Каркасно-панельные здания. Конструктивные элементы каркаса

Каркасно-панельные системы применяются при строи­тельстве общественных зданий, а также многоэтажных жилых домов. В каркасных зданиях можно иметь боль­шие, свободные от перегородок помещения, варьировать при устройстве окон, витражей и витрин. Такие здания имеют основную планировочную сетку размером 6X6 м. Для отдельных зданий используется сетка 6X9 м. До­полнительные параметры принимаются 4,5 и 3 м. Высоты этажей имеют значения 3; 3,3; 3,6 и 4,2 м.

Каркасно-панельные здания могут быть как с пол­ным, так и с неполным каркасом. Основным решением является первое, позволяющее возводить здания любой этажности с использованием легких навесных панелей. Неполный каркас, требующий несущих панелей, приме­няется лишь в зданиях небольшой высоты.

Основным требованием к каркасу- является обеспече­ние его прочности и пространственной жесткости. Кроме того, каркасы должны быть экономичными по стоимости и расходу металла, индустриальными.

Каркасы, как правило, выполняются из сборного же­лезобетона. При большой этажности колонны нижних этажей иногда делают монолитными с жесткой армату­рой из прокатных профилей. Как исключение, в уникаль­ных зданиях могут применяться стальные колонны.

Расположение ригелей каркаса может быть как попе­речным, так и продольным (рис. 60, а, б ). Применяется также безригельный вариант с опиранием крупноразмер­ных элементов перекрытий непосредственно на колонны.

По конструктивной схеме каркасы могут быть рамные, рамно-связевые и связевые. Рамная система состоит из колонн, жестко соединенных с ними ригелей перекрытий, располагаемых во взаимно перпендикулярных направлениях и обеспечивающих таким образом жесткую прост­ранственную систему (рис.60,в). Соединения колонн и ригелей сложны и трудоемки, требуют значительного расхода металла. Эта система имеет ограниченное при­менение.

Рис. 60. Схемы каркасных крупнопа­нельных зданий

В рамно-связевых системах достигается совместная работа рам и вертикальных стенок-связей (диафрагм). Стенки-диафрагмы располагают по всей высоте здания, жестко закрепляют в фундаменте и к примыкающим ко­лоннам. Они могут быть плоскими, размещенными в на­правлении, перпендикулярном направлению рам, и про­странственными, когда дополнительно такие стенки-диа­фрагмы устраиваются и в плоскости рам. Расстояние между стенками-связями обычно принимают 24...30 м. Эти системы применяют при проектировании обществен­ных зданий высотой до 12 этажей с унифицированными сетками 6X6 и 6X3 м.

Колонны в таких унифицированных каркасах имеют поперечное сечение 300X300 мм для зданий до четырех этажей и 400X400 мм для нижних этажей более высо­ких зданий. Они изготавливаются на высоту одного или двух этажей. Колонны опираются на железобетонные фундаменты стаканного типа, устанавливаемые в зави­симости от нагрузки и местных грунтовых условий непо­средственно на грунт или на свайные фундаменты.

Ригели унифицированного каркаса имеют тавровое сечение высотой 450 мм. На полки ригелей опирают па­нели перекрытий. Рядовые панели приняты многопустот­ные. Связевые панели предусмотрены двух типов - тоже пустотные или санитарно-технические корытного сечений с отверстиями для пропуска труб.

Вертикальные стенки-диафрагмы жесткости выполня­ют из сборных железобетонных панелей толщиной 120 мм, соединяемых с элементами каркаса и между собой свар­кой закладных деталей.

Связевые системы являются основными для общест­венных зданий большой этажности. В них достигается большая жесткость, проще решаются узлы сопряжения ригелей с колоннами, и снижается расход стали. Жест­кость таких зданий достигается применением пространственных связевых элементов в виде жестко соединенных между собой под углом стенок или пространственных эле­ментов, проходящих по всей высоте здания и образующих так называемое ядро жесткости (рис. 61).

Рис. 61. Схемы зданий со связевыми элементамиа - коробчатыми; б - Х-образными; в - круглыми

Пространственные элементы размещают обычно в центральной части высотных зданий и используют для размещения лифтовых и коммуникационных шахт, лест­ничных клеток. Эти пространственные связевые элементы закрепляют в фундаментах и соединяют с перекрытиями, образующими поэтажные горизонтальные связи (диски), которые воспринимают передаваемые на стены горизон­тальные (ветровые) нагрузки. Иногда железобетонные ядра жесткости устраиваются монолитными, методом скользящей опалубки до монтажа каркаса, а затем ис­пользуются для размещения на них монтажных кранов.

Пространственная жесткость каркасных высотных зданий обеспечивается, кроме того, созданием специаль­ных жестких горизонтальных дисков, образующих так называемые технические этажи. Они используются для размещения инженерного оборудования. Такие горизон­тальные диски вместе с вертикальными обеспечивают большую жесткость зданий.

Существенное значение в сборном каркасном строи­тельстве имеет схема членения каркаса на отдельные со­ставные части. Существуют различные схемы членения, чаще других применяются следующие:

- колонны высотой в один или два этажа стыкуются между собой на высоте 0,6 м от уровня пола или на уров­не пола, вне узла сопряжения их с ригелем;

- колонны каждого этажа перекрываются ригелями, опирающимися на их верхние торцы, а колонны следую­щего этажа опираются на эти ригели (платформенный стык).

Наиболее ответственными местами сборного каркаса являются его узлы, в которых стыкуются между собой отдельные элементы. Они должны обеспечивать надеж­ную работу конструкций, быть долговечными, обладать простотой устройств и, кроме того, допускать возмож­ность производства работ в зимнее время, приобретать прочность сразу после сборки, обеспечивать при монта­же точность взаимного расположения элементов. Стыки обычно осуществляются сваркой стальных закладных де­талей.

Наиболее простым стыком двух сборных железобетон­ных колонн является стык с плоскими торцами колонн (рис. 62,а), которые снабжены сварными оголовниками, приваренными к арматуре. Верхний оголовник во избе­жание внецентренной передачи нагрузок имеет стальную центрирующую прокладку толщиной 3 мм. Выпуски ар­матуры соединяют сваркой и стык замоноличивают мел­козернистым бетоном или цементным раствором. Вместо стальной прокладки верхний оголовник может иметь центрирующий бетонный выступ (рис. 62, б).

Рис. 62. Стыки колонна - со сварным оголовником; б - плоский с центрирующим выступом:1-стальнойоголовок; г -стальнаяцентрирующая прокладка; 3 -выпуски арматуры; 4 - центрирующий бетонный выступ; а - платформенный: 1,2- нижняя и верхняя колонны; 3 - ригель; 4 -утолщение на конце ригеля; 5 - плиты перекрытия; 5 -закладные детали; 7 - швы сварки

При опирании колонн друг на друга через ригели (платформенный стык) стык осуществляют сваркой стальных закладных деталей, имеющихся в торцах ко­лонн и в опорных плоскостях концов ригелей (рис.62,в). Этот тип стыка прост в устройстве и обладает достаточной жесткостью. По этому же принципу решает­ся платформенный стык при безригельном варианте здания. На верхний конец колонны опирают панели пере­крытий размером, на комнату, а на них устанавливают колонну вышележащего этажа.

Концы ригелей опираются на консоли колонн. В уни­фицированном рамно-связевом каркасе ригель опирает­ся на скрытую (невидимую в законченном виде) консоль колонны. Невидимой в смонтированном виде она стано­вится потому, что в концах ригеля с нижней стороны предусмотрены четверти для опирания панелей перекры­тий (рис. 63). Сопряжение достигается сваркой заклад­ных деталей ригеля и колонны, после чего все швы и за­зоры между стыкуемыми элементами заполняются раствором, и место стыка оштукатуривается.

Рис. 63. Опираниеригелей наколонну 1 - закладные детали; 2 - сталь­ная накладка; 3 - ригель; 4 - ко­лонна