Конструкция стена диафрагма жесткости

Диафрагмы жесткости в каркасных зданиях: назначение, конструкция, крепление и установка

Когда большинство людей слышит выражение «каркасный дом», то они представляют деревянную постройку. Однако существуют здания, возводимые по каркасно-монолитной технологии, которые имеют в основе бетон. Использоваться при проведении работ может металлический профиль или железобетонные конструкции. Каркас обшивается цементно-стружечными плитами, а сами стены могут быть выполнены из блоков или кирпича. Важно помнить о том, что такие здания предусматривают необходимость установки диафрагмы жесткости, о конструктивных особенностях которой и пойдет речь ниже.

Назначение

Между колоннами на всю высоту каркасных построек устанавливаются вертикальные стеновые панели. У последних в верхней части могут присутствовать полки для установки плит перекрытия.

Данные элементы связывают между собой и друг с другом колонные панели, при этом они обеспечивают пространственную жесткость всей постройке. Они должны находиться в зданиях во всех направлениях таким образом, чтобы происходило пересечение и образовывались Т-образные или Г-образные фигуры. Их крепление с колоннами осуществляется по высоте минимум в трех точках. При этом используется сварка закладных деталей. Диафрагмы жесткости наиболее часто устанавливаются на ленточных фундаментах, в некоторых случаях основаниями выступают монолитные плиты.

Конструкция

Диафрагмы, которые используются для повышения жесткости, могут иметь разный тип конструкции, среди них можно выделить:

• двухполочные;
• однополочные;
• сплошные;
• с дверными проемами;
• составные;
• с вентиляционными каналами.

В последнем случае речь идет о диафрагмах, которые представляют собой вентиляционные блоки. Панели для таких диафрагм изготавливаются из бетона класса М-300, это касается нижних этажей здания, тогда как для самых последних применяется раствор марки М-200.

Диафрагмы жесткости могут изготавливаться в разные периоды года. Если работы ведутся летом, то прочность бетона должна составлять 70% от проектной, тогда как в зимний сезон этот показатель должен достигать 100%. Арматура железобетонных сборных панелей изготавливается из нижних и верхних стоек, а также арматурного блока, который обладает укрупненными размерами. Если высота каркаса не превышает 3 м, а конструкция диафрагмы не имеет дверных и других проемов, то каркас может быть облегченным.

Что еще необходимо знать об особенностях конструкции

Диафрагмы жесткости могут иметь в своем составе проемы для армирования по периметру. При этом следует учитывать концентрацию напряжения в углах. Основной задачей при этом выступает сбор пилонов жесткости. Важно осуществить расчеты геометрических параметров и проверить, соответствует ли прочность характеристикам. Анализу следует подвергнуть еще и действующие усилия в конструкциях. Какими бы конструктивными особенностями ни обладали диафрагмы жесткости, они рассчитаны на центральное сжатие, а также сдвигающие усилия от горизонтальных и вертикальных нагрузок. Если присутствуют проемы, то элементы следует проверить на совместное воздействие напряжения в верхней части стены.

Особенности крепления диафрагм жесткости

Монолитные диафрагмы жесткости должны находиться в пролете между колоннами, их соединение между собой осуществляется с помощью монолитного ригеля, он монтируется по верхней части диафрагмы. Последние должны простираться по всей высоте постройки, а в отдельных случаях возможен вариант, когда элементы не устанавливаются на техническом этаже.

Нижний этаж должен опираться на ростверк фундамента с помощью закладных деталей. Для того чтобы обеспечить устойчивость здания, диафрагмы устанавливаются в обоих направлениях. Вертикальные должны быть размещены по плану равномерно, они совмещаются с ограждениями лифтовых узлов. Диафрагма жесткости в каркасных зданиях должна устанавливаться в количестве не менее трех в одном температурном блоке. Геометрические оси данных элементов не должны пересекаться, центр тяжести должен совпадать с центром тяжести оси постройки.

Для того чтобы увеличить пространственную жесткость здания, которое имеет повышенную этажность, необходимо предусмотреть мероприятия, обеспечивающие совместность работы диафрагм с каркасом. Этого можно достичь методом устройства шпоночного соединения между колонной и диафрагмой.

Рекомендации по установке

Для того чтобы была максимально прочной стена, диафрагма жесткости должна присутствовать в здании. Если речь идет о серии ИИ-04, то в верхних углах таких изделий должны быть подрезки, на которых впоследствии будут размещаться консоли колонн. Помимо этого, в углу диафрагмы имеются выпуски стальных стержней. Для фиксации диафрагмы этой серии применяется замкнутый контур на каркас из стальных стержней, диаметр последних может изменяться от 12 до 28 мм. Стержни всегда привариваются, что гарантирует дополнительную прочность конструкции.

Серия диафрагмы жесткости может выглядеть как 1.020-1, в этом случае на элементах нет угловых подрезок. Такие конструкции армируются специальными вертикальными каркасами, а по периметру конструкции фиксируется стальная сетка, диаметр ее стержней может изменяться от 5 до 12 мм, тогда как ячейки обладают размером 200 мм. Диафрагмы данной серии устанавливаются параллельно по отношению к ригелям, а после замещают данные строительные элементы.

Заключение

Те диафрагмы, которые располагаются параллельно по отношению к ригелям, лишены дополнительных консолей. На вертикальных гранях ИИ-04 имеются места, с помощью которых конструктивные каркасы будут соединены с колоннами. Если же вы будете использовать диафрагму серии 1.020-, то для нее следует подготовить закладные детали.

Стоит упомянуть еще и о том, что диафрагмы называются ядрами жесткости, и представляют собой один из основных элементов построек любого назначения. В качестве задачи данной составляющей выступает восприятие горизонтальных нагрузок по типу сейсмических и ветровых, которые воздействуют на здание.

Источник

Маркировка диафрагм жесткости в строительстве жилых и промышленных зданий

Диафрагму жесткости устанавливают на ленточные фундаменты. Панели для диафрагм жесткости выготавливают в формах, которые горизонтально расположены.

Диафрагма жесткости

Вертикально установленные между колоннами на всю высоту здания внутренние стеновые панели, у которых вверху могут быть полки для опирания плит перекрытия.

Она связывает между собой и друг с другом панели и колонны, обеспечивая пространственную жесткость здания. Их расставляют в здании в обоих направлениях так, чтобы пересекались и образовывали в плане «Г» или «Т». Их крепят с колоннами не менее чем в трех точках по высоте сваркой закладных деталей.

Диафрагму жесткости устанавливают на ленточные фундаменты (чаще монолитные).

Типы диафрагм жесткости

• 2-х полочные — с двумя полками;
• однополочные — с одной полкой;
• сплошные (без проемов);
• с дверными проемами;
• с дверными проемами;
• с вентиляционными каналами (диафрагмы-вентблоки);
• составные.

Панели для диафрагм жесткости выготавливают в формах, которые горизонтально расположены. При этом обычно применяется бетон класса М300 для нижних этажей зданий, а для самых последних этажей марки М200.

Прочность бетона, при его отпуске в летний период, должна быть более 70% от проектной, а в зимний сезон — достигать всех 100%. Арматура сборных железобетонных панелей конструируется из верхних и нижних сеток, а также арматурного блока, который укрупнен.

При условии, что высота каркаса не более 3 метров и конструкция панели не будет иметь дверных или других проемов, выполняется легкий каркас. В качестве примера можно взять панель марки В(Н) Ж-26-30.

Те панели, которые должны иметь в своей конструкции проемы для дополнительно армируются по всему периметру таких проемов. Особо учитывается концентрация напряжений в угловых зонах.

Главная задача проектировщиков и конструкторов при работе с диафрагмами жесткости — сбор пилонов жесткости. При этом производятся расчеты геометрических характеристики и проверяется соответствие прочностным характеристикам. Особому анализу подвергаются действующие усилия возникающие в конструкциях.

Без исключения при любой компоновке панели диафрагм рассчитываются на центральное сжатие, внецентренное, на сдвигающие усилия как от вертикальных нагрузок так и от горизонтальных.

При наличии любых проемов элементы дополнительно проверяются на совместное воздействие горизонтальных напряжений в верхней части стен и сдвигающих усилий при их смежной работе в горизонтальных дисках перекрытий.

По результатам всех необходимых испытаний составляется соответствующая таблица в составе указаний по предварительному проектированию несущих конструкций надземной зоны каркасных зданий из изделий.

Маркировка диафрагм жесткости в строительстве

2 — двухполочная;
Д — диафрагма жесткости;
30 — длина, дм.;
36 — высота этажа, дм.

Бетон имеет большое количество свойств, но его основным параметром, который определяет несущую способность диафрагм жесткости, является прочность. Во время строительства бетон практически всегда дополнительно упрочняют при помощи армированных стальных стержней, которые крепятся у противоположных граней. Таким образом любая конструкция из бетона становится еще прочнее и, соответственно, еще надежнее. Например, в сооружениях, которые не имеют каркаса, для армирования бетона используются только вертикальные каркасы.

Плоский каркас, размещенный горизонтально, всегда устанавливается на верхнем и нижнем крае конструкции. Если в диафрагме присутствуют отверстия, то вертикально расположенные каркасы монтируются по их краям. Кроме того, для дополнительной надежности в такие конструкции обязательно добавляют особо прочные перемычки из армированной стали.

Диафрагмы, которые изготавливаются из железобетона, имеют высокую прочность за счет выигрышного сочетания бетонной смеси и стальной арматуры. Именно поэтому их армируют при помощи вертикальных каркасов. Однако нужно помнить, что расстояние между этими каркасами никогда не должно быть больше, чем 400 мм. Кроме того, необходимо точно запомнить, что шаг для горизонтальных стержней, которые соединяют конструкцию, не должен быть больше, чем 500 мм.

Существует два типа каркасных диафрагм, которые чаще всего используются во время строительства: серии 1.020-1 и ИИ-04. Они сильно отличаются друг от друга из-за использования разных принципов армирования во время их изготовления. Также диафрагмы серии 1.020-1 и ИИ-04 имеют различное оформление конструкции.

Диафрагма серии ИИ-04 имеет в верхних углах специальные подрезки, на которых впоследствии будут размещаться консоли колонн. Кроме того, в углу такой диафрагмы всегда есть выпуски стальных стержней. Для укрепления диафрагм этой серии используется замкнутый контурный каркас из прочных стальных стержней с диаметром от 12 до 28 мм. Эти стержни во время строительства всегда привариваются к деталям колонн, что обеспечивает дополнительную прочность конструкции.

Что касается серии 1.020-1, то у этих диафрагм нет этих угловых подрезок. Данная серия армируется при помощи специальных вертикальных каркасов, а также по всему периметру конструкции прикрепляется стальная сетка со стержнями диаметром от 5 до 12 мм. Ячейки в этой сетке имеют размер 200 мм. Диафрагмы серии 1.020-1 всегда монтируются параллельно к ригелям, а потом полностью замещают эти строительные элементы.

Диафрагмы, размещенные перпендикулярно к ригелям, не обладают дополнительными консолями. На вертикальных гранях ИИ-04 остаются места, с помощью которых конструктивные каркасы бетонной конструкции будут соединяться с колоннами. В диафрагмах серии 1.020-1 для этого используются закладные детали.

Дата публикации статьи: 11 декабря 2017 в 08:23
Последнее обновление: 19 февраля 2021 в 09:31

Источник

Диафрагмы жесткости

Определение «диафрагма жесткости» введено для каркасных железобетонных зданий, где оно означает конкретную железобетонную конструкцию, работающую на обеспечение пространственной жесткости всего здания.

Подобные конструкции встречаются практически в любом здании, но не имеют такого точного названия, поэтому я буду применять это определение относительно всех зданий. На первый взгляд рассматривание конструкций диафрагм жесткости не имеет отношения к крышам, но это не так. Крыши могут воздействовать на стены распором от стропильных ног или передавать на них боковую нагрузку от давления ветра, поэтому конструкции зданий должны быть достаточно жесткими и не менять своих геометрических размеров.

В первую очередь внимание нужно уделять длинным наружным стенам не имеющим внутренней связки из поперечных стен. Например, сруб не рекомендуется делать без диафрагмы жесткости с длиной стен более 8 м. Их нужно связывать внутренней стеной. Такая конструкция сруба носит название пятистенок — четыре наружных стены и одна внутренняя (диафрагма жесткости). Внутренняя стена удерживает бревна наружных стен от кручения во время высыхания, от выдавливания при распоре от стропил и от разрушения при ураганном ветре. Внутренняя стена в конструкции здания из любого материала — это первый вид диафрагмы жесткости. Примеров можно привести предостаточно. Внутренние стены фундаментов удерживают внешние стены от выдавливания их грунтом. Кирпичные, гипсовые и пр. перегородки нельзя делать длинными без боковой поддержки. Длина свободно стоящих стен из различных материалов определяется строительными нормами и зависит от вида материала и от вида его скрепления, а также от наличия в нем армирования.

Второй тип диафрагмы жесткости — балки, заделанные в стены. Для примера возьмем тот же сруб, его стены связывают врубкой половых и потолочных балок. В зданиях из легкобетонных блоков должен обязательно устраиваться монолитный железобетонный пояс по всему периметру стен и если эти стены длинные, то должна быть внутренняя связь удерживающие внешние балки пояса.

Третий тип диафрагмы жесткости — перекрытие. Стены по нижней и верхней части можно удерживать от выпучивания или сдавливания устройством монолитного или закрепленного сборного перекрытия. Понятно, что монолитное железобетонное перекрытие будет сохранять свою геометрию и удерживать от смещения стены. В сборном железобетонном перекрытии этого добиваются скручиванием плит между собой, занкериванием их в стены и бетонированием швов. Приклеивание досок пола к деревянным балкам перекрытия и/или использование шпунтованных досок создает жесткий диск, который не только уменьшает прогиб балок, но и увеличивает жесткость перекрытия.

Четвертая диафрагма жесткости — продольные и диагональные (вертикальные и горизонтальные) связи. Такой тип конструкций был показан на двух предыдущих страницах сайта. Так же диагональные связи устанавливаются в стенах каркасных зданий.

Рис. 117. Диафрагма жесткости из диагональных связей

Крис Миндчаман в своей книге рекомендует устанавливать диагональные связи по балкам перекрытия в деревянных каркасных сооружениях со свободной длиной стен от 8 м (рис. 117), но с оговоркой, что это его рекомендация и в Британском строительном коде она не прописана. Его (Криса) решение — один из способов создать диафрагму жесткости. Можно найти и другие решения.

И еще одно замечание. Диафрагмы жесткости должны удерживать геометрию здания, как от растягивания, так и от перекоса и сдавливания. Поэтому при проектировании и строительстве не следует забывать о назначении этих важных конструкций, например, если диафрагма это внутренняя стена, то она не должна разрезаться проемами от низа до верха. Нужно оставлять связки и вверху, и внизу.

Источник