§ XI.6. Безбалочные перекрытия

1. Безбалочные сборные перекрытия

Безбалочное сборное перекрытие представляет собой

систему сборных панелей, опертых непосредственно на

капители колонн (рис. XI.34). Основное конструктивное

назначение капителей в том, чтобы обеспечить жесткое

^сопряжение перекрытия с колоннами, уменьшить размер

расчетных пролетов панелей и создать опору для

панелей. Сетка колонн обычно квадратная размером 6Х6м.

Преимущество безбалочных панельных перекрытий в

сравнении с балочными — в лучшем использовании

объема помещений из-за отсутствия выступающих ребер,

облегчении устройства различных производственных

проводок и коммуникаций. Благодаря меньшей конструктив-

Ной высоте безбалочного перекрытия уменьшается

общая высота многоэтажного здания и сокращается

расход стеновых материалов.

331

S)

Л-А

L. WOTtl 1150 \, 3700

Рис. Х1.34. Конструкция безбалочного сборного перекрытия

с ребристыми панелями

а — общий вид; б — конструктивный план и разрезы

Для многоэтажных складов, холодильников, мясоком-

атов, а также для других производственных зданий

большими временными нагрузками применяют преиму-

ственно безбалочные панельные перекрытия. При

Сменных нагрузках на перекрытия 10 кН/м2 и более

збалочные панельные перекрытия экономичнее балоч-

х.

Конструкция сборного безбалочного перекрытия со-

ит из трех основных элементов: капители, надколон-

й панели и пролетной панели. Капитель опирается на

прения колонны и воспринимает нагрузку от надко-

|нных панелей, идущих в двух взаимно перпендикуляр-

:х направлениях и работающих как балки. В целях

дания неразрезности надколонные панели закрепля-

поверху сваркой закладных деталей. Пролетная па-

[ель опирается по четырем сторонам на надколонные

анели, имеющие полки, и работает иа изгиб в двух

набавлениях как плита, опертая по контуру. После свар-

закладных деталей панели в сопряжениях замоноли-

*швают.

* Безбалочное сборное перекрытие работает подобно

ребристому перекрытию с плитами, опертыми по

контуру, в котором надколонные панели выполняют роль

широких балок. Панели перекрытий выполняют

ребристыми (см. рис. XI.34) или пустотными (рис. XI.35), а

капители — полыми илн сплошными. Колонны имеют

поэтажную разрезку.

Экспериментальные исследования безбалочных

перекрытий показали, что надколонные панели в поперечном

Направлении обладают небольшой деформативностью, и

Продольная рабочая арматура может в них располагать-

Щя по всему поперечному сечению равномерно.

? Пролетный момент квадратной панели определяют с

^Четом частичного закрепления в контурных ребрах и с

|гчетом податливости опорного контура. Опорные и

пролетные моменты надколонных панелей определяют как

Для неразрезной балки с учетом перераспределения

моментов.

* Моа = Мпр = <?/2/16; (XI. 48)

вдесь q равномерно распределенная приведенная нагрузка на 1 м

^А надколонной панели.

Расчетный пролет надколонных панелей принимают

равным расстоянию в свету между краями капители, ум-

«Оженному на 1,05.

I 333

/R-Я

J

¦f

1

1

1

1

1

?

+

¦-I

6000

IT г J

4.

w

\ I

I I

I 1

1 1

!a •!

i i

1 4

i 1

1

1

V

t

t

-F

6000

sL

1

1

1

1

1

1

1

1

1

(

t

1

0009

Рис. Х1.35. Конструкция безбалочного сборного перекрытия с

пустотными панелями

в — конструктивный план и разрез; б — детали капители

Капители рассчитывают в обоих направлениях на

нагрузку от опорных давлений и моментов надколонных

плит. Расчетную арматуру укладывают по верху капи-

тели^ стенки капителей армируют конструктивно. Кроме

того, капители рассчитывают на монтажную нагрузку

как консоли.

Колонны каркаса рассчитывают на действие

продольной сжимающей силы N от нагрузки на вышележащих

этажах и на действие изгибающего .момента М от

односторонней временной нагрузки на перекрытии.

2. Безбалочные монолитные перекрытия

Безбалочное монолитное перекрытие представляет

собой сплошную плиту, опертую непосредственно из

колонны с капителями (рис. XI.36, а). Устройство

капителей вызывается конструктивными соображениями, с тем

чтобы: а) создать достаточную жесткость в месте

сопряжения монолитной плиты с колонной; б) обеспечить

334

Ь)

Стенй

Консоль

Крайняя

колонна

0 rum

Тип Л

ТипШ

Крайняя

колоннр

Рис. XI.36. Конструкция

безбалочного монолитного перекрытия

а — общий внд; б — деталь они-

рания плиты по наружному

контуру здания; в — то же, на

капители колонн

Рис. Х1.37. К определению

размеров капители

'Прочность плиты на продавливание по периметру

капители; в) уменьшить расчетный пролет безбалочной пли-

<ты и более равномерно распределить моменты по ее ши-

1рине.

Безбалочные перекрытия проектируют с квадратной

'дли прямоугольной равнопролетной сеткой колонн.

Отношение большего пролета к меньшему при

прямоугольной сетке ограничивается отношением /2//i<l,5.

Рациональная квадратная сетка колонн 6X6 м. По контуру

'здания безбалочная плита может опираться на несущие

Метены, контурные обвязки или коисольно выступать за

капители крайних колонн (рис. XI.36, б).

i Для опирания безбалочной плиты на колонны в про-

Нййводственных зданиях применяют капители трех типов

335

(рис. XI.36, в): тип I — при легких нагрузках; типа II иЗ

III — при тяжелых нагрузках. Во всех трех типах капи^

телей размер между пересечениями направлений скосов"

с нижней поверхностью плиты принят исходя из распре-.*

деления опорного давления в бетоне под углом 45°.

Этот размер принимают с= @,2...0,3) /. Размеры и

очертание капителей должны быть подобраны так, чтобы

исключить продавливание безбалочной плиты по

периметру капители. Для этого на любом расстоянии х и

соответственно у от оси колонны (рис. XI.37) должно быть

соблюдено условие прочности

Q<.Rb,tbh0,

W Q =<? [У2 - 4 (* + йо) (J/+V]; (XL49)

0), . (XI.50)

при квадратных капителях х=у.

Толщину монолитной безбалочной плиты находят из

условия достаточной ее жесткости /i= ('/зг-.-Узэ) U (где

k—размер большого пролета при прямоугольной сетке

колонн)-; для безбалочной плиты из бетона на пористых

заполнителях Л= ('/гт-.'/зо) h-

Безбалочное перекрытие рассчитывают по методу

предельного равновесия. Экспериментально

установлено, что для безбалочной плиты опасными (расчетными)

загружениями являются: полосовая нагрузка через

пролет и сплошная по всей площади. При этих загружениях

возможны две схемы расположения линейных

пластических шарниров плиты.

При полосовой нагрузке в предельном равновесии

образуются три линейных пластических шарнира,

соединяющих звенья в местах излома (рис. XI.38, а). В

пролете пластический шарнир образуется по оси

загруженных панелей, и трещины раскрываются внизу. У опор

пластические шарниры отстоят от осей колонн на

расстоянии си зависящем от формы ъ размеров капителей,

трещины раскрываются вверху. В крайних панелях при

свободном опирании на стену по наружному краю

образуются всего два линейных шарнира — один в пролете

и один у опоры вблизи первого промежуточного ряда

колонн.

При сплошном загружении безбалочного перекрытия

в средних панелях возникают взаимно перпендикулярные

и параллельные рядам колонн линейные пластические

шарниры с раскрытием трещин внизу; при этом каждая

836

Рис. Х1.38. К, расчету безбалочного перекрытия по методу

предельного равновесия

панель делится пластическими шарнирами на четыре

звена, вращающихся вокруг опорных линейных

пластических шарниров, оси которых расположены в зоне

капителей обычно под углом 45° к рядам колонн (рис.

XI.38,б,в). В средних панелях над опорными

пластическими шарнирами трещины раскрываются только

вверху, а по линиям колонн прорезают всю толщину плиты.

В крайних панелях схема образования линейных

пластических шарниров изменяется в зависимости от

конструкции опор (свободное опирание на стеиу, наличие

полукапителей на колоннах и окаймляющих балок и т.п.).

При загружении полосовой нагрузки для случая

излома отдельной полосы с образованием двух звеньев,

соединенных тремя линейными шарнирами, среднюю

панель рассчитывают из условия, что суммы опорного и

пролетного моментов, воспринимаемых сечением плиты

в пластических шарнирах MSup—RsAs.supZSUp и Mi—

=RsAs.iZi, равны балочному моменту плиты шириной 12

и пролетом h — 2с\, т. е.

о ^" ^S V^S.SUP *SMP '

Так же в другом направлении плиты:

< °s (As.suP zsuP ~М

8

(XI.51)

(XI. 52)

здесь q суммарная нагрузка на 1 м^ плиты; сь с2 — расстояние от

опорных пластических шарниров до оси ближайших к ним рядов

колонн в направлениях U и U; Aa.sup — площадь сечения арматуры в

опорном пластическом шарнире в пределах одной панели; As.i —

площадь сечения арматуры в пролетном пластическом шарнире в преде-

22—943

337

лах одной панели; z«up и г\ — плечо внутренней пары в опорном и.

пролетном пластических шарнирах.

Введем обозначения Qsup=As.sup/Asl и Qi—At/As\ для

коэффициентов, характеризующих соотношение между

площадью арматуры в опорных и пролетных сечениях,

где Asi—As.sup'j-As.i — суммарная площадь сечения

арматуры.

Подставляя 0sup и 0; в условие (XI.51), получим

AslZl (esup JJ1L. + е;) . (XI.53)

При сплошном загружении квадратной панели,

одинаково армированной в обоих направлениях AS=AS\ =

=AS2, условие прочности

(XL54)

где с — катет прямоугольного треугольника, отламывающегося от

четверти панели.

При расчете средних панелей рекомендуется

принимать QsuP = 0,5...0,67; 0;=O,5...O,33; с,//, и с2//2 — в

пределах 0,08—0,12.

При расчете крайних панелей в зависимости от

способа опирания безбалочной плиты по контуру

рассматривают несколько возможных схем излома.

Монолитная без-балочная плита армируется

рулонными или плоскими сварными сетками. Пролетные

моменты воспринимаются сетками, уложенными внизу, а

опорные моменты — сетками, уложенными вверху.

Применяемые для армирования безбалочной плиты

узкие сетки с продольной рабочей арматурой на

участках, где растягивающие усилия возникают в двух

направлениях, укладывают в два слоя по двум взаимно

перпендикулярным направлениям (рис. XI.39).

Вблизи колонн верхние сетки раздвигают либо в

сетках устраивают отверстия с установкой дополнительных

стержней, компенсирующих прерванную арматуру.

Капители колонн армируют по конструктивным

соображениям, главным образом для восприятия усадочных

и температурных усилий (рис. XI.40).

3. Безбалочные сборно-монолитные перекрытия

В безбалочных сборно-монолитных перекрытиях

остовом для монолитного бетона служат сборные

элементы— надколонные и пролетные панели (рис. XI.41).

338

План Верхниу сеток

,С-з \ План нижних сеток

, '¦'->

Рис. XI.39. Армирование безбалочного перекрытия узкими сетками

<Р 8 илиЮ

через 100-

75ОНН

к-

I

1

1

1

и.

~

1

t

)

_

_

f

1

1

1

1

1

1

.J

U

Рис. Х1.40. Армирование капителей колонн

22*

339

Рис. Х1.41. Конструкция безбалочного сборно-монолитного

перекрытия

Одно из возможных решений в том, что капители на

монтаже временно крепят к колоннам съемными

хомутами. Связь между колонной и капителью создается

после замоноличивания перекрытия и образования

бетонных шпонок на поверхности колонны.

На капителях колонн в двух взаимно

перпендикулярных направлениях уложены надколонные плиты

толщиной 5—6 см; в центре — пролетная плита такой же

толщины, опертая по контуру. Сборные плиты

предварительно напряженные, армированные высокопрочной

арматурой.

Сборный остов перекрытия замоноличен слоями

бетона толщиной 4—5 см по пролетной плите и 9—10 см

по надколонным плитам.В целях создания неразрезно-

сти й местах действия опорных моментов уложена

верхняя арматура в виде сварных сеток. В этом перекрытии

объем монолитного бетона составляет около 50 %

общего бетона перекрытия.

Общий расход бетона и арматуры сборно-монолитных

или монолитных безбалочных перекрытий превышает

соответствующий расход для сборных безбалочных

перекрытий, выполненных из ребристых или пустотных

панелей.

340