5 Конструктивные решения железобетонных монолитных зданий
5.1 Конструктивное решение включает строительную и конструктивную системы, а также конструктивную схему.
5.2 Строительная система здания определяется материалом, наиболее массовой конструкцией и технологией возведения несущих элементов (монолитный железобетон).
5.3 Конструктивная система (далее — КС) здания представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструктивных элементов, обеспечивающих его прочность, устойчивость и необходимый уровень эксплуатационных качеств.
5.4 Несущая КС монолитного железобетонного здания состоит из фундамента, опирающихся на него вертикальных несущих элементов (колонн и стен) и объединяющих их в единую пространственную систему горизонтальных элементов (плит перекрытий и покрытия).
5.5 В зависимости от типа вертикальных несущих элементов (колонны и стены) конструктивные системы разделяют на (рис. 5.1, а, б, в):
— колонные, где основным несущим вертикальным элементом являются колонны;
— стеновые, где основным несущим элементом являются стены;
— колонно-стеновые, или смешанные, где вертикальными несущими элементами являются колонны и стены.
а — колонная КС; б — стеновая КС; в — смешанная КС;
1 — плита перекрытия; 2 — колонны; 3 — стены
Рисунок 5.1 — Фрагменты планов зданий
Нижние этажи часто решают в одной конструктивной системе, а верхние — в другой. Конструктивная система таких зданий является комбинированной.
5.6 В зависимости от инженерно-геологических условий, нагрузок и проектного задания фундаменты выполняют в виде отдельных плит переменной толщины под колонны (рис. 5.2, а), ленточных плит под колонны и стену (рис. 5.2, б) и общей фундаментной плиты по всей площади конструктивной системы (рис. 5.2, в). При большой толщине плит применяют более экономичные, чем сплошные, ребристые и коробчатые плиты (рис. 5.2, г, д). При слабых грунтах устраивают свайные фундаменты.
а — отдельный; б — ленточный; в, г, д — плитные: сплошной, ребристый и коробчатый
5.7 Колонны могут иметь поперечное сечение квадратное, прямоугольное, круглое, кольцевое, уголковое, тавровое и крестовое (рис. 5.3, а—ж).
а — квадратное; б — круглое; в — кольцевое; г — прямоугольное; д — уголковое; е — тавровое; ж — крестовое
Рисунок 5.3 — Поперечные сечения колонн
Прямоугольные колонны (пилоны) с вытянутым поперечным сечением имеют соотношения b/а 4. Более вытянутые в плане колонны следует относить к стенам.
5.8 Несущие стены в плане могут быть отдельно стоящими (рис. 5.1, в); продольными и поперечными; перекрестными (рис. 5.1, б), образующими вертикальные тонкостенные стержни открытого и замкнутого сечений.
5.9 Плиты перекрытий в колонных КС бывают:
— безбалочные в виде гладкой плиты (рис. 5.4, а); плиты с капителями (рис. 5.4, б); плиты гладкие или с капителями и с контурными балками по периметру здания;
— с межколонными балками в одном (рис. 5.5, а, б) и в двух направлениях (рис. 5.5, в, г).
5.10 Плиты перекрытий в колонных КС с балками и в стеновых КС бывают:
— сплошные, пустотные и ребристые, если балки и стены водном направлении (рис. 5.5, а, б);
— сплошные, кессонные пустотные и ребристые, если балки и стены в двух направлениях (рис. 5.5, в г);
— ребристые с ребрами вверх для устройства плавающего пола и получения гладкого потолка, укладки звукоизоляции и инженерных коммуникаций (рис. 5.5, а).
а — гладкая плита; 6 — плита с капителями
Рисунок 5.4 — Безбалочные перекрытия
а, б — балки и стены в одном направлении; в, г — балки и стены в двух направлениях;
1 — колонны; 2 — балки или стены; 3 — плита сплошная или пустотная; 4 — плита сплошная или пустотная кессонная;
5 и 6 — ребра и полки ребристой и кессонной плит
Рисунок 5.5. — Плиты перекрытий в колонных КС с балками и в стеновых КС
5.11 Ограждающие наружные стены бывают:
— несущие, передающие временную и постоянную нагрузки с этажей и собственный вес стены непосредственно на фундамент;
— самонесущие, передающие непосредственно на фундамент только собственный вес стены;
— ненесущие, опирающиеся в пределах этажа на перекрытия или вертикальные несущие элементы КС и непосредственно не передающие нагрузку на фундамент.
5.12 Конструктивные схемы в стеновых КС определяются взаимным расположением стен, а в колонных КС — взаимным расположением межколонных балок (рис. 5.5) относительно поперечных и продольных осей здания. Схемы бывают поперечные, продольные и перекрестные. В реальных монолитных зданиях конструктивные схемы обычно перекрестные (рис. 5.1, б, в). Чисто поперечные и продольные схемы (рис. 5.6, а, б) рассматриваются при разделении пространственной КС на две независимые (рис. 5.6 и 5.7) с целью упрощения расчетов.
5.13 Горизонтальные нагрузки перераспределяются дисками перекрытий между защемленными в фундаменте вертикальными опорными консольными конструкциями (устоями) в виде:
— пространственных рам в колонных КС;
— стен в двух направлениях и образуемых стенами тонкостенных стержней открытого и замкнутого профилей в стеновых КС;
— пространственных рам, стен и тонкостенных стержней в смешанных КС.
Устои в КС воспринимают все горизонтальные и вертикальные нагрузки.
5.14 В колонных КС стыки пространственных рам-этажерок считаются жесткими при наличии капителей в плитах или вутов в главных балках. Стыки колонн с гладкой плитой или балками являются условно жесткими. После образования в стыках колонн наклонных трещин, их податливость еще более возрастает. Податливость стыков учитывают введением коэффициентов, понижающих изгибную жесткость элементов.
5.15 В многоэтажных зданиях наиболее часто применяют смешанные колонно-стеновые КС.
Стеновые, особенно перекрестные, КС обладают большей жесткостью и большим сопротивлением горизонтальным и вертикальным нагрузкам и потому более подходят для высоких зданий.
5.16 Несущие конструктивные системы могут быть регулярными, с одинаковым шагом колонн и стен по длине, ширине и высоте здания, или нерегулярными в плане и по высоте здания.
5.17 Нерегулярную несущую конструктивную систему рекомендуется проектировать таким образом, чтобы центр жесткости и центр масс конструктивной системы были как можно ближе к месту расположения равнодействующей вертикальной нагрузки.
5.18 Несущую конструктивную систему рекомендуется проектировать таким образом, чтобы вертикальные несущие элементы (колонны, стены) располагались от фундамента один над другим по высоте здания, т.е. были соосными. В тех случаях, когда колонны и стены не выполняются по одной оси, под «висячими» колоннами и стенами следует предусматривать устройство ребер жесткости и балок-стенок.
5.19 Конструктивную систему зданий рекомендуется разделять осадочными швами при различной высоте здания, а также в зависимости от длины здания — температурно-усадочными швами. Требуемые расстояния между температурно-усадочными швами по длине здания следует устанавливать расчетом. На период строительства возможно устройство временных деформационных швов, которые потом ликвидируются.
5.20 При проектировании несущих конструктивных систем следует стремиться к простым техническим решениям, в наибольшей степени обеспечивающим прочность и жесткость конструктивной системы: симметричным в плане и одинаковым по высоте, с регулярным расположением вертикальных несущих элементов в плане и по высоте, без больших консолей и проемов в плане и по высоте здания и т.п.
5.21 Отдельностоящие высокие здания рекомендуется выполнять ширококорпусными: круглыми, овальными, квадратными или прямоугольными с небольшим соотношением длинной и короткой сторон для снижения ветрового давления и затрат на отопление.
5.22 Секции здания разной высоты должны быть разделены деформационными швами. Не рекомендуется устраивать подземный гараж и стилобат, выступающие за пределы площади высокой части здания.
Источник
Конструктивные решения монолитных зданий
Специфика возведения монолитных зданий
Принято различать по конструктивным типам: монолитные и сборно-монолитные здания. Монолитными называются здания в которых основные несущие конструкции (внутренние стены, колонны и перекрытия) выполнены из монолитного бетона. Сборными могут быть ограждающие конструкции, лестничные марши , перегородки и т.п. Доля монолитности должна составлять 70 и более % от общего объема конструктивных элементов здания. Сборно-монолитными называются здания, в которых часть конструкций выполнена в монолите, а другая в сборном варианте. Доля монолитности должна быть от 30 до 70% от общего объема конструктивных элементов.
Организация технологического процесса возведения зданий из монолитного бетона создает большие возможности для творческих поисков и в силу гибкости формообразования позволяет достичь наибольшего соответствия архитектуры зданий их функциональному назначению.
Конструктивные решения монолитных зданий
Здания из монолитного бетона могут проектироваться перекрестно-стеновой конструктивной системы с несущими или ненесущими наружными стенами, поперечно-стеновой, когда несущими вертикальными элементами являются только поперечные стены, или продольно-стеновой с несущими продольными стенами.(Рис.1.1.)
 |
  |
 |
 |
Рис. I.1. Бескаркасные стеновые конструктивные системы жилых зданий:
а, б — поперечно-стеновая (с параллельными и радиальными несущими стенами); в — продольно-стеновая; г, д — перекрестно-стеновая
Используя монолитный бетон можно практически реализовать любую архитектурную идею. Монолитный бетон является наиболее «удобным» материалом для создания уникальных сооружений, крупных общественных зданий со сложными функциями и соответственно сложной, многоплановой структурой. Гибкость монолитного бетона в жилищном строительстве в первую очередь проявляется в возможности свободного выбора планировочного решения зданий.
Без значительного усложнения технологии возведения могут сооружаться жилые дома различных типов: обычные квартирные, гостиничного типа, спальные корпуса пансионатов и др. Легко достигается в монолите изменение высоты этажа, что весьма важно для размещения в первых этажах нежилых помещений и офисов. В таких помещениях величина пролетов и высота может приниматься в соответствии с функциональными требованиями встраиваемых предприятий.
В зависимости от величины пролета плит перекрытий стеновые конструктивные системы подразделяют на малопролетные (до4,8м), среднепролетные (до7,2м) и большепролетные (более 7,2м). В практике жилищного строительства применяют малопролетные и среднепролетные конструктивные системы.
В зданиях с поперечными несущими стенами горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно несущими стенами, воспринимаются отдельными диафрагмами жесткости, расположенными в продольном направлении здания, плоской рамой за счет жесткого соединения поперечных стен и плит перекрытий, радиальными поперечными стенами при сложной форме здания в плане.
В зданиях с продольными несущими стенами горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно этим стенам, воспринимаются отдельными поперечными стенами лестничных клеток, торцевыми и межсекционными стенами.
В зданиях с перекрестными несущими стенами горизонтальные нагрузки в зависимости от направления их действия воспринимаются продольными или поперечными стенами, в связи с чем эта конструктивная система позволяет возводить наиболее прочные, жесткие и устойчивые здания. По высоте и в плане здания конструктивная система может быть регулярной и нерегулярной. К регулярным системам относятся здания с одинаковым в плане поэтажным расположением стен и проемов, а к нерегулярным- здания с вертикальными и горизонтальными конструкциями разных размера и типа (например, на первых этажах- колонны, а на вышележащих этажах- стены; здание имеет расширение или сужение размеров стен по высоте, разные их высоты и т.п.).Выбор конструктивной системы здания по условиям обеспечения прочности и жесткости осуществляется на основании статических расчетов и зависит от этажности, геологических и грунтовых условий строительства.
Конструктивно-технологический тип здания связан с методом его возведения. Можно выделить два основных и наиболее распространенных конструктивно-технологических типа бескаркасных зданий, возводимых в съемных (переставных) опалубках.
Здания первого конструктивно-технологического типа.В зданиях этого типа на первом этапе поэтажно возводят внутренние и наружные несущие стены, на втором этапе устраивают перекрытия. Внутренние стены таких зданий всегда монолитные однослойные, наружные- монолитные и сборно монолитные. Для возведения стен в этом случае применяется крупнощитовая или блочная опалубка. (Рис.1.2.)
|
Перекрытия, применяемые в зданиях первого конструктивно-технологического типа, как правило, сборные из сплошных или многопустотных плит. Возможно применение сборно-монолитных и монолитных перекрытий.
Здания второго конструктивно-технологического типа.В зданиях второго типа на первом этапе одновременно либо последовательно возводят несущие стены и перекрытия из монолитного бетона. Наружные стены возводят на втором этапе.
При одновременном возведении стен и перекрытий применяется объемно-переставная (туннельная) опалубка (Рис.1.3.)
 |
Рис. 1.3. Возведение здания второго конструктивно-технологического типа в обьемно-переставной (туннельной) опалубке: 1 — Г-образный элемент обьемно-переставной опалубки (полутуннель); 2 — траверса для подъема опалубки ; 3 -цокольная опалубка, устанавливаемая на крестообразных вставках; 4 — крестообразная вставка; 5 — торцевая опалубка перекрытия; 6 — торцевая опалубка стены; 7 — проемообразователь; 8 — крепежные болты опалубки; 9 -крупнощитовая опалубка стен для устройства торца дома; 10-11 — рабочие площадки; 12 — телескопическая стойка; 13 -инфракрасный излучатель;14- ограждение; 15 — брезент для закрытия туннеля во время прогрева бетона; 16 –домкрат
Внутренние стены проектируются однослойными монолитными преимущественно из тяжелого бетона. Класс бетона по прочности на сжатие назначается из условия обеспечения прочности стен не ниже В15. Толщина стен принимается по результатам расчета на силовые воздействия и должна отвечать требованиям звукоизоляции. Минимальная толщина межквартирных стен назначается 160мм.
 |
 |
 |
Рис.1. 4. Схемы армирования монолитных стен в зданиях, возводимых:
а )- в обычных инженерно-геологических условиях; б) — в сейсмических районах. I — пространственные каркасы, устанавливаемые в местах пересечения стен; 2 — каркасы, устанавливаемые у граней проемов; 3 — армоблок из плоских каркасов; 4 — пространственный каркас перемычек
Рис. 1.5. Схемы вертикальных стыковых соединений монолитных стен:
а — бесшпоночное; б — с равномерно распределенными по высоте шпонками; в — с дискретно расположенными сквозными шпонками: 1 — монолитные стены, бетонируемые в первую очередь; 2 — стены, бетонируемые во вторую очередь; 3 — отсекатель из тканой сетки, укрепляемый на каркасе; 4 — горизонтальные арматурные связи
Наружные стены могут выполняться однослойными монолитными из ячеистого бетона с плотностью до 900кг/м3 при обязательном устройстве наружного защитного слоя. Наибольшее применение нашли наружные стены трехслойной сборной конструкции, которые соответствуют требованиям СНиП 23-02-2003 (Тепловая защита зданий).
Примеры ограждающих конструкций:
|
|
Рис.1.6. Трехслойная ограждающая конструкция. 1).Состоящая из ячеистого бетона (толщиной -0,4м), теплоизоляционного материала (пенополистирола толщиной -0.1м) и облицовочной кирпичной кладки ( толщиной -0,125м) 2). Трехслойная ограждающая конструкция. Состоящая из внутренней кирпичной кладки (толщиной -0,25м), теплоизоляционного материала (плита минераловатная толщиной -0,1м) и облицовочной кирпичной кладки (толщиной -0,125м).
Перекрытия применяются монолитные, сборно-монолитные и сборные.
|
Монолитные перекрытия рассчитываются и конструируются как плиты, опертые по контуру или по трем сторонам с четвертой свободной стороной на унифицированную нагрузку для жилых помещений.
Сборно-монолитные перекрытия представляют двухслойную конструкцию по толщине плиты: нижний слой-сборная плита (скорлупа) толщиной 40-60мм, используемая в качестве несъемной опалубки; верхний слой- монолитный бетон толщиной 120-140мм. Расчет сборно-монолитного перекрытия на унифицированную нагрузку для жилых помещений производится как для сплошной монолитной плиты. Сборную плиту изготавливают с применением стальных форм-опалубок в полигонных условиях из тяжелого бетона класса В15. монолитный слой выполняется из тяжелого или легкого бетона класса не нижеВ12,5.
Сборные плиты перекрытия применяются: сплошные размером на планировочную ячейку и многопустотный настил.
Шахты лифтов выполняются монолитными.
Лестницы выполняются из унифицированных сборных железобетонных маршей и площадок, а также в монолитном исполнении с применением специальной формы-опалубки.
Источник