30. Конструкції багатоповерхових промислових і цивільних будівель

30.1. Загальні відомості

Багатоповерхові споруди поділяють на дві основні групи: промислові й цивільні. Промислові будівлі найчастіше будують каркасними. Цивільні – виконують каркасними й панельними.

У будівлях з каркасом можна чітко розмежувати несучі й огороджувальні елементи. Основні елементи каркасу будівлі – поперечні рами, зв'язані в поздовжньому напрямку жорсткими у своїй площині міжповерховими перекриттями.

Перекриття застосовують балкові (рис. 30.1) і безбалкові (рис.30.2).

Багатоповерхові промислові споруди будують переважно з повним каркасом; у цивільних будівлях можливий повний і неповний каркаси.

Просторову жорсткість багатоповерхової каркасної споруди можна забезпечувати рамною (рис, 30.3, a), зв’язковою (рис. 30.3, b) або рамно-зв’язковою конструктивною схемами (рис. 30.4).

За рамної системи всі навантаження, що діють на будівлю, сприймаються рамами; за рамно-зв’язкової системи вертикальні навантаження сприймаються рамами, а горизонтальні – вертикальними зв’язковими діафрагмами і рамами, які працюють спільно завдяки наявності жорстких перекриттів.

Каркас складається з вертикальних елементів (колон) і горизонтальних (ригелів, що несуть міжповерхове перекриття і покриття).

Рамні каркаси мають жорсткі вузли спряження, зв’язкові – шарнірне з’єднання, а рамно-зв’язкові вирішують із жорсткими рамними і шарнірними вузлами.

Вертикальні зв’язкові діафрагми створюються стінами сходових кліток, поперечними і торцевими стінами, а також повздовжніми стінами будівлі.

Рис. 30.1. Багатоповерхові каркасні будівлі рамної системи з балковими перекриттями (розміри в м)

Рис. 30.2. Багатоповерхові каркасні будівлі рамно–зв‘язкової системи з безбалковими перекриттями (розміри в м)

У разі звичайної висоти споруди (до 30м) бічна жорсткість багатоповерхових рам порівняно із жорсткістю вертикальних зв’язкових діафрагм порівняно невелика; тому під часи спорудження будинку на горизонтальні навантаження згинальні моменти в рамах малі, тому що горизонтальні навантаження виявляються майже цілком сприйнятими зв’язковими діафрагмами. Такі будівлі працюють за зв’язковою схемою.

Зовнішні стіни сприймають горизонтальне вітрове навантаження, працюючи як балки прольотом, що дорівнює висоті поверху l , і передають тиск вітру залізобетонним перекриттям, які працюють як горизонтальні діафрагми (балки) прольотом, що дорівнює відстані між вертикальними зв’язковими діафрагмами l ; перекриття передають тиск вертикальним зв’язковим діафрагмам, які працюють як вертикальні консольні балки, затиснені у фундаменті (рис. 30.5).

Для будівництва багатоповерхових будівель використовують переважно збірний залізобетон; рідше застосовують монолітний залізобетон і збірно-монолітні конструкції.

30.2. Конструктивні рішення промислових будівель

У промислових спорудах з ригельно-балковими перекриттями каркаси можна проектувати рамного, зв’язкового і рамно-зв’язкового типів.

Рами каркасу найчастіше розташовуються впоперек будівель і рідше уздовж; незалежно від цього їхній взаємний крок уніфікований і дорівнює 6м (рис. 30.6, а).

У каркасах буває 1 – 4 прольоти, а іноді більше; розміри прольотів уніфіковані: 6, 9 й 12м; при прольоті 12м ригелі роблять попередньо напруженими (рис. 30.6, b).

Верхні поверхи завширшки (без опор) 12 й 18 м (рис. 30.6, с) з підіймально-транспортним устаткуванням мають покриття, аналогічні покриттям одноповерхових будівель.

Рис. 30.3. Схема каркасу збірної багатоповерхової будівлі: a – рамної системи; b – зв‘язкової системи; 1 – монолітний стик; 2 – шарнір

Рис. 30.4. Схема каркасу збірної багатоповерхової будівлі рамно –зв‘язкової системи; 1 – монолітний стик; 2 – шарнір

Поверхи можуть мати висоту 3,6 – 7,2м із градацією розмірів 0,6 й 1,2м.

Стійкість каркасів у їхній площині забезпечується жорсткістю рамних вузлів або зв’язковими діафрагмами. У поздовжньому напрямку стійкість каркасів забезпечується вертикальними металевими зв'язками по колонах і спеціальних панелях-розпірках у складі перекриття, розташовуваними в площинах колон. Вертикальні зв'язки встановлюють по середині кожного деформаційного блока споруди в кожному ряді колон у всіх поверхах (рис. 30.7).

Залежно від типу каркасу вузлові спряження елементів рами можуть бути прийняті у вигляді жорстких рамних вузлів або у вигляді шарнірного з'єднання, причому елементи колон завжди з'єднують жорстко (див. рис. 9.6, 9.7, 9.9).

На рис. 30.8 показаний жорсткий рамний вузол. У його розтягненій зоні влаштовані випуски арматури з колони й ригеля з підрізанням і подальшим ванним зварюванням випусків арматури між собою за допомогою коротишів (стикових вкладишів) і замонолічування бетоном зазорів і підрізанням ригеля.

У стиснутій зоні стику – консоль колони із закладним листом, привареним до арматури консолі; до цього листа приварюють закладні елементи ригеля, які з'єднані зварюванням з його арматурою.

При шарнірному спряженні ригеля з колоною в каркасі зв’язкової системи ригель встановлюють на консоль колони із приваркою тільки закладних деталей ригеля до закладеного листа консолі без будь-якого зв'язку або з конструктивним зв'язком у верхній частині вузла.

Конструкція вузлового з'єднання каркасів зв’язкової системи показана на рис. 30.9.

Стіни каркасних багатоповерхових будівель виконують із цегляної кладки або з панелей, причому стіни можуть бути самонесучими, несучими або навісними (рис. 30.10).

Навісні стіни з панелей або з полегшеної кам'яної кладки встановлюють на консолі колон, які можуть бути залізобетонними або

Рис. 30.5. Схема передачі горизонтальних навантажень на елементи багатоповерхового каркасного будинку
	Рис.30.6. Конструкції багатоповерхових промислових будівель: a – з колонами на всіх поверхах; b – без середніх колон на верхніх поверхах; c – шарнірне з‘єднання кроквяної балки з колоною верхніх поверхів; 1 – кроквяна балка; 2– колона; 3 – закладна деталь колони; 4 – опорний лист балки; 5 – накладна шайба; 6 – монтажний болт листа; 7 – зварні монтажні шви

металевими, привареними до закладних деталей, що передбачені у колонах (рис. 30.10, а). Крім того, стіни прикріплюють до колон гнучкими зв'язками.

Самонесучі стіни (рис. 30.10, b) зводять на фундаментних балках, що укладають на фундаменти колон каркасу. Ці балки – завжди розрізні однопрогонні. Маса стін передається безпосередньо на фундаментні балки й через них на фундаменти. Стіни з'єднуються з каркасом гнучкими зв'язками.

Конструкції багатоповерхових будівель, які споруджують у монолітному залізобетоні, складаються з каркасів, що несуть звичайні ребристі або кесонні перекриття і покриття (рис. 30.11).

У збірно-монолітних каркасах ригелі виконують неповного профілю й доводять до повного перерізу бетонуванням на місці, після монтажу перекриттів.

Опорну арматуру таких ригелів встановлюють після їхнього монтажу, пропускаючи її крізь колону або збоку в спеціальних пазах.

У збірно-монолітних конструкціях для надійності замонолічування змонтованих ригелів і настилів у них роблять випуски арматури у вигляді скоб і петель. При цьому торцеві грані настилів, що лежать на ригелях, утворюють лотки, у які й укладають бетонну суміш у будівельних умовах. Після набору міцності бетоном виходить замонолічена конструкція ригелів і настилів (рис. 30.12).