23. Особенности конструкций и расчета высотных зданий

Конструктивные схемы зданий, возводимых из сборных элементов, характерны постоянством геометрических размеров по высоте, регу­лярностью типовых элементов конструкций, четким реше­нием плана.

Основными несущими конструкциями много­этажного каркасного здания в гражданском строитель­стве являются железобетонные рамы, вертикальные связевые диафрагмы и связывающие их междуэтажные пе­рекрытия.

Важнейшим условием достижения высоких эксплуа­тационных качеств многоэтажного здания является обес­печение его надежного сопротивления горизонтальным нагрузкам и воздействиям. Необходимая пространствен­ная жесткость такого здания достигается различными вариантами компоновки конструктивной схемы, в основ­ном отличающимися способами восприятия горизонталь­ных нагрузок.

При поперечном расположении вертикальных связе­вых диафрагм и продольном расположении многоэтаж­ных рам здание в поперечном направлении работает по связевой системе, а в продольном направлении — по рамной системе (рис. XV.14, б). Конструктивная схема каркаса при шарнирном соединении ригелей с колонна­ми будет связевой в обоих направлениях.

В панельных зданиях основными несущими конструк­циями служат вертикальные диафрагмы, образованные панелями внутренних несущих стен, расположенными в поперечном, иногда в продольном направлении, и связы­вающие их междуэтажные перекрытия. Многоэтажное панельное здание как в поперечном, так и в продольном направлении восприни­мает горизонтальную нагрузку по связевой системе (рис. XV.15).

Возможны другие конструктивные схемы много­этажных зданий. К ним относятся, например, каркасное здание с центральным ядром жесткости, в котором в ка­честве вертикальных связевых диафрагм используются внутренние стены сблокированных лифтовых и вентиля­ционных шахт, лестничных клеток (рис. XV.16); здание с двумя ядрами жесткости открытого профиля — в виде двутавров (рис. XV. 17,а); здание с двумя ядрами жест­кости и сложной конфигурацией в плане, позволяющей индивидуализировать архитектурное решение (рис. XV.17, б).

Основные вертикальные конструкции

Многоэтажные рамы высотой до 16 этажей имеют ко­лонны постоянного сечения по, всей высоте здания (рис. XV. 18, а). Увеличение несущей способности колонн ниж­них этажей достигается повышением класса бетона, про­цента армирования, применением жесткой арматуры. Элементы сборных колонн в целях снижения трудоемко­сти на монтаже выполняют размером на 2—4 этажа.

Комбинированные вертикальные связевые диафрагмы, состоящие из сплошной и рамной частей, сохраняют ре­гулярную структуру — размеры элементов и пролетов ригелей — по всей высоте здания (рис. XV. 18, б). Верти­кальные связевые диафрагмы с проемами и ядра жест­кости имеют железобетонные перемычки, жестко свя­занные на опорах с простенками, и также сохраняют регулярную структуру по всей высоте здания (рис.

XV. 18, в).

Стыки ригелей с колоннами выполняют жесткими на. _ консолях, бесконсольными и шарнирными (см. гл. XI). При жестком соединении ригелей с колоннами сущест­венно повышается общая жесткость многоэтажного зда­ния и достигается экономия металла на армирование ригелей (по условиям прочности, трещиностойкости и предельных прогибов).

Элементами сборных вертикальных связевых диаф­рагм являются колонны каркаса и панели с полками для опирания плит перекрытий (рис. XV. 19). Элементы сое­диняют сваркой закладных деталей и замоноличиванием. Применяют также монолитные панели, бетонируемые на месте возведения после приварки к закладным деталям колонн арматурных сеток.

Монолитные ядра жесткости армируют вертикальны­ми пространственными каркасами, которые на монтаже стыкуются соединительными стержнями (рис. XV.20). Перемычки над проемами армируют горизонтальными каркасами. Продольная и поперечная арматура ядер жесткости и перемычек назначается по расчету. Толщина стенок ядер жесткости устанавливается по расчету, обыч­но 200—400 мм. По условиям технологии возведения в скользящей опалубке наименьшая толщина стенок 200 мм. Стены и перемычки ядер жесткости могут быть предварительо напряженными. Для монолитных ядер жесткости применяют бетон классов В15, В25.

Панели внутренних несущих стен в панельных здани­ях по условиям требуемой звукоизоляции выполняют из тяжелого бетона толщиной 14—16 см. При такой толщи­не обеспечивается несущая способность этих панелей в зданиях высотой до 16 этажей. Увеличение несущей спо­собности панелей стен зданий большей высоты достига­ется применением в нижних этажах бетона более высо­кого класса, увеличением толщины железобетонных панелей.