10 Конструктивные системы и конструкции надземной части
10.1 Конструктивные системы зданий
Конструктивные системы зданий и материалы для устройства несущих конструкций надземных частей следует выбирать на основании:
— требований технического задания на проектирование;
— укрупненных технико-экономических показателей вариантов строительства;
— объемно-планировочных решений зданий;
— анализа работы конструктивных систем на восприятие расчетных нагрузок, а также особых воздействий при возникновении чрезвычайных ситуаций;
— требований по противопожарной защите;
— требований комплексной безопасности, включая антитеррористическую защищенность и устойчивость зданий к прогрессирующему обрушению.
Предельные горизонтальные перемещения верха высотных зданий с учетом крена фундаментов при расчете по недеформированной схеме в зависимости от h (где h — расстояние от верха фундамента до верха несущих конструкций покрытия) не должны превышать:
— при h, м до 150 включ. — 1/500;
— то же 200 — 1/600.
При высоте h от 150 до 200 м значения предельных горизонтальных перемещений следует определять по интерполяции.
Жесткость конструктивных систем зданий в условиях нормальной эксплуатации следует назначать из условий обеспечения нормальной работы инженерного и технологического оборудования зданий, а также комфортных условий пребывания людей по критерию ускорений колебаний.
Для обеспечения комфортного пребывания людей в высотных зданиях ускорение колебаний перекрытий пяти верхних этажей при действии ветровой нагрузки не должно превышать 0,08 м/с2.
При проектировании конструктивных систем зданий, их частей и отдельных элементов следует предусматривать материалы, обеспечивающие при проектных воздействиях упруго-пластическую работу бетона и упругую работу стали, а при особых воздействиях — развитие пластических деформаций в пределах, обеспечивающих локализацию возможных разрушений и общую устойчивость зданий.
10.2 Конструкции надземной части
Основными несущими элементами надземной части конструктивной системы высотного здания являются колонны, стены (диафрагмы, аутригеры), плиты покрытий и перекрытий.
Несущие конструкции здания должны отвечать требованиям долговечности и ремонтопригодности.
Для обеспечения наиболее благоприятных условий восприятия нагрузок и снижения деформативности конструктивных элементов несущего каркаса высотные здания рекомендуется проектировать с учетом симметричного распределения масс и жесткостей, а также равномерного распределения вертикальных нагрузок на колонны, пилоны каркаса, стены-диафрагмы, фундаменты и основания.
При этом рекомендуется, чтобы отношение высоты здания к минимальному размеру поперечного сечения здания удовлетворяло условию h/d 7 (где h — высота здания, d — минимальный размер поперечного сечения здания на уровне 2/3h).
Площадь ядра жесткости (площадь внутри контура стен ядра жесткости) должна быть не менее 20 % площади этажа. Толщина стен, а также несущих простенков стеновых диафрагм жесткости может выполняться переменной по высоте здания. Основными конструктивными параметрами железобетонных стен являются: размеры поперечного сечения (толщина), класс бетона по прочности на сжатие и содержание вертикальной арматуры (коэффициент армирования). При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры стен, которые следует определять на основании технико-экономического анализа. При этом толщину стен следует принимать не менее 180 мм, класс бетона по прочности на сжатие — не менее С20/25, а коэффициент армирования — в пределах, установленных СНБ 5.03.01.
Основными конструктивными параметрами колонн является их высота (длина), размеры поперечного сечения, класс бетона по прочности на сжатие и содержание продольной и поперечной арматуры, количество которой определяется по величине усилий, установленных из статического расчета пространственного каркаса здания.
При проектировании рекомендуется принимать оптимальные параметры колонн, определяемые на основе технико-экономического анализа. При этом минимальный размер поперечного сечения колонн квадратного сечения следует принимать не менее 300 мм. Для конструкций внутренних опор подземной и надземной частей здания в пределах 1/5 высоты рекомендуется применять бетон класса не ниже С30/37. Для конструкций вышележащих этажей допускается производить снижение класса бетона, но не менее чем до класса С20/25.
Применение высокопрочных бетонов классов выше С50/60 для сильно нагруженных колонн допускается только при условии осуществления научного сопровождения специализированной организацией.
Коэффициент продольного армирования колонн должен находиться в пределах, установленных СНБ 5.03.01.
В случаях, когда полученный коэффициент продольного армирования колонн превышает максимальные значения, установленные СНБ 5.03.01, рекомендуется применять сталебетонные, в том числе сталетрубобетонные, а также сталефибробетонные колонны.
Гибкость колонн и гибкость стен из плоскости (отношение l/i, где l — расчетная длина, i — радиус инерции поперечного сечения) следует принимать не более 60.
Повышение несущей способности вертикальных конструкций с учетом поступательного возрастания нагрузок от верхних до нижних этажей здания следует обеспечивать:
— увеличением коэффициента продольного армирования;
— увеличением класса бетона по прочности на сжатие;
— увеличением размеров сечений конструктивных элементов с учетом ограничений, установленных нормами;
— применение жесткой арматуры, в качестве которой рекомендуется применять прокатные стальные профили. Рекомендуется применять для сжатых элементов наиболее нагруженных этажей сталетрубобетонные элементы.
При пролетах от 6 до 8 м перекрытия рекомендуется выполнять плоскими, при больших значениях пролетов — плоскими с капителями или межколонными (обвязочными) балками и стенами или ребристыми из монолитного железобетона.
С целью повышения жесткостных характеристик здания и снижения его собственного веса, плиты перекрытий допускается выполнять предварительно напряженными в построечных условиях.
Конструктивные решения плит перекрытий (размеры сечения и армирование) должны обеспечивать необходимый предел их огнестойкости в соответствии с требованиями раздела 13.
Деформативность (прогибы) плит следует ограничивать в соответствии с учетом конструктивных, физиологических и эстетико-психологических требований. Прогибы плит не должны превышать следующих предельных значений:
— при действии практически постоянного сочетания нагрузок — l/250;
— при
действии частого сочетания нагрузок
после возведения перегородок —
Рекомендуемые значения основных конструктивных параметров монолитных перекрытий представлены в таблице 10.1.
Таблица 10.1 — Рекомендуемые значения основных конструктивных параметров для железобетонных и предварительно напряженных плит перекрытий
|
Тип перекрытия |
Основные конструктивные параметры | |||||
|
Геометрические размеры |
Минимальный класс бетона по прочности на сжатие | |||||
|
Пролет, м |
Толщина плиты, мм |
Высота балки, мм |
Отношение l/d | |||
|
Сплошные плоские плиты |
6,0 |
200 |
— |
30 |
Не менее С20/25 | |
|
8,0 |
Не более 250 |
— |
32 | |||
|
Сплошные плоские плиты с капителями |
8,0 |
225 |
— |
36 | ||
|
12,0 |
300 |
— |
40 | |||
|
Сплошные плиты с обвязочными балками (работающие в одном направлении) |
6,0 |
150 |
300 |
40/20 | ||
|
8,0 |
200 |
375 |
40/21 | |||
|
12,0 |
300 |
550 |
40/22 | |||
|
Примечания 1 Отношение l/d определено как отношение толщины плиты к наибольшему пролету. 2 Значение отношения: над чертой — для плит, под чертой — для балок. | ||||||
Для восприятия усилий, возникающих при кручении несущего каркаса здания, в местах опирания плит на крайние вертикальные несущие конструкции рекомендуется размещать балки по внешнему периметру, располагая их в створе вертикальных несущих конструкций.
Железобетонные конструкции зданий следует проектировать по СНБ 5.03.01. При проектировании железобетонных монолитных конструкций следует предусматривать тяжелый бетон по СТБ 1544 класса по прочности на сжатие не менее С20/25 и в соответствии с требованиями таблицы 5.2 СНБ 5.03.01. Характеристики бетонной смеси следует назначать из условий технологии производства бетонных работ и насыщения конструкции арматурными и закладными деталями и изделиями, а также другими элементами, размещаемыми в теле бетона.
Для армирования монолитных железобетонных конструкций следует применять стержневую арматуру периодического профиля. Арматурные изделия следует проектировать в виде каркасов, сеток и(или) отдельных стержней.
Требуемую длину зоны анкеровки рабочей арматуры, определяемую согласно СНБ 5.03.01, следует обеспечивать заведением за расчетное сечение или устройством отгибов или крюков. В случае использования арматуры с винтовым профилем допускается применение навинчивающихся на стержни анкерных устройств.
Арматурные изделия, а также соединения отдельных стержней следует проектировать вязаными. Соединения по длине отдельных стержней с винтовым профилем допускается устраивать с применением соединительных муфт.
Сварные соединения арматурных изделий и отдельных стержней не допускаются.
Устройство сварных соединений допускается только в элементах монтажной арматуры до их установки в проектное положение, а также в закладных деталях, не воспринимающих усилия от конструктивных элементов зданий (например, для крепления элементов инженерных коммуникаций, средств информации и др.).
Сталежелезобетонные конструкции зданий следует проектировать с применением сборных стальных элементов заводского изготовления и монолитного железобетона. Укладку бетона следует предусматривать только по окончании монтажа и фиксации в проектном положении стальных элементов сталежелезобетонных конструкций.
При проектировании конструкций других типов (колонны, ригели и др.) следует учитывать требования СНБ 5.03.01, СНиП II-23 и ТКП 45-5.03-16.
Класс бетона по прочности на сжатие для сталежелезобетонных конструкций следует назначать с учетом требований СНБ 5.03.01, но во всех случаях принимать не ниже С20/25.
Металлические конструкции, связи, крепежные элементы, закладные детали должны быть надежно защищены от коррозии, в том числе электрохимической, или выполняться из коррозионностойкой стали.