10. Бескаркасная схема с параллельными несущими стенапи. Примеры высотных зданий.

Конструктивная система - совокупность взаимосвязанных несущих конструкций, воспринимающих и передающих основанию вертикальные и горизонтальные нагрузки и обеспечивающих пространственную жесткость и устойчивость здания.

Наиболее распространенные конструктивные системы в гражданском строительстве - стеновые (бескаркасные)

Для бескаркасных зданий характерны следующие конструктивные схемы:

• А) система с продольными стенами, расположенными вдоль длинной фасадной стороны здания и параллельно ей (их может быть две, три, четыре) (рис.;

• Б) система с поперечными несущими стенами, с узким шагом (4.2 - 4.8 м), с широким шагом (более 4.8 м), со смешанными шагами;

• В) система с продольными и поперечными стенами (перекрестно- стеновая с одновременным опиранием панелей перекрытий по контуру). Размер панелей перекрытий в этом случае равен размеру пространственной ячейки между четырьмя стенами.

А) Б) В)

бескаркасная схема с параллельными несущими стенами

В зданиях бескаркасной системы опорой для перекрытий и крыши служат наружные и внутренние стены. Они передают воспринимаемую нагрузку на ленточный фундамент. При этом внутренние несущие стены могут иметь продольное или поперечное направление, в зависимости от чего выбирается направление укладываемых по стенам плит или балок перекрытий. 

Бескаркасные здания могут возводиться с продольными несущими стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают только в лестничных клетках, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и, в тех местах, где должны; проходить дымовые и вентиляционные каналы. Ширина гражданских зданий обычно не превышает целесообразные величины пролетов констструкций перекрытий. В таких зданиях, помимо наружных несущих продольных стен, приходится возводить внутренние несущие продольные, стены.

Гражданские бескаркасные здания часто возводят и с поперечными несущими стенами. В таких зданиях продольные наружные стены являются самонесущими. При возведении таких зданий из сборных железобетонных конструкций (панельных) поперечные несущие стены выполняются из железобетонных панелей, а ограждающие наружные стены — из легких панелей.

Возводятся также бескаркасные здания, где несущими являются как поперечные, так и продольные стены. В таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.

Пример: ХЗ

11. Ствольная схема с наружными стенами-диафрагмами. Примеры высотных зданий

Ствольную систему применяют в зданиях высотой более 16 этажей.

Наиболее целесообразно применение ствольной системы для компактных в плане многоэтажных зданий, особенно в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и т.п.)

 

Рис. 3.5. Ствольная конструктивная система

1 – сборный или монолитный ствол жесткости; 2 – консольные междуэтажные перекрытия

Основу ствольной несущей системы, принимающей на себя все нагрузки, составляет вертикальный стержень, располагающийся в центре здания по всей его высоте. Благодаря удачному сочетанию с любой планировочной схемой здания, ствольная система быстро завоевала популярность и любовь у архитекторов по всему миру. При этой системе в центральном стволе жесткости обычно размещают все коммуникации, лифты, вспомогательные и технические помещения. Все внутренние перегородки монтируют из легких материалов, а внешний фасад монтируют из прочного стекла. Остается только тонировка окон и здание принимает привлекательный внешний вид. При строительстве зданий высотой не выше 60 этажей применяют комбинированную каркасно-стволовую систему, при этом несущий каркас располагается снаружи высотки, а ствол жесткости в центре здания, соединенный с внешним каркасом специальными силовыми элементами через каждые 20 этажей.

Увеличение высоты зданий сопровождается существенным ростом горизонтальных нагрузок, действующих на них в процессе строительства и эксплуатации. Как уже было отмечено, при некоторых условиях напряжения, возникающие в элементах несущего остова здания, определяются в большей степени горизонтальными усилиями. Превалирующее влияние горизонтальных нагрузок приводит к неравномерному распределению вертикальных усилий и деформаций в вертикальных несущих конструктивных элементах остова здания, его закручиванию, сдвиговым деформациям. Для повышения сопротивления внешним воздействиям несущей системы зданий высотой более 250 м применяют преимущественно ствольные конструктивные системы: “труба в трубе” и “труба в ферме”. Их компоновочная схема включает центральный ствол, воспринимающий основную долю всех нагрузок, и расположенные по периметру здания несущие элементы в виде отдельных стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных стержней и др.), пилонов, которые также могут быть объединены в единую конструкцию. Жесткость ствольной системы, ее устойчивость и способность к гашению вынужденных колебаний обеспечиваются заделкой центрального ствола в фундамент.

Повышение изгибной жесткости несущего остова высотных зданий со ствольными конструктивными системами и их сопротивляемости действию динамических горизонтальных воздействий достигают введением в каркас аутригерных структур (рис. 2), выполняющих функцию элементов, несущих на себе часть нагрузки от перекрытий. Как правило, это достаточно жесткие плоские или пространственные конструкции, расположенные по высоте здания с определенным шагом и соединенные между собой вертикальными стержневыми элементами. Включение аутригерных структур принципиально изменяет характер работы каркаса и позволяет регулировать его реакцию на внешние воздействия. Аутригеры высотных зданий, в конструктивном отношении представляющие собой раскосные или безраскосные фермы, обычно располагают в уровнях технических этажей, разбивающих здания на отдельные функциональные и противопожарные отсеки.

Конструкция колонн, расположенных по периметру здания со ствольной несущей системой, в значительной мере определяет его способность к сопротивлению действующим нагрузкам. Для гашения ускорений и уменьшения амплитуды колебаний верхних этажей в этих местах устраивают колонны с демпфирующими свойствами, которые способствуют ограничению раскачивания строения. Такие колонны в сочетании с уже упоминавшимися аутригерными балками в несущей системе башен Petronas Towers позволили ограничить до требуемых значений отклонения по горизонтали и отказаться от устройства маятниковых демпферов.

Примеры Башни Петронас, строящейся Лахта-Центр в Санкт Петербурге, Высочайший небоскрёб скандинавских стран – шведский Turning Torso ,что в переводе означает «Закрученный Торс»