3. Конструктивные системы зданий

Конструктивная система представляет собой совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов здания, обеспечивающих его прочность, устойчивость и необходимый уровень эксплуатационных качеств. В конструктивной системе совмещаются несущие конструкции, воспринимающие силовые воздействия и выполняющие функции защиты внутреннего пространства здания от несиловых воздействий. При компоновке конструктивной системы здания определяется статическая роль каждой из его несущих и ограждающих конструкций. Материал конструкций определяется при выборе строительной системы здания.

Несущие конструкции здания состоят из вертикальных и горизонтальных взаимосвязанных элементов.

Вертикальные несущие конструкции воспринимают все вертикальные нагрузки на сооружение и передают их основанию.

Горизонтальные несущие конструкции – покрытия и перекрытия – воспринимают все приходящиеся на их вертикальные нагрузки и поэтажно передают их вертикальным несущим конструкциям. Горизонтальные несущие конструкции играют в зданиях также роль горизонтальных диафрагм жесткости, воспринимающих поэтажно горизонтальные нагрузки и воздействия (ветровые, сейсмические и др.). Перекрытия – диафрагмы жесткости обеспечивают совместность и равенство горизонтальных перемещений вертикальных несущих конструкций от ветровых и сейсмических воздействий. Возможность совместности и выравнивания этих перемещений обеспечивается жесткостью сопряжений вертикальных несущих конструкций с горизонтальными.

Вертикальные несущие конструкции зданий разнотипны. Тип конструкции служит определяющим признаком для классификации конструктивных систем. Различают следующие типы вертикальных несущих конструкций:

стержневые из элементов сплошного сечения (каркас);

плоскостные (стены);

объемно-блочные

объемно-пространственные элементы в виде тонкостенных стержней открытого или замкнутого профиля (стволы жесткости). Ствол жесткости обычно располагается в центральной части здания, а во внутреннем пространстве ствола размещаются лифтовые и вентиляционные шахты и другие коммуникации. В здании большой протяженности имеется несколько стволов жесткости.

Соответственно различают пять основных конструктивных систем зданий: каркасную, бескаркасную (стеновую), объемно-блочную ствольную и оболочковую (периферийную).

Выбор типа вертикальных несущих конструкций и характера распределения горизонтальных нагрузок и воздействий между ними является одним из основных вопросов при компоновке конструктивной системы. Он также оказывает влияние на планировочное решение, архитектурную композицию и экономичность проекта.

Наряду с основными конструктивными системами широко применяют комбинированные, в которых вертикальные несущие конструкции компонуются из разнотипных элементов – стержневых и плоскостных, стержневых и ствольных. Наиболее распространенные:

система с неполным каркасом,

система каркасно-диафрагмовая,

каркасно-ствольная система,

ствольно-стеновая система,

оболочково-ствольная система,

каркасно-оболочковая система.

Бескаркасная конструктивная система является основной в проектировании зданий со стабильной во времени мелкоячеистой объемно-планировочной структурой квартирных жилых домов, общежитий, пансионатов, спальных корпусов домов отдыха и санаториев. Применяется в проектировании зданий высотой до 30 этажей в сборных конструкциях и до 50 - в монолитных.

Каркасная система в совокупности с каркасно-диафрагмовой и каркасно-ствольной комбинированными системами является основной в проектировании большинства общественных зданий, а также высотных жилых домов и гостиниц.

Ствольная система используется в проектировании высотных жилых домов и административных зданий преимущественно башенного типа. Применение ствольных башенных систем целесообразно для сейсмостойких зданий повышенной этажности, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах над горными выработками).

Оболочковая система и ее производные имеют ограниченную область применения в высотных зданиях (50 и более этажей) административного или многофункционального назначения. Используются преимущественно для зданий башенной объемно-планировочной структуры с увеличенной шириной плана 940-50 м).

Конструктивные схемы.

Конструктивная схема выбирается на начальном этапе проектирования во взаимодействии с объемно-планировочным решением здания и определяет тип его основных конструкций.

В проектировании зданий наиболее распространенной бескаркасной системы используются пять конструктивных схем:

1. С перекрестным расположением внутренних стен при малом шаге поперечных стен;

2. С чередующимися размерами (большим и малым) шага поперечных несущих стен и отдельными продольными стенами жесткости (схема со смешанным шагом);

3. С редко расположенными поперечными несущими стенами и отдельными продольными стенами жесткости (с большим шагом поперечных стен);

4. С продольными наружными и внутренними несущими стенами и редко расположенными поперечными стенами – диафрагмами жесткости;

5. С продольными несущими наружными стенами и редко расположенными поперечными диафрагмами жесткости.