131. Конструктивные схемы многоэтажных зданий

Все многоэтажные здания можно разделить на: кар­касные, панельные, объемно-блочные и комбинирован­ные. Тот или иной тип выбирают из соображений функ­ционального назначения здания, наличия индустриаль­ной базы, этажности, экономики, условий строительства (вечная мерзлота, сейсмика).

 Каркасные здания. Эти здания применяют при не­обходимости создания больших помещений, наличии тех­нологических проемов в перекрытиях. Это прежде всего производственные, административные и общественные здания. В каркасных зданиях все нагрузки передаются на каркас, который обеспечивает прочность и устойчи­вость здания при всех видах воздействий. Основными элементами каркасных зданий являются железобетонные колонны, ригели, вертикальные элементы жесткости (в виде диафрагм, связей и т.п.), плиты перекрытий.

Панельные здания. В жилых домах, гостиницах, об­щежитиях необходимо частое расположение внутренних стен и обеспечение звукоизоляции. Для необходимой зву­коизоляции внутренние стены должны иметь плотность не менее 0,3 т/м², что соответствует толщине бетона 16 см. Такие стены, обладая достаточной прочностью, не нуждаются в каркасе. Они связываются между собой, замоноличиваются и образуют пространственную систему, способную воспринимать горизонтальные и верти­кальные нагрузки. Здания такой конструкции называются панельными.Расчеты показывают, что многоэтажные жилые дома панельной конструкции высо­той примерно до20 этажей более экономичны, чем кар­касные (стоимость ниже на 5...10%, построечная трудо­емкость ниже на 10...15 %, расход арматуры ниже на 30...50 %). При большей высоте панельные здания не могут (без специального усиления) воспринять горизон­тальную ветровую нагрузку; в этом случае предусматри­ваются дополнительные конструктивные мероприятия (установка монолитных диафрагм, ядер жесткости) или применяют здания каркасной системы.

Преимущества панельных (бескаркасных) зданий снижаются в случае необходимости изменения планиро­вочной структуры по вертикали, при использовании ниж­них этажей для помещений общественного назначения, например магазинов. В последнем случае торговые поме­щения могут устраивать в пристройках к основному объ­ему здания, используя объем нижних этажей основного здания под подсобные помещения.

Объемно-блочные здания. Дальнейшим усовершенствованием панельных конструкций являются объемные блоки, изготовляемые на комнату или квартиру. Объемно-блочная схема отличается наибольшей заводской готовностью. Затраты труда на изготовление блоков составляют 75...80 % от общих; трудозатрат. Применяют «блок-стакан», «блок-колпак», «блок-стакан лежащий».Блоки изготовляют монолитными или из плоских панелей путем сварки закладных деталей. Затем блоки поступают на специальный конвейер, на котором выполняются отделочные и санитарно-технические работы. Масса блока до 10 т. Блоки опираются друг на друга в углах или по  линиям сопряжения стен. В первом случае этажность объемно-блочных зданий обычно ограничивается пятью этажами. Недостатком этого типа зданий является ограниченность планировочных решений, небольшая вариантность размещении я блоков в плане здания.

Комбинированные здания. В многоэтажных здани­ях, возводимых в, больших городах на основных маги­стралях, целесообразно по санитарно-гигиеническим условиям (шум, запыленность, загазованность) распола­гать жилые помещения, начиная с высоты двух-трех эта­жей, используя первые этажи под магазины, проезды, гаражи. В этом случае панельная конструкция здания располагается на монолитной или сборной железобетон­ной раме. Такая конструкция называется комбинирован­ной,

 Разработка конструктивной части проекта много­этажного каркасного здания состоит в выборе конструк­тивной схемы каркаса и его компоновки, расчете здания, отдельных его элементов и узлов сопряжений и констру­ирования.

 Выбор схемы каркаса и его компоновку производят с учетом назначения и объемно-планировочного решения здания, технологических решений, производственной ба­зы и технико-экономического анализа. Он включает в се­бя выбор способа обеспечения пространственной жест­кости здания, сетки колонн, направления ригелей, схемы членения несущей системы на сборные элементы и т.д. Сетка колонн обычно задается архитекторами с учетом требований технологов и Единой модульной системы. На­правление ригелей может быть продольным и попереч­ным.    Разрезка на   сборные элементы   производится с учетом   требований   технологичности  изготовления и монтажа. Важнейшим при выборе схемы каркаса мно­гоэтажного здания является вопрос о воспринятой гори­зонтальных нагрузок, т. е. об обеспечении пространствен­ной жесткости. Он может быть решен путем соответству­ющего конструирования узлов каркаса или установкой специальных вертикальных   элементов жесткости.   По этому признаку несущие системы каркаса делят на рам­ные, рамно-связевые и смешанные.

 Рамная система.В рамной системе каркаса несущие функции выполняют колонны и ригели. Ригели жестко связываются с колоннами, в результате чего образуется пространственная система, состоящая из плоских рам. Рамы воспринимают все действующие на здание вертикальные и горизонтальные нагрузки и пе­редают их фундаментам.

С увеличением этажности здания изгибающие момен­ты от ветровой нагрузки в колоннах и ригелях нижних этажей возрастают, что требует увеличения сечения ко­лонн, а следовательно, изменения длин и сечений риге­лей. Это затрудняет унификацию конструкций зданий, поэтому рамные системы применяют в зданиях не более 8 этажей, при недопустимости устройства диафрагм в по­мещениях, при наличии проемов в перекрытиях зданий и т. п.

     Рамно-связевая система . В зданиях более 8 этажей горизонтальные нагрузки воспринимают­ся рамами с жесткими узлами и вертикальными элемен­тами жесткости, а вертикальные нагрузки — рамами и частично — элементами жесткости. В качестве таких элементов обычно используют железобетонные стенки — диафрагмы, а также металлические связи и другие конструкции. Диафрагмы могут быть с проемами и без про­емов, а по конфигурации в плане — плоскими, уголковы­ми, двутавровыми и т.п. Часто в качестве диафрагм используют торцовые и внутренние стены, стены лестнич­ных клеток и др