемных структур зданий (дома с прямоугольной. конфигурацией, угловой, ступенчатой, со сдвижкой в плане, трилистник и т, п.).

Для Каталога выбраны наиболее рациональные экономические и вместе с тем перспективные конструкции и конструктивные схемы индустриальных панельных и каркасных жилых домов, общественных и производственных зданий.

Идея Единого каталога «от изделия к проекту» допускает и такие методы типового проектирования, как блок-секционный, блок-квартирный и др. В укрупненных объемно-планировочных элементах (КОПЭ) применены изделия и методы Единого каталога (см. ниже).

Монолитные и сборно-монолитные жилые здания рекомендуется проектировать на основе стеновых конструктивных систем. При технико-экономическом обосновании допускается применение ствольных и каркасно-ствольных конструктивных систем.

Для монолитных и сборно-монолитных зданий с монолитными или сборно-монолитными наружными стенами рекомендуется применять перекрестно-стеновую конструктивную систему с несущими поперечными и продольными стенами, в том числе наружными. Монолитные и сборно-монолитные перекрытия рассматривают как защемленные по контуру.

Сборные перекрытия рассматривают как защемленные стенами и опертые по двум или трем сторонам.

Для сборно-монолитных зданий со сборными наружными стенами при наличии сквозных внутренних продольных стен рекомендуется принимать перекрестно-стеновую систему с ненесущими наружными стенами. При наличии отдельных продольных диафрагм жесткости применяется поперечно-стеновая конструктивная система, при которой перекрытия рассматриваются как защемленные стенами по двум противоположным сторонам.

Для сборно-монолитных зданий, с защемленными по двум сторонам монолитными перекрытиями, допускается применять поперечно-стеновую конструктивную систему с плоской рамой или радиальным расположением стен.

В зависимости от назначения и размеров помещений, располагаемых в первых этажах монолитных и сборно-монолитных зданий, может быть использована стеновая или каркасная конструктивные системы:

стеновые системы с полным совпадением осей нижних и верхних этажей;

стеновые системы с неполным (частичным) совпадением осей стен нижних и верхних этажей;

каркасные системы с полным совпадением осей каркаса нижних и стен верхних этажей;

каркасные системы с неполным (частичным) совпадением осей каркаса нижних и стен верхних этажей.

Стеновые системы с полным совпадением осей стен нижних и верхних этажей следует применять, если в нижних этажах жилых зданий размещаются предприятия, не требующие больших помещений.

Стеновые системы с неполным (частичным) совпадением осей стен нижних и верхних этажей целесообразно применять, если в нижних этажах расположены помещения больших размеров (пролет 9 м и более) и допускается наличие опор в виде пилонов, колонн сложного профиля, арок, стен, лестнично-лифтовых узлов.

Монолитные и сборно-монолитные здания по методу их возведения рекомендуется применять следующих типов :

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в скользящей опалубке (рис. 2, а) и монолитными перекрытиями, возводимыми в мелкощитовой опалубке методом "снизу вверх" (рис. 2, б), или в крупнощитовой опалубке перекрытий методом "сверху вниз" (рис. 2, в);

с монолитными внутренними и торцевыми наружными стенами, монолитными перекрытиями, возводимыми в объемно-переставной опалубке, извлекаемой на фасад (рис. 2, г), или в крупнощитовых опалубках стен и перекрытий (рис. 2, д). Наружные стены в этом случае выполняются монолитными в крупнощитовой и мелкощитовой опалубках после возведения внутренних стен и перекрытий (рис. 2, е) или из сборных панелей, крупных и мелких блоков кирпичной кладки;

с монолитными или сборно-монолитными наружными стенами и монолитными внутренними стенами, возводимыми в переставных опалубках, извлекаемых вверх (крупнощитовой или крупнощитовой в сочетании с блочной) (рис. 2, ж, з). Перекрытия в этом случае выполняются сборными или сборно-монолитными с применением сборных плит-скорлуп, выполняющих роль несъемной опалубки;

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в объемно-передвижной опалубке (рис. 2, и) способом поярусного бетонирования, и сборными или монолитными перекрытиями;

с монолитными внутренними стенами, возводимыми в крупнощитовой опалубке стен. Перекрытия в этом случае выполняются из сборных или сборно-монолитных плит, наружные стены - из сборных панелей, крупных и мелких блоков, кирпичной кладки;

с монолитными ядрами жесткости, возводимыми в переставной или скользящей опалубке, сборными панелями стен и перекрытий;

Скользящей опалубкой называется опалубка, состоящая из щитов, закрепленных на домкратных рамах, рабочего пола, домкратов, насосных станций и других элементов, и предназначенная для возведения вертикальных стен зданий. Вся система элементов скользящей опалубки по мере бетонирования стен поднимается вверх домкратами с постоянной скоростью.

Мелкощитовой опалубкой называется опалубка, состоящая из наборов щитов площадью около 1 м2 и других элементов небольшого размера массой не более 50 кг. Допускается сборка щитов в укрупненные элементы, панели или пространственные блоки с минимальным числом доборных элементов.

Крупнощитовой опалубкой называется опалубка, состоящая из крупноразмерных щитов, элементов соединения и крепления. Щиты опалубки воспринимают все технологические нагрузки без установки доборных несущих и поддерживающих элементов и комплектуются подмостями, подкосами, регулировочными и установочными системами.

Объемно-передвижной опалубкой называется опалубка, представляющая собой систему вертикальных и горизонтальных щитов, шарнирно-объединенных в П-образную секцию, которая в свою очередь образуется путем соединения двух Г-образных полусекции и, в случае необходимости, вставкой щита перекрытия.

Объемно-передвижной опалубкой называется опалубка, представляющая собой систему из наружных щитов и складывающегося сердечника, перемещающегося поярусно по вертикали по четырем стойкам.

Блочной опалубкой называется опалубка, состоящая из системы вертикальных щитов и угловых элементов, шарнирно объединенных специальными элементами в пространственные блок-формы.

Каменные здания могут иметь стены из каменной кладки или из сборных элементов (блоков или панелей).

Каменная кладка выполняется из кирпича, пустотелых керамических и бетонных камней (из естественных или искусственных материалов), а также облегченной кирпичной кладки с плитным утеплителем, засыпкой из пористых заполнителей или вспениваемых в полости кладки полимерных композиций.

Крупные блоки каменных зданий выполняются из кирпича, керамических блоков и из природного камня (пиленого или чистой тески).

Панели каменных зданий выполняются из виброкирпичной кладки или керамических блоков. Панели наружных стен могут иметь слой из плитного утеплителя.

Конструктивная система	Расстояние между температурно- усадочными швами, м, при перекрытиях
		монолитных	сборных
Перекрестно-стеновая с несущими наружными и внутренними стенами, продольно-стеновая
Перекрестно-стеновая с ненесущими наружными стенами, поперечно-стеновая с отдельными продольными диафрагмами
Поперечно-стеновая без продольных диафрагм

Стены из монолитного бетона

Наружные и внутренние стены из монолитного бетона при применении переставных опалубок возводятся одновременно или последовательно (сначала внутренние стены, а затем наружные или наоборот).

Для возведения несущих стен из монолитного бетона рекомендуется применять тяжелые бетоны класса не ниже В7,5 и легкие бетоны класса не ниже В5. В зданиях высотой четыре и менее этажей допускается в несущих стенах применять легкие бетоны класса В3,5. Для внутренних стен плотность легких бетонов должна быть не ниже 1700 кг/м3.

Монолитные однослойные наружные стены рекомендуется проектировать из легкого бетона плотной структуры. При межзерновой пористости бетона не более 3 % и класса бетона не ниже В3,5 в нормальной и сухой по влажности зонах допускается наружные стены проектировать без защитно-декоративного слоя. Наружные легкобетонные стены без защитно-декоративного слоя следует окрашивать гидрофобными составами.

Наружные однослойные стены рекомендуется проектировать из легких бетонов с плотностью не более 1400 кг/м3. При технико-экономическом обосновании в однослойных наружных стенах допускается применять легкие бетоны плотностью более 1400 кг/м3.

Слоистые наружные стены можно проектировать из двух или трех основных слоев. Двухслойные наружные стены могут иметь утепляющий слой с наружной или внутренней стороны. В трехслойных наружных стенах утепляющий слой располагается между бетонными слоями.

Двухслойные наружные стены с утеплителем с наружной стороны могут быть монолитными и сборно-монолитными.

Монолитные стены возводят в два этапа. На первом этапе в переставных опалубках из тяжелого бетона возводят внутренний слой стены, на втором - наружный слой из теплоизоляционного легкого монолитного бетона.

Сборно-монолитная стена состоит из внутреннего монолитного слоя, выполняемого из тяжелого бетона, и наружного слоя - из сборных элементов.

Двухслойная наружная стена с утеплением с внутренней стороны состоит из наружного монолитного бетонного слоя, внутреннего утепляющего слоя - из газобетонных блоков толщиной не более 5 см или из жестких плитных утеплителей (например, из пенополистирола) толщиной не более 3 см и внутреннего отделочного слоя (рис. 26, а).

Ограничение толщин утепляющих слоев связано с обеспечением нормального тепловлажностного режима стен.

Тяжелый бетон целесообразно применять при расчетных зимних температурах, не превышающих минус 7°С. В остальных случаях необходимо применять легкие бетоны.

сначала на внутреннем щите опалубки укладывают слой утеплителя, затем опалубку собирают и бетонируют слой из монолитного бетона. При этом можно применять некалиброванные по толщине плиты утеплителя;

плиты утеплителя устанавливают после бетонирования стен.

При этом необходимо применять калиброванные по толщине плиты утеплителя.

При проектировании двухслойных стен с утеплителем с внутренней стороны следует учитывать, что возведение таких стен проще, чем стен с утеплителем с наружной стороны, но их применение ограничивается условием отсутствия точки росы в пределах толщины утепляющего слоя.

Трехслойные наружные стены рекомендуется проектировать сборно-монолитными, состоящими из внутреннего несущего слоя монолитного тяжелого бетона и утепленной сборной панели-скорлупы, устанавливаемой с наружной стороны. Панель-скорлупу можно устанавливать до и после возведения монолитной части стены (рис. 26, б).

Допускается трехслойные наружные стены проектировать с наружными и внутренними слоями из монолитного бетона и утепляющим слоем из жестких плитных утеплителей (рис. 26, в).

Монолитные здания – определение по СНиП 2.08.01.-85

Монолитные и сборно-монолитные здания по методу их возведения рекомендуется применять следующих типов:

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в скользящей опалубке и монолитными перекрытиями, возводимыми в мелкощитовой опалубке методом «снизу-вверх», или в крупнощитовой опалубке перекрытий методом «сверху-вниз» ;

с монолитными внутренними и торцевыми наружными стенами, монолитными перекрытиями, возводимыми в объемно-переставной опалубке , извлекаемой на фасад, или в крупнощитовых опалубках стен и перекрытий . Наружные стены в этом случае выполняются монолитными в крупнощитовой и мелкощитовой опалубках после возведения внутренних стен и перекрытий или из сборных панелей, крупных и мелких блоков кирпичной кладки;

с монолитными или сборно-монолитными наружными стенами и монолитными внутренними стенами, возводимыми в переставных опалубках, извлекаемых вверх (крупнощитовой или крупнощитовой в сочетании с блочной). Перекрытия в этом случае выполняются сборными или сборно-монолитными с применением сборных плит - скорлуп, выполняющих роль несъемной опалубки;

с монолитными наружными и внутренними стенами, возводимыми в объемно- передвижной опалубке способом поярусного бетонирования , и сборными или монолитными перекрытиями;

с монолитными внутренними стенами, возводимыми в крупно-щитовой опалубке стен . Перекрытия в этом случае выполняются из сборных или сборно-монолитных плит, наружные стены - из сборных панелей, крупных и мелких блоков, кирпичной кладки;

с монолитными ядрами жесткости , возводимыми в переставной или скользящей опалубке, сборными панелями стен и перекрытий;

с монолитными ядрами жесткости, сборными колоннами каркаса, сборными панелями наружных стен и перекрытиями, возводимыми методом подъема.

Монолитные здания

Несущая КС монолитного железобетонного здания состоит из фундамента, опирающихся на него вертикальных несущих элементов (колонн и стен) и объединяющих их в единую пространственную систему горизонтальных элементов (плит перекрытий и покрытия).

В зависимости от типа вертикальных несущих элементов (колонны и стены) конструктивные системы разделяют на (рис. 5.1, а, б, в):

Колонные, где основным несущим вертикальным элементом являются колонны;

Стеновые, где основным несущим элементом являются стены;

Колонно-стеновые, или смешанные, где вертикальными несущими элементами являются колонны и стены.

Фрагменты планов зданий:

а - колонная КС; б - стеновая КС; в - смешанная КС;

1 - плита перекрытия; 2 - колонны; 3 – стены

Нижние этажи часто решают в одной конструктивной системе, а верхние - в другой. Конструктивная система таких зданий является комбинированной.

В зависимости от инженерно-геологических условий, нагрузок и проектного задания фундаменты выполняют в виде отдельных плит переменной толщины под колонны (рис. 5.2, а), ленточных плит под колонны и стену (рис. 5.2, б) и общей фундаментной плиты по всей площади конструктивной системы (рис. 5.2, в). При большой толщине плит применяют более экономичные, чем сплошные, ребристые и коробчатые плиты (рис. 5.2, г, д). При слабых грунтах устраивают свайные фундаменты.

Прямоугольные колонны (пилоны) с вытянутым поперечным сечением имеют соотношения b/а<4 или hэт/b>4. Более вытянутые в плане колонны следует относить к стенам.

Безбалочные перекрытия: а - гладкая плита; 6 - плита с капителями

В многоэтажных зданиях наиболее часто применяют смешанные колонно-стеновые КС.

Несущую конструктивную систему рекомендуется проектировать таким образом, чтобы вертикальные несущие элементы (колонны, стены) располагались от фундамента один над другим по высоте здания, т.е. были соосными. В тех случаях, когда колонны и стены не выполняются по одной оси, под «висячими» колоннами и стенами следует предусматривать устройство ребер жесткости и балок-стенок.

Конструктивную систему зданий рекомендуется разделять осадочными швами при различной высоте здания, а также в зависимости от длины здания - температурно-усадочными швами. Требуемые расстояния между температурно-усадочными швами по длине здания следует устанавливать расчетом. На период строительства возможно устройство временных деформационных швов, которые потом ликвидируются.

Современные системы остекления фасадов

Перенос тепла в светопрозрачных ограждающих конструкциях может происходить с помощью излучения, конвекции и теплопроводности. Изменить теплозащитные свойства можно путём влияния на эти составляющие теплообмена.

Существует несколько способов влияния на тепловые характеристики оконных конструкций:

─ увеличение количества слоев остекления, что недостаточно эффективно, так

как снижает проникновение видимого света через оконные конструкции;

─ изменение толщины зазора между стелами стеклопакета (термическое сопро-тивление воздушной прослойки постепенно увеличивается до определенной толщины, а затем практически не изменяется);

─ применение заполнения межстекольного пространства различными газами

или газовыми смесями (сегодня воздух заменяют на газы: аргон, криптон, ксенон или образующиеся в комбинации с воздухом газовой смеси; при замене воздуха аргоном термическое сопротивление прослойки увеличивается на 10%);

─ применение вакуумных стеклопакетов (конструкция вакуумного стеклопакета

представляет собой два листа стекла, спаянные между собой с небольшим зазором.

Такая конструкция обладает высокой прочностью. Применение специальных стекол с низкоэмиссионным теплоотражающим покрытием для влияния на лучистую составляющую теплообмена и совместное применение покрытия и газового заполнения (при использовании теплоотражающих покрытий происходит существенное уменьшение количества тепловой энергии, теряемой в виде инфракрасного излучения через поверхность оконного стекла, пропускающего видимые и отражающие инфракрасное излучение. За счет снижения величины лучистой составляющей теплообмена теплопотери через окна существенно снижаются, однако теплоотражающие покрытия уменьшают коэффициент пропускания света через окна. В качестве теплоотражающих покрытий широко используются покрытия на основе различных металлов: серебра, золота, меди с системой просветляющих окислов, полупроводниковых оксидов олова и индия); использование электронагреваемого остекления (обогрев либо поверхности стекла, либо воздушного пространства между стеклами стеклопакета.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
9749.		Разработка внешней молниезащитной системы для комплекса из двух зданий, с помощью двойного стержневого молниеотвода	97.3 KB
	Устройство молниезащиты - система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние (снаружи здания или сооружения) и внутренние (внутри здания или сооружения) устройства.
229.		СТАТИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ РАМ	10.96 KB
	Рамные конструкции СТАТИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ РАМ Рамы представляют собой плоские конструкции состоящие из прямолинейных ломаных или криволинейных пролетных элементов называемых ригелями рамы и жестко связанных с ними вертикальных или наклонных элементов называемых стойками рамы. Такие рамы целесообразно проектировать при пролетах более 60 м однако они могут успешно конкурировать с фермами и балками при пролетах 24 60 м. В статическом отношении рамы могут быть трехшарнирными двухшарнирными и бесшарнирными рис. Трехшарнирные...
2375.		ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ	1.05 MB
	Определенные особенности связаны лишь с устройством слоев непосредственно контактирующих с прослойкой и введением дополнительной операции по укладке геосетки. Последняя операция ввиду технологичности геосетки удобной формой их поставки не сдерживает строительный поток. В связи с этим принимаемая длина захватки не связана обычно с укладкой геосетки но желательно соблюдать кратность длины захватки длине материала в рулоне. Армирование асфальтобетонных покрытий рекомендуется производить путем устройства прослойки из геосетки ССНПХАЙВЕЙ...
7184.		СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ	37.41 KB
	В начальной стадии развития централизованного теплоснабжения им были охвачены только существующие капитальные и отдельно строящиеся здания в зонах действия источника тепла. Подача тепла потребителям осуществлялась через тепловые вводы предусматриваемые в помещениях домовых котельных. В дальнейшем с развитием централизованного теплоснабжения особенно в районах нового строительства резко возросло количество абонентов присоединяемых к одному источнику тепла. Появилось значительное количество как ЦТП так и МТП у одного источника тепла в...
230.		СТАТИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ АРОК	9.55 KB
	По статической схеме арки подразделяют на трехшарнирные двухшарнирные и бесшарнирные рис. Двухшарнирные арки менее чувствительны к температурным и деформационным воздействиям чем бесшарнирные и обладают большей жесткостью чем трехшарнирные арки. Двухшарнирные арки достаточно экономичны по расходу материала просты в изготовлении и монтаже и благодаря этим качествам находят преимущественное применение в зданиях и сооружениях. В арках загруженных равномерно распределенной...
2261.		КОНСТРУКТИВНЫЕ И СИЛОВЫЕ СХЕМЫ НАЗЕМНЫХ ГТД	908.48 KB
	Одновальные ГТД Одновальная схема является классической для наземных ГТД и применяется во всем диапазоне мощности от 30 кВт до 350 МВт. По одновальной схеме могут быть выполнены ГТД простого и сложного циклов в том числе и парогазовые установки ПГУ. Конструктивно одновальный наземный ГТД аналогичен одновальным авиационным ТВД и вертолетным ГТД и включает компрессор КС и турбину рис.
2191.		КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ	1.05 MB
	Опоры воздушных линий связи должны обладать достаточной механической прочностью сравнительно продолжительным сроком службы быть относительно легкими транспортабельными и экономичными. До последнего времени на воздушных линиях связи применялись опоры из деревянных столбов. Затем начали широко применяться железобетонные опоры.
20041.		Электроснабжение гражданских зданий	221.94 KB
	Электроснабжение - неотъемлемая часть жизни каждого человека, ведь без электроэнергии остановится жизнь в каждом доме, в каждой городской квартире, немыслимо функционирование ни одного государственного учреждения – больниц, почты, детских садов, школ и университетов, гигантских заводов. Электроснабжение в жизни каждого из нас занимает очень важное место, но доверить его можно только профессионалам.
6729.		Основы обследования зданий и сооружений	13.02 KB
	Основы обследования зданий и сооружений Основные положения Надежность свойство конструкции или элемента конструкции выполнять заданные требования в течение всего проектного строка службы для которого они были сконструированы при этом сохраняя свои эксплуатационные показатели. Дефект каждое отдельное несоответствие строительной конструкции элементов и деталей требованиям установленным нормативно-технической документацией. Деформация изменения формы и размеров конструкции изменение устойчивости осадка сдвиг крен и др. Неисправность...
6744.		Методика проведения обследования зданий и сооружений	13.91 KB
	Методика проведения обследования зданий и сооружений Мониторинг строительных конструкций зданий и сооружений предполагает систематическое проведение циклов наблюдения оценки и прогноза их технического состояния для своевременного принятия мер по обеспечению предотвращения чрезвычайных ситуацій ЧС.; периодические обследования зданий и их конструкций в процессе плановых и внеочередных осмотров а также в ходе сплошного технического обследования жилищного фонда; техническое обследование зданий для проектирования капитального ремонта...

Одной из модификаций безригельного каркаса является сборно-монолитный рамный или рамно-связевый каркас с плоскими плитами перекрытий, включающий многоэтажные максимальной длиной 13 м колонны квадратного сечения 40x40 см, надколонные, межколонные панели перекрытия и панели-вставки единого размера в плане 2,8x2,8 м и единой толщины 160 и 200 мм, а также диафрагмы жесткости.

Каркас рассчитан на сооружение относительно простых в композиционном отношении зданий высотой до 9 этажей при рамной схеме и 16.20 этажей при рамно-связевой схеме с ячейками в плане 6x6; 6x3 м, а при введении металлических шпренгелей на ячейки 6x9; 6x12 м при высоте 3,0; 3,6 и 4,2 м при полной вертикальной нагрузке до 200 кПа и горизонтальной нагрузке от сейсмических воздействий до 9 баллов.

Фундаменты монолитные и сборные стаканного типа. Наружные ограждающие конструкции самонесущие и навесные из различных материалов или типовых индустриальных изделий других конструктивных систем. Лестницы преимущественно из наборных ступеней по стальным косоурам. Стыки элементов каркаса замоноличиваются, образуя рамную систему, ригелями которой служат перекрытия.

Монтаж конструкций ведется в следующем порядке: монтируют и замоноличивают в стаканах колонны; монтируют надколонные панели с высокой точностью, от которой зависит качество монтажа всего перекрытия; на надколонные панели устанавливают межколонные панели. Затем монтируют панели-вставки. После выверки, рихтовки и фиксации перекрытия устанавливают арматуру в швах замоноличивания и производят замоноличивание швов между панелями и стыками панелей с колоннами по всему перекрытию.

Каркас рассчитывают на действие вертикальной и горизонтальной нагрузок методом заменяющих рам в двух направлениях. При этом в качестве ригеля рамы принимают плиту шириной, равной шагу колонн перпендикулярного направления.

При расчете системы на действие горизонтальных сил в обоих направлениях принимают полную расчетную нагрузку, изгибающие моменты от которой вводят полной величиной в расчетные сочетания. При расчете системы на действие вертикальных сил учитывают работу каркаса в двух стадиях: монтажной и эксплуатационной. В стадии монтажа принимают шарнирное опирание панелей перекрытия в местах специальных монтажных устройств, кроме надколонных панелей, которые жестко соединены с колонной. В эксплуатационной стадии производят расчет рам на полную вертикальную нагрузку в двух направлениях. Расчетные изгибающие моменты распределяют в определенном соотношении между пролетами и надколонными полосами.

Силовые воздействия на колонны в уровне низа панели перекрытия определяют по формулам, учитывающим двухстадийную работу конструкции. Элементы конструктивной системы готовят из бетона класса В25 и армируют арматурой из стали классов А-I; A-II и A-III.

Характерной особенностью системы является узел сопряжения надколонной панели с колонной. Для эффективной передачи нагрузки с панелей на колонну в колонне организуется подрезка по периметру в уровне перекрытия с оголенными четырьмя угловыми стержнями. Воротник надколонной панели в виде уголковой стали с помощью монтажных деталей и сварки соединяется со стержнями.

Узел соединения панелей перекрытия типа стыка Передерия, в котором в скобообразные выпуски арматуры пропускается и замоноличивается продольная арматура 0 12-А-П. Для эффективной передачи вертикальной нагрузки в панелях предусматриваются продольные треугольные пазы, образующие с бетоном замоноличивания шва (шириной 200 мм) своего рода шпонку, хорошо работающую на срез.

Указанная конструктивная система рассчитана на применение в районах со слаборазвитой индустрией сборного железобетона для зданий различного назначения при относительно низких требованиях к показателю индустриальности (степени заводской готовности) системы. Принципиальные решения сборно-монолитного безригельного каркаса.

Технико-экономические показатели системы характеризуются несколько более низким расходом металла, чем каркасно-панельные системы для тех же параметров ячеек, но более высоким расходом бетона и значительной построечной трудоемкостью.

arbuild.ru

Конструкции безригельного каркаса

КБК – универсальная система, применяемая для строительства практически всего спектра городских сооружений: зданий жилого, социально-культурного, административного и бытового назначения, многоуровневых парковок, складов, некоторых производственных сооружений. За основу КБК была выбрана отечественная разработка - система безригельного каркаса «КУБ-2.5». Она в течение многих лет применялась в нашем военно-строительном комплексе, была отработана с конструкторской точки зрения и адаптирована к существующей российской технологической культуре в строительной промышленности. Модификация системы КУБ под аббревиатурой УСМБК использовались при строительстве объектов Министерства обороны в различных странах.

По срокам строительства безригельные системы могутконкурировать только зданиявозводимые из железобетонных панелей. Но качество панельного жилья не отвечает современным требованиям. В частности, многих покупателей не устраивает невозможность перепланировок и неизбежная однотипность возводимых зданий.

Преимущество безригельного каркаса КБК, прежде всего, заключается в ограниченном наборе составляющих элементов, с одной стороны, и в богатстве возможностей внутренних планировочных решений, создания неповторяющегося набора квартир из комнат и объемов, использовании местных материалов для устройства внешних ограждающих стен и внутренних перегородок, с другой стороны. Проще решается проблема перепланировки внутренних пространств.

Преимущества сборнойбезригельной системы КБК с экономической точки зрения подтверждаютсятем фактом, что в Сибири и на Урале не единичны случаи, когда подрядчики, применяющие конструктивную безригельную систему строительства, выигрывали тендеры у компаний, строящих в «монолите».

Система КБК дает возможность на единой промышленной, технологической основе строить как комфортное, так и «элитное» и «социальное»жильё. Причём, «социальное» или «элитное» назначение жилья реализуется за счет объема, отделки и т.п. При этом система КБК позволяет (при необходимости) без сноса, путем перепланировки, превратить ранее «социальный» дом в «элитный» или наоборот.

Система КБК значительно лучше приспособлена под сложные условия строительства. Она более индустриальная: применяется меньше монолитного бетона на строительной площадке, а значит, возникает меньше сложностей зимой. Нет необходимости привлекать большой штат квалифицированных сотрудников и спецтехники. Таким образом, основная масса проблем переносится на завод. Обеспечение качества каркаса в значительной мере лежит на заводе и зависит от качества металлоформ. Такая система менее трудоемкая и по скорости возведения здания превосходит практически любую другую. Так, в день бригада из 5-6 человек спокойно монтирует 200кв. м (при наличии железобетона).

Если говорить о технической стороне технологии, то можно отметить, что система конструкций предусматривает применение неразрезных (многоэтажных) колонн сечением 400 (мм) х 400 (мм) с предельной длиной 9900 (мм). При стыке колонн предусматривается принудительный монтаж, состоящий в сопряжении фиксирующего стержня верхней колонны с патрубком верхнего торца нижней колонны. В местах примыкания перекрытий (на высоте этажа) в колоннах предусмотрены шпонкообразные вырезы, в пределах которых арматура колонны обнажена.

Система конструкций безригельного каркаса «КБК» предусматривает применение панелей перекрытия заводского изготовления максимальными размерами 2980 (мм) х 2980 (мм) х 160 (мм).

Панели перекрытия в зависимости от местоположения в каркасе могут быть надколонные (НП), межколонные (МП) и средние (СП).

Монтаж конструкций ведётся в следующем порядке: монтируются колонны и замоноличиваются в фундаменте; устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные панели; далее монтируются межколонные и средние панели. При установке панелей арматурные выпуски торцов совмещаются таким образом, что образуется петля, в которую вставляется арматура.

Система конструкций безригельного каркаса предназначена для строительства широкого спектра городских сооружений (жилых, общественных и вспомогательных зданий административно-бытового назначения). С использованием сборно-монолитнойбезригельной системы возводятся не только высотныездания, но и школы, детские сады и т.п.

Такая универсальность системы «КБК» обеспечивается за счёт сочетания следующих свойств: а) Несущую основу каркаса здания в «КБК» составляют колонны и плиты перекрытия, выполняющие роль ригелей, для элементов жёсткости используют связи или диафрагмы, что позволяет обеспечить в зданиях пролёты 3.0, 6.0 м, высоту этажей в зданиях 2.8, 3.0, 3.3 и 3.6 при основной сетке колонн 6 х 6 м. Несущая способность перекрытий позволяет использовать каркас в зданиях с интенсивностью расчетных нагрузок на этаж до 1200 (кг/м2). б) Конструкция стен предполагает выполнение ими только ограждающей функции. Стены могут разрабатываться с поэтажной разрезкой, т.е. опираться на плиты перекрытия и передавать вертикальную нагрузку от собственного веса на плиты перекрытия каждого этажа; навесными или самонесущими, что даёт возможность максимального использования для ограждающих конструкций местных не конструкционных материалов, в том числе монолитных стен. в) В зданиях высотой до 5 этажей в обычных условиях строительства применяется рамная конструктивная схема без использования дополнительных элементов жесткости, в остальных случаях – рамно-связевая конструктивная схема, в которой используются связи или диафрагмы.

Система рассчитана на возведение зданий высотой до 25 этажей (до 75 метров) в обычных условиях строительства. В районах с сейсмичностью до 9 баллов включительно по 12 – бальной шкале применение «КБК» ограничено требованиями таблицы 8* СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» для каркасных зданий.

Конструктивные элементы КБК изготавливаются и монтируются с применением единого технологического оборудования. Каркас монтируется полностью из изделий заводского изготовления с последующим замоноличиванием узлов, в конечной стадии конструкция является монолитной.

Таким образом, формообразующие возможности каркаса в системе «КБК» имеют широкие диапазоны количества этажей и архитектурно-пространственных решений. Система КБК позволяет использовать широкий спектр пластики фасада, создавать пространственно интересные нетиповые планировки, отвечающие поставленной задаче.

Расчёт параметров безригельного каркаса с плоскими перекрытиями производится с использованием расчётных моделей, реализуемых программными комплексами с применением программных продуктов высокого уровня (ПК SKAD; ПК ING +; ПК «ЛИРА» и других).

Одним из основных отличий системы КБК от системы КУБ 2,5 является адаптация системы под требования действующего законодательства и получение необходимых сертификатов.

Во-первых, система «КБК» комплектуется отдельным пакетом документации – «Конструкция безригельного каркаса для многоэтажных жилых и общественных зданий». Данный комплект документации сертифицирован ФГУП «ЦПП» г. Москва на соответствие требованиям нормативных документов в области строительства. Выдан сертификат № POCCRU.CP48.C00047 от 05.04.2007 г.

Во-вторых, в целях подтверждения огнестойкости элементов каркаса зданий на основе «КБК» в 2008 году в ЗАО «ЦСН «Огнестойкость-ЦНИИСК» г.Москва проведены сертификационные испытания надколонной (НП 30-30-8, ТУ 5842-001-08911161-2007) и средней (СП 30-30-6, ТУ 5842-001-08911161-2007) железобетонных плит перекрытия (изготовитель плит ФГУП «ДОКСИ при Спецстрое России»).

Испытания надколонной железобетонной плиты проводились под равномерно-распределенной нагрузкой в 700 кг/м2.Обогреваемая поверхность надколонной плиты – сторона плиты с рабочей арматурой предельных состояний не достигла и соответствует пределу огнестойкости не менее REI 180. Для средней железобетонной плиты перекрытия предел огнестойкости составил REI 120.

На основании полученных результатов испытаний, органом сертификации ЗАО «ЦСН «Огнестойкость-ЦНИИСК» г.Москва выданы сертификаты пожарной безопасности для всей номенклатуры панелей перекрытия безригельного каркаса КБК.

В-третьих,с целью подтверждения сейсмостойкости и оценки пригодности системы конструкций безригельного каркаса для строительства в сейсмических районах, с 22 по 29 августа 2008 года по заказу ООО ПЦ «КУБ-Сибирь» в г.Перми были успешно проведеныстатические и динамические испытания фрагментов здания. Испытаниям подверглись два экспериментальных трёхэтажных фрагмента здания из элементов системы «КБК» в натуральную величину с имитацией рабочей нагрузки с целью ее обоснованного применения в строительстве на площадках сейсмичностью до 7-9 баллов по шкале MSK-64. В конструкции первого фрагмента здания в качестве элементов жесткости использовались связи, в конструкции второго – железобетонные диафрагмы.

Испытания проведены Некоммерческой организацией «Российская Ассоциация по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий» (НО РАСС) при участии ОАО "12 Военпроект" (г.Новосибирск), ООО «КБК-Урал» (г.Пермь), ФГУП «ЦПО» при Спецстрое России (г.Воронеж).

По результатам испытаний подтверждена сейсмостойкость каркаса КБК до 9 баллов – при использовании в качестве элементов жесткости железобетонных диафрагм, до 7 баллов – при использовании связей. Российской Ассоциации по Сейсмостойкому Строительству и защите от природных и техногенных воздействий (РАСС) выдано заключение от 06.11.2008:

«Строительная система КБК на основе конструкций Безригельного каркаса РЕКОМЕНДУЕТСЯ к применению при строительстве зданий на площадках сейсмичностью 7-9 баллов по шкале MSK-64 при ограничениях, установленных требованиями таблицы 8* СНиП II -7-81* «Строительство в сейсмических районах» для каркасных зданий».

Вышесказанное позволяет сделать ряд выводов.

1. Соответствие технологии КБК действующему законодательству позволяет применять её без каких-либо ограничений и сложностей в любых регионах нашей страны, в том числе и сейсмоопасных, при этом экспертиза проектной документации в уполномоченных федеральных органах исполнительной власти и органах власти субъектов Российской Федерации проходит без особенностей.

2. Технология КБК предоставляет полную и достоверную прогнозируемость сроков возведения каркаса здания. Так, уже на стадии эскизного проекта, после согласования планировок этажей, застройщик может заключить договор с заводом ЖБИ на изготовление конструктивных элементов каркаса здания, а крайне ограниченное применение монолитного бетона на стройплощадке сводит к минимуму сезонное изменение темпов строительства, либо его приостановку. Всё это позволяет правильно оценить застройщику свои возможности и уложиться в заданные контрактом сроки и стоимость, что особенно актуально при выполнении работ по государственным заказам.

При подготовке статьи использовались материалы сайтов www.kub-sk.ru, www.12voenproekt.ru

karkas-pro.ru

Опалубочный элемент сборно-монолитного перекрытия с безригельным каркасом

Рассмотрены варианты несъемных опалубочных элементов перекрытий, используемых в практике сборно-монолитного каркасного домостроения. Предложен тонкостенный железобетонный опалубочный элемент плиты с выступающим арматурным каркасом.

Ключевые слова: опалубочный несъемный элемент, плоское сборно-монолитное перекрытие.

Применение плоских сборно-монолитных перекрытий в каркасном домостроении имеет значительные преимущества по сравнению с монолитной и сборной технологией строительства . Проблемы ускорения сроков строительства, снижения трудоемкости возведения перекрытий, ограниченной пригодности щитов опалубки и ее подготовки для повторного использования могут быть решены с помощью сборно-монолитных перекрытий с неизвлекаемыми бетонными или железобетонными элементами. Опалубочные элементы выполняют роль несущего основания плиты перекрытия, обеспечивающего ее омоноличивание за счет установки армирующих элементов и укладки слоя бетонной смеси. Стремление к увеличению шага колонн несущего каркаса не позволяет использовать опалубочные элементы размером на всю ячейку из условий транспортировки, поэтому встает вопрос их стыка и разработки конструкции перекрытия, отвечающей требованиям надежности и пространственной жесткости.

В настоящее время широко известны конструктивные решения, принятые в универсальной открытой архитектурно-строительной системе зданий на основе сборно-монолитного каркаса с плоскими перекрытиями (АРКОС) . Один из вариантов диска перекрытий данной системы включает сборные многопустотные плиты, опертые концами посредством бетонных шпонок на несущие монолитные ригели таврового сечения с полкой, размещенной в стяжке пола (рис. 1). В роли своеобразного элемента несъемной опалубки выступает сборная многопустотная плита, как традиционная типовая, изготавливаемая по агрегатно-поточной технологии, так и многопустотная безопалубочного формования. В случае применения последней, не имеющей выпусков рабочей арматуры, предусмотрено размещение арматурных стержней-коротышей.

Достаточно интересным является решение сборно-монолитного перекрытия с использованием клинообразных элементов, выполненных из прямоугольной несущей плиты и пирамидальной части с боковыми гранями, наклонными под углом 5–15º, имеющими на стыках разгрузочные канавки с криволинейной поверхностью (рис. 2). Перекрытие собирается из опалубочных элементов, устанавливаемых большим основанием вниз, арматурная сетка фиксируется с помощью предварительно заглубленных в элементы анкеров и наносится стяжка.

Рис. 1. Конструкция сборно-монолитного перекрытия системы АРКОС: 1 - монолитный несущий ригель; 2 - бетонная шпонка ригеля; 3 - выпуски рабочей арматуры многопустотных плит; 4 - полки ригеля таврового сечения; 5 - стяжка пола

Рис. 2. Конструкция сборно-монолитного перекрытия с несъемными клинообразными опалубочными элементами: а - вид в разрезе; б - опалубочный элемент: 1 - опалубочный элемент; 2 - анкера; 3 - элементы армирования; 4 - двухслойный строительный раствор с фиброй между слоями

Рис. 3. Конструкция сборно-монолитного перекрытия с несъемными тонкостенными плитами: а - схема расположения элементов в плане; б - опалубочные элементы: 1 - надколонный опалубочный элемент; 2 - то же, пролетный; 3 - арматурный пространственный каркас; 4 - арматурные выпуски; 5 - элементы армирования; 6 - бетон замоноличивания; 7 - закладные детали

Основным недостатком описанных выше конструктивных решений сборно-монолитных перекрытий является достаточно высокая трудоемкость при монтаже, а в случае перекрытия с клинообразными опалубочными элементами - значительная толщина перекрытия и, как следствие, материалоемкость конструкции.

Предлагается вариант сборно-монолитного перекрытия, состоящего из элементов несъемной опалубки, представляющей собой тонкостенные железобетонные плиты с арматурными пространственными каркасами, выступающими вверх за пределы бетона плит, арматурных сеток, укладываемых по верху сборных элементов и бетона замоноличивания (рис. 3). Выступающие арматурные каркасы исключают потребность в стальных фиксаторах, необходимых для проектного положения арматурных изделий и обеспечивают надежное сцепление сборного и монолитного слоев перекрытия. Подобные опалубочные элементы уже нашли применение при строительстве сборно-монолитных каркасов с железобетонными ригелями, а также в перекрытиях, опирающихся на любые несущие конструкции: стены, балки, строительные фермы как железобетонные, так и стальные . Предусмотрены опалубочные элементы двух типов: надколонные с опиранием непосредственно на колонны и имеющие вырезы для пропуска арматуры колонн и пролетные. Пролетные опалубочные элементы снабжены гнутыми арматурными выпусками для монтажа и стыка, устраиваемого на расстоянии 0,25 длины пролета между колоннами.

Требуемая минимальная толщина опалубочных элементов, диаметр и шаг арматурных каркасов зависят от действующих усилий на перекрытие и расчетных пролетов и подлежат дальнейшему исследованию.

Литература:

1. Никулин А. И. Эффективность применения плоских сборно-монолитных перекрытий в каркасном домостроении/ А. И. Никулин, С. В. Богачёва// Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г). - СПб.: Свое издательство, 2015. - с. 70–74.

2. Мордич А. И. Описание конструкции каркаса зданий серии Б1.020.1–7 (АРКОС) и общие рекомендации по расчету/ А. И. Мордич, В. Н. Белевич. - Минск: Институт БелНИИС, 2005. - 52 с.

3. Шалис Е. Е., Зубко В. Е., Дудко О. В., Жуков А. Ю., Мандровская М. Б. способ возведения сборно-монолитного перекрытия в несъемной опалубке и опалубочный элемент для его осуществления// Патент России № 2109896. 1998.

4. СТО НОСТРОЙ 2.6.15–2011 Элементы сборные железобетонные стен и перекрытий с пространственным арматурным каркасом. Технические условия. - М.: ООО «Научно-исследовательский институт бетона и железобетона», ООО Издательство «БСТ», 2011. - 49 с.

moluch.ru

безригельный каркас здания, сооружения - патент РФ 2501915

Так, по авторскому свидетельству СССР № 1606629, МПК5 E04B 5/43, дата подачи заявки 1988.06.27, известно безбалочное перекрытие, включающее надколонные плиты с центральным отверстием для размещения на колоннах, межколонные и средние плиты, имеющие на стыкуемых боковых гранях каждой плиты перекрытия площадки для последовательного опирания плит одна на другую. С целью снижения материалоемкости за счет уменьшения усилий на надколонную плиту, площадки опирания надколонных плит выполнены в виде размещенных в середине боковых граней столиков, длина которых определена из условия l<2b+a, где b - толщина надколонной плиты, a - размер отверстия в надколонной плите по нижней грани.

По авторскому свидетельству СССР № 1114749, МПК5 E04B 1/18, E04B 1/38, дата подачи заявки 1982.05.04, известен безригельный каркас, содержащий колонны, плиты перекрытия и узлы соединения колонн с плитами перекрытий.

В качестве прототипа выбран безригельный бескапительный железобетонный каркас здания по патенту Российской Федерации № 2247812, МПК7 E04B 1/18, E04B 5/43, дата подачи заявки 2001.04.03. патентовладелец ООО «Научно-проектное общество «КУБ», г.Москва.

Объясняется это следующим.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

www.freepatent.ru

Проблемы использования конструкций сборно-монолитного перекрытия

В настоящее время в основном строятся здания с монолитным перекрытием. Они являются более затратными, например, минимальная толщина перекрытия 220 мм с шагом колонн 6 х 6 м, расход арматуры составляет 200 кг на 1 м3 бетона . Если использовать сборные плиты перекрытия, то приведенная толщина будет 120 мм (при толщине плиты 220 мм), расход арматуры на 1 м3 составляет примерно 30 – 70 кг. Поэтому строители постепенно переходят на сборно-монолитное перекрытие, которые полностью заводского изготовления и собираются на стройке с минимальным объёмом монолитного бетона.

Один из удачных примеров - конструкция безригельного каркаса (КБК), её разработчиками являются: ФГУП ЦПО при Спецстрое России г. Воронеж и ОАО «12 Военпроект» г. Новосибирск, сертификат соответствия № POCC RU.CP48.C00047 от 05.04.2007г. Каркас КБК представляет собой сборно-монолитную конструкцию. В качестве стоек каркаса служат колонны, роль ригелей выполняют плиты перекрытия. Пространственная жесткость обеспечивается жестким (рамным) соединением неразрезанных замоноличенных плит перекрытий с колоннами в уровне каждого этажа. В случае рамно-связевой схемы в работу дополнительно включаются элементы жесткости: связи и диафрагмы.

Каркас КБК монтируется из элементов системы, которые имеют 100% заводскую готовность, с последующим замоноличиванием узлов. в эксплуатационной стадии конструкция является монолитной.

Каркас прост в изготовлении. Элементы каркаса имеют простую геометрическую форму и минимальное количество типоразмеров с основными конструктивными элементами КБК возможно использование лестничных маршей, вентиляционных блоков, шахт лифтов, шахт дымоудаления из других систем.

Основные элементы конструкции.

Система КБК предусматривает применение одномодульных плит перекрытия заводского изготовления с максимальными размерами 2980х2980х160 мм, которые в зависимости от их местоположения в каркасе разделяются на: НП – надколонные, МП – межколонные, СП – средние.

Рис.1. Плиты перекрытия.

Диафрагмы жесткости устанавливаются в створе колонн или в стыках перекрытия. Высота диафрагмы соответствует высоте этажа, которая может быть различной.

Система КБК предусматривает применение неразрезных (многоэтажных) колонн сечением 400х400 мм с предельной длиной 11 980 мм. Высота этажа может варьироваться от 3 до 11 м.

Связи – железобетонные элементы жесткости сечением 200х250 мм устанавливаются для высоты этажа (2,8; 3,0; 3,30 м) между колонн.

Конструктивные особенности.

Система КБК является универсальной и предназначена для строительства жилых, общественно-социальных, административных и некоторых промышленных зданий (сооружений) в разнообразных климатических, рельефных, сейсмических условиях.

Можно строить здания высотой до 75 м (25 этажей) в I–V климатических районах (в том числе сейсмически активных до 8–9 баллов по шкале MSK-64). Несущая способность перекрытий позволяет использовать каркас в зданиях с интенсивностью нагрузок на этаж не более 1200 кг/м2. Нормативная временная вертикальная нагрузка на плиты перекрытия составляет 200 и 400 кг/м2.

Недостаток конструкции: ослабление самого ответственного надколонного участка отверстием для колонны и сложность сопряжения плиты с колонной, предусматривающая сварочные работы. Ограниченность ширины пролета (до 6 м) и нагрузки.

Предлагаемая конструкция.

Предлагаемая модификация системы позволяет сгладить эти недостатки. Это достигается тем, что надколонная плита выполняется монолитной, а колонна с просветами на уровне перекрытия.

Сущность конструкции рассмотренной в данной статье будет заключаться в том, что надколонные участки перекрытия выполняют монолитными, а межколонные и средний участки собирают из сборных элементов, при этом межколонные участки перекрытия жестко скрепляют с надколонными.

Благодаря этому обеспечивается монолитность перекрытия, что повышает надежность и обеспечивает универсальность перекрытия, то есть оно пригодно для больших пролетов и повышенных нагрузок.

Членение перекрытия на надколонные, межколонные и средние участки выполняют габаритами (L/2)x(L/2), где L – ширина пролета ячейки перекрытия. Членение межколонных и средних участков на сборные элементы выполняют из условия транспортировки, то есть шириной не более 3 м.

На рис. 1 приведена схема членения ячейки перекрытия пролетом до 6 м (L ≤ 6м) на надколонные 1, межколонные 2 и средние 3 участки. Надколонные участки перекрытия выполняют монолитными, а межколоные и средние участки – сборными. Габариты участков в этом случае не превышают 3 м, поэтому членение межколонных (МП) и среднего (СП) участков на сборные элементы не требуется. Все элементы одного размера.

Перекрытие опирается или на монолитные колонны поэтажного бетонирования, или на сборные колонны с просветами в уровне каждого перекрытия, которое замоноличивают вместе с надколонными участками перекрытия. Этим обеспечивается целостность надколонного участка по оси колонны.

Рис. 1. Плоское сборно-монолитное перекрытие пролетом 6м

Цель проведенных исследований найти максимальные значения усилий и прогибов в конструкции (Mx, My,Qx, Qy, f), а так же выяснить какая из данных схем будет более удобна относительно этих пяти параметров.

Рассматривается семь схем плит перекрытия. Сюда входят различные варианты загружения, а так же опирания отдельных участков конструкции.

Исходные данные для схемы 1: плита 6 х 6м, опертая на 4 колонны по углам, толщина плиты t=160мм.

Рис. 2. Расчетная схема 2

Данная схема показывает максимальное значение усилий и прогиба в ячейке 6 х 6м при её загружении постоянной нагрузкой F=10кН/м. Результаты можно увидеть в таблице №1.

Схема 2, 3 и 4: плита перекрытия 21 х 21 м с шагом колонн 6 м, толщина перекрытия t=160мм. В них варьируются варианты загружения. В схеме 5 шарнирное опирание средней плиты. В схеме 6 надколонная плита толщиной t=180мм, межколонная – 160 мм, средняя – 140 мм.

Последняя схема так же, как и шестая с переменным значением толщин плит, но надколонную плиту подкрепляем жесткой вставкой из двутавра I 14 .

Сравнивая между собой первую и вторую схему видно, что максимальный момент и поперечная сила значительно увеличились, но при этом значение прогиба снизилось на 59,9% от первоначального. Это объясняется следующими факторами:

другая схема и габариты конструкции, от этого видно разницу значений усилий в местах опирания конструкции;

работа одной, отдельно стоящей ячейки отличается от работы нескольких ячеек совместно, поэтому «ячеистые» конструкции удобны в строительстве.

Схема 3 и 4 показывают, как конструкция работает при том или ином загружении.

Самой удачной схемой является схема 5. Анализ результатов показывает, что изгибающие моменты стали значительно меньше по сравнению со схемой 2 на 73,2%, а поперечные усилия на 93%, значение прогиба уменьшилось на 65,4%.

Если брать схему 6, видим что значения моментов и поперечных усилий не значительно отличаются: Mmax и Qmax уменьшились на 10,5% и 45,5% соответственно, а прогиб наоборот увеличился на 3,7%.

В схеме 7 Mmax уменьшился на 58,8%, Qmax – на 89,3% и прогиб f на 42,8% в сравнении с схемой 2.

Данные расчета в САПР «Лира»

Исходя из изложенного выше, можно сделать следующие выводы:

изменение сечения перекрытия (схема 6) не на много «разгружает» конструкцию, при этом средняя толщина конструкции составляет 160 мм, что соответствует схеме 2. Также создание такого перекрытия будет более трудоемким. Поэтому данная схема не рациональна.

наиболее рациональный выбор – это схема 5 с шарнирным опиранием средней плиты. Кроме того упрощается сопряжение плит друг с другом. В данном случае конструкция удовлетворяет целям задания.

Рис. 3. Расчетная схема 1

Рис. 4. Расчетная схема 3

Рис. 5. Расчетная схема 4

Рис. 6. Расчетная схема 5

Рис. 6. Расчетная схема 6

Рис. 7. Расчетная схема 7

Литература:

Потапов Ю. Б., Васильев В. П., Васильев А. В., Федоров И. В. Железобетонные перекрытия с плитой опертой по контуру // Промышленное и гражданское строительство, 2009. - №3. – с. 40 – 41.

ГОСТ 8239-89: Двутавры стальные горячекатаные. – Введ. 01.07.1990. - Министерством черной металлургии СССР, ГОССТРОЕМ СССР, ЦНИИ строительных конструкций. – 4 с.

ООО «КУБ-СТРОЙКОМПЛЕКС». Сборно-монолитный каркас. Надежная система строительства для инвестора и застройщика. – URL: http://www.kub-sk.ru/userfiles/File/KUB_Tehnology_nov.PDF. Дата обращения: 16.10.2011г.

moluch.ru

Безригельный каркас здания, сооружения

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям сборно-каркасных зданий и сооружений. Технический результат изобретения заключается в повышении жесткости и прочностных характеристик каркаса. Безригельный каркас содержит колонны, надколонные плиты перекрытия, опирающиеся на колонны, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами, узлы соединения колонн с надколонными плитами перекрытий и узлы соединения плит перекрытий между собой. Колонны, расположенные в углах зданий и в местах пересечения продольных и поперечных стен, выполнены фигурными с уголковым, тавровым или крестообразным поперечным сечением соответственно их расположению. Каждый узел соединения колонн с надколонными плитами перекрытий выполнен в виде закладных деталей, соединенных с арматурой колонны и установленных на периферийных участках поперечного сечения фигурной колонны, а также вертикальных стержней, пропущенных через отверстия в надколонной плите перекрытия и соединенных с закладными деталями колонн. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям сборно-каркасных зданий и сооружений, и может быть использовано при сооружении жилых, гражданских, промышленных зданий и сооружений с безригельными каркасами.

Безригельные каркасы в настоящее время являются альтернативой традиционным схемам строительства сборно-каркасных зданий и сооружений. Примером применения безригельных каркасов является строительная система безригельного полносборным каркаса сборно-каркасных зданий серии «КУБ-2,5», прошедшая согласование и получившая одобрение Госстроя РФ. Министерства строительства, архитектуры и ЖКХ Российской Федерации.

Серия сборно-каркасных зданий «КУБ-2,5» освоена ООО «КУБ Систем», ООО «КУБ Строй», ООО «ПСК-КУБ» (Москва), ООО «КУБ Систем СПб», ООО «КУБ Строй СПб» (Санкт-Петербург).

От традиционных сборно-каркасных систем строительная система «КУБ-2,5» отличается, прежде всего, отсутствием ригелей (роль которых выполняют плиты перекрытия), а также использование колонн без выступающих частей. Плиты перекрытий, в зависимости от расположения, подразделяются на надколонные, межколонные и средние. Пространственная жесткость конструкции обеспечена монолитной связью элементов (плит перекрытий и колонн) и, при необходимости, включением в систему связей и диафрагм. В основу системы безригельного каркаса «КУБ-2,5» положена конструкция узла сопряжения двух основных элементов - плиты перекрытия и колонны с использованием закладной детали - стальной обечайки, соединенной с арматурой плиты перекрытия. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего обжатия, вследствие чего происходит его самоупрочнение. Это дает возможность исключить ванную сварку в стыке колонн. В узле присутствуют только монтажные швы.

Монтаж каркаса производится в следующем порядке: сначала устанавливают и выверяют колонны, затем на проектную отметку устанавливают надколонные плиты перекрытия, после этого межколонные и средние плиты перекрытия монтируют «насухо». После установки арматуры в швах между плитами замоноличивают бетоном узлы сопряжения надколенных плит перекрытия и колонн, а также швы между плитами перекрытия.

Строительная система безригельного каркаса «КУБ-2,5» может использоваться для строительства практически всего спектра сооружений: жилых и общественных зданий, промышленных сооружений, складских комплексов и т.д.

Строительная система безригельного каркаса «КУБ-2,5» в сравнении с традиционными схемами строительства сборно-каркасных зданий и сооружений обладает следующими основными преимуществами:

Высокий уровень индустриализации - технология изготовления элементов зданий максимально переносит затраты труда строителей в цеховые условия, тем самым значительно уменьшая на строительной площадке риски как природных, так и человеческих факторов:

Высокая производительность монтажа - используются всего два типа простых и нетрудоемких соединений: «колонна-плита» и «плита-плита», то есть минимально физически возможное количество, что способствует ускорению монтажа: не требуется особенной подготовки монтажников, все процедуры по монтажу носят стандартный характер; бригада из 5 человек монтирует в смену до 300 м2 перекрытий:

Сокращение количества сварочных работ - сварочные работы выполняют только для приварки четырех соединительных деталей в узле «колонна-плита»:

Сокращение количества бетона в процессе монтажа - количество бетона минимально, так как бетон требуется только для заделки швов между плитами и замоноличивания узла «колонна-плита»;

Разнообразие и свобода архитектурных решений - межэтажные перекрытия могут принимать разнообразнейшие формы, позволяя тем самым решать любые архитектурные задачи по проектированию жилых, общественных или промышленных зданий.

Конструкции безригельных каркасов зданий и сооружений широко описаны в патентной информации.

Так, по авторскому свидетельству СССР №1606629, МПК5 E04B 5/43, дата подачи заявки 1988.06.27, известно безбалочное перекрытие, включающее надколонные плиты с центральным отверстием для размещения на колоннах, межколонные и средние плиты, имеющие на стыкуемых боковых гранях каждой плиты перекрытия площадки для последовательного опирания плит одна на другую. С целью снижения материалоемкости за счет уменьшения усилий на надколонную плиту, площадки опирания надколонных плит выполнены в виде размещенных в середине боковых граней столиков, длина которых определена из условия l<2b+a, где b - толщина надколонной плиты, a - размер отверстия в надколонной плите по нижней грани.

На колоннах, установленных на расстоянии 2l друг от друга, где l - длина плиты перекрытия, смонтированы надколонные плиты перекрытия, имеющие в центральной части отверстие. Боковые грани надколонных плит выполнены в виде ступеньки, средняя часть которой имеет большую высоту, чем крайние части, и образует опорный столик. На надколонные плиты опираются двумя своими противоположными краями межколонные плиты. На боковых гранях этих плит на всей их длине образованы «четверти», причем на гранях, которыми эти плиты опираются на надколонные плиты, «четверти» выбраны снизу, а на двух других гранях - сверху, образуя тем самым опорные поверхности, на которые установлены средние плиты. У этих плит на боковых гранях также по всей длине выбраны четверти, но эти четверти выбраны только с нижней стороны. Узел соединения колонн с надколонными плитами перекрытий включает отверстие в надколонной плите, в котором размещается колонна. Указанное отверстие имеет обрамление в виде стальной обечайки. После установки колонны в отверстие узел соединения замоноличивается.

Монтаж перекрытия производится в следующем порядке.

На колонны сверху устанавливаются надколонные плиты.

Затем на надколонные плиты укладываются межколонные плиты таким образом, что «четверти» этих плит, образованные на противоположных гранях, опираются только на столики, расположенные в средней части боковых граней надколонных плит. Средние плиты в свою очередь устанавливаются на опорные поверхности межколонных плит. Таким образом, все пространство оказывается перекрытым.

Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: безригельный каркас здания, сооружения, содержащий колонны, надколонные плиты перекрытия, опирающиеся на колонны, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия, узлы соединения колонн с надколенными плитами перекрытий и узлы соединения плит перекрытий между собой.

При указанной конструкции узла соединения колонн с надколонными плитами перекрытий жесткость каркаса и сопротивляемость продавливающим нагрузкам ограничены, так как опирание надколонной плиты перекрытия на колонну осуществляется только через искусственно созданный в условиях строительной площадки соединительный узел, локализованный в пределах поперечного сечения колонны, геометрия и конструктивные особенности которого не позволяют воспринимать значительные изгибающие моменты и осевые нагрузки. Необходимость замоноличивания узла соединения колонн с надколонными плитами перекрытий увеличивает трудоемкость монтажа и расход бетона на строительной площадке.

По авторскому свидетельству СССР №1114749, МПК5 E04B 1/18, E04B 1/38, дата подачи заявки 1982.05.04, известен безригельный каркас, содержащий колонны, плиты перекрытия и узлы соединения колонн с плитами перекрытий.

Узел соединения колонны и плиты перекрытия содержит сборную колонну, выполненную по высоте с разрывом бетона в уровне перекрытия, и сборную плиту перекрытия, выполненную с отверстием со скошенными торцами в нижней ее части (для пропуска колонны) и обечайкой, жестко прикрепленной по периметру отверстия к рабочей арматуре плиты перекрытия и снабженной дополнительными стержнями (а), расположенными в нижней зоне плиты.

Кроме того, плита перекрытия снабжена стержнями (б), соединяющими рабочую арматуру плиты с дополнительными стержнями (а) обечайки. Торцы отверстия плиты перекрытия выполнены со скосом в верхней ее части с образованием треугольной призмы. Узел снабжен плоскими трапециевидными элементами, соединяющими рабочую арматуру колонны с верхней частью обечайки двух смежных торцов отверстия плиты перекрытия.

Полость узла омоноличена бетоном.

Стержни (б) обеспечивают увеличение несущей способности плиты перекрытия в опорной зоне на продавливание, а также воспринимают изгибающий момент в нижней зоне плиты перекрытия при сейсмических нагрузках. Подсоединение дополнительных стержней (а) обечайки к арматуре плиты создает комбинированное армирование опорной зоны на скалывание при минимальном количестве металла.

Монтаж узла на строительной площадке производят следующим образом.

После установки колонны в монтажное отверстие колонны устанавливают Т-образное приспособление, выполненное в виде трубы с балкой, на концах которой имеются резьбовые втулки под винты. После этого плиту поднимают краном, одевают на колонну и устанавливают на винты монтажных приспособлений. Перемещая винты, устанавливают плиту перекрытия в проектное положение. Далее приваривают трапециевидные элементы к двум смежным сторонам обечайки в верхней ее части и к рабочей арматуре колонны в месте разрыва бетона.

Бетонирование полости узла производят, например, бетононасосом. После замоноличивания стыка и достижения необходимой прочности монтажное приспособление снимается.

Обечайка, примыкающая к колонне, выполнена в виде треугольной призмы, что создает шпоночный эффект, увеличивая жесткость узла и его прочность на продавливание. Прикрепление обечайки к арматуре колонны с помощью трапециевидных элементов позволит передавать изгибающий момент с перекрытия на колонну, что также повышает жесткость и надежность узла.

Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: безригельный каркас здания, сооружения, содержащий колонны, надколонные плиты перекрытия, опирающиеся на колонны, узлы соединения колонн с надколенными плитами перекрытий.

Как и в предыдущем аналоге, конструкция узла соединения колонн с надколонными плитами перекрытий ограничивает жесткость каркаса и сопротивляемость продавливающим нагрузкам по указанным выше причинам, а необходимость замоноличивания узла увеличивает трудоемкость монтажа и расход бетона на строительной площадке.

В качестве прототипа выбран безригельный бескапительный железобетонный каркас здания по патенту Российской Федерации №2247812, МПК7 E04B 1/18, E04B 5/43, дата подачи заявки 2001.04.03. патентовладелец ООО «Научно-проектное общество «КУБ», г.Москва.

Безригельный бескапительный железобетонный каркас здания содержит надколонные и межколонные плиты, имеющие на ребрах петлевых выпуски и симметрично расположенные относительно друг друга пазы, вдоль которых сквозь перехлесты петлевых выпусков смежных плит установлена арматура, и проходящие сквозь отверстия в надколонных плитах сборные по высоте колонны, в которых в местах монтажа надколонных плит обнажена продольная арматура. Каркас имеет следующие особенности, определяющие его новизну на дату приоритета:

На ребрах надколонных плит в нижней их части образованы полочки и дискретно расположенные опорные столики, а в верхней части продольных ребер смежных межколонных плит выполнены ответные консоли, при этом длина опорных столиков и консолей равна ширине полочки, а петлевые выпуски имеют длину, не превышающую ширину полочки:

Надколонная плита снабжена вмонтированной в ее отверстие обечайкой, прикрепленной к рабочей арматуре колонны;

В местах пересечения надколонных плит перекрытия и колонн и в местах стыка двух раздельных участков колонн с надколонными плитами обнаженная арматура замоноличена с обнаженной арматурой надколонной плиты перекрытия;

В местах стыка двух раздельных участков колонн с надколонными плитами обнаженная арматура верхней колонны выполнена в виде петлевого выпуска, а нижней - в виде арматурных стержней.

Безригельный бескапительный железобетонный каркас здания состоит из колонн, непосредственно на которые "надеты" и опираются надколонные плиты. На эти надколонные плиты в процессе монтажа перекрытия опирают межколонные плиты. Оба типа плит выполнены плоскими, лишенными ребер, капителей и каких-либо иных утолщений в зоне опирания на колонны либо друг на друга. Колонны выполнены постоянного сечения по высоте, лишенные каких-либо капителей или выступающих за их габариты хомутов в зоне опирания плит перекрытия.

В местах монтажа надколенных плит в колонне обнажена продольная арматура, а отверстие в надколонной плите снабжено вмонтированной в нее при изготовлении обечайкой, выполненной из стали. В том случае, когда в уровне надколонной плиты организуется стык колонны по высоте, из верхней части колонны делается петлевой выпуск арматуры, а из нижней части колонны - арматурных стержней. При объединении надколонной плиты с колонной и частей колонны друг с другом их стык замоноличен бетоном.

Плиты перекрытий по периферии в нижней части имеют полочки. Эти полочки размещены таким образом, что при стыковке со смежной плитой перекрытия полочка оказывается только у одной из смежных плит. В ребрах плит перекрытия сделаны арматурные петлевые выпуски, длина которых не превышает ширину полочки. При монтаже плит между петлевыми выпусками, располагаемыми внахлест друг с другом, пропущены горизонтальные стержни, располагаемые по вертикали в одной плоскости и замоноличенные бетоном. Кроме того, на ребрах надколонных плит в нижней их части образованы дискретно расположенные по длине ребра опорные столики, а в верхней части продольных ребер смежных межколонных плит выполнены ответные консоли, причем опорные столики и консоли расположены в плоскости плит и длина опорных столиков и консолей равна ширине полочки. При монтаже плит столики и консоли замоноличиваются бетоном.

При монтаже плит перекрытия используются монтажные стойки. Плиты выполнены в варианте одномодульных и двухмодульных панелей. В двухмодульных плитах длина большей стороны равна расстоянию "по осям" между соседними колоннами, а в одномодульных плитах длина большей стороны равна половине расстояния "по осям" между соседними колоннами.

Монтаж каркаса осуществляется в следующем порядке: сначала выставляются в проектное положение колонны. Затем на них монтируют надколенные плиты, после чего устанавливают двухмодульные межколонные плиты. Двухмодульные плиты могут иметь комбинированное исполнение, когда одна часть плиты снабжена отверстием для пропуска колонны и выполнять роль надколонной плиты, а другая часть этой плиты такого отверстия лишена. При рядовом исполнении двухмодульной плиты отверстие для пропуска колонны вообще отсутствует. Для лучшего восприятия колоннами монтажных нагрузок первой устанавливают одномодульную надколенную плиту, а уже на нее опирают двухмодульные плиты, будь то комбинированного или рядового исполнения. При несимметричном опирании плит или при одностороннем приложении к ним нагрузки, что бывает, как правило, на крайних осях здания, применяют монтажные стойки. Стойки снимают только после того, как перекрытие следующего этажа смонтировано, замоноличено бетоном и бетон набрал не менее 70% проектной прочности.

Установку надколонной плиты на колонну производят с помощью монтажного кондуктора, предварительно устанавливаемого в отверстии, выполненном в колонне на уровне отметки низа плиты перекрытия. Установленная на проектную отметку надколонная плита прикрепляется к колонне с помощью сварки обечайки с рабочей арматурой колонны, используя стальные посредники. Если в уровне установки надколонной плиты производится стыковка верхней и нижней частей колонны, то петлевая арматура верхней колонны сваривается со стержнями нижней колонны. Затем узел стыка замоноличивается бетоном с тщательным уплотнением.

Установка межколонных плит в проектное положение производится на опорные столики. При монтаже межколонных плит выступающие из их ребер арматурные петлевые выпуски перехлестывают друг друга, образуя на просвет замкнутое овальное кольцо, сквозь которое пропускают горизонтальные стержни, располагаемые один над другим в вертикальной плоскости. Затем стык замоноличивается бетоном. При монтаже плит выступающая в нижней части ребер полочка перекрывает зазор между плитами, образуя канал, заполняемый бетоном.

В малоэтажных зданиях высотой до 4-х этажей поперечное сечение железобетонной колонны может соотноситься как 1:2 и таким образом колонна может быть "спрятана" в толщину стены, не выступая из ее плоскости.

Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: безригельный каркас здания, сооружения, содержащий колонны, надколенные плиты перекрытия, опирающиеся на колонны, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия, узлы соединения колонн с надколенными плитами перекрытий и узлы соединения плит перекрытий между собой.

Конструкция безригельного каркаса по прототипу не позволяет в полной мере реализовать отмеченные выше потенциальные преимущества строительных систем безригельных каркасов по следующим причинам:

При указанной конструкции узла соединения колонн с надколенными плитами перекрытий жесткость каркаса и сопротивляемость продавливающим нагрузкам ограничены, так как опирание надколонной плиты перекрытия на колонну осуществляется только через искусственно созданный в условиях строительной площадки соединительный узел, локализованный в пределах поперечного сечения колонны, геометрия и конструктивные особенности которого не позволяют воспринимать значительные изгибающие моменты и осевые нагрузки; отмечается, что этажность по рамной схеме ограничена 5 этажами, при высотности здания более 5 этажей необходимы связевые и диафрагменные схемы;

Необходимость замоноличивания узла соединения колонн с надколенными плитами перекрытий увеличивает трудоемкость монтажа и расход бетона на строительной площадке; кроме того, замоноличивание указанного узла, как наиболее ответственного узла каркаса, требует высокой культуры производства и строгого контроля, что ограничено в условиях строительной площадки;

Возможность выполнения монтажных работ при минусовых температурах является проблематичной, так как необходимый прогрев бетона в процессе замоноличивания узлов соединения колонн с надколонными плитами является проблемой.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования безригельного каркаса здания, сооружения, в котором за счет конструктивных особенностей выполнения обеспечивается повышение жесткости и прочностных характеристик каркаса, а также снижение трудоемкости монтажных работ при сохранении всех преимуществ строительных систем безригельных каркасов.

Поставленная задача решается тем, что в безригельном каркасе здания, сооружения, содержащем колонны, надколонные плиты перекрытия, опирающиеся на колонны, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия, узлы соединения колонн с надколонными плитами перекрытий и узлы соединения плит перекрытий между собой, согласно изобретению колонны, расположенные в углах зданий и в местах пересечения продольных и поперечных стен выполнены фигурными с уголковым, тавровым или крестообразным поперечным сечением, соответственно их расположению, а каждый узел соединения колонн с надколонными плитами перекрытий выполнен в виде закладных деталей, соединенных с арматурой колонны и установленных на периферийных участках поперечного сечения фигурной колонны, а также вертикальных стержней, пропущенных через отверстиях в надколонной плите перекрытия и соединенных с закладными деталями колонн.

Указанные признаки являются существенными признаками изобретения.

Технологично закладные детали выполнять в виде равнобоких уголков, установленных на концевых участках колонны и утопленных своей вершиной в тело колонны, а между надколонной плитой перекрытия и торцами колонн нанести слой строительного раствора для устранения монтажных зазоров.

Существенные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.

Так, отличительные признаки изобретения (колонны, расположенные в углах зданий и в местах пересечения продольных и поперечных стен, выполнены фигурными с уголковым, тавровым или крестообразным поперечным сечением, соответственно их расположению, а каждый узел соединения колонн с надколонными плитами перекрытий выполнен в виде закладных, деталей, соединенных с арматурой колонны и установленных на периферийных участках поперечного сечения фигурной колонны, а также вертикальных стержней, пропущенных через отверстиях в надколонной плите перекрытия и соединенных с закладными деталями колонн) совместно с существенными признаками, общими с прототипом обеспечивают повышение жесткости и прочностных характеристик каркаса, а также снижение трудоемкости монтажных работ при сохранении всех преимуществ строительных систем безригельных каркасов.

Объясняется это следующим.

Применение в каркасе в углах зданий и в местах пересечения продольных и поперечных стен фигурных в поперечном сечении колонн реализует возможность опирания плит перекрытия на торцы колонн с увеличенной площадью опирания без применения выступающих консольных элементов, как на колоннах, так и на плитах перекрытия.

Выполнение узла соединения колонны с надколонной плитой перекрытия в виде закладных деталей, соединенных с арматурой колонны и установленных на периферийных участках поперечного сечения фигурной колонны, а также вертикальных стержней, пропущенных через отверстия в надколонной плите перекрытия и соединенных с закладными деталями колонны, обеспечивает надежное соединение колонн и надколонной плиты без замоноличивания узла соединения, что повышает производительность монтажа и снижает расход бетона в процессе монтажа.

Опирание надколонной плитой перекрытия на фигурное поперечное сечение колонны, характеризующееся значительным моментом инерции сечения, а также соединение колонн с помощью указанных закладных элементов и стержней, пропущенных через отверстия в надколонной плите, значительно повышает сопротивляемость узла соединения колонны с надколонной плитой перекрытия изгибающим моментам и продавливающим усилиям, что повышает прочностные характеристики и жесткость каркаса.

Изготовления элементов каркаса максимально переносится в цеховые условия, тем самым значительно уменьшаются риски как природных, так и человеческих факторов на строительной площадке.

Все, что отмечено выше, обеспечивает возможности повышения прочностных характеристик и жесткости каркасе, повышения производительности монтажных работ и снижения расхода материалов на строительной площадке.

Ниже приводится подробное описание заявляемого безригельного каркаса здания, сооружения со ссылками на чертежи, на которых показано:

Фиг.1 - Безригельный каркас здания, сооружения, фигурная колонна с крестообразным поперечным сечением.

Фиг.2 - Безригельный каркас здания, сооружения, фигурная колонна с тавровым поперечным сечением.

Фиг.3 - Безригельный каркас здания, сооружения, фигурная колонна с уголковым поперечным сечением.

Фиг.4 - Безригельный каркас здания, сооружения, принципиальная схема.

Фиг.5-7 - Безригельный каркас здания, сооружения, примеры монтажных схем с различным сочетанием фигурных колонн.

Фиг.8 - Безригельный каркас здания, сооружения, продольный разрез узла соединения надколонной плиты с фигурной колонной с крестообразным поперечным сечением.

Фиг.9 - Безригельный каркас здания, сооружения, сечение А-А на фиг.8.

Фиг.10 - Безригельный каркас здания, сооружения, продольный разрез узла соединения надколонной плиты с фигурной колонной с тавровым поперечным сечением.

Фиг.11 - Безригельный каркас здания, сооружения, сечение Б-Б на фиг.10.

Фиг.12 - Безригельный каркас здания, сооружения, продольный разрез узла соединения надколонной плиты с фигурной колонной с уголковым поперечным сечением.

Фиг.13 - Безригельный каркас здания, сооружения, сечение В-В на фиг.12.

Фиг.14 - Безригельный каркас здания, сооружения, вид Г на фиг.8, 10, 12.

Фиг.15 - Безригельный каркас здания, сооружения, сечение Д-Д на фиг.8, 10, 12.

Фиг.16 - Безригельный каркас здания, сооружения, пример соединения плит перекрытия между собой.

Безригельный каркас здания, сооружения, содержащий фигурные колонны, выполненные с крестообразным 1, тавровым 2, уголковым 3 поперечным сечением (фиг.1, 2, 3), надколонные плиты перекрытия 4, опирающиеся на колонны 1, 2, 3, межколонные плиты перекрытия 5, расположенные между надколонными плитами перекрытия 4, узлы 6 соединения колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами перекрытий 4 и узлы 7 соединения плит перекрытий 4, 5 между собой. Фигурные колонны 1, 2, 3 расположены в углах зданий и в местах пересечения продольных и поперечных стен, как показано на принципиальной схеме на фиг.4. На фиг.5, 6, 7 показаны примеры монтажных схем каркасов с различным сочетанием фигурных колонн 1, 2, 3. Так, на фиг.5 показана монтажная схема с применением фигурных колонн 3 с уголковым сечением, на фиг.5 - фигурных колонн 3 с уголковым сечением и фигурных колонн 2 с тавровым сечением, на фиг.5 - фигурных колонн 3 с уголковым сечением, фигурных колонн 2 с тавровым сечением и фигурных колон 1 с крестообразным сечением.

Плиты перекрытия 4, 5 выполнены плоскими, без ребер, капителей и каких-либо иных утолщений в зоне опирания на колонны 1, 2, 3 либо друг на друга. Колонны 1, 2, 3 выполнены также постоянного сечения по высоте, лишенные каких-либо капителей или выступающих за их габариты хомутов в зоне опирания надколонных плит перекрытия 4.

Каждый узел 6 соединения колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами перекрытий 4 выполнен в виде закладных деталей 8, соединенных с арматурой 9 колонны 1, 2, 3 и установленных на периферийных участках 10 поперечного сечения фигурной колонны 1, 2, 3, а также вертикальных стержней 11, расположенных в отверстиях 12 надколонной плиты перекрытия 4 и соединенных с закладными деталями 8 колонн 1. 2, 3. Все указанные соединения выполнены в виде сварки 13. Закладные детали 8 выполнены в виде равнобоких уголков 14, установленных на концевых участках колонны 1, 2, 3 и утопленных своей вершиной в тело колонны 1, 2, 3 и соединенных сваркой 13 с арматурой 9 колонны 1, 2, 3. В узле 6 соединения колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами перекрытий 4 между надколонной плитой перекрытия 4 и торцами колонн 1, 2, 3 нанесен слой 15 строительного раствора. Конструктивные особенности соединительного узла 6 показаны на фиг.8-13, в том числе на фиг.8-9 - для колонны 1. на фиг.10-11 - для колонны 2, на фиг.12-13 - для колонны 3. На фиг.14-15 показаны сечения и виды соединительного узла 6.

Узлы 7 соединения плит перекрытий 4, 5 между собой выполнены с использованием известных конструкторских и технологических решений. Так, на фиг.16 показан пример выполнения узла 7 соединения плит перекрытий 4, 5. Плиты перекрытий 4, 5 имеют в нижней части своих ребер полочки 16, расположенные на всю длину ребра. В ребрах плит перекрытия 4, 5 выполнены арматурные петлевые выпуски 17, длина которых не превышает ширину полочки 16. При монтаже плит между петлевыми выпусками 17, располагаемыми внахлест друг с другом, пропущены горизонтальные стержни 18, замоноличенные бетоном 19. Возможны и другие решения соединительного узла 7.

Монтаж каркаса выполняют следующим образом.

Выставляются в проектное положение колонны 1, 2, 3. Затем на них монтируют надколонные плиты 4. При этом в узле 6 соединения колонн 1, 2, 3 с надколонными плитами перекрытий 4 между надколонной плитой перекрытия 4 и торцами колонн 1, 2, 3 наносят слои 15 строительного раствора для исключения монтажных зазоров. Через отверстия 12 в надколонной плите 4 пропускают вертикальные стержни 11, которые приваривают сваркой 13 к закладным деталям 8, установленным на периферийных участках 10 поперечного сечения фигурных колонн 1, 2, 3. Количества сварочных работ минимальное - сварочные работы выполняют только для приварки вертикальных стержней 11 к закладным деталям 8 (четыре, шесть, восемь сварок 13 для уголковых 3, тавровых 2. крестообразных 1 колонн соответственно). Замоноличивание соединительного узла 6 не требуется, чем сокращается расход бетона в процессе монтажа.

После монтажа надколонных плит 4 монтируют межколонные плиты перекрытия 5. Плиты перекрытия 4, 5 стыкуют между собой, как показано на фиг.16. При этом петлевые выпуски 17 располагаются внахлест друг с другом. Между петлевыми выпусками 17 пропускают горизонтальные стержни 18. Шов замоноличивают бетоном 19.

При монтаже плит перекрытия используют любые временные монтажные стойки (для упрощения рисунков не показаны).

Все процедуры по монтажу носят стандартный характер, специальной подготовки монтажников не требуется.

1. Безригельный каркас здания, сооружения, содержащий колонны, надколонные плиты перекрытия, опирающиеся на колонны, межколонные плиты перекрытия, расположенные между надколонными плитами перекрытия, узлы соединения колонн с надколонными плитами перекрытия и узлы соединения плит перекрытий между собой, отличающийся тем, что колонны, расположенные в углах зданий и в местах пересечения продольных и поперечных стен, выполнены фигурными с уголковым, тавровым или крестообразным поперечным сечением соответственно их расположению, а каждый узел соединения колонн с надколонными плитами перекрытия выполнен в виде закладных деталей, соединенных с арматурой колонны и установленных на периферийных участках поперечного сечения фигурной колонны, а также вертикальных стержней, пропущенных через отверстия в надколонной плите перекрытия и соединенных с закладными деталями колонн.

2. Безригельный каркас по п.1, отличающийся тем, что закладные детали выполнены в виде равнобоких уголков, установленных на концевых участках колонны и утопленных своей вершиной в тело колонны.

3. Безригельный каркас по п.1, отличающийся тем, что в узле соединения колонн с надколонными плитами перекрытий между надколонной плитой перекрытия и торцами колонн нанесен слой строительного раствора.

www.findpatent.ru

Способ возведения безригельного каркаса

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу возведения безригельного каркаса здания. Технический результат изобретения заключается в сокращении сроков возведения здания. В способе возведения каркаса здания соединение смежных колонн с плитами перекрытий производят посредством напрягаемой в процессе монтажа арматуры. Перед натяжением каждого нижнего диска плит перекрытий устанавливают колонны совместно с технологической оснасткой. Затем под плиты перекрытия монтируют стойки, производят их нивелирование совместно с монтажными столиками на колоннах, укладывают на эти столики и стойки полосы фанеры и монтируют плиты перекрытия, бортовые балки, балконные плиты. Далее производят укладку цементно-песчаного раствора в швы между пазами плит перекрытий и гранями колонн. После набора раствором 75% проектной прочности производят предварительное натяжение нижнего диска плит перекрытий, исключая смещение колонн от проектного положения. 4 ил.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для возведения зданий с натяжением арматуры в построечных условиях.

Известен способ возведения каркаса здания [АС № 1386716, заявл. 17.01.1986], включающий установку колонн, укладку плит перекрытия и ригелей, объединение элементов каркаса предварительно напряженной арматурой и последующее замоноличивание стыков между элементами каркаса, причем после укладки плит перекрытия в створе между колоннами с наружной стороны каркаса устанавливают враспор металлические щиты, а после натяжения арматуры пространство между плитами перекрытия и щитами бетонируют с одновременным образованием монолитных ригелей и заделкой стыков с плитами перекрытия.

Недостатком известного способа является большая материалоемкость и трудоемкость, связанная с установкой металлических щитов, а также наличие специального оборудования и приспособлений, при этом такой способ требует технологических перерывов, необходимых для набора прочности бетонной смеси при монтаже следующего этажа здания.

Известным изобретением является способ, реализуемый сборной каркасной конструкцией из предварительно напряженного бетона [Патент СФРЮ №25452, издан 31.03.1996], в котором передача усилий предварительного напряжения производится на бетон, где до натяжения арматуры необходимо обеспечить монолитность диска перекрытия путем заполнения (зачеканки) цементным раствором швов между колоннами и сборными плитами перекрытия до достижения необходимой не менее 70% проектной прочности раствора в швах.

Недостатком известного способа является наличие технологического перерыва, непосредственно перед натяжением арматуры необходимого для твердения раствора в контактных швах при монтаже следующего диска плит перекрытий.

Наиболее близким к заявленному способу относится способ возведения безригельного каркаса с предварительным напряжением перекрытий [Патент RU №2147328, заявл. 09.04.1998], включающий колонны и опирающиеся на них плиты перекрытия, объединение которых производят напрягаемой в процессе монтажа арматурой, при этом между смежными колоннами выше, либо ниже уровня перекрытия устанавливают монтажные распорки регулируемой длины, на которые передают усилия напрягаемой арматуры. Эти монтажные (инвентарные) распорки располагают вдоль осей здания, опирая на них опалубку монолитного перекрытия. Это позволяет исключить технологические перерывы, необходимые для заполнения раствором швов между сборными плитами и колоннами и времени для твердения этого раствора. Передача усилия натяжения с распорок на перекрытие может производиться с отставанием на 1-2 этажа от монтажных работ по возведению каркаса.

Недостаток известного способа напряжения перекрытий каркаса заключается в последовательном поэтажном использовании специальных монтажных распорок, что делает строительство материалоемким, а также весьма трудоемким, поскольку он требует как монтажа, так и демонтажа указанных распорок по этажам возводимого здания.

Задачей разрабатываемого способа возведения безригельного каркаса с предварительным напряжением перекрытия является совершенствование технологии строительства путем монтажа верхних дисков плит перекрытий совместно с укладкой цементно-песчаного раствора в швы между пазами плит перекрытий и гранями колонн и швы между плитами перекрытий до предварительного натяжения каждого нижнего диска плит перекрытий.

Технические результаты, которые могут быть получены при использовании заявляемого способа:

Возведение зданий с опережением на 3 этажа по сравнению с кладкой стен и внутренних перегородок;

Сокращение сроков возведения зданий;

Исключение технологических перерывов в строительстве;

Одновременное выполнение нескольких монтажных работ;

Фиксация колонн в проектном положении без использования дополнительных приспособлений;

Исключение смещения колонн от проектного положения при натяжении нижнего диска плит перекрытий;

Исключение эффекта «обратного клина» между пазами плит перекрытий и гранями колонн;

Повышение прочности конструкции здания и соответственно безопасности его эксплуатации.

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных результатов стало возможным для способа возведения безригельного каркаса, включающего последовательное предварительное напряжение перекрытия каждого этажа путем соединения смежных колонн с плитами перекрытий посредством напрягаемой в процессе монтажа арматуры, которое осуществляют за счет того, что перед натяжением каждого нижнего диска плит перекрытий устанавливают колонны совместно с технологической оснасткой для монтажа на этих колоннах верхнего диска плит перекрытий, при этом под плиты перекрытия монтируют стойки, производят их нивелирование совместно с монтажными столиками на колоннах, затем укладывают на эти столики и стойки полосы фанеры и монтируют плиты перекрытия, бортовые балки, балконные плиты, далее производят укладку цементно-песчаного раствора в швы между пазами плит перекрытий и гранями колонн и швы между плитами перекрытий, после набора раствором 75% проектной прочности производят предварительное натяжение нижнего диска плит перекрытий, исключая смещение колонн от проектного положения. При этом монтаж плит перекрытий, бортовых балок, балконных плит производят так, чтобы зазор между пазами плит перекрытий, балконных плит, бортовых балок и гранями колонн составлял 2÷3 см, и одновременно с этим проводят заготовку арматуры по длине для натяжения нижнего диска плит перекрытий путем измерения расстояния по осям колонн после монтажа верхнего диска плит перекрытий.

Изобретательским шагом является создание высокотехнологичного способа возведения зданий и сооружений с безригельным каркасом, обеспечивающего исключение технологических перерывов и позволяющего последовательно возводить диски плит перекрытий с опережением их на 3 этажа по сравнению с возведением стен и перегородок здания за счет фиксации колонн с пазами плит перекрытий, бортовых балок, балконных плит верхних дисков плит перекрытий цементно-песчаным раствором до натяжения каждого нижнего диска плит перекрытий. Это дает возможность предварительной доставки строительных материалов для возведения стен и перегородок на возведенный диск до монтажа последующего диска плит перекрытий.

Фиксация колонн в проектном положении с укладкой цементно-песчаного раствора в контактные швы между пазами плит перекрытий и гранями колонн и швы между плитами перекрытий с набором 75% проектной прочности путем последовательного возведения дисков плит перекрытий до натяжения предыдущего позволяет обеспечить четкое равенство зазоров между гранями колонн и пазами плит перекрытий, балконных плит, бортовых балок, причем для этого не требуется специальной оснастки и приспособлений.

Заявляемый способ возведения безригельного каркаса позволяет исключить появления остаточных деформаций вследствие микроперемещений при передаче напряжения арматуры на бетон в случае применения инвентарных (монтажных) распорок, что особенно важно в ответственной зоне стыка граней колонн с пазами плит перекрытий. Фиксация колонн заявляемым способом препятствует их смещению от проектного положения при натяжении нижнего диска плит перекрытий, что позволяет уйти от эффекта "обратного клина", поскольку на колонны действуют усилия извне, и они воспринимают еще вес плит перекрытий с учетом их проектного позиционирования.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие фигуры:

Фиг.1. Фасад здания, включающий колонны, зафиксированные с помощью монтажных стяжек, плиты перекрытия, балконные плиты, уложенные на монтажные столики, монтажные стойки и канатную арматуру (вид сбоку).

Фиг.2. Каркас здания, включающий колонны, плиты перекрытия, балконные плиты, бортовые балки (вид сверху).

Фиг.3. Фрагмент соединения плиты перекрытия и колонны с технологическим зазором между ними и канатной арматурой (разрез).

Фиг.4. Фрагмент соединения плит перекрытий и бортовых балок с колонной посредством канатной арматуры (вид сверху).

Каркас здания формируют соединением колонн 1 с плитами перекрытий 2 посредством напряжения канатной арматуры 3 (фиг.1), который монтируют с установки колонн 1 с предварительно закрепленными на них монтажными столиками 4 в фундаментные стаканы (не показаны) и позиционируют эти колонны в проектное положение посредством монтажных стяжек 5, затем осуществляют установку монтажных стоек 6 в проектное положение. Выполняют нивелирование монтажных стоек 6 и монтажных столиков 4 на проектную отметку, затем на указанные стойки 6 и столики 4 укладывают полосы фанеры (не показаны). После этого осуществляют раскладку плит перекрытия 2, балконных плит 7, бортовых балок 8 в проектное положение (фиг.1-2). Затем производят замоноличивание контактных швов 9 между пазами (не показаны) плит перекрытий 2, балконных плит 7, бортовых балок 8 и гранями (не показаны) колонн 1 и одновременно контактных швов 10 между плитами перекрытий 2. По достижении раствором 75% проектной прочности в замоноличенных контактных швах 9 и 10 (фиг.3) производят предварительное натяжение канатной арматуры 3 с последующей передачей усилия напряжения на бетон, формируя таким образом диск (не показан) плит перекрытий 2. Смонтировав несколько дисков плит перекрытий 2 на колоннах 1 в уровне пропуска сквозь них канатной арматуры 3 (фиг.1-4), приступают к монтажу следующих смежных колонн на установленные ранее, аналогично описанному способу, осуществляя возведение здания. Причем предварительное натяжение канатной арматуры 3 диска плит перекрытий 2 производят после установки следующего над ним диска плит перекрытий 2 на монтажные столики 4 и монтажные стойки 6 с замоноличенными и набравшими 75% проектной прочности контактными швами 9 и 10. При этом последовательно вслед за установленным диском плит перекрытий 2 производят монтаж следующего до натяжения двух предыдущих. Это позволяет зафиксировать колонны 1, набравшим проектную прочность, цементно-песчаным раствором и избежать их смещения от проектного положения при натяжении каждого нижнего диска плит перекрытий, осуществляя тем самым стабилизацию технологического зазора между пазами (не показаны) плит перекрытий 2, балконных плит 7, бортовых балок 8 и гранями (не показаны) колонн 1.

При таком способе монтажа строительные работы проводят с опережением на 3 этажа по сравнению с возведением стен и перегородок здания (не показаны), это дает возможность исключить технологические перерывы при возведении здания и обеспечить одновременное непрерывное выполнение нескольких строительно-монтажных работ. При этом до монтажа очередного диска плит перекрытий на предыдущий диск плит перекрытий осуществляют доставку строительных материалов для возведения стен и внутренних перегородок (не показаны).

Такой способ стабилизирует технологический зазор между гранями колонн 1 и пазами плит перекрытий 2, балконных плит 7, бортовых балок 8, который находится в пределах от 2 до 3 см, а фиксация колонн 1 при натяжении предыдущих дисков плит перекрытий 2 не требует специальных приспособлений и материалов, а также дополнительных операций для ее осуществления.

Практическая применимость изобретения показана на примере конкретного использования.

Возведение безригельного каркаса здания выполняют с установки колонн совместно с технологической оснасткой в виде монтажных столиков в фундаментные стаканы, затем выполняют расстановку монтажных стоек в проектное положение под плиты перекрытия. Непосредственно после этого проводят нивелирование монтажных стоек и столиков и последующую укладку фанерных полос, по завершении которых выполняют раскладку плит перекрытий, балконных плит и бортовых элементов на проектные отметки, при этом монтаж ведут так, чтобы зазор между пазами плит перекрытий и гранями колонн составлял 2-3 см. Затем производят замоноличивание контактных швов цементно-песчанным раствором между гранями колонн и пазами плит перекрытий, балконных плит, бортовых балок и между плитами перекрытий. Предварительно проводят заготовку арматуры по длине, измеряя расстояние по осям колонн. После набора раствором 75% проектной прочности производят предварительное натяжение канатной арматуры в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. После чего выполняют инъецирование каналов колонн цементно-песчаным раствором совместно с канатной арматурой, после набора 75% проектной прочности которого производят оттяжку этой арматуры вниз. Затем производят замоноличивание контактных швов с канатной арматурой. Таким образом производят монтаж одного диска плит перекрытий. Аналогичным образом последовательно монтируют следующие диски плит перекрытий один над другим, но перед натяжением каждого нижнего диска плит перекрытий, монтируют верхний диск и осуществляют замоноличивание в нем контактных швов между пазами плит перекрытий и гранями колонн и между плитами перекрытий, после набора 75% проектной прочности раствора в этих швах производят предварительное натяжение арматуры нижнего диска плит перекрытий с последующей оттяжкой арматуры вниз и дальнейшим замоноличиванием контактных швов. Одновременно с этим проводят подготовительные работы по монтажу следующего диска плит перекрытий, осуществляя раскладку еще одного комплекта монтажных приспособлений и осуществляя одновременную доставку строительных материалов для возведения стен и внутренних перегородок здания. Таким образом производят монтаж дисков плит перекрытий с опережением на 3 этажа по сравнению с кладкой стен.

Характеристики:

Смещение колонн от проектного положения при натяжении нижнего диска плит перекрытий не более ±5%;

Опережение возведения каркасной ячейки в сравнении с кладкой стен и внутренних перегородок, количеств этажей 3;

Наличие дополнительных приспособлений для фиксации колонн, предотвращающих их смещение от проектного положения, отсутствуют.

Заявляемый способ возведения зданий и сооружений с безригельным каркасом высокотехнологичен, сокращает сроки возведения зданий, обеспечивает исключение технологических перерывов и позволяет возводить диски плит перекрытий с опережением их на 3 этажа по сравнению с возведением стен и внутренних перегородок здания с возможностью предварительной доставки строительных материалов на возведенный диск плит перекрытий до монтажа последующего путем последовательного монтажа последующих верхних дисков плит перекрытий совместно с укладкой цементно-песчаного раствора в контактные швы между пазами плит перекрытий и гранями колонн и швы между плитами перекрытий до предварительного натяжения каждого нижнего диска плит перекрытий.

Фиксация колонн заявляемым способом позволяет обеспечить равенство зазоров между гранями колонн и пазами плит перекрытий, балконных плит, бортовых балок с отклонением не более ±5% без использования специальной оснастки и приспособлений, что повышает прочность конструкции здания и безопасность его эксплуатации, все это в конечном итоге в значительной степени снижает себестоимость строительства зданий.

Способ возведения безригельного каркаса, включающий последовательное предварительное напряжение перекрытия каждого этажа путем соединения смежных колонн с плитами перекрытий посредством напрягаемой в процессе монтажа арматуры, отличающийся тем, что перед натяжением каждого нижнего диска плит перекрытий устанавливают колонны совместно с технологической оснасткой для монтажа на этих колоннах верхнего диска плит перекрытий, при этом под плиты перекрытия монтируют стойки, производят их нивелирование совместно с монтажными столиками на колоннах, затем укладывают на эти столики и стойки полосы фанеры и монтируют плиты перекрытия, бортовые балки, балконные плиты, далее производят укладку цементно-песчаного раствора в швы между пазами плит перекрытий и гранями колонн и в швы между плитами перекрытий, после набора раствором 75% проектной прочности производят предварительное натяжение нижнего диска плит перекрытий, исключая смещение колонн от проектного положения, при этом монтаж плит перекрытий, бортовых балок, балконных плит производят так, чтобы зазор между пазами плит перекрытий, балконных плит, бортовых балок и гранями колонн составлял 2-3 см, и одновременно проводят заготовку арматуры по длине для натяжения нижнего диска плит перекрытий путем измерения расстояния по осям колонн после монтажа верхнего диска плит перекрытий.

Основной архитектурный недостаток каркасных систем для применения их в гражданском строительстве являются выступающие в интерьер из плоскости перекрытий балки-ригели. Существуют конструктивные схемы каркасов позволяющие исключить этот недостаток:

• Система, формирующаяся из сборных плит сплошного сечения, опираемых на колонны в угловых точках сетки колонн (система КУБ);
• Каркасная система с предварительно-напряженной арматурой в скрытых ригелях, образуемых в построечных условиях (система КПНС).

Система безригельного каркаса КУБ (рис. 16. 6) - сборный безкапительный каркас, состоящий из колонн квадратного сечения и плоских плит перекрытий.

Сетки колонн 6x3 и 6x6 метров при необходимости могут увеличиваться до размеров 6х9 и 9х12 метров. Сечение колонн 30x30 см и 40x40 см высотой в один или несколько этажей с максимальной высотой до 15,3 м.

Плиты перекрытия в плане размером 2,8x2,8 м толщиной от 16 до20 см. В зависимости от расположения, подразделяются на: - надколонные, межколонные и плиты - вставки. Членение перекрытия на сборные элементы сделано с таким расчетом, чтобы стыки плит располагались в зонах с наименьшей величиной (приближаемая к нулю) изгибающих моментов от вертикальных нагрузок.

Последовательность монтажа перекрытия на смонтируемые колонны ведется в следующем порядке: - устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные плиты, затем межколонные и, наконец, плиты-вставки. Межколонные и плиты-вставки имеют шпонки, позволяющие легко осуществить их соединения на сварке. После замоноличивания стыков создается пространственная жесткая конструкция.

Преимущество системы в отсутствии выступающих элементов в потолочной плоскости и в простоте монтажа, с помощью легких мобильных кранов.

Безригельная рамная или рамно-связевая каркасная система гражданских зданий высотой до 16 этажей рассчитана на вертикальные нагрузки на перекрытие в 1250 кг/м 2 . При больших нагрузках (2000 кг/м 2) ограничивают этажность здания -9-тью этажами.

Система обладает архитектурно-планировочными и конструктивными достоинствами. Гладкий потолок дает возможность гибко решать планировку внутреннего пространства создавать трансформируемые помещения. Консольные вылеты перекрытий обеспечивают вариантность пластических решений фасадов.

Безригельный каркас универсален - он с успехом применим, как в жилых зданиях, так и общественных (детских садах, школах, торговых предприятиях, спортивных и зрелищных) сооружениях и пр.

Система со скрытыми ригелями в плоскости перекрытия (КПНС) проектируется по связевой схеме из сборных элементов; колонн, плит, перекрытий и стен диафрагм жесткости. Связь между сборными элементами перекрытия осуществляется в результате устройства в построечных условиях монолитного ригеля с канатной напряженной арматурой, пропущенной через сквозные отверстия в колонне в ортогональных направлениях. Предварительное напряжение арматуры осуществляется на уровне этажных перекрытий, создавая двухосное обжатие плит перекрытия (рис. 16.7).

Плиты перекрытия имеют высоту в 30 см и состоят из верхней плиты, толщиной в 6 см, и нижней - 3 см и перекрещенных бортовых ребер. При монтаже плиты перекрытий укладывают на временные капители колонн и опоры, которые устанавливают уже на смонтированный нижний уровень. Плиты перекрытия могут быть выполнены на ячейку с опиранием на колонны по 4 углам или разбиты на две плиты, соединенные монолитным армированным швом. Конструкция, собранная из сборных элементов колонн и плит перекрытий - работает как единая статическая система, воспринимающая все силовые воздействия, за счет сил сцепления, возникающих между отдельными сборными элементами, и напряжений стальных канатов.