Тема 11 КАРКАСЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

- совокупность вертикальных опор и горизонтальных ригелей, на которые опираются плиты перекрытий. Каркас Железобетон (преимущественно) Материал каркаса Сталь (при значительной высоте или больших пролетах) несущим остовом является каркас стены выполняют только ограждающие функции Каркасные здания 1 - колонны; 2 - ригели; 3 - плиты перекрытий; 4 - плиты распорки; 5 - стеновые панели

Облегчение массы здания (стены из легких навесных панелей) Большая жесткость и устойчивость зданий Возможность увеличения площадей помещений и трансформации внутреннего пространства Преимущества каркасной схемы Из-за увеличения количества монтажных элементов увеличиваются трудозатраты и расход стали Недостатки

Каркасные здания Промышленные Жилые дома повышенной этажности, в сейсмических районах и при неблагоприятных грунтовых условиях Общественные Сельскохозяйственные

По характеру статической работы: рамный, связевый и рамно-связевый По способу возведения: сборный и монолитный Виды каркасов По расположению ригелей: с продольным, поперечным, с перекрестным расположением, с безбалочным перекрытием По конструктивной схеме: полный и неполный По этажности здания: одноэтажный и многоэтажный По материалу: железобетонный и металлический

Материал каркаса Железобетонный обладает большей жесткостью, но имеет большую массу и более трудоемок на строительной площадке Стальной сборный монолитный сборно монолитный

Рамный Рамно-связевый Связевый 1 – ригели; 2 – диафрагмы жесткости; 3 - диск перекрытия

Связевая схема Рамная схема

- система колонн и ригелей, жестко соединенных между собой в продольном и поперечном направлениях Рамный каркас

Монолитный железобетон Материал каркаса Стальной Сборный железобетон (очень редко, т.к. при жестком сопряжении колонны и ригели имеют различное сечение по высоте здания) Рамный каркас

Колонны и ригели имеют шарнирное соединение Связевой каркас упрощаются конструкции узлов уменьшается расход стали Общая устойчивость здания обеспечивается совместной работой вертикальных диафрагм жесткости и дисков перекрытий Расположение ригелей обычно принимают поперечным При связевом каркасе усилия в конструкциях не зависят от их положения в плане и по высоте здания возможность полной унификации ригелей и колонн упрощается конструкция узлов

Связевой каркас Поперечные на всю ширину корпуса Продольные вдоль здания с интервалом в несколько конструктивных шагов Диафрагмы (стенки, связи) жесткости располагают одна над другой на всю высоту здания в двух направлениях: 1 – колонны 3 – жесткий диск перекрытия 4 – диафрагма жесткости

- разновидность связевого каркаса высотных зданий башенного типа; стенки жесткости располагают в центре здания, образуя ствол жесткости. Каркасно-ствольная система Схемы несущего остова высотных зданий с монолитным ядром жесткости а, б, в – варианты планировочных решений ядра жесткости Связевой каркас

При возведении каркасно-ствольных зданий целесообразно применять метод подъема перекрытий Ствол возводится из монолитного железобетона В шахте ствола размещаются лестнично-лифтовые узлы Позволяет использовать каркас в условиях сейсмичности В качестве сборных элементов используют колонны, а перекрытия выполняют из монолитного железобетона. Перекрытия изготавливаются на уровне первого этажа, а затем домкратами, установленными на колоннах, поднимаются в проектное положение.

Достоинства метода: возможность создавать разнообразные объемно- планировочные решения зданий; возможность возводить объекты в условиях ограниченной строительной площадки, на рельефе. Возведение жилых домов методом подъема. г. Ереван Связевой каркас Метод подъема перекрытий

Связевой каркас

Плита оболочки Состоит из рам с жесткими узлами, расположенными обычно поперек здания, и диафрагм жесткости – в противоположном направлении. Рамно-связевой каркас Жесткость сопряжений колонн и ригелей обеспечивается только в одном направлении. Рамы с жесткими узлами воспринимают только вертикальные усилия, а горизонтальные усилия воспринимают перекрытия, передавая их на диафрагмы жесткости. По сравнению со связевой схемой сокращается количество диафрагм жесткости.

Применяется для зданий высотой до 30 этажей. Каркасы многоэтажных промышленных зданий принципиально не отличаются от каркасов гражданских зданий. При необходимости перекрывать большие помещения и передавать значительные нагрузки на перекрытия, элементы делают более мощными. Балочный Бесбалочный Сборный железобетонный каркас

Применяется унифицированная типовая серия конструктивных элементов Балочный каркас Колонны Ригели Прямоугольного сечения с консолями для опирания ригелей. Сетка колонн: 6 х 6 (основная), (6+9)х 6, 6 х 9, 9 х 9 и 12 х 12 (возможная) Одноэтажные Двух-, трехэтажные Тавровое сечение Прямоугольное сечение Прямоугольные ригели применяют в промышленных зданиях при больших нагрузках.

1 - плоский бетонный стык колонны; 2 - колонна; 3 - ригель; 4 - плиты перекрытия; 5 - настил-распорка Узел соединения колонны с ригелем а опирание на ригель пустотных плит длиной 3 и 6 м; б то же, длиной 7,2 и 9 м; в опирание ригеля на консоли колонн; 1 конструкция пола; 2 бетон замоноличивания; 3 связевая плита перекрытия

Пустотные плоские перекрытия гражданского здания Плиты перекрытий промышленного здания Ригели таврового сечения

Многоэтажные производственные здания: а - конструктивные схемы с вариантами опирания плит перекрытия на ригели; б - рас­кладка плит на фасаде при блочных проемах

Многопустотные панели перекрытий: а - с круглыми пустотами, б - панели, изготовляе­мые на установках с бетонирующими комбайнами, в - панели с овальными пустотами, 1 - верхний слой, 2 - средний слой, 3 - нижний слой

Многоэтажное здание с балочными пе­рекрытиями рамно- связевой системы: 1 - самонесущая стена; 2 - ригель с полками; 3 - ребристые плиты; 4 - консоль колонны

Ригели опираются на консоли колонн и крепятся к ним сваркой закладных деталей Плиты опираются на ригели и крепятся к ним сваркой закладных деталей Колонны жестко защемляются в фундаментах – сборных железобетонных башмаках Балочный каркас Стыки элементов каркаса Стыки колонн выполняют на мм выше плит перекрытий; их осуществляют через бетонные выступы на оголовках с последующей сваркой выпусков арматуры и замоноличиванием стыка бетоном Колонны жестко защемляются в фундаментах – сборных железобетонных башмаках.

Каркасы многоэтажных промышленных зданий: а - балочный, при опирании ригелей на консоли колонн (/ - вариант перекрытий с опиранием ребристых плит на полки ригелей, // - то же, с опиранием плит по верху ригелей), б - балочный, при бесконсольном опирании ригелей (/// перекрытия с ребристыми плитами, IV - то же, с многопустот­ными), в - безбалочный с надколонными плитами, расположенными в двух направлениях, г - то же, в одном направлении, 1 - ригель продольной рамы, 2 - сантехническая панель

Конструкции многоэтажных производственных зданий без тех­нического этажа

а - привязка колонн к средним осям; б, в - привязка колонн и стен к крайним продольным осям; г, д - то же, в торцах зданий; е, ж-привязка колонн по линиям поперечных температурных швов Колонны средних рядов имеют осевую привязку к разбивочным осям Колонны крайних продольных рядов имеют осевую или нулевую привязку к разбивочным осям Торцовые колонны имеют осевую привязку

Безбалочный каркас Колонны на этаж КапителиНадколонные и пролетные плиты На верх колонн устанавливается капитель, а на капитель укладываются надколонные плиты Участки перекрытий, ограниченные надколонными плитами, заполняются пролетными плитами, опертыми по контуру на надколонные плиты Капитель служит не только опорой для плит, но и обоймой стаканного типа для колонн верхнего этажа Перекрытия Монолитный железобетон Сборный железобетон

Диафрагма большая жесткость и устойчивость разнообразные объемно- планировочные решения зданий Виды монолитных каркасов с главными и второстепенными балками с одинаковыми балками в обоих направлениях с безбалочными перекрытиями Преимущества монолитных каркасов стоимость здания снижается на 25% 1 - колонны; 2 - главная балка; 3 - второстепенные балки; 4 - плита; 5 - балки; 6 - капитель

Главные балки образуют совместно с колоннами продольные рамы. Второстепенные балки образуют совместно с колоннами продольные рамы. Преимущество: наибольшая поперечная жесткость. Недостаток: большая высота перекрытия. С главными и второстепенными балками

С одинаковыми балками в обоих направлениях Продольные и поперечные балки имеют одинаковую высоту. Преимущества: красивый внешний вид (кессонированный потолок) и облегчение собственной массы плиты. Недостаток: меньшая поперечная жесткость.

С безбалочными перекрытиями Состоят из плоской многопролетной плиты, опертой через капители на колонны. Преимущество: увеличение высоты помещения. Недостаток: наименее жесткая схема.

Монолитные железобетонные перекрытия а - ребристое; б - кессонное; в - безбалочное; 1 - колонны; 2 - главная балка; 3 - второстепенные балки; 4 - плита; 5 - балки; 6 - капитель б а в

К перспективным направлениям индустриального строительства многоэтажных зданий относится сборно- монолитный каркас. Основой такой системы является каркас с плоскими дисками перекрытий, образованными многопустотными плитами. Сборно-монолитный каркас с многопустотными плитами

Диафрагма Шпонки Преимущества сборно-монолитного каркаса низкие показатели стоимости, расхода материалов, затрат труда и сроков строительства возможность применения разнообразной формы плана здания возможность применения неунифицированной сетки колонн и высоты этажей

Строительство каркасных монолитных жилых зданий

Строительство каркасных монолитных жилых зданий

Промышленное здание с использованием монолитного каркаса