Глава 8. Возведение сборно-монолитных зданий системы "куб”

8Л. Архитектурно-планировочные и конструктивные решения

Универсальный безбалочный каркас ("КУБ") представляет собой систему много­ярусных колонн, установленных в фундаменты стаканного типа и объединенных с по­мощью разрезных бескапительных плит перекрытия. Пространственная жесткость и устойчивость каркаса, работающего по рамной или рамно-связевой схеме, обеспечива­ется замоноличиванием стыков и применением системы связей.

Плиты перекрытия выполняются надколонными с прямоугольным отверстием для надевания на колонны и рядовыми, которые изготавливают прямоугольной формы сплошного сечения. Для обеспечения монолитного стыка колонны с надколонной пли­той в ней на уровне перекрытий оставляется открытая рабочая арматура. Закладные детали плиты соединяются с помощью сварки с элементами рабочей арматуры колон­ны и омоноличиваются бетоном. Между надколонными плитами располагают рядовые, тем самым создавая плоскость перекрытия. Рядовые и надколонные плиты имеют раз­личную форму стыка, что обеспечивает шарнирное или монолитное опирание.

На рис. 8.1 приведена конструктивная схема зданий, возводимых по системе "КУБ". Кроме перечисленных элементов, показаны фундаменты под стеновые ограждения, стеновые панели на два этажа, а также связевая система.

Основные расчетные схемы системы "КУБ" представляют собой связевой каркас, в котором вертикальные нагрузки от перекрытия передаются на колонны, восприни­мающие продольные силы с изгибом в одном или двух направлениях. Горизонтальные силы передаются через диски перекрытий на связи, расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При отсутствии связей нагрузка передается на ко­лонны.

Диски перекрытий, составленные из сборных панелей, жестко закреплены на ко­лоннах и шарнирно между собой с частичной неразрезностью за счет замоноличивания шпонок, что обеспечивает им необходимую горизонтальную жесткость. Система ус­ловно принята определимой.

Устойчивость ячеек каркаса обеспечивается конструктивной надежностью сварных и замоноличенных стыков между элементами колонн и плит перекрытия.

Варианты системы предусматривают для жилых и общественных зданий нагрузку на перекрытие от 450 до 1250 кг/м², а для производственных зданий, складских поме­щений и холодильников каркас системы проектируется под нагрузки от 2000 до 3500 кг/м².

Результаты статических и динамических испытаний подтвердили высокую надеж­ность конструктивных решений узлов и системы в целом. По данным ЦНИИЭПЖили- ща конструктивная система "КУБ" в различных модификациях характеризуется высо­кими технико-экономическими показателями, отличается простотой изготовления и монтажа конструктивных элементов. Она используется для возведения жилых и про­мышленных зданий высотой до 16 этажей, обладает сейсмостойкостью до 9 б. Харак­терной особенностью системы является ее технологическая гибкость. Так, за счет из­менения параметров рядовых плит достигается изменение шага колонн от 3,0 до 9,0 м. Это способствует созданию гибкой планировки помещений, отвечающей технологиче­ским и эксплуатационным требованиям. Изменение высоты колонны обеспечивает раз­личную высоту этажа от 2,8 до 3,3 м.

Рис. 8.1. Конструктивно-технологическая схема системы «КУБ»: 1 - фундаменты под колонной стаканного типа; 2 - многоярусные колонны; 3 - 4 -

надклонные плиты; 5 - фундамент под наружные стены; 6 - стеновое ограждение в виде панелей на 2 этажа; 7 - связи

Отличительной особенностью является конструкция колонн. Они выполняются многоярусными прямоугольного сечения (400x400; 400x600 мм) длиной до 15 м. В зоне стыков колонн с плитами перекрытий оставляется обнаженная арматура (рис. 8.2). Та­кое решение позволяет получать равнопрочностный стык надколонных плит в резуль­тате включения в работу арматуры колонн и омоноличивания этой зоны.

Плиты перекрытий выполняют прямоугольной формы сплошного сечения. При воз­ведении зданий с балконами или лоджиями плиты наружного контура могут изготов­ляться сплошной геометрической формы.

Лестничные марши, площадки, диафрагмы, продольные и поперечные связи ис­пользуются серийного изготовления. Стыки колонн и плит, а также монолитные участ­ки перекрытий омоноличиваются бетоном класса В-25, стыки плит перекрытий заде­лываются цементно-песчаным раствором М-100.

Наружные стены выполняются из навесных панелей или в виде кладки из кирпича или эффективных мелкоштучных блоков. Перегородки возводят из штучных материа­лов, гипсокартонных плит по каркасу или гипсолитовых панелей.

Рис. 8.2. А - конструктивное решение многоярусных колонн и схема устройства стыков с надколонными панелями. Б - соединения надколонных плит с рядовыми: 1 - колонна; 2 - надколонная плита; 3 - рабочая арматура колонны; 4 - закладная деталь; 5 - монолитный участок; а - опирание плит "в четверть"; б - со стыковкой петлевых выпусков сборных плит; в - стыковка сборных плит и монолитных участков; г -стыковка сбор­ных плит; д - стыковка сборных плит с пенополистирольным вклады­шем; е - монолитные торцевые участки плит

Стыки колонны выполняются из навесных панелей или в виде кладки из кирпича или эффективных мелкоштучных блоков. Перегородки возводят из штучных материа­лов, гипсокартонных плит по каркасу или гипсолитовых панелей.

Стыки колонн устраиваются на уровне перекрытий или на высоте 0,6... 1,0 м от по­верхности перекрытия. Соединение стыков осуществляется сваркой накладок к заклад­ным деталям оголовков колонн, сваркой выпусков арматуры или стыковкой штепсель­ного типа.

Стыки надколонной плиты и колонны имеют специальную конструкцию и характе­ризуют особенность зданий конструкции "КУБ". Отверстие в надколонной плите при­нимается на 20 мм больше сечения колонны. Периметр отверстия ограничивается ме­таллической закладной деталью в виде уголка, расположенного под углом 45° с верши­ной угла по периметру отверстия. Соединение плиты и колонны осуществляется пло­скими шпонками (8=10 мм) или из уголка с полками 100x100 мм, обрезанными под углом 45°. Вершина шпонки приваривается к выпускам арматуры в колонне или за­кладным деталям. Стык омоноличивается мелкозернистым бетоном класса В-25 сразу после производства сварочных работ.

Соединения надколонной плиты и среднепролетных плит выполняются в следую­щих вариантах:

с опиранием "в четверть": среднепролетная плита опирается на надколонную плиту с замоноличиванием шва раствором М-100;

с совмещением отверстий арматурных петлевых выпусков в надколонных и средне­пролетных плитах; при этом в отверстия пропускаются арматурные стержни в количе­стве 2 или 4, а стык замоноличивается бетоном класса В-25;

арматурные петлевые выпуски из плит свариваются между собой, а стык проклады­вается пенополистиролом и замоноличивается;

торцевые участки плит замоноличиваются с установкой закладных деталей, к кото­рым производится крепление стеновых панелей.

Стыки надколонной плиты и монолитных участков перекрытий армируются 4-мя стержнями 010 мм, пропущенными в петлевые арматурные выпуски из надколонных плит. На монолитных участках используется бетон класса В-25.

Разработаны специальные технические условия на изготовление, приемку, хранение и транспортирование плит перекрытий и колонн для зданий, возводимых в системе "КУБ".

Требования к точности изготовления плит: отклонения линейных размеров по длине и ширине ±8 мм; отклонения линейных размеров по толщине ±5 мм;

отклонения от прямолинейности профиля торца безпетлевых выпусков на всей дли­не панели - 6 мм;

отклонение от плоскости лицевой поверхности панелей не должно превышать 6 мм; разность длин диагоналей панели не должна превышать 16 мм; действительное значение отклонения толщины защитного слоя бетона до арматуры не должно превышать при нормальной толщине защитного слоя 10 мм - ±3 мм.

Панели следует хранить в штабелях высотой не более 2 м в горизонтальном (рабо­чем) положении на деревянных прокладках толщиной не менее 40 мм. Прокладки ус­танавливаются на расстоянии 300 мм от торцов панелей. Прокладки в штабеле должны располагаться одна под другой. Отклонение торцов прокладки от вертикали, проведен­ной по торцу нижней прокладки, не должно превышать 30 мм.

Как отмечалось, с использованием системы "КУБ" возможно возведение много­этажных зданий различного технологического назначения. Достаточно высокий эффект был достигнут при строительстве жилых зданий. Так, для их возведения удельный рас­ход сборного железобетона составляет 0,15...0,16 м³ на 1 м² площади, расход монолит­ного бетона - 0,02...0,03 м³/м², стали - 12,25... 13,2 кг/м². Одним из важных показателей является трудоемкость монтажа каркаса, которая составляет 0,5...0,7 чел-ч/м².

Высокая технологическая гибкость системы позволяет возводить здания с различ­ной шириной корпуса и оптимальной планировкой помещений. На рис. 8.3 приведено объемно-планировочное решение 4-этажного 16-квартирного жилого дома. Общая площадь составлят 956,6 м² и включает 8 двухкомнатных и 8 трехкомнатных квартир.

Рис. 8.3. Объемно-планировочные и конструктивные решения зданий серии "КУБ": А - здания со сборными перекрытиями и замоноличиваемыми стыками ("КУБ"-2), Б - здания с монолитной частью перекрытий ("КУБ"-2М): 1 - сборные колонны; 2 - сборные надколонные плиты; 3 - монолитные стыки перекрытий; 4 - сборные межколонные плиты; 5 - стеновые панели

Для возведения каркаса здания использованы 3-ярусные колонны с шагом 6 м. Их расположение в плане не препятствует рациональному планировочному решению. Для возведения наружных стен используются двухмодульные стеновые панели с опирани- ем и креплением на плиты перекрытий.

Конструктивно-технологическое и архитектурно-планировочное решение много­этажных зданий приведено на рис. 8.4.

Здание состоит из пяти многоэтажных секций разной высотности: 1 секция - 10 этажей, ширина 21 м; II секция - 12 этажей, ширина 15 м и 18 м; III секция - 14 этажей, ширина 15 м - 18 этажей; IV секция - 16 этажей, ширина 15 и 21 м; V секция - 14 эта­жей, ширина 15 м и 17 м. Секции I и II - длиной 24 м; секции П1, IV длиной 27 м. Вы­сота этажей 3 м. Шаг колонн 6 и 3 м. Разрезка колонн на 2 этажа. Стыковка колонн в уровне перекрытий. Сечение колонн 400x400 мм, длина 6 м.

В соединениях надколонных и межколонных панелей перекрытия введены сварные замоноличиваемые шпонки с выпусками арматуры, которые улучшают пространствен­ную жесткость диска перекрытия в горизонтальной плоскости, а также обеспечивают частичную неразрезность перекрытия при вертикальных силовых воздействиях. Тол­щина перекрытий 160 мм. Сборные плиты перекрытий размером в плане 3x3 м и 3x6 м.

Рис. 8.4. Разрезы и планы секций многоэтажного 5-ти секционного жилого дома: а - поперечный разрез 16-этажной секции; б - продольный разрез 14-этажной секции; в - план типового этажа; г - схема расположения колонн и плит перекрытия

Диски перекрытий жестко соединены на колоннах. Соединение элементов перекры­тий предусматривается шарнирным с частичной неразрезностью за счет сварки и замо- ноличивания стыков, что обеспечивает им необходимую горизонтальную жесткость.