Лекция № 8

Особенности конструктивных решений

общественных зданий.

План:

1. Конструктивные схемы и каркасы общественных зданий.

2. Стены, перекрытия и полы общественных зданий.

3. Фонари верхнего света общественных зданий.

1. Конструктивные схемы и каркасы зданий.

Конструктивная схема общественного зда­ния обусловливается его планировочным, объ­емно-пространственным и технико-экономиче­ским решением. Оптимальный вариант конст­руктивной схемы выбирают на основе техни­ко-экономического сравнения нескольких вариантов с учетом функциональных и архи­тектурных требований. При проектировании общественных зданий применяют конструк­тивные схемы с полным и неполным каркасом или с несущими стенами.

Для крупных общественных зданий, возво­димых в больших городах и предназначенных для обслуживания значительного количества людей, наиболее целесообразна каркасная сис­тема с полным каркасом.

По бескаркасной схеме, т. е. с несущими стенами, проектируют только общественные здания массового строительства. Для таких зданий можно применять конструктивные ре­шения, которые приняты в жилищном строи­тельстве.

Каркасные здания для обеспечения более высокого уровня индустриализации и эконо­мичности строительства проектируют с уни­фицированными параметрами объемно-плани­ровочных элементов зданий (шаг, пролет, вы­сота этажа).

По характеру статической работы различают три системы каркасов — рамную, рамно - связевую и связевую. В рамных каркасах все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают рамы с жесткими узлами.

В рамно-связевых каркасах горизонтальные нагрузки воспринимают не только рамы, но и вертикальные связи — диафрагмы жестко­сти, пропорционально соотношению их жесткостей. Вертикальные нагрузки передаются на поперечные рамы.

В связевых каркасах рамы воспринимают только вертикальные нагрузки, а горизонталь­ные передаются через перекрытия на верти­кальные связевые стенки жесткости. В связевой системе сопряжения вертикальных и го­ризонтальных элементов каркаса могут иметь не только жесткое, но и шарнирное решение.

В современных каркасных зданиях широко применяют связевую конструктивную систе­му, которая наилучшим образом отвечает тре­бованиям унификации элементов каркаса.

Для строительства многоэтажных каркас­ных зданий разработан унифицированный каркас связевой системы. Этот каркас состоит из двухэтаж­ных колонн сечением 400х400 мм, имеющих консоли вылетом 150 мм, рядовых ригелей тавровой формы сечением 400х450 мм, на­ружных ригелей сечением 330x680 мм и пу­стотных настилов толщиной — 220 мм.

Унифицированные железобетонные конст­рукции каркаса разработаны для многоэтаж­ных зданий высотой до 16 этажей с пролетами ригелей 3; 4; 5; 6 и 6,6 м при высотах этажей 3 и 3,3 м для расчетных гвагрузок на nepeкрытия 6000 и 12 500 Н/м².

Рис. 1. Общий вид унифицированного сбор­ного железобетонного каркаса:

1 — колонна; 2 — ригель таврового сечения; 3 — стык колонны; 4 — настилы перекрытия; 5 — на­стил-распорка

Рис. 2. Узел сопряжения поперечного риге­ля с колонной

унифицированного каркаса:

1 — колонна; 2 — закладные детали; 3 — монтаж­ная сварка; 4 — железобетонный ригель; 5 — верх­няя металлическая рыбка 100х8 мм

Монтажные узды сопряжения ригелей с колоннами осуществляются на «скрытой» консоли колонны. При такой конструкции узла нет выступающих в помещение консолей колонн, ухудшающих интерьер помещения и нежелательных с архитектурной точки зрения.

В узле сопряжения ригеля с колонной в унифицированном каркасе, решенном со скрытой консолью, выполнено частичное защемление ригеля в колонне, что по сравнению шарнирной с опорой облегчает работу конструкции ригеля.

На рис. 2 показам узел сопряжения поперечного ригеля с колонной унифицированного каркаса. На рис. 3 приведено сечение наружного продольного ригеля и узел его сопряжения с колонной и наружными стеновыми панелями.

Пространственная жесткость каркаса обеспечивается диафрагмами жесткости, которые проектируют в виде пространственных связевых стенок на всю ширину здания из желебетонных панелей толщиной 180 мм, соединенных с колоннами сваркой закладных деталей с замоноличиванием или выполненных в виде конструкции вместе с колоннами (рис. 4).

Наиболее сложной и ответственной задачей при проектировании сборного железобетонного каркаса является конструирование с колонн. Для унифицированного каркаса разработан и внедрен индустриальный «сухой» стык сборных железобетонных колонн с применением полуавтоматической «ванной» сварки арматуры с последующей зачеканкой цементным раствором зазоров между торцами железобетонных колонн (рис. 5). Унифицированный сборный железобетонный каркас нашел большое применение в строительстве крупных многоэтажных общественных зданий. Однако из - за ограниченной несущей способности колонн сечением 400x400 мм (всего 600 т на колонну) в нижних этажах зданий высотой более 16 этажей пришлось применять стальные сердечники колонны с последующей их обетонировкой. Учитывая, что сечение колонн во всех этажах должно быть 400х400 мм и что защитный слой бето­на по

Рис. 4. Пространственные диафрагмы

жест­кости унифицированного каркаса:

а - расположение диафрагм в плане; б - деталь соединения диафрагмы с колонной;

1 — диафрагма жесткости; 2 - колонна;

3 - закладные детали; 4 — стальные накладки; 5 — сварные швы

Рис. 3 Узел сопряжения наружного

про­дольного ригеля унифицированного каркаса

с колонной и наружными стеновыми панеля­ми:

а — сечение наружного продольного ригеля; б — конструкция узла;

1 — ригель; 2 — колонна; 3 — стеновые панели

условиям огнестойкости составляет 60 - 80 мм, поперечное сечение стального стержня колонны не должно превышать 280x280 мм. На рис. 185 показан вариант стальных сердеч­ников колонн с габаритами 400x400 мм.

Применение стальных конструкций колонн с обетонировкой приводит к значительному увеличению трудоемкости, удлинению сроков строительства и увеличению стоимости строи­тельно - монтажных работ.

Рис. 6. Варианты стальных сердечников колони с габаритами 400х400 мм:

1 — сердечники из уголковых профилей;

2 — то же, из стальных полос 40—80 мм

Рис. 5. Конструкция стыка железобетон­ных колонн

унифицированного каркаса

1 - полуавтоматическая сварка под слоем флюса;

2 - бетон М300 на мелком заполнителе;

3 - зачеканка жестким раствором M300

В свое время была разработана номенклатура КМС-201-71 сборных железобетонных конструкций крупных многоэтажных общественных зданий под большие нагрузки (от 10 до 41 КН/м²) и для пролетов до 12 м. Параметры конструк­ций номенклатуры кратны модулю 300 мм. Высота этажей от пола до пола принята 2,4 м (технический этаж); 3,6; 4,2; 4,8 и 6 м. Пролеты ригелей и настилов по осям колонн приняты кратными пятимодульному размеру (1500 мм) и равны 3; 4,5; 6; 7,5; 9 и 12 м; ши­рила настилов всех типов 1500 мм.

Новая номенклатура явилась дальнейшим развитием унифицированного каркаса. В ее основу положены связевая система каркаса с передачей горизонтальных нагрузок от ветра через диски перекрытий на диафрагмы жест­кости, а также принципиальные решения глав­ных узлов каркаса. В номенклатуре принято единое для всех этажей сечение колонн 600х600 мм.

Изменяя марку бетона (от 300 до 500) и процент армирования, можно получить три градации несущей способности колонн – 600, 1000 и 1400 т. Стыки колонн такого же типа, как и в унифицированном каркасе. Арматурные стержни сваривают автоматической ванной сваркой в медных формах, зазоры между торцами колонн зачеканивают жестким раствором (рис. 7).

Ригели номенклатуры приняты таврового сечения шириной 600 мм. Высота их 600 и 900 мм в зависимости от длины пролетов и нагрузок, составляющих от 6,5 до 30 т на погонный метр.

Сопряжение ригеля с колонной выполняют на скрытой консоли высотой 220 или 300 мм (рис.8). Настилы перекрытий в номенклатуре принимают двух типов: пустотные и ребристые, шириной 1500 мм, высотой 400 мм. Многопустотные настилы пролетом 12 м при величине нагрузки не более 16 КН/м² и при марке бетона 500 могут иметь высоту 300 мм. Рекомендуемые схемы каркасов зданий из элементов данной номенклатуры показаны на рис. 9.

Рис. 8. Сопряжение ригелей с колоннами

номенклатуры КМС-201-71

1 — железобетонный ригель h - 600 мм; 2 — то же, h - 900 мм; 3 — монтажная сварка; 4 — верняя стальная рыбка

Рис. 7. Конструкция стыка железобетонных колонн

номенклатуры КМС-201-71:

1 — полуавтоматическая сварка под слоем флюса:

2 — бетон М300 на мелком заполнителе;

3 — зачеканка жестким раствором М 300

Рис. 9. Рекомендуемые схемы каркасов зда­ний

из элементов номенклатуры КМС-201-71