8.3. Конструктивные решения многоэтажных общественных зданий
Многоэтажные общественные здания строят для обслуживания населения жилых районов и городов, а также в городских центрах. Их проектируют, как правило, по каркасной конструктивной схеме со стоечно-балочной конструктивной системой. Каркасы многоэтажных общественных зданий высотой до 30-ти этажей можно выполнять железобетонными сборными или монолитными, а большей высоты – стальными
А) Железобетонные каркасы
Сборные железобетонные каркасы в общественных зданиях устраивают с пролётами между колоннами 3, 6, 9 и 12 м при шаге колонн 6 м. При функциональной необходимости и экономическом обосновании можно применять сетку колонн с увеличенными пролётом и шагом. Сборные каркасы состоят из фундаментов, колонн, балок, стенок-диафрагм жёсткости и плит-настилов или плит-панелей перекрытий. Фундаменты под колонны выполняют стаканного типа, а под стенки-диафрагмы – ленточные. Колонны в зданиях высотой до 4-х этажей и с планировочной сеткой не крупнее 6х6 м имеют поперечное сечение не более 300х300 мм, а в зданиях высотой 5–12 этажей – 400х400 мм. В зданиях с укрупнённой планировочной сеткой (9х9 или 12х12 м) применяют колонны сечением 500х500 или 600х600 мм. Для верхних менее нагруженных этажей колонны каркасов могут иметь меньшие размеры поперечных сечений.
Рис. 8.1. Варианты стальных сердечников колонн сечением 400х400 мм:
1 – сердечники из уголковых профилей; 2 – то же из стальных полос
В наиболее нагруженных сборных колоннах нижних этажей высотных зданий устраивают продольное армирование жёсткими элементами из стальных уголков, двутавров, швеллеров и других профилей или используют стальные сердечники из профилированных или полосовых элементов, которые снаружи имеют защитный бетонный слой толщиной не менее 60 мм, обеспечивающий защиту от высокой температуры при возможном пожаре (рис. 8.1). Такое армирование позволяет сохранить те же размеры сечений нижних колонн, что и колонн для верхних этажей, где выполняется обычное армирование продольными стержнями.
Кроме сборных колонн со сравнительно небольшим поперечным сечением, армированных жёсткими стальными элементами, в сборных каркасах высотных зданий могут применяться колонны с увеличенным поперечным сечением, например, до 600х600 мм и с изменяющимся по высоте здания обычным продольным армированием.
Сборные диафрагмы жёсткости представляют собой железобетонные стенки толщиной 120, 140 или 180 мм, имеющие в верхней части уширения-полки для повышения их жёсткости и опирания элементов перекрытий. Стенки-диафрагмы жёстко соединяют с колоннами путём сварки закладных деталей.
Балки сборных каркасов имеют прямоугольное или тавровое с полками в нижней части сечение высотой в зависимости от величины перекрываемого пролёта и воспринимаемых нагрузок от 450 до 900 мм и шириной от 400 до 600 мм. Балки по концам имеют подрезки для получения скрытых поэтажных консольных стыков с колоннами (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Вариант узла сопряжения балок и колонн каркаса: 1 – железобетонная балка высотой 600 мм; 2 – то же высотой 900 мм; 3 – монтажная сварка; 4 – верхняя стальная накладка
Сборные перекрытия и покрытия каркасных общественных зданий выполняют из многопустотных или ребристых плит-настилов длиной от 6 до 12 м, при этом высота многопустотных плит-настилов 220 мм при длине от 6 до 9 м, и 300 мм при длине 9–12 м, а ребристых настилов – 400 мм.
При укрупнённой сетке колонн (9 или 12 м) могут применяться ребристые плиты-панели типа «2Т». На рис. 8.3.А приведены виды ребристых плит-настилов и плит-панелей, а на рис. 8.3.Б показана схема раскладки плит в перекрытии.
Рис. 8.3.А. Виды ребристых плит-настилов и плит-панелей: а – ребристый настил; б – ребристая плита-панель типа 2Т; 1 – продольные рёбра; 2 – поперечные рёбра
Рис. 8.3.Б. Схема раскладки плит-настилов в перекрытии: 1 – колонна; 2 – балка; 3 – плита-настил; 4 – плита-настил (распорка) в створе колонн
В случае безбалочных каркасов в качестве несущих элементов перекрытий и покрытий применяют ребристые плиты-панели размером на перекрываемую ячейку, имеющие по углам уширения и усиления рёбер с целью образования площадок для платформенного стыка опирания примыкающих колонн (см. рис. 4.3.А б). Крепление сборных элементов перекрытий к колоннам и балкам выполняют путём сварки закладных деталей.
Кроме сборных каркасов из линейных несущих элементов (колонн и балок) в многоэтажных общественных зданиях в последнее время широко применяют монолитные каркасно-этажерочные системы. Эти системы состоят из монолитно отформованных как одно целое на месте строительства фундаментов, колонн, стен лестнично-лифтовых узлов, стен-диафрагм жёсткости и поэтажных плит перекрытий. Такие монолитные системы формуют в универсальной сборно-разборной многократно оборачиваемой опалубке и они выгодно отличаются от сборных систем по расходу материалов, особенно стали. Обусловлено это неразрезностью поэтажных плит перекрытий и их жёстким сопряжением с вертикальными несущими конструкциями (колоннами, стенами лестнично-лифтовых узлов и диафрагм жёсткости), а также отсутствием стыков и, соответственно, стальных закладных деталей.
Колонны в монолитных каркасно-этажерочных системах можно устанавливать с пролётом и шагом до 7 м при гладких монолитных поэтажных плитах перекрытий толщиной 160–220 мм, а также с пролётом до 9 м и шагом до 6 м при ребристых монолитных перекрытиях, имеющих главные и второстепенные рёбра-балки и плиты. Для снижения массы и повышения звуко- и теплоизоляции монолитные плиты перекрытий и покрытий могут выполняться слоистыми, т. е. в их тело могут включаться легкобетонные или газосиликатные плитные элементы.