Конструктивные схемы зданий и сооружений. Конструктивная схема каркасно стеновая
Основные конструктивные схемы зданий
Здание состоит из взаимосвязанных конструктивных элементов: фундаментов, стен, отдельных опор, прогонов и перекрытий. Сочетание этих основных элементов, каждый из которых выполняет свои специфические функции, представляет собой несущий остов здания (рис. 1).
По своему назначению конструкции подразделяют на несущие и ограждающие. Несущие конструкции несут на себе нагрузки от вышележащих частей здания, от снега, ветра и т. д. Ограждающие конструкции изолируют помещения от внешней среды и смежных помещений. Некоторые несущие конструкции (например, перекрытия) являются одновременно и ограждающими.
Фундаменты являются подземными конструкциями, воспринимающими на себя всю нагрузку от здания и действующих на него сил и передающими эти нагрузки на грунт (основание). Нижняя плоскость фундамента, непосредственно соприкасающаяся с основанием, называется подошвой фундамента.
Стены отделяют помещения друг от друга или от внешней среды и подразделяются на внутренние и наружные. В зданиях, построенных до пятидесятых годов, наружные стены чаще всего делали толще внутренних, так как, кроме восприятия различных нагрузок, они выполняют и теплотехнические функции. Стены, опирающиеся на фундаменты и воспринимающие, кроме собственного веса, нагрузки от перекрытий, крыши и других конструкций, называются несущими. Стены, несущие только свой вес, называются самонесущими. Стены, опирающиеся на другие конструкции здания и выполняющие только ограждающие функции, называются ненесущими.
Наружные и внутренние стены, связанные между собой, а также с перекрытиями и покрытиями, создают жесткую коробку, способную сопротивляться горизонтальным нагрузкам (ветру и др.), т. е. обеспечивают пространственную жесткость здания (неизменяемость его конструктивной схемы).
Рис. 1. Поперечный разрез гражданского здания:1 — фундаменты; 2 — наружные стены; 3 — внутренние стены; 4 — надподвальное пере- крытие; 5 — междуэтажные перекрытия; 6 — чердачное перекрытие; 7 — чердак; 8 — крыша; 9 — двери; 10 — перегородка; 11 — лестница; 12 — окна; 13 — крыльцо; 14 — отмостка
Расстояния между внутренними поперечными стенами или другими конструкциями, обеспечивающими пространственную жесткость, нормируются. В обеспечении пространственной жесткости здания участвуют также опоры, представляющие собой столбы или колонны, которые воспринимают нагрузки от вышележащих частей здания и передают их нагрузки на конструкции, расположенные ниже, или на свои собственные фундаменты.
Перекрытия делят здания на этажи, несут собственный вес, вес перегородок, мебели, людей, оборудования и передают эти нагрузки на стены или отдельные опоры.
Этажом называется ярус помещений, пол которых находится примерно на одном уровне. Этаж называется надземным, если пол его расположен выше тротуара или отмостки, цокольным или полуподвальным — если этаж заглублен в землю не более чем на половину его высоты, и подвальным — при большем заглублении.
В ряде зданий (лабораторные корпуса, здания повышенной этажности и др.), кроме основных этажей, устраивают технические этажи, на которых размещается инженерное оборудование (отопительные устройства, вентиляционные камеры, насосные и т. д.). Общая этажность здания определяется числом надземных этажей. Цокольные этажи используют для нежилых помещений.
Перекрытия играют большую роль в обеспечении общей устойчивости здания и в зависимости от системы соединения их элементов со стенами или отдельными опорами влияют на несущую способность последних. Так, отдельно стоящая высокая стена обладает меньшей несущей способностью, чем такая же стена, связанная с перекрытиями.
Различают надподвальные, междуэтажные и чердачные перекрытия. В зданиях с подвалами, имеющими более Одного этажа, перекрытия между подвальными этажами называют нижними перекрытиями.
Перекрытия могут опираться либо непосредственно на стены или отдельные опоры, либо на соединяющие стены с отдельными опорами горизонтальные балочные конструкции, называемые прогонами.
Кроме перечисленных выше несущих элементов или частей здания, к числу основных относятся крыша, лестницы, перегородки, окна, двери и фонари.
Крыша защищает здание сверху от дождя, снега, ветра и солнца. Она состоит из кровли (сплошной водонепроницаемой оболочки) и несущих эту кровлю конструкций.
Чердаком называется пространство между чердачным перекрытием и кровлей. Если крыша совмещена о чердачным перекрытием и чердак отсутствует, то такая конструкция называется бесчердачным покрытием.
Лестницы являются путями сообщения между этажами и путями эвакуации при пожаре и других бедствиях. Из противопожарных соображений лестницы замкнуты в капитальные стены, образующие лестничную клетку. Устройство каких-либо проемов, кроме дверей, во внутренних стенах лестничной клетки не допускается. Лестницы должны освещаться естественным светом (через окна в наружных стенах).
Лестничная клетка в силу малой протяженности образующих ее стен представляет собой жесткую коробку и, будучи связана с другими элементами здания, существенно повышает его пространственную жесткость.
Внутри некоторых зданий высотой до двух этажей (магазины и др.) располагают парадные лестницы, которые выполняют из монолитного железобетона и делают открытыми, без лестничной клетки.
Перегородки опираются на перекрытия и делят помещения на отдельные комнаты.
Окна являются ограждающей конструкцией и служат для освещения и вентиляции помещений.
Фонарями называют остекленные конструкции в покрытиях зданий. Фонари устраивают преимущественно в промышленных зданиях; они служат для вентиляции и усиления освещения помещения.
Рис. 2. Здания с несущими стенами:а — опирание перекрытий на продольные стены; б — то же, на поперечные стены в — то же, по всему контуру
В зависимости от сочетания элементов, составляющих несущий остов здания, различают три основных конструктивных схемы: бескаркасная, каркасная и комбинированная (с неполным каркасом).
Рис. 3. Каркасное здание:1 — колонны каркаса; 2 — ригель; 3 — перекрытие
Здание с несущими стенами (бескаркасная схема) представляет собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий (рис. 2). Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (несущие элементы перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (элементы перекрытий лежат вдоль здания) и с продольными и поперечными несущими стенами. В последнем случае крупноразмерные плиты перекрытий (панели перекрытий) с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются на внутренние и наружные стены. Такие плиты называют опертыми по контуру.
Если же для стен применяется легкий материал с небольшой прочностью и низким коэффициентом теплопроводности, используют каркасную схему здания (рис. 3). В этом случае каркас из колонн и горизонтальных связей между ними (прогонов, ригелей) воспринимает на себя нагрузку от крыши, перекрытий и стен. Стены каркасных зданий являются ограждающим заполнением между элементами каркаса.
Промежуточной между каркасной и бескаркасной является схема здания с неполным каркасом (комбинированная схема). В этом случае наружные стены являются несущими и нагрузка от перекрытий, крыши и других элементов передается непосредственно или через прогоны на наружные стены и внутренние колонны каркаса (рис. 4).
Рис. 4. Здание с неполным каркасом:1 — наружные несущие стены; 2 — колонны неполного каркаса; 3 — ригели (балки) каркаса; 4 — фундаменты; 5 — перекрытия
Для зданий дореволюционной постройки наиболее типична бескаркасная схема. В современном строительстве каркасная и комбинированная схемы получили широкое распространение в промышленных и частично в жилых и общественных зданиях.
Основным материалом каркаса в современном строительстве является сборный железобетон, а при больших высотах — сталь.
До 50-х годов для каркаса многоэтажного здания использовали монолитный железобетон или сталь, при малых нагрузках и небольшой высоте — деревянные стойки, обвязки и балки, а также комбинацию из кирпичных столбов и деревянных, железобетонных или стальных балок.
www.remontlib.ru
Конструктивные схемы зданий — Мегаобучалка
Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивного типа здания по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций – продольному, поперечному или др., также по характеру статистической работы (тип соединения основных конструкций между собой). Классификация конструктивных схем зданий приведена на рис. 3.8.
Рис. 3.8 Основные конструктивные схемы зданий.
Рис. 3.9 Стеновые конструктивные схемы зданий
1 – перекрестно-стеновая; ІІ и III – поперечно-стеновые; IV и V – продольно-стеновые; А – варианты с несущими или самонесущими продольными наружными стенами; Б – то же, с несущими; а – план стен; б – план перекрытий.
При стеновой конструктивной системе зданий применяют 5 конструктивных схем (рис. 3.9).
Перекрестно-стеновая схема (рис. 3.9 І) характеризуется малыми размерами помещений (до 20м2), ее применяют, в основном, для многоэтажных панельных жилых зданий со сплошными железобетонными плитами перекрытий, опертыми по контуру.
Схемы с поперечными несущими стенами со смешанным шагом (чередующиеся с большим (более 4,8м), малым (менее 4,5м)) и большим шагом (рис. 3.9 ІІ и III) позволяют более разнообразно решать планировку жилых зданий, размещать встроенные нежилые помещения в первых этажах, обеспечивают удовлетворительные планировочные решения школ и детских учреждений.
Продольно-стеновая схема (рис. 3.9 IV) традиционно применяется при проектировании гражданских зданий различной этажности с каменными и крупноблочными конструкциями. Она обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях.
Схема с продольными наружными несущими стенами (рис. 3.9 V) применяется в жилых 9-10-этажных зданиях. Она обеспечивает максимальную свободу планировки и многократной трансформации планировочных решений в течение срока эксплуатации здания.
В каркасных зданиях горизонтальные и вертикальные элементы, соединенные между собой в поперечном и продольном направлениях, образуют конструкции, называемые рамами. Соединение элементов в раме может быть шарнирным и жестким. При шарнирном соединении балки со стойкой изгибающие усилия, возникающие в балке, на стойку не передаются, так как она может повернуться (рис. 3.1,е). Жесткое соединение балки со стойкой позволяет передавать на стойку не только сжимающие, но и изгибающие усилия и поперечные силы (рис. 3.1,ж). Рамы могут быть одноярусными или многоярусными, однопролетными и многопролетными.
Таким образом, существуют два способа обеспечения жесткости плоских систем – по рамной и по связевойсхемам. Комбинируя ими при расположении элементов несущего остова в обоих направлениях здания, можно получить три варианта пространственных конструктивных схем здания: рамную, рамно-связевую, связевую. В третьем направлении – горизонтальном – перекрытия обычно рассматриваются как жесткие диафрагмы. Все эти варианты встречаются при проектировании каркасного несущего острова (рис. 3.10).
Рис. 3.10 Конструктивные схемы каркасов:
а - рамная; б – рамно-связевая; в - связевая; 1 - колонна; 2 - ригель; 3 – жесткий диск перекрытия; 4 – диафрагма жесткости.
Рамная схемапредставляет собой систему плоских рам (одно- и многопролетных; одно- и многоэтажных), расположенных в двух взаимно перпендикулярных (или под другим углом) направлениях – систему стоек и ригелей, соединенных жесткими узлами при их сопряжениях в любом из направлений.
Рамно-связеваясхема решается в виде системы плоских рам, шарнирно соединенных в другом направлении элементами междуэтажных перекрытий. Для обеспечения жесткости в этом направлении ставятся решетчатые связи или стенки (диафрагмы) жесткости. Плоские рамы удобнее устанавливать поперек здания.
Связеваясхема решения каркаса здания наиболее проста в осуществлении. Решетчатые связи, или диафрагмы жесткости, вставляемые между колоннами, устанавливаются через 24…30м, но не более 48м и в продольном, и в поперечном направлениях; обычно эти места совпадают со стенами лестничных клеток.
Рамная схема применяется сравнительно редко. Трудоемкость построечных работ по обеспечению жесткости узлов, повышенный расход стали и т.п. ограничивают их применение в сейсмических районах, зданиях, в которых на большом протяжении (48-54м) не допускается установка стен, перегородок и других преград и т.п. Чаще, особенно в производственных зданиях, применяют рамно-связевую схему.
Связевая схема оправдывает свое широкое применение большей простотой построечных работ, меньшими затратами труда и материалов и т.п.
При стеновом несущем остове и при различных системах остовов с неполным каркасом обычно применяют связевую схему; при этом наружные или внутренние стены выполняют функции диафрагмы или ядер жесткости, т.е. не требуется установка дополнительных стен.
В каркасных зданиях вторым определяющим признаком конструктивной схемы является расположение ригелей. Различают 4 конструктивных схемы с поперечными, продольными или перекрестными ригелями и безригельную (рис. 3.11).
Рис. 3.11 Конструктивные схемы каркасных зданий:
а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – с перекрестным расположением ригелей; г – безригельная.
При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают экономические и архитектурные требования: элементы каркаса не должны связывать планировочное решение; ригели каркаса не должны пересекать поверхность потолка в жилых комнатах и т.д. В связи с этим каркас с поперечным расположением ригелей применяют в многоэтажных зданиях с регулярной планировочной структурой (общежития, гостиницы), совмещая шаг поперечных перегородок с шагом несущих конструкций.
Каркас с продольным расположением ригелей применяют в жилых домах квартирного типа и массовых общественных зданиях сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.
Безригельный (безбалочный) каркас, в основном, используют в многоэтажных промышленных зданиях, реже в общественных и в жилых, в связи с отсутствием соответствующей производственной базы в сборном жилищном строительстве и относительно малой экономичностью такой схемы. В то же время благодаря отсутствию ригелей эта схема среди каркасных в архитектурно-планировочном отношении – наиболее благоприятная. Преимущество безригельного каркаса используется в жилых и общественных зданиях при их возведении в сборно-монолитных конструкциях методом подъема перекрытий или этажей.
В зданиях объемно-блочного конструктивного типа классификационным признаком является расположение в пространстве объемных блоков и способ их опирания (линейный по контуру, линейный по двум противоположным сторонам или точечный в углах), который определяет характер статической работы здания.
Классификация основных конструктивных схем зданий объемно-блочного конструктивного типа приведена на рис. 3.9, а схемы зданий из объемных блоков на рис. 3.12.
Рис. 3.12 Основные конструктивные схемы зданий из объемных блоков:
а – с рядовым расположением блоков; б – со смещением блоков по продольной оси; в – со смещением блоков по двум осям; г – со смещением блоков по вертикали; 1 – объемные блоки.
Рис. 3.13 Конструктивная схема с монолитным стволом, поддерживающим на консолях панельные конструкции. План и разрез (панельные конструкции на разрезе условно не показаны). 1 – монолитный железобетонный ствол; 2 – консоль; 3 – фундамент; 4 – несущие поперечные панели; 5 – навесные наружные панели.
Конструктивная схема с консольными платформами здания стволового конструктивной системы приведена на рис. 3.13.
Наряду с основными, широко применяются и комбинированные конструктивные системы и схемы зданий. В этих схемах вертикальные несущие конструкции компонуются с различных несущих элементов: стен и колонн каркаса (с неполным каркасом), стен и объемных блоков и т.п.
megaobuchalka.ru
4. Каркасно-панельные здания и их конструкции
При строительстве общественных и частично жилых зданий широко применяют каркасные конструктивные схемы, рассмотренные ранее. Выбираемая сетка колонн при этом должна отвечать виду и размерам основных планировочных элементов. 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 системы каркасов рамные, рамно-связевые и связевые.
Рамная система (рис. 12.18) состоит из колонн, жестко соединенных с ними ригелей перекрытий, располагаемых во взаимно перпендикулярных направлениях и образующих таким образом жесткую конструктивную систему. Соединения колонн и ригелей сложны и весьма трудоемки, требуют значительного расхода металла. Колонны зданий с рамной системой имеют по высоте здания переменное сечение. Если каркас выполнен в монолитном варианте, то он более жесткий, чем сборный, но в то же время более трудоемок. Эта система имеет ограниченное применение в строительстве многоэтажных гражданских зданий.
Рис. 12.18. Схема здания с рамной системой:
1 — колонна, 2 — ригели
В рамно-связевых системах (рис. 12.19) совместная работа элементов каркаса достигается за счет перераспределения доли участия в ней рам и вертикальных стенок-связей (диафрагм). Стенки-диафрагмы располагают по всей высоте здания, жестко закрепляют в фундаменте и с примыкающими колоннами. Их размещают в направлении, перпендикулярном направлению рам, и в их плоскости. Расстояние между стенками-связями обычно принимают 24...30 м. Они бывают плоскими и пространственными. Поперечные связи-диафрагмы устраивают сквозными на всю ширину здания. По степени обеспечения пространственной жесткости, расходу металла и трудоемкости рамно-связевые каркасы занимают промежуточное место между рамными и связевыми. Эти системы применяют при проектировании общественных зданий высотой до 12 этажей с унифицированными конструктивно-планировочными сетками 6x6 и 6 х 3 м.
Для общественных зданий большей этажности применяют связевые системы каркасов с пространственными связевыми элементами в виде жестко соединенных между собой под углом стенок или пространственных элементов, проходящих по всей высоте здания, образующих так называемое «ядро жесткости» (рис. 12.20). Эти пространственные связевые элементы жесткости закрепляют в фундаментах и соединяют с перекрытиями, образующими поэтажные горизонтальные связи — диафрагмы (диски), которые и воспринимают передаваемые на стены горизонтальные (ветровые) нагрузки. Расход стали и бетона в зданиях со связевыми системами на 20...30% меньше по сравнению с рамными и рамно-связевыми. Пространственные связевые элементы размещают обычно в центральной части высотных зданий и используют для образования ограждений лифтовых и коммуникационных шахт, лестничных клеток. Более высокие показатели по расходу материалов имеют монолитные железобетонные ядра жесткости, устраиваемые раньше монтажа каркаса методом скользящей опалубки с последующим использованием для размещения на них монтажных кранов.
Для большепролетных общественных зданий используют плоские несущие конструкции (стоечно-балочные системы с балками или фермами, рамы, криволинейные системы, арки). Они работают в вертикальной плоскости, и восприятие горизонтальных нагрузок, обеспечение пространственной жесткости и устойчивости покрытия достигаются жестким соединением конструктивных элементов между собой и специальными связевыми элементами. Пространственные конструкции большепролетных общественных зданий выполняют в виде перекрестных балочных систем, оболочек, складок, висячих систем и др. Выбор той или иной системы большепролетных зданий в каждом конкретном случае зависит от особенностей объемно-пространственного решения, природно-климатических условий и возможностей изготовления. Основными конструкциями каркасных зда ний являются колонны и ригели, образующие ту или иную конструктивную схему. К этим конструкциям крепятся вертикальные ограждения-панели.
Рис. 12.19. Схема зданий с рамно-связевыми каркасами:
а — с плоскими связями, б — с пространственными связями, 1 — колонны, 2 — ригели, 3 — плоские связевые элементы
Рис. 12.20. Схемы зданий со связевыми элементами:
а — коробчатыми, б — Х-образными, в — круглыми,
г — двутавровыми
Рис. 12.21. Фрагмент плана перекрытий каркасного здания:
НВ — настил, HP — настил-распорка, НРС — настил-распорка сантехнический, НРФ — настил-распорка фасадный, РР — ригель-распорка, МФ — фасадная стеновая панель, МФУ — угловая фасадная стеновая панель
Существуют различные схемы членения каркаса на отдельные составные части. Среди них наиболее часто применяют схему с колоннами высотой в один или два этажа (стыкование колонн между собой происходит вне узла сопряжения их с ригелем; стык делают на высоте 0,6 м от уровня пола) и схему с колоннами, соединяемыми между собой и с ригелем в виде платформенного стыка.
На рис. 12.21 показан фрагмент плана каркасно-панельного здания с расположением ригелей поперек здания, а на рис. 12.22 — фрагмент фасада. Жесткость здания обеспечивает так называемые технические этажи. Их используют также для расположения инженерного оборудования. Такие пространственные горизонтальные диски вместе с вертикальными обеспечивают хорошую жесткость зданий.
Рис. 12.22. Фрагмент фасада каркасно-панельного здания:
МФ — фасадная стеновая панель, МП — простеночная стеновая панель
В практике строительства зданий в 60... 100 этажей находят применение связевые системы в виде решетчатых безраскосных или раскосных ферм, жестко скрепленных в углах и образующих как бы внешний короб-оболочку, в которую заключено здание. Это очень эффективная система, так как обладает высокой пространственной жесткостью и вместе с внутренним ядром жесткости воспринимает горизонтальные нагрузки. Строительство зданий по данной конструктивной системе весьма эффективно в южных районах (обеспечивается хорошая солнцезащита) и в сейсмических (в связи со значительной их жесткостью).
В случае применения для высотных зданий стальных каркасов стальные колонны по высоте скрепляют монтажными болтами, для установки которых к стальным пакетам ствола колонны приваривают ушки. Опирание нижнего стального пакета колонны на фундамент производится с фрезеровкой торца и применением весьма точно установленной на место (по слою бетона класса не ниже В25) стальной плиты с пристроганной горизонтальной площадкой для опирания колонны. Нижний конец стальной колонны закрепляют анкерными болтами, заложенными в фундамент. Стальные сварные ригели перекрытий и система косых связей с последующим заоетониро-ванием их в стены жесткости обеспечивают высокую жесткость и устойчивость несущего остова здания.
Для уменьшения общей массы конструкций каркасных высотных зданий используют легкие бетоны, что позволяет снизить массу надземной части здания почти на 30%. Наружные стены применяют обычно навесными облегченного типа.
studfiles.net
Конструктивные схемы зданий - Строительство зданий
Конструктивные схемы зданий
Основными несущими элементами зданий являются фундаменты, стены, отдельные опоры, элементы перекрытий и покрытий, составляющие несущий остов здания. Совокупность элементе несущего остова должна обеспечивать восприятие всех нагрузок, воздействующих на здание, и передачу их на основание, а также пространственную неизменяемость (жесткость) и устойчивость зданий.
По конструктивной схеме несущего остова здания подразделяются на бескаркасные, каркасные и с неполным каркасом. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами являются стены, в каркасных — отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом — и стены и отдельные опоры.
Бескаркасные здания получили широкое распространение в гражданском .одноэтажном, малоэтажном и многоэтажном строительстве. Имеются примеры возведения бескаркасных жилых зданий высотой в 25 этажей. Бескаркасные здания встречаются также в одноэтажном и малоэтажном промышленном строительстве.
Несущий остов таких зданий, состоящий из несущих стен и перекрытий, представляет собой как бы коробку, пространственная жесткость которой создается совместной работой стен и дисков перекрытий.
Рис. 1. Конструктивные схемы бескаркасных зданий: а — с продольными несущими стенами, б — с поперечными несущими стенами, в — с поперечными и продольными несущими стенами
Бескаркасные здания могут возводиться с продольными несущими стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают только в лестничных клетках, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и, в тех местах, где должны; проходить дымовые и вентиляционные каналы. Ширина гражданских зданий обычно не превышает целесообразные величины пролетов констструкций перекрытий. В таких зданиях, помимо наружных несущих продольных стен, приходится возводить внутренние несущие продольные, стены.
Гражданские бескаркасные здания часто возводят и с поперечными несущими стенами. В таких зданиях продольные наружные стены являются самонесущими. При возведении таких зданий из сборных железобетонных конструкций (панельных) поперечные несущие стены выполняются из железобетонных панелей, а ограждающие наружные стены — из легких панелей.
Возводятся также бескаркасные здания, где несущими являются как поперечные, так и продольные стены. В таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.
Здания с неполным каркасом вместо внутренних продольных и внутренних поперечных стен, на которые должны опираться конструкции перекрытий, имеют отдельные опоры в виде столбов или колонн. На колонны в продольном или поперечном направлении укладывают прогоны, служащие опорами для плит перекрытий.
Каркасными в большинстве случаев строят одноэтажные, малоэтажные и многоэтажные промышленные здания, а также многоэтажные гражданские здания. Ряд малоэтажных гражданских зданий возводят также в каркасных конструкциях.
Рис. 2. Конструктивные схемы зданий с неполным каркасом: а — с продольными прогонами, б — с поперечными прогонами; 1 — прогон, 2 — колонна
Несущий остов таких зданий состоит из колонн и горизонтальных ригелей, выполняемых в виде балок или ферм. Колонны и жестко или шарнирно скрепленные с ними ригели образуют рамы. В многоэтажных зданиях ригели иногда располагают в продольном направлении. При применении в многоэтажных зданиях безбалочных перекрытий ригелем рамы является безбалочная плита, жестко связанная с капителями колонн.
Рис. 3. Конструктивные схемы каркасных здачий: а — с самонесущими стенами, б — с несущими навесными стенами
Наружные стены каркасных зданий, выполняющие ограждающие функции, являются самонесущими или ненесущими, навесными. Самонесущие стены в этом случае опираются на фундаменты или фундаментные балки, ненесущие стены в каждом этаже — на бортовые балки или ригели рам (при продольном расположении ригелей), а навесные стены навешиваются на наружные колонны каркаса.
Читать далее:Конструкции лестницОбщие сведения о лестницах и лифтахВорота производственных и складских зданийДвери гражданских и промышленных зданийОкна гражданских и промышленных зданийЗаполнение оконных, дверных и воротных проемовПерегородки из мелкоштучных материаловПерегородки щитовые и каркасныеОбщие сведения о перегородкахКровли из штучных материалов
stroy-server.ru
Конструктивные схемы зданий и сооружений
Несущие элементы сооружения в комплексе формируют систему. Она носит название остова. Эта система должна обладать достаточной прочностью и обеспечивать пространственную устойчивость и жесткость зданию. При этом ограждающие элементы предназначены для защиты сооружения от атмосферных и прочих физико-химических негативных воздействий. Они также должны обладать достаточными звуко- и теплоизоляционными характеристиками. По виду несущего остова классифицируются конструктивные схемы зданий. Далее в статье рассмотрим их подробнее.
Какими бывают конструктивные схемы зданий?
Сооружение может включать в себя несущие элементы. Речь в этом случае идет о бескаркасных зданиях.
Существует и другой вид сооружений. В них все нагрузки распределяются на систему колонн (стоек). Эти сооружения – каркасные здания – включают в себя также горизонтальные элементы. К ним, в частности, следует относить ригели, прогоны.
Существуют полные и неполные каркасные здания. Конструктивная схема в первом случае предполагает наличие вертикальных элементов и по периметру внешних стен, и внутри сооружения. Во втором случае в строении присутствуют несущие наружные стены и внутренний остов. Его колонны заменяют основные стены внутри.
Такие конструктивные схемы зданий используют при отсутствии существенных динамических нагрузок. Остовы с поперечными и продольными - наружными и внутренними - несущими стенами представлены в виде коробок, в которых пространственная жесткость обеспечивается перекрытиями и вертикальными элементами. Они формируют устойчивые вертикальные и горизонтальные диафрагмы. Жесткость таких остовов зависит от того, насколько надежна связь между перекрытиями и стенами, их прочности.
Каркасные здания: классификация
Существует разделение в соответствии с характером работ. Конструктивные схемы зданий могут включать в себя балки и столбы, соединенные жесткими узлами. Они формируют продольные и поперечные рамы. Соответственно, такие каркасы называют рамными.
Узлы принимают все горизонтальные и вертикальные нагрузки. Каркасы могут быть связевые. В отличие от предыдущих, узлы таких остовов имеют меньшую жесткость. Поэтому необходимо включение дополнительных связей для принятия горизонтальной нагрузки. В качестве них выступают, как правило, перекрытия, формирующие диафрагмы. Они передают горизонтальные нагрузки на шахты лифтов, железобетонные перегородки, стены на лестничных клетках и прочее. Также в строительной практике применяют и комбинированный тип каркасов – рамно-связевый. Однако этот вариант не так распространен, как прочие. В данном случае в одну сторону ставят рамы, а в другую – связи.
Особенности возведения
Достаточно популярны конструктивные схемы гражданских зданий со связевым остовом. В качестве материала для сооружения выступает железобетон и сталь. В малоэтажном строительстве зачастую используется кирпич или древесина. Сегодня достаточно широко распространено возведение сооружений из объемных элементов. В данном случае остов постройки формируется из коробчатых деталей заводского производства. Каркасная технология в целом применяется при сооружении высотных крупнопанельных общественных и жилых зданий.
Одноэтажные постройки
Конструктивные схемы промышленных зданий такого типа включают в себя стальные либо железобетонные колонны. Они совместно с несущими элементами формируют поперечные рамы. Кроме того, в сооружениях применяются разного рода продольные компоненты. К ним, в частности, относят такие элементы, как подкрановые, обвязочные и поперечные рамы, подстропильные фермы, а также разнообразные связи. Последние придают как отдельным компонентам, так и всему каркасу в целом пространственную устойчивость и жесткость.
Между колоннами устанавливается определенное расстояние. Оно называется шагом в продольном направлении и пролетом – в поперечном. Размеры этих расстояний принято именовать сеткой колонн. 
Каркасные одноэтажные сооружения достаточно распространены в сельскохозяйственном и производственном строительстве.
Такие постройки состоят из стального либо железобетонного каркаса и покрытия и стен. Остов включает в себя вертикальные элементы – колонны и горизонтальные – фермы, балки, ригели.
Первые и вторые компоненты служат для укладки плит покрытия и сооружения кровли. Также на балках и фермах при необходимости монтируют аэрационные и световые фонари. Остов принимает всю внешнюю нагрузку от покрытия и веса его конструкций, испытывает горизонтальное и вертикальное крановое, а также ветряное давление, воздействующее на стены. Для построек сельскохозяйственного назначения используются, как правило, железобетонные элементы. В промышленных зданиях с пролетами от 30 и более метров остов делается комбинированным: фермы используют стальные, а колонны – железобетонные.
Многоэтажные постройки производственного назначения
Такие сооружения широко распространены в приборостроительной, химической, пищевой, электротехнической и аналогичных промышленностях. Остов построек включает в себя ригели и колонны. Они формируют многоярусные рамы, имеющие жесткие узлы.
Эти элементы располагают поперек строения. В продольном направлении жесткость сооружения обеспечивается за счет стальных связей. Их устанавливают по всем рядам колонн в центре арматурных отсеков. Количество пролетов может быть различным: от 1 до 3-4, а в некоторых случаях и больше. Их размеры 12, 9 и 6 м.
Стропильные балки перекрывают верхние этажи, ширина которых 18 и 12 м. Также для этих целей используются фермы и плиты, аналогичные покрытиям в одноэтажных сооружениях. Высота этажей может быть 3.6-7.2 м с градацией через каждые 0.6 м.
Многоэтажные сооружения жилого назначения
Эти постройки могут быть трех типов: с несущими стенами из кирпича, каркасно- и бескаркасно-панельными. Последние получили особое распространение. Пролеты в каркасах зданий имеют размер 5.6 и 6 м. Расстояние (шаг) колонн вдоль сооружения – 3.2 и 3.6 м. В зависимости от назначения постройки устанавливается высота этажа. Для жилых сооружений и гостиниц – 2.8 м.
fb.ru
| Эффективная эксплуатация зданий, т. е. постоянный квалифицированный уход за ними, периодическая оценка их технического состояния (диагностика повреждений) и предупреждение начала развития повреждений, своевременное проведение профилактического и восстановительного ремонтов возможны только при знании конструкций сооружения, особенностей его устройства и работы, эксплуатационных требований и степени их фактического удовлетворения, умении выявить уязвимые места, с которых возможно начало развития повреждений, и др. Именно поэтому работники эксплуатационной службы должны тщательно изучать проект здания; если же оно строится, то в ходе строительства они контролируют качество выполнения всех работ, изучают полученные от строителей исполнительные чертежи и инструкцию по эксплуатации здания, ведут на каждом сооружении паспорт, журнал учета технического состояния (ЖТС) и другие документы, необходимые в процессе эксплуатации зданий и сооружений. Несмотря на большие отличия зданий различного назначения, обусловленные происходящими в них процессами, все они состоят из ограниченного числа конструктивных элементов, выполняющих в любых сооружениях одни и те же функции. Это основания, фундаменты, стены или каркас, крыша или покрытие, перекрытия, перегородки, лестницы, а также наружные элементы —- входные площадки, балконы, световые галереи или приямки у окон подвалов и др. Конструктивные схемы зданий различного назначения также являются общими: одно-, двух-, трех- и многопролетные. Однако их конкретное конструктивное осуществление может быть отличным в гражданских и производственных зданиях, что вызывается их размерами в плане и по высоте, нагрузками и др. Сочетание основных несущих элементов фундаментов, стен, опор, ригелей, перекрытий и покрытий можно свести в четыре основных конструктивных схемы (рис. 1.2): с продольными несущими стенами; с поперечными несущими стенами или смешанная— с продольными и поперечными стенами; с полным каркасом— каркасная; с неполным каркасом.
Рис. 1.2. Конструктивные схемы зданийа — с продольными несущими стенами; б — с поперечными несущими стенами; и — с общим каркасом; г — с внутренним несущим каркасом В конструктивной схеме с продольным несущими стенами нагрузки от крыши и перекрытий на фундаменты и основания передают продольные стены. Они являются определяющими конструктивными элементами в обеспечении устойчивости здания, которая дополняется жесткостью и надежной связью с их перекрытиями, при заанкеривании перекрытий в стены, а также связью продольных стен с лестничными клетками, с внутренними связевыми стенами. Толщина и свободная длина стен определяются расчетом прочности, устойчивости и теплозащитных качеств. Число продольных стен может быть от двух до четырех и более в зависимости от назначения и планировки здания. Стены могут быть кирпичными, блочными, крупнопанельными, причем высота зданий с таким остовом не должна превышать девяти этажей. При конструктивной схеме здания с поперечными несущими стенами пространственную жесткость и нагрузки от вышележащих частей на фундамент и основание передают поперечные внутренние стены, усиленные в случае необходимости увеличения жесткости и устойчивости перекрытиями, лестничными клетками, наружными продольными стенами. Главное преимущество такой схемы в том, что внутренние несущие стены, в отличие от наружных, не должны обладать теплозащитными качествами и поэтому могут быть возведены из высокопрочного материала, например железобетона, при малом его расходе. При этом продольные наружные стены как ненесущие могут быть выполнены только для обеспечения теплозащиты, т. е. из малопрочного теплоизоляционного материала, что также весьма целесообразно. При такой схеме лишь торцевые стены выполняют несущие и ограждающие функции. Схема с поперечными несущими стенами принимается при проектировании как малоэтажных, так и зданий повышенной этажности. Чем больше этажность, тем меньше должен быть шаг поперечных стен, придающих устойчивость всему зданию. На практике часто осуществляется смешанная конструктивная схема, в которой несущими являются как продольные, так и поперечные стены. Каркасная схема (рис. 1.2, в) представляет собой систему, состоящую из фундаментов, колонн, горизонтальных элементов — ригелей, балок, перекрытий и связей жесткости. Пространственная жесткость здания с такой схемой определяется либо жесткой связью вертикальных и горизонтальных элементов, либо установкой специальных элементов связи, воспринимающих горизонтальные нагрузки, действующие на здание. Главное преимущество каркасной схемы состоит в том, что каркас воспринимает все виды нагрузок, а стены выполняют лишь функции ограждения, что позволяет рационально использовать для них наиболее эффективные строительные материалы: для каркаса — металл или железобетон, для стен — материалы с высокими теплозащитными качествами, например легкий бетон, слоистые конструкции. Каркасная схема широко применяется в производственных зданиях с большими пролетами и значительными крановыми нагрузками. Здания повышенной этажности жилого и служебного назначения также возводятся каркасными; их конструктивные элементы могут быть полностью унифицированы, что обеспечивает высокую индустриальность их возведения.В зданиях с каркасной схемой можно легко менять внутреннюю планировку путем перестановки перегородок, что намного продлевает моральную долговечность таких зданий. Широко применяется также схема с неполным, или внутренним каркасом (рис. 1.2,г), который представляет собой систему, состоящую из фундаментов, продольных наружных стен, одного или нескольких продольных рядов внутренних колонн, связанных ригелями, перекрытиями и покрытием. Пространственная жесткость и устойчивость такой схемы обеспечивается жесткой связью колонн с фундаментами, поперечными стенами связи, лестничными клетками, перекрытиями и покрытием.В зданиях с неполным или внутренним каркасом планировка в значительной мере может быть достигнута посредством легких перегородок, которые при необходимости могут быть переставлены соответственно новому назначению здания, т. е. здания с такой схемой модернизируются с меньшими затратами, чем здания с несущими продольными и поперечными стенами.Конструктивные схемы и типы несущих конструкций заглубленных сооружений приведены на рис. 1.3.
Рис 1.3. Конструктивные схемы заглубленных сооружений (а) и их конструкции: сборные (6), сборно-монолитные (в) и монолитные (г) 1 — наружная гидроизоляция При проектировании зданий, в частности при выборе их несущей конструктивной схемы, исследуют все факторы, характеризующие строительство объекта: назначение и размеры здания в плане и по высоте, возможности производственной базы, климатические, гидрогеологические и другие (в том числе и долговечность) факторы, а также возможности модернизации при изменении технологического процесса. Общим требованием к упомянутым трем типам зданий и сооружений при использовании любой из указанных выше несущих конструктивных схем является максимальное внедрение заводских методов домостроения. Каждая из таких схем допускает высокую степень индустриальности и может быть полностью реализована при строительстве любого из трех типов сооружений. Строительство по индивидуальным проектам ведется только в порядке исключения.
|
www.remontlib.ru
Конструктивные схемы зданий
Фундаменты, стены, колонны, перекрытия образуют в здании несущий остов, определяющий устойчивость зданий на весь период эксплуатации.
По характеру несущего остова различают здания с несущими наружными стенами (бескаркасные), с полным каркасом и с несущими стенами и каркасом внутри здания (полукаркасные). Функции каркасов в здании выполняют колонны и горизонтальные балки (ригели).
В зданиях без каркаса различают схемы с продольными и поперечными (рисунок 2.1) несущими стенами. В схемах с несущими продольными стенами, перекрытия опираются на продольные стены, в схемах с поперечными стенами - на поперечные. В этом случае, стены, на которые перекрытия не опираются, можно делать менее прочными и соответственно более дешевыми.
Расстояния между осями несущих стен, как правило, составляют 3 или 6 метров и явно недостаточны для размещения в этих габаритах обеденных залов, производственных помещений. Кроме того, наличие внутренних стен уменьшает возможности удобного размещения в них производственных и торговых помещений. Поэтому бескаркасные схемы зданий не рекомендуется применять для строительства предприятий общественного питания и торговли.
В зданиях полукаркасного типа (рисунок 2.2), все внутренние несущие стены заменены на колоны и ригели, и внутреннее пространство этажа ничем не стеснено и ограничено лишь наружными стенами. На таком пространстве можно размещать залы большой площади и удобных пропорций, можно применять самые рациональные планировки производственных и складских помещений. Без больших строительных затрат в таких схемах возможны дальнейшие изменения в планировке помещений уже в процессе эксплуатации, при реконструкции или техническом перевооружении предприятий.
а – с продольными несущими стенами; б – с поперечными несущими стенами; 1 – несущие стены; 2 – самонесущие стены; 3 – перекрытия; 4 – фундаменты
Рисунок 2.1 – Конструктивная схема бескаркасного здания
Также удобны в строительстве зданий общественного питания и торговли и каркасные схемы (рисунок 2.3). Последние отличаются от полукаркасных более высоким уровнем индустриализации строительства. Это полносборные здания. Здесь все, начиная от фундаментов и кончая крышей, выполняется, как правило, из сборных элементов заводского изготовления.
При проектировании предприятий общественного питания и торговли, применяют как полукаркасную, так и каркасную схемы, учитывая при этом местные условия, экономические, архитектурные и конструктивные требования. В частности, в промышленно развитых районах, с хорошей базой строительной индустрии целесообразнее возводить здания каркасного типа с легкими навесными стеновыми панелями. Напротив, в удаленных районах, где для возведения стен применяются местные материалы, камень, кирпич, целесообразно применять полукаркасную схему с наружными несущими стенами и внутренним каркасом.
а – с продольным ригелем; б – с поперечным ригелем;
в – с перекрестным расположением ригелей; 1 – несущая стена;
2 – ненесущая стена; 3 – плита перекрытия; 4 – фундаменты;
5 – ригель; 6 – колоны.
Рисунок 2.2 – Конструктивная схема здания с неполным каркасом
1, 2 – фундаменты; 3 – фундаментальная балка; 5, 6- ригели;
7 – настилы перекрытий
Рисунок 2.3 – Конструктивна схема здания с полным каркасом
При проектировании заготовочных предприятий общественного питания, в основном применяют каркасную схему. Конструктивными элементами этих зданий являются колонны, ригели, плиты перекрытий и покрытий. Колонны и ригели образуют поперечные рамы каркасов, которые в продольном направлении связаны плитами покрытий и перекрытий. Такая жесткая связь здания в продольном и поперечном направлении обеспечивает жесткость и устойчивость зданий на весь период эксплуатации.
Похожие статьи:
poznayka.org
