
- •11. Каркасные системы промзданий
- •11.1. Общие положения
- •11.1.1. Понятия и определения
- •11.1.2. Классификация каркасов
- •11.1.3. Требования к каркасам и их элементам
- •11.2. Каркасы железобетонные
- •11.2.1. Каркасы с балочными перекрытиями
- •12.2.2. Безригельные каркасы
- •11.3. Каркасы стальные
- •11.3.1. Общие положения
- •11.3.2. Рамные каркасы
- •11.3.3. Связевые и рамно-связевые каркасы
11.3.2. Рамные каркасы
Рамный стальной каркас состоит из жестко соединенных между собой колонн и балок (ригелей), образующих плоские и пространственные рамы в двух или трех направлениях (в плане).
Жесткие рамы работают при горизонтальных нагрузках за счет изгиба балок и колонн. Жесткость рам зависит от прочности и жесткости узловых сопряжений при изгибе, которые не допускают податливости узлов. Функции обеспечения жесткости распределены равномерно между элементами системы. Несущая способность рамы во многом зависит от несущей способности отдельных балок и колонн, снижается с повышением высоты этажа и увеличением расстояния между колоннами.
В обычной рамной системе (рис. 12.30) на прямоугольной модульной сетке с расположением рам по каждому ряду колонн с их регулярным расположением по всему плану здания с шагом 6-9 м сечения колонн имеют небольшие габариты. В такой системе учет горизонтальных нагрузок приводит к заметному увеличению расхода стали, поэтому в зданиях высотой более 30 этажей рамные каркасы в их чистом виде применяются редко.
Рис. 12.30. Схемы компоновки рамных каркасов
В каркасах зданий средней этажности, где влияние горизонтальных нагрузок меньше, рамы с жесткими узловыми соединениями могут располагаться через шаг, а в малоэтажных каркасах - только по контуру здания (рис. 12.30).
Крепление балок к колоннам. Рамным каркасам соответствует жесткое (рамное) крепление балок к колоннам. В узлах сопряжений возникают изгибающие моменты (М) и поперечные силы (Q), что необходимо учитывать при конструировании узлов. Например, при двутавровых колоннах и балках требуется устройство ребер жесткости в колонне в уровнях соединительных планок или примыканий верхнего и нижнего поясов балки (рис. 12.31).
Рис. 12.31. Рамные (жесткие) узлы крепления балок к колоннам на болтах: а - с опиранием на торцовую пластину; б - с вваркой клинообразной вставки; в - с помощью торцовых пластин, приваренных под углом; г - с помощью торцовой пластины балки; д - с помощью крестообразной фасонки (элемента колонны коробчатого сечения); е - непосредственное крепление балок к колонне; ж - с помощью торцовых пластин колонн; з - с помощью верхней накладки; и - с помощью обходящих колонну накладок (неразрезная колонна)
Жесткие узлы крепления балок к колоннам на сварке изображены на рис. 12.33. Узлы имеют множество модификаций, обусловленных различием сечений колонн, главных балок, архитектурно-строительных требований.
Рис. 12.33. Рамные (жесткие) узлы крепления балок к колоннам на сварке:
а - с опиранием по верху; б, в - с горизонтальными накладками; г - с боковыми полосовыми накладками; д - с консолями (балки неразрезные); е - с опорными столиками и верхними накладками при крестовидной колонне; ж - крепление шести балок при помощи шестиугольного листа и вертикальных ребер (изображен нижний пояс)
Применительно к рамным каркасам представляет интерес система «6D», разработанная австрийской фирмой «Дубрава» и адаптированная к российским условиям для строительства жилых и общественных зданий до 20 этажей. Система «6D» основана на использовании модульных единиц - шестигранных ячеек заводского изготовления, которые могут пристраиваться друг к другу по горизонтали и вертикали. Ячейки собираются всего лишь из трех конструктивных элементов (рис. 12.34):
- стоек из цельнотянутых стальных труб с верхними и нижними опорными плитами и крепежными накладками;
- балок для бокового и радиального соединения стоек;
- «звезды», соединяющей радиальные балки в центре ячейки.
Рис. 12.34. Схема формирования стального каркаса системы «60» и его основные узлы
Упакованный комплект ячейки, состоящий, в общем случае, из шести колонн, шести бортовых ригелей, шести радиальных ригелей и соединительной «звезды», поставляется на монтажную площадку и на специальном кондукторе собирается в модульный блок. Сборка элементов производится на болтах. После сборки образуется жесткий рамный блок, монтаж которого занимает 5-10 минут. На ригели ячейки укладываются плоские железобетонные плиты перекрытий или устраивается монолитное перекрытие. Устойчивость каркаса обеспечивается жесткими узлами сопряжения стоек с фундаментом, стоек между собой и стоек с ригелями.