Стальные каркасы многоэтажных зданий.
Высотные многоэтажные здания: общая характеристика, классификация конструктивных систем, компоновка каркаса.
При большой этажности зданий рационально разделение конструкций на несущие - каркас из высокопрочных материалов и ограждающие - легкие стеновые панели с эффективным утеплителем. Такие конструкции высокоиндустриальны, что сокращает срок возведения зданий. Каркас может быть стальным, железобетонным и смешанным (колонны нижних этажей из стали, верхние -ж.б. Главным «+» стального каркаса является высокая прочность материала, позволяющая принимать min размеры сечений колонн, что увеличивает полезную площадь помещений, в нижних этажах проектируют колонны из низколегированной стали. Каркас многоэт. зд. воспринимает значительные нагрузки: вертикальные – собственный вес зданий, полезная нагрузка помещений и горизонтальные - ветровые, сейсмические и температурные воздействия. Основные конструктивные элементы каркаса колонны и балки. В зависимости от планировки помещений и высоты здания есть 3 типа несущих систем многоэт. зд: каркасная, бескаркасная, смешанная. Наиболее распространены каркасные системы, которые делятся на связевые, рамные и рамно-связевые. Колонны и балки образуют систему, воспринимающую как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки и передающую их воздействия на фундамент. Система должна иметь необходимую жесткость в горизонтальном направлении, чтобы перемещения от ветровой нагрузки не превышали допустимых норм. Связевые системы проектируют в виде вертикальных связей, расположенных на некотором расстоянии одна от другой и соединены горизонтальными жесткими дисками, рамные - в виде рамных конструкций, расположенных по каждому ряду колонн, также связаны горизонтальными дисками. Рамно-связевые системы имеют вертикальные связи, воспринимающие горизонтальные нагрузки совместно с рамами, расположенными в плоскостях.
Конструктивные элементы каркаса (колонны, стыки колонн, базы колонн, ригели, узлы сопряжения ригелей с колоннами).
Типы сечений. При компоновке сечений колонн многоэтажных зданий нужно добиваться их максимальной компактности, так как это позволяет увеличить полезную площадь помещений. При небольшой свободной длине колонн (в пределах этажа 3—4 м) и значительной площади сечения (нагрузка в нижних этажах достигает нескольких тысяч тонн) коэффициенты продольного изгиба получаются близкими к единице (гибкость 20—30) и, следовательно, по условию устойчивости сечения не требуют развития.
Размещение и конструкция стыков. Колонны стыкуются на монтаже через два этажа. Для удобства монтажа стыки размещают на 0,5—1 м выше уровня междуэтажных перекрытий. Стяжными болтами, закрепляемыми в диафрагмах или в крепежных уголках, фиксируются взаимное положение монтажных элементов и закрепление колонн в процессе монтажа. При резком изменении сечений стыкуемых отправочных марок стык можно осуществлять через строганую плиту.
Базы колонн, как и стыки, проектируют с фрезерованными торцами. Фрезерованный торец колонны передает давление на строганую плиту. При монтаже торец колонны приваривают к плите. Опорные плиты устанавливают на фундаменте точно в проектное положение при помощи трех установочных винтов. Затем закрепляют анкерными болтами и подливают цементным раствором. В рамных системах при передаче момента на фундамент необходимо устраивать траверсы и специальные анкерные крепления.