Тема 1.13 Каркасно-панельные здания
План
1.13.1 Область применения каркасно-панельных зданий, их объемно-планировочные параметры, достоинства
1.13.2 Конструктивные решения элементов каркасно-панельных зданий. Узлы
1.13.3 Сборно-монолитный каркас с плоскими перекрытиями
1.13.4 Каркас безригельный системы зданий «КУБ»
1.13.1 Область применения каркасно-панельных зданий, их объемно-планировочные параметры, достоинства
Здания с несущей основой из сборного железобетонного каркаса и навесными стенами называют каркасно-панельными.
В каркасных зданиях более полно обеспечивается возможность трансформации внутреннего пространства, маневрирования при устройстве окон, витражей и витрин, а также сокращения по сравнению с бескаркасными площади, занятой конструкциями, и соответственно увеличения полезной площади (в среднем на 8-12%).
Различают две конструктивных системы каркасно-панельных зданий:
1) с полным каркасом;
2) с неполным каркасом.
Такие конструктивные системы характерны при строительстве общественных зданий, зданий высотой более 16 этажей.
Для зданий с полным каркасом применяют следующие конструктивные схемы:
а) с поперечным расположением ригелей;
б) с продольным расположением ригелей;
в) пространственный каркас (ригели располагают в продольном и поперечном направлениях);
г) безригельное решение (плиты перекрытия опираются своими углами на колонны каркаса, на них укладывают межколонные плиты).
По материалу каркасы различают:
1) железобетонные;
2) металлические.
По характеру статической работы каркасы бывают:
а) рамные, состоящие из колонн и жестко соединенных с ними ригелей перекрытий, располагаемых во взаимно перпендикулярных направлениях;
б) рамно-связевые, в которых совместная работа элементов достигается за счет установления стенок-связей (диафрагм), располагаемых по всей высоте здания, жестко закрепленных в фундаменте с примыкающими колоннами
в) связевые, состоящие из колонн, ригелей и лестнично-лифтового узла;
1 – колонна; 2 – ригель; 3 – жесткий диск перекрытия; 4 – диафрагма жесткости
Объемно-планировочные параметры каркасно-панельных зданий:
– оси колонн, ригелей и панелей диафрагм жесткости совмещены с модульными осями здания;
– шаг колонн составляет 6 м;
– пролет здания составляет 6 м и 9 м;
– шаг и пролет здания образуют сетку колонн 6×6 м и 6×9 м;
– высота этажа – 3,0; 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 6,0; 7,2 м.
1.13.2 Конструктивные решения элементов каркасно-панельных зданий. Узлы
Элементами каркасно-панельных зданий являются: фундаменты, колонны, ригели, плиты перекрытия, диафрагмы жесткости, лестничные марши и площадки.
1) Фундаменты. В многоэтажных каркасных зданиях применяют столбчатые фундаменты в виде монолитных или сборных конструкций для отдельно стоящих колонн или столбов. Колонны каркаса в большинстве решений опирают на фундаментные блоки стаканного типа (блок-стакан). Монолитный фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Сборные фундаменты могут иметь различные варианты решения устройства блок-стаканов.
а) монолитный фундамент:
б) сборный фундамент:
Для передачи нагрузки от стен на фундамент используют фундаментные балки, которые могут опираться на бетонный столбик, ступень фундамента или на подколонник.
Фундаментная балка
трапециевидного сечения: таврового сечения:
Опирание фундаментной балки на подколонник фундамента
Схема расположения элементов фундамента
2) Колонны применяют сечением 300×300 мм в зданиях высотой до 4 этажей и сечением 400×400 мм в зданиях от 4 до 16 этажей.
Выпускают колонны высотой на 1, 2 и 3 этажа, что позволяет в малоэтажных зданиях применять бесстыковые колонны, а в многоэтажных – обходится минимальным числом стыков. Стыки колонн – контактные со сваркой выпусков продольной арматуры, установкой хомутов и омоноличиванием стыков.
В зданиях этажностью более 16 этажей применяют колонны увеличенного сечения или колонны, изготовленные из бетона повышенного класса с увеличением процента армирования.
Колонны применяют крайнего и среднего ряда. Стык колонн должен находиться на 600 мм выше уровня перекрытия.
3) Ригель изготовляют таврового сечения с одной или двумя полками для опирания плит перекрытий, лестничных маршей и аналогичных конструкций.
4) Плиты перекрытий подразделяют на:
а) межколонные связевые – пристенные и средние шириной 1490 мм с пазами для колонн глубиной 100 мм;
б) рядовые шириной 1490 и 1190 мм, укладываемые между связевыми.
Плиты связывают между собой стальными анкерами, продетыми сквозь монтажные петли.
5) Диафрагмы жесткости. Для обеспечения пространственной жесткости каркасно-панельного здания в зданиях устанавливают диафрагмы жесткости, представляющие собой совокупность несущих и ограждающих конструкций. Стены диафрагм выполняют из железобетонных панелей, которые снабжены по верху одной или двумя консольными полками для опирания плит перекрытия. Диафрагмы проектируют высотой в один этаж глухими или с дверными проемами. Жесткие связи диафрагм с колоннами предусматривают не менее чем в двух уровнях по высоте этажа. Соединение выполняют при помощи сварки закладных деталей. Устанавливают диафрагмы на фундамент.
6) Лестничные марши и площадки. В каркасных зданиях применяют с марши с полуплощадками или лестницы, выполняемые из отдельных ступеней, уложенных по косоурам (металлическим или железобетонным балкам).
1 – марш с двумя полуплощадками; 2 – дополнительная площадка верхнего этажа; 3 – ригель; 4 – заделка бетоном; 5 – фрагмент ограждения; 6 – закладные детали
7) Стеновые панели в каркасных зданиях применяют самонесущими (в зданиях небольшой этажности) и навесными. Применяют однослойные или трехслойные панели.
Герметизация и утепление стыков стеновых панелей
а) вертикальный стык
б) горизонтальный стык
Опирают стеновые панели на краевой элемент перекрытия или на наружный продольный ригель. К колонне панели крепят с помощью стальных элементов, привариваемых к закладным деталям. УЗЛЫ