|
|
Навигация:  Конструктивные схемы здания
Конструктивные схемы здания Конструктивные элементы, из которых состоит здание, имеют двоякое назначение. Одни образуют несущий остов его и ограждают от внешнего пространства, это — фундаменты, вертикальные несущие конструкции, перекрытия и наружные ограждения. Они являются в здании постоянными и не изменяемыми по положению. Чем реже поставлены постоянные конструкции, тем больше свободы в планировке отдельных помещений. Другие элементы предназначены для разделения и связи помещений между собой (перегородки, лестницы, заполнения проемов), для выполнения различных требований изоляции (крыши, ограждения подвалов, тамбуры, подвесные потолки и пр.), а также внешней и внутренней отделки. Все они могут быть изменены по форме и положению без нарушения целостности здания.
Рис. 1. Композиционные схемы производственных зданий Вертикальные несущие конструкции могут быть расположены вдоль здания, деля его на несколько пролетов, или поперек, образуя при частом расположении жесткие членения на небольшие ячейки, при редком — являясь почти незаметными, предоставляя свободу для микропланировки. Та или иная форма этих конструкций с определенным видом их сопряжений определяет конструктивную схему здания. Имеются две основные конструктивные схемы: с несущими стенами (бескаркасная) и каркасная. Несущие стены могут быть расположены вдоль или поперек здания. В первом случае перекрытия опираются на продольные стены, расстояния между которыми (пролет здания) определяются композицией внутренних помещений и экономичностью размеров перекрытий. Здание может быть скомпоновано в один и два пролета. При необходимости иметь три пролета (наличие коридора или большая ширина здания) внутренние стены заменяются отдельными столбами (внутренний каркас). Продольные стены воспринимают все нагрузки и должны обладать соответствующей прочностью и устойчивостью. Кроме того, наружные стены ограждают помещения от внешнего пространства, в силу чего они должны иметь определенные теплоизолирующие и атмосфероустойчивые качества.
Рис. 2 Бескаркасные конструктивные схемы каменных зданий По форме и размерам отдельных элементов, из которых возводятся такие стены, они могут быть мелкоэлементными и крупноэлементными. Трудность совмещения в одних и тех же материалах свойств прочности и и теплоизоляции, а в многоэтажных зданиях с большими нагрузками (производственные) также недостаточность прочности соответствующих стеновых материалов и неэкономичность несущих конструкций из них в указанных условиях ограничивают сферу применения этой конструктивной схемы. Наиболее целесообразна она для жилых домов преимущественно в 4-квар-тирных секциях (см. рис. 5.9 и 5.11) высотой в пределах 5—6 этажей с пролетами до 600 см каждый. Для общественных зданий она может быть рекомендована при анфиладной планировке и при меньшей этажности из-за больших пролетов и нагрузок. При коридорной системе она может иметь место в двухпролетных зданиях при композиции, с одной стороны, более глубоких помещений, с другой — более мелких за счет отделения коридора от этого пролета перегородками (см. рис. 2.5, а). В промышленных зданиях она применима в одно- и двухпролетных зданиях: в одноэтажных — с пролетами до 15 м, высотой до 10 м с подъемно-транспортным оборудованием грузоподъемностью не более 10 т; в многоэтажных — не более чем в 2—3 этажа с пролетами до 6 м и высотой этажа нормально 320—480 см в увязке с поэтажными нагрузками. При расположении несущих стен поперек здания они все (кроме торцовых) являются внутренними, и отпадает требование теплоизоляции, в силу чего они могут быть выполнены из наиболее прочных материалов. Наружные же стены при этом выполняют только ограждающие функции и делаются из легких пористых материалов. Обладая достаточной прочностью, они могут быть самонесущими, т. е. передающими собственный вес непосредственно на фундамент, а в случае применения менее прочных материалов — ненесущими (навесными). Тогда они крепятся к несущим конструкциям здания, передавая им свой вес. Самонесущие стены могут быть как мелкоэлементными, так и крупноэлементными. Навесные стены делаются крупнопанельными. Поперечные несущие стены применимы в гражданских зданиях: жилых — с межкомнатными несущими перегородками с расстоянием между ними от 240 до 360 см — узкий шаг; или с межквартирными — тогда шаг их определяется требуемой площадью квартиры и экономичными размерами перекрытий и принимается чаще всего в пределах до 600 см — широкий шаг. Схема с широким шагом может быть применима и в некоторых видах общественных зданий: с коридорной системой планировки, например, административных; или анфиладной, например, детские сады, компонующиеся из однотипных ячеек-комнат. Ширина здания компонуется в зависимости от требуемых и допускаемых пропорций комнат и условий естественной освещенности их и принимается в пределах 900—1 200 см, а при наличии коридора — до 1 500 см. В промышленных зданиях эта конструктивная схема трудно применима и нецелесообразна.
Рис. 3. Несущий остов здания и обеспечение его устойчивости горизонтальными и вертикальными диафрагмами жесткости Кроме вертикальных нагрузок, на здание действуют горизонтальные силы (в основном ветер), которые могут нарушить его устойчивость. Устойчивость здания обеспечивается его собственным весом и совместной работой элементов, составляющих несущий остов. Продольные стены, воспринимающие горизонтальные силы, в многоэтажном здании опираются на междуэтажные перекрытия, которые в той или иной степени в зависимости от их жесткости передают эти силы параллельным стенам. Такими опорами (горизонтальными диафрагмами) в высоких помещениях гражданских зданий, например, залах различного назначения большой длины, могут быть, как уже указывалось, железобетонные горизонтальные обвязки в виде карниза большого выноса или непрерывного балкона, опирающихся на торцовые стены помещения и рассчитанных на ветровые нагрузки. В промышленных одноэтажных зданиях это могут быть несущие конструкции верхнего покрытия, опирающиеся на продольные стены, и горизонтальные связи (ветровые), расположенные в плоскостях верхнего и нижнего поясов этих конструкций вдоль продольных стен и также рассчитанные на ветровые нагрузки. Однако при жестких перекрытиях здание в целом может получить перекос и выйти из положения устойчивости в случае изменяемости узлов сопряжения горизонтальных и вертикальных конструкций. Для предотвращения этого в направлении действия горизонтальных сил должны быть поставлены жесткие вертикальные конструкции (вертикальные диафрагмы) в виде поперечных стен, контрфорсов или поперечных рам. Такая система устойчивости называется связовой 1. В гражданских зданиях с продольными несущими стенами такими диафрагмами могут быть стены лестничных клеток и специально поставленные поперечные стены, если расстояния между лестницами превосходят допускаемые условиями устойчивости при связевой системе. Поперечные рамы представляют конструкцию из стоек и балок (ригелей), жестко связанных между собой в неизменяемую систему, и применяются в производственных зданиях с помещениями,превосходящими своей длиной допускаемую при связевой системе устойчивости.
Рис. 4. Виды горизонтальных диафрагм жесткости В зданиях с поперечными несущими стенами таковые выполняют также функции вертикальных диафрагм,что совместно с продольными участками стен лестничных клеток, а также наружными ограждениями, хотя и ненесущими, но жесткими в своей плоскости, обращают все здание в пространственно жесткую систему. При каркасной конструктивной схеме несущими элементами являются стойки и балки (стоечно-ригельный каркас), причем они образуют параллельные плоские системы (рамы), поставленные поперек или вдоль здания , связанные между собой междуэтажными перекрытиями или дополнительными балками (распорками). При расчете каркаса на вертикальные и горизонтальные нагрузки он конструируется как про-странственно-жесткая система с неизменяемыми узлами сопряжения стоек и балок (ригелей) в обоих направлениях. Такая система обеспечения устойчивости называется рамной. При расчете каркаса только на вертикальные нагрузки сопряжения элементов его делаются шарнирными или частично защемленными, и устойчивость здания обеспечивается по связевой системе. Каркас может быть рассчитан как ряд параллельных рам, жестких в своей плоскости; при этом диафрагмы жесткости должны быть поставлены только в направлении перпендикулярном плоскости рам. Вертикальные железобетонные диафрагмы в зданиях большой этажности делаются не только плоскими, но и пространственными (вертикальные оболочки), что значительно уменьшает деформативность каркаса. Перекрытия укладываются на ригели каркаса соответственно его композиции вдоль или поперек здания. Каркас может быть также решен по без-ригельной схеме, состоящей из одних стоек.В таком случае перекрытия величиной на композиционную ячейку каркаса опираются четырьмя углами непосредственно на стойки, обеспечивая горизонтальную связь конструкции. Промежуточной конструкцией является схема с неполным каркасом, расположенным только по внутренним осям здания; по наружным же осям возводятся несущие стены. Такой каркас может быть поперечным или продольным. Неполный каркас также может быть безри-гельным. Устойчивость здания с неполным каркасом обеспечивается по связевой системе ввиду невозможности сделать жесткие узлы сопряжений ригелей или перекрытий со стенами в силу различной жесткости и конструктивной формы сопрягаемых элементов. Ограждающими конструкциями при полном каркасе могут быть как самонесущие, так и ненесущие стены. Первые выполняются так же, как и в зданиях с поперечными несущими стенами, вторые могут быть набраны из мелких легких камней в виде заполнения, опирающегося на обвязки каркаса, или в виде легких панелей, навешиваемых на каркас.
Рис. 5. Каркасные конструктивные схемы каменных зданий Каркасная конструктивная схема применяется как в гражданских, так и в промышленных зданиях. Она представляет большую свободу для внутренней планировки помещений, дает возможность устройства сплошного остекления в наружных стенах. Оба эти обстоятельства делают ее особенно актуальной для общественных зданий при любой этажности. Здание может компоноваться в 1 — 2 и более пролетов. В жилых зданиях переход к каркасной схеме в основном диктуется этажностью. В настоящее время экономичность ее применения начинается в зданиях от 16 этажей и выше. При возможности иметь особо легкие навесные конструкции наружных стен она может быть применена и при меньшей этажности в случае необходимости иметь свободу планировки помещений. Жилые здания с каркасными несущими конструкциями компонуются в 2 и 3 пролета. В производственных зданиях каркасная конструктивная схема является основной в силу больших размеров помещений, их высот и нагрузок, необходимости свободы маневрирования внутри цехов, а также в виду применения легких ограждающих конструкций и больших площадей остекления. На выбор конструктивной схемы здания оказывает влияние характер и возможности материально-производственной базы, а также географические и геологические условия, например, наличие просадочных грунтов, сейсмичность района, комплексные условия строительства на Крайнем Севере и т. п.
Рис. 6. Размещение и формы вертикальных диафрагм жесткости При составлении проектов зданий производятся технико-экономические сравнения вариантов их с различными конструктивными схемами по следующим показателям: вес здания, расход стали и цемента (в кг), трудоемкость возведения здания и изготовления его конструкций (в чел.-днях), сметная стоимость, отнесенные к 1 м3 объема здания или к 1 м2 площади (жилой, основной, производственной) или к единице измерения сравниваемых конструкций. При наличии эталона (т. е. проекта апробированного и утвержденного как типовой) дается сравнение с ним в процентах. Похожие статьи: Навигация: Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
|
|
|
|
Информационный сайт о строительных материалах и технологиях. Контакты: Никита Королёв - © 2008-2014 |
© Все права защищены.
Копирование материалов невозможно. |
|