Тема 1. Конструктивные системы несущего остова многоэтажных зданий.

В зависимости от конструктивного выполнения элементов и частей несущего остова определяется конструктивная система здания.

Конструктивная система предполагает определенное размещение несущих элементов в пространстве, способы их сопряжения, обеспечивающие прочность, устойчивость и долговечность несущего остова в целом, а также его отдельных элементов. Пространственная работа системы проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы.

Планировочное и архитектурно - художественное решение многоэтажных зданий в большой степени зависит от выбора конструктивной системы.

Несущий остов здания может иметь несколько конструктивных систем в зависимости от расположения вертикальных опор, воспринимающих нагрузки от перекрытий.

Особенность компоновки пространственных конструктивных систем многоэтажных и высотных зданий различного несущего остова состоит:

1) в размещении стен в плане здания и вида сопряжения их с элементами перекрытия и покрытия (для стенового несущего остова);

2) в размещении ригелей в плане здания и сопряжении их с колоннами (для каркасного и смешанного несущего остова);

3) в размещении диафрагм жесткости в плане здания (для всех типов несущего остова);

4) в распределении горизонтальных и вертикальных нагрузок, действующих на здание, между отдельными элементами системы в зависимости от их жесткости, материала кладки и жесткости соединений (для всех типов несущего остова).

1. Конструктивные системы зданий с бескаркасным несущим остовом

При бескаркасном несущем остове вертикальными опорами являются стены. Размещение несущих стен в плане бескаркасного здания может быть: поперечное; продольное; смешанное (продольное и поперечное)

При этом необходимо помнить, что стены, расположенные перпендикулярно несущим стенам, выполняют функции диафрагм жесткости.

Действительно, при поперечном расположении несущих стен продольные стены выполняют функции диафрагм жесткости. И, наоборот, при продольном расположении несущих стен поперечные стены выполняют функции диафрагм жесткости.

Пилоны в бескаркасных зданиях выполняют глухими (стены без проемов) или с проемами (рис. 1.8). Материалом пилонов является железобетон в монолитных и панельных домах или кирпичная кладка в кирпичных зданиях. Высота пилонов соответствует высоте здания от фундамента до покрытия.

Графически пилон представляется в виде вертикальной консольной полосы, высотой равной высоте здания и жестко защемленной в уровне фундамента.

Однако, наряду с равномерным распределением диафрагм жесткости в плане бескаркасного здания (рис. 1.9, А), диафрагмы жесткости можно расположить сосредоточенно, сгруппировав их в один пространственный элемент (рис. 1.9, Б). Такой пространственный элемент называют стволом или ядром жесткости. Ствол обычно используют для размещения вертикальных коммуникаций.

Рис. 1.9. Расположение диафрагм жесткости в плане бескаркасного здания.

А - распределенное; Б – сосредоточенное в виде ствола; 1 – несущая поперечная стена; 2 – продольная самонесущая стена, выполняющая функцию диафрагмы жесткости; 3 – плиты перекрытия; 4 – самонесущая внешняя стена; 5 – пространственный элемент из диафрагм жесткости – ствол.

Площадь ядра жесткости составляет 15%÷25% S (где S – площадь этажа). Обычно стволы выполняют сплошного сечения из монолитного железобетона с толщиной стенки от 200 до 800 мм (рис. 1.10.).

В зависимости от протяженности здания и при сложном очертании его плана здание может одновременно иметь один, два или более ядер жесткости (рис. 1.11, А), а также дополнительно отдельные плоские диафрагмы жесткости – пилоны (рис. 11, Б).

В зависимости от расположения несущих стен в плане здания и условий их опирания ствольно – оболочковая конструктивная система подразделяется на несколько подсистем: с поперечным расположением несущих стен; с продольным размещением несущих стен; с перекрестным расположением несущих стен; с опиранием несущих стен на фундаменты; с опиранием несущих стен на жесткие консоли, расположенные в одном или нескольких уровнях по высоте ствола.

Таким образом, бескаркасный несущий остов многоэтажных зданий может иметь достаточно большое количество конструктивных систем.

Вид конструктивной системы зависит от расположения несущих стен, диафрагм жесткости и условий опирания несущих стен (рис. 1.14).

Рис. 1.13. Бескаркасные здания ствольно–оболочковой конструктивной системы. А – план; Б – опирание внешних несущих стен на фундамент; В - опирание внешних несущих стен на жесткие консоли; 1 - внешние несущие стены; 2 – ядро жесткости; 3 – внутренние несущие стены; 4 – плиты перекрытия; 5 – жесткие консоли.

Рис. 1.14. Конструктивные системы бескаркасного несущего остова.