Основные несущие элементы (фундаменты, стены и т. д.) в совокупности образуют несущий остов здания, который воспринимает все нагрузки, воздействующие на здание, и передает их на основание, а также обеспечивает пространственную неизменяемость (жесткость) и устойчивость здания.
По конструктивной схеме несущего остова здания подразделяются на бескаркасные, каркасные и с неполным каркасом. В бескаркасных зданиях основными вертикальными несущими элементами служат стены, в каркасных — отдельные опоры (колонны, столбы), в зданиях с неполным каркасом — и стены, и отдельные опоры.
Жилые и общественные здания, как правило, строят из кирпича, камней и из крупноразмерных деталей и элементов: крупноблочные, крупнопанельные и объемно-блочные.
Рис. 2. Конструктивные схемы бескаркасных зданий с несущими стенами: а — продольными, б — поперечными и продольными
Бескаркасные здания из кирпича и мелких камней возводят обычно с продольными несущими (рис. 2, а) наружными и внутренними стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают преимущественно в лестничных клетках, в местах, где проходят дымовые и вентиляционные каналы, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и зданию в целом. В зданиях с поперечными несущими стенами продольные наружные стены являются самонесущими, а перекрытия опираются на поперечные стены. Возводятся также бескаркасные здания, у которых несущими являются как поперечные, так и продольные стены (рис. 2, б). В таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.
Бескаркасные крупноблочные здания со стенами из бетонных и других блоков имеют конструктивную схему с поперечными и продольными несущими стенами (рис. 3). Общественные многоэтажные здания чаще возводят с продольными несущими стенами. При этом в зависимости от ширины здания может быть не одна, а две внутренние продольные стены.
Бескаркасные крупнопанельные здания бывают: с тремя продольными несущими стенами; с поперечными несущими стенами-перегородками, устанавливаемые с малым или большим шагом (расстоянием) друг от друга.
В домах с поперечными несущими стенами-перегородками (рис. 4) все основные элементы несущие: поперечные стены-перегородки, внутренняя продольная и наружные стены. Панели перекрытий имеют опоры по четырем сторонам. При этом наружные стеновые панели 2, которые мало отличаются от наружных панелей в домах с продольными несущими стенами, считаются также несущими. Перегородочные панели 4 и панели внутренней продольной стены в таких домах изготовляют из тяжелого (конструктивного) бетона.
Рис. 4. Конструктивная схема крупнопанельного дома с несущими стенами-перегородками: 1 — наружные панели, 2 — санитарно-технические кабины, 3 — несущие перегородки, 4 — внутренние несущие поперечные стены (перегородки), 5 — панели перекрытия, 6 — цокольные панели, 7 — блоки фундаментов
Каркасными сооружают, как правило, общественные и административные здания. В последние годы начали строить также и каркасные многоэтажные жилые дома.
Несущий каркас состоит из колонн и ригелей, выполняемых в виде балок с четвертями для рпирания конструкций перекрытий. Скрепленные между собой колонны и ригели образуют несущие рамы, воспринимающие вертикальные и горизонтальные нагрузки здания. Наружные стены зданий могут выполняться как самонесущие. В этом случае они опираются непосредственно на фундаменты или на фундаментные балки, устанавливаемые по столбчатым фундаментам. Ненесущие наружные стены в виде навесных панелей прикрепляют к наружным колоннам каркаса.
В зданиях с неполным каркасом наружные стены делают несущими, а колонны располагают лишь по внутренним осям здания. При этом ригели укладывают между колоннами, в иногда и между колоннами и наружными стенами.
Объемно-блочные здания возводят из крупноразмерных элементов — объемных блоков, которые представляют собой готовую часть здания, например комнату. Размеры объемных блоков зависят от схемы разрезки здания на блоки-комнаты. Такие дома имеют две конструктивые схемы: блочную и блочно-панельную. Блочные здания возводят только из объемных блоков, устанавливаемых вплотную друг к другу, в блочно-панельных — объемные блоки устанавливают на расстоянии один от другого так, что между ними образуется комната, которую перекрывают панелями.
Производственные здания строят одно-и многоэтажными. Основные конструктивные элементы их выполняют те же функции, что и в гражданских.
Одноэтажные бескаркасные здания возводят с несущими наружными и внутренними стенами.
Здания с неполным каркасом имеют внутренний каркас (колонны или столбы, ригели) и несущие наружные стены. Конструктивная схема таких зданий аналогична схеме гражданских; в таких зданиях может быть один ряд или несколько внутренних несущих колонн или столбов в зависимости от ширины здания.
Рис. 5. Схемы каркасов одноэтажных промышленных зданий: а — с плоской, б — со скатной кровлей; 1 — фундаментные балки (рандбалки), 2 — фундаменты, 3 — колонны крайнего ряда, 4 — колонны среднего ряда, 5 — подкрановые балки, 6 — балки покрытия, 7 — панели покрытия, 8 — воронка водостока, 9 — утеплитель и кровля, 10 — парапет, 11 — панели стены, 12 — оконные переплеты, 13 — пол по грунту, 14 — фонарь, 15 — стропильные фермы
Одноэтажные каркасные здания возводят с самонесущими или ненесущими навесными наружными стенами, все конструкции внутри здания опираются на элементы каркаса. Здания бывают многопролетные с пролетами одинаковой (см. рис. 5) или разной ширины и высоты или однопро-летные. Покрытия делают плоские (рис. 5, а) или скатные (рис. 5, б), с бесфонарными или фонарными надстройками.
Основные элементы каркаса: колонны 3 и 4, балки 6 покрытий или стропильные фермы 15, которые образуют плоские поперечные рамы. Рамы устанавливают на расстоянии 6 или 12 м друг от друга. Эти элементы каркаса бывают стальными и железобетонными. На рамы опирают продольные элементы каркаса: подкрановые балки 5, по которым прокладывают пути для мостовых кранов: ригели стенового каркаса (фахверка), используемого для крепления оконных переплетов 12 и стеновых ограждающих панелей в случае вертикальной разрезки их; панели покрытий 7 или прогоны кровли, по которым укладывают листы профилированной стали или панели из асбестоцементных листов и других материалов: фонари 14, назначение которых — обеспечить естественную аэрацию и освещение зданий.
Стены устраивают из кирпича, панелей, навесных крупноразмерных железобетонных, армопенобетонных, асбестоцементных и других плит, которые прикрепляют непосредственно к колоннам каркаса.
Источник
ТехЛиб СПБ УВТ
Библиотека Санкт-Петербургского университета высоких технологий
Бескаркасная (стеновая) система
Основное назначение несущего остова — конструктивной основы здания — состоит в восприятии нагрузок, действующих на здание, работе на усилия от этих нагрузок с обеспечением конструкциям необходимых эксплуатационных качеств в течение всего срока их службы.
Конструктивная схема бескаркасного многоэтажного здания
Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. Горизонтальные конструкции — перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние, в свою очередь, передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию. Выбор конструктивных систем — один из основных вопросов, решаемых при проектировании зданий.
Бескаркасная система (с несущими стенами) представляет собой жесткую, устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий.
Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (плиты перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (плиты перекрытий лежат вдоль здания) и перекрестные с продольными и поперечными несущими стенами (плиты перекрытий с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются по контуру).
Конструктивные схемы бескаркасных зданий: а – с продольными и поперечными несущими стенами; б – с продольными несущими стенами
Дом доходный Строгановского училища (Москва, Мясницкая ул., 24/1)
Бескаркасная (стеновая) система – основа проектирования жилых домов различной этажности и назначения (квартирные дома, общежития, гостиницы, пансионаты и др.) и для разных инженерно-геологических условий. Выбор этой системы связан с относительной стабильностью объемно-планировочных решений жилых зданий и с ее технико-экономическими преимуществами. Благодаря этому расширяется применение бескаркасной системы и для массовых типов общественных зданий (школ, детских дошкольных учреждений, поликлиник и др.).
Как уже отмечалось, основной конструктивной характеристикой бескаркасной (стеновой) системы зданий является опирание горизонтальных элементов на сплошные стены – продольные или поперечные. Если элементы перекрытий опираются на поперечные несущие стены, продольные стены, как правило, принимаются самонесущими, выполняя лишь ограждающие функции.
Варианты бескаркасной конструктивной системы: а – перекрестно-стеновая с малым шагом стен; б – поперечно-стеновая со смешанным шагом стен; в — поперечно-стеновая с большим шагом стен; г- продольно-стеновая («трехстенок»); д — продольно-стеновая («двухстенок»); е – поперечно-стеновая с увеличенным шагом стен
Основным геометрическим признаком таких систем является шаг несущих стен. Выделяют стеновые системы:
с большим шагом несущих стен (2,4 ÷ 4,5 м);
с узким шагом несущих стен(6,0 ÷ 7,2 м);
со смешанным шагом.
Наиболее применяемыми в бескаркасной (стеновой) конструктивной системе вариантами сочетания вертикальных и горизонтальных конструкций, исходя из основных геометрических признаков, являются:
I – продольно-стеновая;
II – поперечно-стеновая;
III – перекрестно-стеновая.
Конструктивные схемы бескаркасных зданий: а – продольно-стеновая; б – поперечно-стеновая; в – перекрестно-стеновая
Продольно-стеновая конструктивная схема традиционна в проектировании зданий малой, средней и повышенной этажности. Редкое расположение поперечных стен-диафрагм жесткости (через 25 – 40 м) обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях, поэтому эту схему применяют при проектировании жилых и общественных зданий различного назначения.
Поперечно-стеновая конструктивная схема менее гибкая в планировочном отношении, чем продольно-стеновая схема. Поэтому наиболее часто ее применяют при строительстве жилых зданий, реже – массовых типов общественных зданий (детских учреждений, школ и т.п.). Поперечно-стеновая схема (особенно с большим шагом поперечных несущих стен) допускает возможность частичной перепланировки внутреннего объема зданий в процессе эксплуатации, а также размещения небольших встроенных нежилых помещений в первых этажах жилых домов.
Перекрестно-стеновой системе присущи малые размеры конструктивно-планировочных ячеек (около 20 м 2 ), что ограничивает область ее применения только жилыми зданиями. Частое расположение поперечных стен делает трудноосуществимой трансформацию планов зданий. Разнообразию планировочных решений в проектировании домов на основе этой схемы способствует использование нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3,0; 3,6 и 4,2 м) в различных сочетаниях. Благодаря высокой пространственной жесткости перекрестно-стеновая схема широко распространена в проектировании многоэтажных зданий, а также зданий, строящихся в сложных геологических условиях, а также в сейсмически опасных районах.
Бескаркасные здания из кирпича, мелких камней и блоков возводят обычно с продольными несущими наружными и внутренними стенами. Поперечные стены в таких зданиях устраивают преимущественно в лестничных клетках, в местах, где проходят дымовые и вентиляционные каналы, а также в промежутках между ними для придания большей устойчивости продольным стенам и зданиям в целом.
В зданиях с поперечными несущими стенами — продольные наружные стены являются самонесущими, а перекрытия опираются на поперечные стены. Возводятся также бескаркасные здания, у которых несущими являются как поперечные, так и продольные стены.
Намного реже в таких зданиях панели перекрытий размером на комнату опираются всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.
Бескаркасная система зданий из кирпича, мелких камней и блоков : а — с продольным расположением несущих стен; б— с поперечным расположением несущих стен; в — перекрестная; 1 — наружные и внутренние несущие стены; 2 — плиты междуэтажных перекрытий; 3 — наружные самонесущие стены; 4 — торцовая несущая стена; 5 — продольные и поперечные несущие стены; 6 — плиты перекрытия, опертые по контуру
Бескаркасные крупноблочные здания со стенами из бетонных и других блоков имеют конструктивные схемы с поперечными и продольными несущими стенами. Общественные многоэтажные здания чаще возводят с продольными несущими стенами. При этом в зависимости от ширины здания может не одна, а две внутренние продольные стены.
Конструктивная схема крупноблочного здания с поперечными и продольными несущими стенами: 1 — угловой блок; 2 — простеночный; З — подоконный; 4 — перемычечный; 5 — блок внутренней стены; 6 — панели перекрытия
Бескаркасные крупноблочные здания со стенами из бетонных и других блоков возводят с продольными и поперечными несущими наружными и внутренними стенами.
В зданиях с поперечными несущими стенами продольные наружные стены самонесущие, а плиты (панели) перекрытия опираются на поперечные стены.
Здания, у которых несущими являются как поперечные, так и продольные стены, обычно имеют панели перекрытий размером на комнату, опирающиеся всеми четырьмя сторонами на поперечные и продольные стены.
Общественные многоэтажные здания чаще возводят с продольными несущими стенами. В зависимости от ширины здания может быть не одна, а две внутренние продольные стены. Поперечные стены в таких зданиях устраивают преимущественно в лестничных клетках, в местах, где должны проходить дымовые и вентиляционные каналы, а также в других местах, где по расчетам они нужны для обеспечения жесткости здания или отделения одной части здания от другой несгораемыми стенами. Такие стены выводят выше кровельного покрытия (крыши) здания и их называют брандмауэрными.
Наружные стены крупноблочных зданий – двухрядной разрезки по высоте этажа на блоки – монтируют из следующих типовых основных блоков: простеночных, образующих простенки между окнами, толщиной 400…600 и шириной 990… 1390 мм и рядовых такой же конструкции, как и простеночные, но устанавливаемых на глухих участках стен; подоконных шириной 790… 1490 мм с нишами для приборов отопления, устанавливаемых между простеночными; перемычных с четвертью для опирания плит междуэтажного перекрытия, перекрывающих оконный проем; поясных, такой же формы, как перемычные, устанавливаемых на глухих участках стен по верху рядовых блоков.
Внутренние стены монтируют из блоков однорядной разрезки толщиной 300 мм. Их ширина зависит от возможностей производства конструкций и конструктивной схемы стен.
Кроме перечисленных при строительстве крупноблочных зданий применяют стеновые угловые, карнизные, цокольные, парапетные, санитарно-технические блоки. Их изготовляют высотой на этаж.
Бескаркасные крупнопанельные здания бывают: с тремя продольными несущими стенами: с поперечными несущими стенами-перегородками, устанавливаемыми с малым или большим шагом (расстоянием) друг от друга.
В домах с поперечными несущими стенами-перегородками все основные элементы несущие: поперечные стены-перегородки, внутренняя продольная и наружные стены. Панели перекрытий имеют опоры по четырем сторонам. При этом наружные стеновые панели, которые мало отличаются от наружных панелей в домах с продольными несущими стенами, считают также несущими. Перегородочные панели и панели внутренней продольной стены в таких домах изготовляют из тяжелого (конструктивного) бетона. Панели наружных стен изготовляют из легких бетонов или трехслойными: из тяжелого бетона с тепло изолирующими вкладышами.
Бескаркасные крупнопанельные здания бывают с тремя продольными несущими стенами и с поперечными несущими стенами, устанавливаемыми с малым или большим шагом друг от друга. Для 9-этажных жилых зданий наиболее экономичными по расходу стали, цемента, бетона, а также по трудоемкости являются крупнопанельные дома с поперечными несущими стенами. Сопоставление конструктивных решений крупноблочных, каркасно-панельных или крупнопанельных жилых зданий в 16 и 17 этажей также показывает, что наиболее экономичны — крупнопанельные. При этом расход материалов на панельные и каркасные здания примерно одинаков, а трудоемкость монтажа первых почти в полтора раза меньше.
В крупнопанельном варианте бескаркасные многоэтажные здания в качестве основных несущих конструкций имеют вертикальные диафрагмы (панели внутренних несущих стен) и сборные железобетонные междуэтажные перекрытия. Панели наружных стен обычно навешивают на торцы несущих внутренних панелей. Бескаркасные решения применяли при строительстве многоэтажных жилых домов, гостиниц и других зданий с часто расположенными перегородками.
В домах с тремя продольными несущими стенами (две наружные, одна внутренняя) наружные стеновые панели делают трехслойными из тяжелого бетона с утеплителем или однослойными из легкого или ячеистого бетона. Для внутренних стен в домах этого типа используют сплошные железобетонные панели высотой в этаж и толщиной 120… 160 мм. Междуэтажные перекрытия в этом случае, как правило, делают из многопустотных или сплошных плит-панелей шириной 1200…2400 мм; опираются они на наружные и внутренние несущие стены. Перегородки устанавливают на перекрытия. Панели перегородок – самонесущие из гипсобетона, гипсовых плит или других материалов.
Конструктивная схема крупнопанельного дома с несущими стенами-перегородками: 1 — наружные стеновые панели; 2 — санитарно-технические кабины; 3 — несущие перегородки; 4 — внутренние несущие поперечные стены (перегородки); 5 — плиты перекрытия; 6 — цокольные панели; 7 — блоки фундаментов
В крупнопанельных домах с поперечными несущими стенами все основные элементы несущие: поперечные стены-перегородки 4, внутренняя продольная 6 и наружные стены. Панели перекрытий 5 имеют опоры со всех четырех сторон. При этом наружные стеновые панели , которые мало отличаются от наружных панелей в домах с продольными несущими стенами, считают также несущими. Перегородочные панели 4 и панели 6 для внутренней продольной стены изготовляют из тяжелого бетона; толщина панелей 140… 180 мм. Панели перекрытий делают толщиной 120… 160 мм размером на комнату; изготовляют их сплошными из тяжелого бетона.
Санитарно-технические узлы монтируют, как правило, из готовых кабин, оборудованных приборами. Кровельные покрытия в жилых и общественных зданиях устраивают в виде чердачных крыш из железобетонных плит-панелей с вентилируемым чердаком.
Бескаркасная система является основной в массовом жилищном строительстве домов различной этажности. Размеры жилых ячеек, необходимость членений стенами и перегородками с обеспечением звукоизоляции квартир и другие особенности обусловливают техническую целесообразность и экономическую оправданность применения бескаркасных зданий при строительстве жилищ, а также тех гражданских зданий, в которых преобладает многоячейковая планировочная структура (санатории, больницы, общежития и т.п.).
В зданиях с продольным расположением несущих стен применение большепролетных перекрытий (с пролетом 9 и 12 м) приводит к опиранию перекрытий только на наружные стены и переходу от традиционных трех- и четырехстенных систем к двухстенной системе. Это позволяет обеспечить высокую свободу планировочных решений жилых домов и встроенных предприятий системы обслуживания, а также простоту модернизации и перепрофилирования зданий.
