19. Особенности расчета и конструирования сквозных железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий.

В зависимости от поперечного сечения колонны бывают прямоугольные, таврового профиля и двухветвевые. Размеры поперечного сечения зависят от действующих нагрузок. Применяют следующие унифицированные размеры сечений колонн: 400х400

600х600, 400х800, 500х500, 500х600, 500х800 мм - для прямоугольных; 400х600 и 800х800 мм — для тавровых и 400х1000, 500х1000, 500х1300, 500х1400, 500х500, 600х1400, 600х1900 и 600х2400 мм — для двухветвевых. Колонны могут быть из нескольких частей, которые собирают на строительной площадке.

Стальные колонны одноэтажных зданий могут иметь постоянное по высоте сечение и переменное.

В свою очередь, колонны с переменным сечением могут быть с подкрановой частью сплошного и сквозного сечения.

Сквозные колонны подразделяют на колонны с ветвями, соединенными связями, и колонны раздельные, которые состоят из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвей.

Для изготовления сквозных колонн могут быть использованы двутавры и швеллеры.

Раздельные колонны устраивают в зданиях с тяжелыми мостовыми кранами (125т и более). В нижней части колонн для сопряжения с фундаментами предусматривают стальные базы (башмаки). Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, закладываемыми в фундамент при их изготовлении.

20.Конструктивные схемы многоэтажных зданий из железобетонных конструкций.

Ответ:

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 до 20 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. 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 размещения блоков в плане здания.

Важнейшим при выборе схемы каркаса многоэтажного здания является вопрос о воспринятии 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. Следует стремиться, чтобы диафрагмы были по возможности равномерно распределены по плану здания и увязаны с его объемно-планировочным решением. Все элементы каркаса связаны в пространственную систему перекрытиями, которые помимо основной работы на вертикальные нагрузки воспринимают горизонтальные нагрузки и перераспределяют их между рамами и диафрагмами. Доля горизонтальных нагрузок, воспринимаемых рамами и диафрагмами, зависит от их жесткостей.

Опыт проектирования рамно-связевых систем показал, что диафрагмы воспринимают 80...90 % горизонтальных нагрузок и при очень небольшом усилении могут воспринять на себя все горизонтальные силы. Устройство же жестких стыков в рамах из сборного железобетона требует больших затрат труда и металла. В связи с этим в последние годы при строительстве жилых и общественных зданий было предложено упростить конструкции стыков и передавать всю горизонтальную нагрузку на диафрагмы. Такая система получила название связевой.

■ Связевая система. Вертикальная нагрузка воспринимается рамами и частично диафрагмами. Стык ригеля с колонной решается таким образом, чтобы он мог воспринять заранее заданный небольшой опорный момент, необходимый для обеспечения пространственной жесткости здания в период его монтажа. Постоянство моментов позволяет полностью унифицировать узловые соединения и соответственно ригели и колонны каркаса. В последнее время разработаны и внедряются чисто шарнирные стыки ригелей с колоннами, позволяющие дополнительно сократить расход металла. Пространственная жесткость в период монтажа здания в этом случае обеспечивается временными связями.

В многоэтажных жилых и общественных зданиях из сборного железобетона наибольшее распространение получила связевая система. Рамно-связевая система рекомендуется для применения при строительстве в сейсмических районах.

В зданиях высотой более 20 этажей во многих случаях вертикальные конструкции лифтовых шахт, вентиляционных камер, лестничных клеток объединяют в ядра жесткости. Такое решение удобно в планировке и технологично. Стенки ядер жесткости выполняют из монолитного железобетона. Ядро воспринимает все действующие на здание горизонтальные нагрузки и ту часть вертикальных, которая приходится собственно на ядро; остальные вертикальные нагрузки воспринимаются каркасом.