2.2 Конструктивные системы и схемы гражданских зданий

Конструктивные системы. Понятие конструктивная система включает общую конструктивно-статическую характеристику сооружения, вне зависимости от способа его возведения и вида используемых материалов – это сочетание взаимосвязанных несущих конструкций, придающих зданию необходимую прочность, жёсткость и устойчивость.

Конструктивные элементы, из которых состоит здание, в зависимости от их назначения разделяют на две основные группы – несущие и ограждающие. Несущие кон­струкции в совокупности образуют пространственную систему, которую называют несущим остовом здания. Эти конструкции воспринимают нагрузки от массы находящихся в здании людей, оборудования, от других частей здания, опирающихся на них (фундаментов, стен, отдельных опор, перекрытий и покрытий), а также от атмосферных воздействий – ветра, снега и др.

Ограждающие конструкции зданий отделяют помещения от внешней среды или одни помещения от других. К ним относят наружные и внутренние стены, перекрытия и полы, перегородки, покрытия и кровли, фонари, окна и двери. Ограждающие конструкции должны обладать стойкостью против атмосферных и других физико-химических воздействий, а также надежными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами.

При выборе конструктивной системы важное значение имеют несущие кон­струкции, состоящие из взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных элементов здания.

Горизонтальные конструкции воспринимают горизонтальные и вертикальные воздействия и нагрузки и передают их различным вертикальным несущим конструкциям (стойкам каркаса, стенам, объемным блокам). В зависимости от вида таких конструкций наиболее часто применяют каркасную, бескаркасную, объемно-блочную, ствольную и оболочковую конструктивные системы зданий. Существуют также различные комбинированные конструктивные системы (рис. 2.22).

Обычно на начальном этапе проектирования конструктивную систему здания принимают, руководствуясь составом и взаимным размещением в пространстве его вертикальных несущих конструкций (продольных, поперечных и др.). При этом учитывают различные требования (объемно-планировочные. конструктивные, технологические). Здания проектируют как по каркасным, так и по бескаркасным схемам (рис. 2.23, 2.24, 2.25).

Рис 2.22 - Комбинированные системы: а – с неполным каркасом; б – со связевым каркасом; в – каркасно-ствольная; г – ствольно-стеновая; д – оболочково-ствольная;

е – каркасно-оболочкавая.

Рис 2.23 - Конструктивные схемы каркасных зданий: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – с перекрестным расположением ригелей; г – безригельное решение.

Рис 2.24 - Конструктивные схемы бескаркасных зданий: а – с перекрестным расположением внутренних несущих стен (при малом шаге поперечных стен); б – с чередующимися размерами шага (с большим и малым) поперечных несущих стен и отдельными продольными стенами жесткости (при смешанном шаге); в – с редко расположенными поперечными несущими стенами и отдельными продольными стенами жесткости (при большом шаге);г – с продольными наружными и внутренними несущими стенами и редко расположенными поперечными стенами (диафрагмами жесткости);

д – с продольными наружными несущими стенами и редко расположенными поперечными диафрагмами жесткости.

Рис 2.25 - конструктивные схемы зданий с неполным каркасом: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей;

в – безригельное решение.

Жилые дома из объемных блоков и из блоков, применяемых в сочетании с другими конструктивными элементами, могут быть раз­личных типов, с различными объемно-плани­ровочными и конструктивными решениями, с различной этажностью, протяженностью, кон­фигурацией и композицией: усадебного типа, секционные, коридорные, галерейные, блоки­рованные, точечные, башенные и т. д.Конструктивные решения зданий из объ­емных блоков развиваются в двух направле­ниях:

первое ‒ блочное, объединяет конструк­тивные системы и схемы домов, основной объем которых полностью формируют из тех или иных видов объемных блоков;

второе – смешанное, объединяет конст­руктивные системы и схемы домов, основной объем которых формируют из объемных бло­ков в сочетании с другими элементами (с крупными панелями, с каркасами, с ядрами жесткости и пр. (рис. 2.26).

Рис 2.26 Конструктивные схемы зданий из пространственных коробчатых элементов: а – блок-комнат; б – блок-комнат с панельным заполнением.

В отличие от конструктивных систем и схем кирпичных, крупноблочных и крупнопа­нельных зданий конструктивные системы и схемы зданий из объемных блоков сложнее. Объемные блоки как крупные пространственные конструктивные ячейки оказывают решающее влияние на формирование конструктив­ных систем и схем объемно-блочных домов. Большое распространение получили панельные жилые здания, при проектировании которых возможно использование ряда схем (рис. 2.27)

При поперечных несущих стенах наружные продольные стены являются только теплозащитными и могут быть самонесущими и навесными. Нижние панели передают нагрузку непосредственно на фундамент. Навесные панели можно навешивать на несущие стены или крепить к колоннам каркаса. При схеме с неполным каркасом (без наружного ряда колонн) применяют несущие панели, которые передают нагрузки не только от вышележащих панелей, но и от перекрытий. Панельные бескаркасные здания бывают с поперечными несущими стенами: с малым шагом (2,4...4,2), с большим шагом (4,8...7,2) и со смешанными шагами, кроме того, с продольными несущими внутренними и наружными стенами. Наличие большого шага (обычно 6 м) представляет широкие возможности в планировочном отношении. В таком шаге можно разместить две смежные комнаты шириной 2,4...3,6 (кухня общая комната) или 3,0...3,6 м (две спальни). Многообразие типов гражданских зданий диктует необходимость применения различных конструктивных схем и систем. Наибольшее применение в этих зданиях нашел железобетонный каркас, обеспечивающий свободное внутреннее пространство и возможность размещения витражей, окон и различных проемов.

Особенность конструктивных схем общественных зданий применение боль­шепролетных покрытий для перекрытий зальных и других помещений.

Рис 2.27 - Конструктивные схемы крупнопанельных зданий: а – с полным каркасом;

б – с неполным каркасом. 1 – стойка каркаса; 2 – самонесущая стеновая простеночная панель; 3 – поперечный ригель; 4 – несущая наружная стеновая панель.