38.Конструктивные системы несущих остовов мпз. Архитектурно-строительные типы мпз
По размерам сеток колонн многоэтажные производственные здания могут быть условно классифицированы: здания с относительно мелкой сеткой колонн, не превышающей в обоих направлениях 6-9 м; здания с укрупненной сеткой колонн, здания с крупными пролетами без промежуточных опор. Объемно-планировочное решение многоэтажного производственного здания должно быть гибким, чтобы можно было изменять технологический процесс на тех же производственных площадях без перестройки самого здания. С появлением новых эффективных строительных материалов и конструкций (предварительно напряженного железобетона, алюминия, пластических масс и т.п.) в многоэтажных производственных зданиях будут применять более крупные сетки колонн, повышающие степень гибкости и универсальности здания. Высоту этажей многоэтажных промышленных зданий назначают кратной 0,6 м. В соответствии с основным положениями унификации в многоэтажных промышленных зданиях высоты этажей рекомендуется принимать равными 3,6; 4,8 и 6 м. При размещении в первом этаже кранового и крупногабаритного технологического оборудования допускается высота 7,2 м. При назначении высоты этажей следует иметь в виду, что неоправданное увеличение высоты этажа повышает стоимость здания.
Основным типом несущего остова многоэтажных производственных зданий является каркасный, главным образом в сборном исполнении; материал — преимущественно железобетон. Сталь в качестве материала каркасного несущего остова применяют реже, в случаях, например: значительных нагрузок на перекрытия, особенно сосредоточенных; при вибрационных нагрузках от работающего оборудования; при большом разнообразии размеров несущих элементов; при строительстве в труднодоступных районах и т. п. Точно так же нуждается в серьезном технико-экономическом обосновании и применение каркасов из монолитного и сборно-монолитного железобетона, строительство которых допускается в особых случаях (районы с повышенной сейсмичной активностью и т. п.).
Основным типом каркасов многоэтажных зданий являются каркасы с балочными перекрытиями или, как их кратко называют, балочные каркасы, реже — каркасы с безбалочными перекрытиями (этот тип перекрытий рассмотрен в § XVI.3).
Балочные перекрытия наиболее податливы унификации. Они состоят из двух элементов — плиты и ригеля; при изменении величины пролетов изменяется только один элемент — ригель; при этом тип плиты обычно не изменяется. Это обстоятельство, а также то. что при балочных каркасах проще сопрягаются элементы и достигается большая пространственная жесткость здания, обеспечило балочным каркасам преимущественное применение в многоэтажных производственных зданиях (рис. XVI.5), прежде всего в каркасах, соответствующих вышеупомянутым унифицированным габаритным схемам первой и третьей групп. Применительно к этим схемам разработаны каталоги сборных железобетонных конструкций производственных зданий с сетками колонн 6X6 м при нормативных нагрузках на перекрытия до 25 кН/м2 и 9X6 м при нагрузках на перекрытия до 15кН/м2.
Каркасы этих зданий (рис, XVI.6) состоят из ряда поперечных многоярусных рам с жесткими узлами в местах сопряжений ригелей с колоннами (рис, XVI.7,а, б). В продольном направлении жесткость и устойчивость рам обеспечивается стальными связями, устанавливаемыми в середине каждого температурного отсека по каждому продольному ряду колонн. В тех случаях, когда этой жесткости оказывается недостаточно, устанавливаются дополнительные продольные ригели (рис, XVI.7,в), сборные или монолитные, Сборные устанавливают на стальных столиках, приваренных к закладным деталям колонн в уровне железобетонных консолей. Монолитные ригели устраивают в местах межколонных плит. Каждой из унифицированных габаритных схем производственных зданий соответствует строго определенный набор основных конструктивных элементов каркаса — колонн, ригелей и др, (рис. XVI.8).
Колонны унифицированного каркаса подразделяют на крайние и средние, на колонны нижних верхних и промежуточных этажей, они имеют консоли для опирания ригелей; при этом вынос консолей у всех колонн строго одинаков. Для упрощения монтажа колонны изготовляют двух- и трехэтажными, а также—-для верхних этажей —одноэтажными. Монтажный стык устраивается на 1 м выше верха ригеля. Сечения всех колонн едины— 0,4X0,4 м; для нижних этажей— 0,4X0.6 м. Длина колонн соответствует высоте этажей, принятой в габаритных схемах (см, § XVI.1).
Ригели перекрытий имеют два типа поперечных сечений: с полками и без них. Они устанавливаются на консоли колонн и соединяются с колоннами сваркой арматуры и закладных деталей и замоноличиванием.
Высота всех ригелей одинакова и равна 0,8 м (для пролета 9 м ригель выполнен с предварительно напряженной арматурой). Длина ригелей определяется пролетом (6 и 9 м), их расположением в конструктивной схеме каждой из поперечных рам здания (крайнее, среднее, этажность) и размерами колонн (0,4 и 0,6 м), к которым они примыкают. Ширина всех ригелей единая—0,3 м (см. рис. XXII.6).
Плиты перекрытий ребристые, двух типов: типа 1—плиты, укладываемые на полки ригелей; типа 2— плиты, укладываемые на верхние плоскости ригелей (рис. XVI.9). Второй вариант опирания плит менее выгоден, так как связан с увеличением общей высоты перекрытий на 0,4 м. Этот вариант применяют при больших сосредоточенных нагрузках от крупноразмерного провисающего оборудования.
Плиты типа I имеют два номинальных размера по ширине—1500 и 750 мм и два номинальных размера по длине — 5550 и 5050 мм (см, рис, XXI 1.6). Укороченные плиты укладывают по всей ширине здания в двух местах — в его торцах и в местах температурных швов (рис. XVI.9, д). Возможен вариант применения плит только одной длины. В этом случае привязки у торцов иные (рис, XVI.9,г). Плиты номинальной ширины 750 мм предназначены только для укладки у продольных стен здания. Эти плиты, а также плиты шириной 1500 м, симметрично укладываемые относительно осей средних колонн, играют роль распорок между колоннами.
Плиты перекрытий типа 2 отличаются от типа 1 только расположением и размерами торцевых ребер (см. рис. XVI.9 б, е). Отступы ребер от краев плиты позволяют делать вырезы в полках в местах примыкания к колоннам; пониженная высота ребра позволяет образовать сплошную щель над ригелем высотой 250 мм для пропуска трубопроводов и других коммуникаций. Плиты типа 2 имеют только один номинальный размер по длине —5350 мм.
Предусматривается, что у продольных стен укладывают доборные плиты шириной 750 мм типа 1 (на стальные столики, привариваемые к закладным деталям колонн) .
Плиты перекрытий крепят к ригелям и между собой сваркой закладных стальных деталей и заливают бетоном, благодаря чему жесткость перекрытия достаточна для того, чтобы ее учитывать Ери действии горизонтальных усилий.
Лестничная клетка выполняется также из унифицированных железобетонных изделий панелей. Они встраиваются в каркас в разбивочных осях
6Х6 м, не нарушая его пространственной устойчивости,
Подкрановые балки, балки и фермы покрытий принимаются те же, что
и для одноэтажных зданий.
Покрытая выполняют в двух вариантах: для зданий без увеличенного верхнего этажа —- из ригелей и плит, принятых для перекрытий (уклон кровли создается за счет утеплителя); для зданий с увеличенным верхним этажом — из балок (ферм) и плит настила покрытий принятого для одноэтажных зданий.
Все эти конструктивные элементы используются для зданий применительно к унифицированным схемам первой и третьей групп под нагрузки до 25 кН/м2.
Аналогичным образом и для производственных зданий унифицированных схем второй группы (по рис. XVI.3) разработаны каркасы, ориентированные на применение унифицированных сборных железобетонных изделий Общесоюзного каталога. Они отличаются от каркасов первой и третьей групп сочетаниями расчетных нагрузок, пролетов, этажностью и т. п., а также использованием отдельных сборных изделий гражданских зданий (рис. XVI. 10). Тенденция к универсализации номенклатуры унифицированных сборных изделий гражданского и промышленного строительства (в зависимости от сочетаний расчетных нагрузок и т. п.) нашла отражение в межвидовом каркасе серии 1.020.1—83, в котором использованы унифицированные сборные изделия гражданского и промышленного строительства (см. рис. XXII.4, XXII.5, XXII.6).
Совершенно иной подход к проектированию каркасных зданий применен в территориальном каталоге ТК1—2 для Московской агломерации: никаких ограничений унифицированными габаритными схемами в нем не предусмотрено. Номенклатура изделий ориентирована на произвольные компоновки каркасных изделий различной этажности (до 16) и различной конфигурации в планах и в разрезах зданий (возможность устраивать уступы, изломы, запады фасадов, эркеры и т. п.). Основополагающим для системы каталога ТК.1— 2 является принцип: из типовых элементов нетиповое здание.
Для реализации этого принципа система каталога содержит два вида каркаса: легкий и тяжелый (рис. XVI.11). Легкий включает применение типовых многопустотных плит перекрытий высотой 220 мм под унифицированные расчетные нагрузки 6, 12,5 и 16 кН/м2 (элементы см. на рис. XXII.2), тяжелый — применение ребристых плит высотой 400 мм под унифицированные расчетные нагрузки 12,5, 16 и 27 кН/м2 (элементы см. на рис. ХХП.З).
Оба каркаса выполняются с ригелями; расчетная схема—связевая. Направление ригелей произвольное. Узел сопряжения ригелей с колоннами—со скрытой консолью (принцип гражданских зданий). Форма ригелей — перевернутый тавр.
Пролеты вдоль ригелей: для легкого каркаса — 1,8... 7,8 м (с модулем 0,6; 9; 12 м); для тяжелого— 3; 6; 9; 12 м. Шаги в направлении пролетов пустотных плит — до 7,2 м; вдоль ребристых — до 9,0 м. В верхних этажах зданий возможны укрупненные пролеты до 12 и 18 м, перекрываемые двускатными балками или фермами, предусматривающими возможность подвески кранов (применение мостовых кранов исключено). Каркас включает консольные выносы на любом этаже (рис. XVI. 11 и XVI.9) и т. п. Градации высот этажей: 3, 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 6; 7,2 м.
Нетрудно видеть, что применение универсального каркаса ТК1-2 существенно расширяет возможности архитекторов в применении унифицированных изделий. Видимо, эти принципы будут заложены в последующие разработки. В настоящее время использование каталога ТК1-2 ограничено территорией Московской агломерации.