3.2 Несущие конструкции многоэтажных здания

Многоэтажные здания широко применяются для размещения предприя­тий легкой, пищевой, химической промышленности, легкого машинострое­ния и приборостроения. Многоэтажные здания выгодно отличают от мало­этажных существенно меньшие площадь застройки и протяженность инже­нерных сетей. Многоэтажные здания применяют преимущественно для воз­ведения предприятий с относительно легким технологическим оборудова­нием (до 2,5 тс/м²).

Многоэтажным зданиям обычно придают простую прямоугольную фор­му плана, что согласуется с технологическими требованиями и позволяет унифицировать и типизировать конструкции.

Многоэтажные здания классифицируют на здания малой, средней и большой гибкости. К первым относят здания с сеткой 6х6м, ко вто­рым с сетками

6x9, 6х12, 12 х12 м, к третьим — здания с меж­ферменными этажами (рис.3.8).

Рисунок 3.8 Объемно-планировочная структура многоэтажных зданий: а - регулярная; б - регулярная с верхним этажом зального типа; в - регулярно чередующаяся; г – нерегулярная

Многоэтажные здания проектируют, как правило, в каркасной конструк­тивной системе с полным каркасом. Комбинированная система с неполным каркасом и несущими наружными стенами применяется редко.

Материал каркаса должен отличаться высокой прочностью и долговечностью, т. е. свойствами, которые присущи стали и железобетону. Наи­большее, распространение в отечественной практике получили железобе­тонные конструкции каркаса, преимущественно сборные. Применение стального каркаса ограничивается по экономическим требованиям, так как он уступает железобетонному в стоимости на 10% и требует на 30-50% большего расхода стали.

Стальной каркас используют в случаях, когда сборный железобетон­ный неприменим из-за наличия агрессивной по отношению к бетону внут­ренней среды, неунифицированных геометрических параметров здания, больших расчетных нагрузок на перекрытие.

Встречается выборочное применение стальных конструкций для отдельных элементов здания, на­пример для подкрановых балок и стропильных ферм покрытия верхнего этажа.

Сборный железобетонный каркас применяется с балочными и без­балочными перекрытиями, а также в сочетании с фермами перекрытий в зданиях с межферменными этажами.

Сборный балочный каркас (рис.3.9) применяют для двух — пяти­этажных производственных зданий легкой, химической, электротехни­ческой и приборостроительной промышленности. Он имеет унифициро­ванные габариты (сетки колонн 6х6 и 6x9 м, высоты этажей 3,6; 4,2; 4,8; 6 и 7,2 м) и унифицированные величины расчетных нагрузок "на перекрытия (от 1,5 до 2,5 тс/м²).

Каркас здания состоит из плоских рам (преимущественно поперечных), плит междуэтажных перекрытий и покрытий и связевых конструкций. Конструкции фундаментов, фундаментных балок и соединений колонн с фундаментами аналогичны_применяемым в одноэтажных зданиях. Г

В высотных промышленных зданиях при особо больших пролетах и крановых нагрузках иногда применяют стальные каркасы. Элементы каркасов - колонны, ригели и связи могут быть сплошными или решетчатыми из двутавров, швеллеров, уголков и других профилей, соединенных сваркой.

Каркасы с каменными столбами устраивают обычно в зданиях небольшой высоты, при малых пролетах и нагрузках. Столбы выкладывают из кирпича, а также из искусственных или естественных камней. Для повышения несущей способности столбы армируют горизонтальными стальными сетками, продольной арматурой или усиливают железобетонными сердечниками.

Рисунок 3.9 Балочный сборный железобетонный многоэтажный каркас: а - ригели; б- колонны; в -плиты перекрытий; г – стык таврового ригеля с колонной и перекрытиями; д – стык прямоугольного ригеля с колонной.

В практике также применяются разнообразные типы монолитных, сборных и сборно - монолитных безбалочных перекрытии (рис.3.10). Их объединяют единый принцип членения на отдельные элементы, а также сопряжения и замоноличивания составных частей. Безбалочные, перекрытия имеют меньшую высоту, чем балочные, и при их применении уменьшается объем и стоимость здания. Сборные и сборно - монолитные безбалочные перекрытия с сеткой колонн 6x6 м собирают из 4 элементов - колонн, капителей, междуколонных плит — балок и средних плит-панелей. В качестве плит применяют пустотные или ребристые панели. Колонны членятся по этажам .и их можно сопрягать в теле капителей посредством замоноличивания или выше перекрытия - сваркой и последующим замоноличиванием.

Рисунок 3.10 Многоэтажное здание с безбалочным перекрытием.