Обеспечение пространственной жесткости

Пространственная жесткость каркасных зданий (рис. 7) обеспечивается:

· совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически неизменяемую систему;

· установкой между колоннами стенок жесткости 1 или стальных вертикальных связей;

· сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса;

· укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок 3.

Рис. 7. Элементы, обеспечивающие пространственную жесткость каркасных зданий:

1 - стенки жесткости, 2 - ригели, 3 - панели-распорки, 4 – колонны

Сборный железобетонный каркас

Серии 1.420 для промышленных зданий

Для возведения многоэтажных промышленных и гражданских зданий разработаны унифицированные конструкции каркасов серий 1.420-4 и 1.420-14 (безбалочные конструкции для промышленных зданий), ИИ 20/70 1.420-6; 1.420-12 и ИИС-20 (для многоэтажных промышленных зданий); ИИ-04, 1.020-1 и ИИС-04 (для многоэтажных промышленных и гражданских зданий). Конструкции серий 1.420-4 и 1.420-14 предназначены для зданий холодильников, мясокомбинатов и других производств, в которых требуются гладкие потолки и беспустотные перекрытия. Чертежи разработаны для зданий с сеткой колонн 6×6 м. Нормативные длительные нагрузки на перекрытия - 500, 1000, 1500, 2000, 2500 и 3000 кгс/м². Безбалочные конструкции разработаны применительно к габаритным схемам зданий с числом этажей от 3 до 5, высотой 4,8 и 6 м, с числом пролетов не менее 3. Расстояние от наружных продольных стен до разбивочных осей каркаса принято 1570 и 620 мм, а от поперечных стен - только 1570 мм. Сборный железобетонный каркас здания состоит из колонн высотой на один этаж в серии 1.420-4 и на два-три этажа в серии 1.420-14; капители, надколонные и пролетные плиты сплошного сечения (рис. 8). Все конструкции изготовляются из тяжелого бетона марки 200, 300 и 400 в серии 1.420-4 и 500 - 600 - в серии 1.420-14.

Рис. 8. Основные конструктивные элементы зданий серии 1.420-4

а - колонны; б - капители; в - полукапители; г - пролетные плиты; д - надколенные плиты

Колонна в серии 1.420-4 квадратного сечения, размерами 400×400; 500×500 мм. В отдельных случаях для первого или подвального этажей могут применяться колонны сечением 600×600 мм, в серии 1.420-14 единое сечение - 450×450 мм. Колонны серии 1.420-4 имеют в месте опирания капителей четырехсторонние консоли и пазы по граням стволов, колонны серии 1.420-14 имеют металлические консоли, привариваемые во время монтажа.

Капители приняты двух типоразмеров: основная - 2700×2700×600 мм и полукапитель - 1950×2700×600 мм. Капитель имеет в центре квадратное отверстие, по граням которого устроены пазы.

Надколенные плиты имеют размеры в плане 3100×3540 и 2150×3540 мм. Толщина надколенных плит 180 мм. На торцах плит имеются выпуски рабочей арматуры. Размеры пролетных плит - 3080×3080×150 мм. По периметру плит имеются по два выпуска арматуры с каждой стороны. Здания с безбалочными конструкциями имеют самонесущие кирпичные стены, самонесущие стеновые вертикальные панели и навесные горизонтальные стеновые панели.

Стыки колонн расположены на высоте 1 м от верха перекрытия и запроектированы с применением стальных накладок, привариваемых к стальным оголовкам. В серии 1.420-14 применяется ванная сварка выпусков арматуры колонн. На четырехстороннюю консоль колонны опирается капитель, которая после выверки закрепляется сваркой закладных и приваркой накладных стальных деталей. Пазы капители и колонны после замоноличивания образуют бетонные шпонки. Консоли колонн и шпонки используются для передачи нагрузки с перекрытия на колонну. На полки капители опираются надколонные плиты. Их закладные детали и выпуски арматуры соединяют электросваркой с закладными деталями капителей и после этого замоноличивают стык.

Пролетные плиты опираются арматурными выпусками на надколонные плиты и соединяются с закладными деталями надколонных плит. Клиновидные пазы между плитами заполняют бетоном. Все сопряжения замоноличивают бетоном марки 300 на мелком щебне или гравии с применением вибрирования.

Продольный каркас во всех конструктивных решениях запроектирован по связевой схеме в двух вариантах конструктивного исполнения: с применением стальных связей или однопролетных рам с жесткими узлами. Продольная устойчивость каркаса в период монтажа и эксплуатации по первому варианту обеспечивается вертикальными связями по колоннам, устанавливаемым в середине каждого деформационного блока здания по каждому ряду или через несколько рядов колонн на всех этажах. Связи выполняют одноветвевыми из равнобоких уголков.

 

Рис. 9. Основные конструктивные элементы промышленных зданий серии ИИ 20/70, 1.420-6, 1-420-12

а - колонны; б - ригели; в - плиты перекрытий.

Колонны в каркасе прямоугольного сечения с размерами сторон 400×400 мм и 400×600 мм. Колонны первого этажа заделывают в стаканы фундаментов с заглублением на 600 мм - при опирании плит перекрытия по верху ригелей. Колонны для двух нижних этажей здания приняты двухэтажной разрезки, для последующих этажей высотой 3,6 и 4,8 м - двухэтажной разрезки, а для этажей высотой 6 м и более - поэтажной разрезки. Имеются трехэтажные колонны, устанавливаемые в стаканы фундаментов в зданиях с высотой этажа 3,6 м и двухэтажные в верхних этажах зданий с высотой этажа 6,0 м. Стыки колонн, расположенные на высоте 1,8 м от отметки верха консоли, запроектированы жесткими. Стыковые стержни приваривают к стальным оголовкам колонн с последующим замоноличиванием. Величина зазора между стыкуемыми колоннами 40 мм.

Для зданий с перекрытиями, опирающимися на полки ригелей (последние имеют высоту 800 мм и ширину 650 мм), и с перекрытиями, опирающимися по верху ригелей, приняты ригели прямоугольного сечения 800×300 мм. Сопряжение ригеля с колонной выполняют ванной сваркой выпусков арматуры из колонны и ригеля, сваркой закладных деталей ригеля и консоли колонны с последующим замоноличиванием стыка.

Соединение опорной арматуры ригеля с колонной в стыках, расположенных в уровне покрытия, выполняют с помощью стыковых стержней. Стержни укладывают по верху оголовков колонн, приваривают ванной сваркой к торцам арматуры ригелей и затем электродуговой сваркой к оголовку колонны.

Междуэтажные перекрытия запроектированы из плит двух типоразмеров: основной плиты шириной 1500 мм и доборной плиты шириной 750 мм. Доборные плиты размещают только по наружным рядам колонн. Основные межколонные плиты, располагаемые вдоль здания по осям колонн, приваривают к закладным деталям ригелей и соединяют между собой по верху продольных ребер стальными накладками. Доборные межколонные плиты устанавливают на стальные столики, привариваемые к закладным деталям колонн; приваривают к этим столикам и соединяют между собой накладными деталями по верху продольных ребер, расположенных с внутренней стороны здания. В торцах межколонных плит на уровне полки к плите приваривают опорный уголок; остальные плиты перекрытий приваривают к закладным деталям ригелей, за исключением одной плиты в каждом пролете. Швы между плитами, а также между торцами плит, ригелями и колоннами заполняют бетоном марки 200 на мелком гравии или на щебне. Покрытия в зданиях, сохраняющих в верхнем этаже сетку колонн нижележащих этажей, решены аналогично конструкции перекрытий.

Стены предусмотрены из панелей, включенных в каталог сборных железобетонных конструкций одноэтажных промышленных зданий.

В типовых сериях 1.420-12 и 1.420-6, разработанных как дополнение к серии ИИ 20/70, стык колонн выполнен с использованием ванной сварки выпусков продольной арматуры, что позволило отказаться от стальных оголовков колонн. Имеется еще ряд особенностей, касающихся расширения номенклатуры ригелей и плит перекрытий. Стены могут быть навесные и самонесущие. Стены навесные принимаются по серии 1.432-5. Конструкции серии ИИ-04, разработанные ЦНИИЭП торговых зданий и туристских комплексов, предназначены для строительства каркасно-панельных гражданских и административно-бытовых зданий (при промышленных предприятиях), высотой 4 - 12 этажей. Разработаны три варианта каркаса, отличающихся условиями статической работы: рамный, рамно-связевый и связевый (рис. 3).

Рамный вариант каркаса предназначен для строительства зданий высотой до 4 этажей (включительно), связевый и рамно-связевый варианты - для зданий высотой до 12 этажей. Модульная сетка колонн принята 6×6; 6×4,5 и 6×3 м, при высоте этажей - 3,3; 3,6 (связевый каркас) и 4,2 м. Унифицированные расчетные нагрузки на перекрытия приняты 450, 600, 800 и 1250 (в связевом варианте) кгс/м².

Фундаменты - башмаки стаканного типа, рассчитанные на установку их на основания, определяемые проектом зданий.

Рис. 10. Основные конструктивные элементы зданий серии ИИ-04.

а - колонны; б - ригели; в - диафрагмы жесткости; г - плиты перекрытий.

Колонны - сечением 300×300 мм (для зданий высотой до 4 этажей) и 400×400 мм высотой на один - два этажа и многоэтажные. Стык колонн в рамном и рамно-связевом вариантах каркаса в уровне верха перекрытия. Колонны соединяют сваркой по периметру стальных оголовков. В связевом варианте каркаса стык колонн безметалльный и располагается выше уровня перекрытия. Колонны соединяют сваркой выпусков рабочей арматуры.

Ригели высотой 450 мм таврового сечения с полкой понизу с одним или двумя свесами для опирания плит перекрытия. Ригели имеют длину 5600, 4060 и 2560 мм; предназначаются для установки в пролетах соответственно 6; 4,5 и 3 м. Ригели на опорных участках имеют подрезку, соответствующую размерам консоли колонны, обеспечивающую скрытое положение консоли.

Плиты перекрытия запроектированы толщиной 22 см, длиной 5760 и 2760 мм и подразделяются на три основных типа:

- рядовые многопустотные плиты (с вертикальными и круглыми пустотами);

- связевые плиты, устанавливаемые у колонн в направлении, перпендикулярном ригелям каркаса, запроектированные с пустотами, сплошными и ребристыми (санитарно-технические);

- пристеночные плиты, укладываемые в крайних рядах перекрытий. Плиты имеют сплошное сечение, в них предусмотрены закладные детали для крепления панелей наружных стен.

Диафрагмы жесткости - плоские железобетонные панели толщиной 14 см. В связевом варианте каркаса предусмотрены диафрагмы жесткости с одной или двумя полками для опирания плит перекрытия. В ЦНИИЭП торговых зданий и бытовых комплексов разработаны диафрагмы жесткости с растворными стыками (без выпусков арматуры).

Панели наружных стен запроектированы в двух вариантах: с навеской на перекрытия и на колонны. Масса элементов во всех вариантах каркаса не превышает 5 т, в зданиях с многоэтажными колоннами - 8 т. В ЦНИИЭП торгово-бытовых зданий и туристских комплексов и ЦНИИпромзданий разработаны типовые конструкции серии 1.020-1, полностью обеспечивающие межвидовую унификацию конструктивных и объемно-планировочных решений и предназначенные для промышленных и гражданских зданий. Конструкции в основном базируются на опалубочных формах серии ИИ-04 (связевый вариант каркаса); дополнительно разработаны конструкции для сеток колонн от 7,2 до 12 м и высот этажей от 4,8 до 7,2 м; улучшены отдельные узлы сопряжений.

Панели перегородок серии 1.431-14 запроектированы однослойными из легкого, ячеистого, тяжелого железобетона и гипсобетона, максимальные размеры рядовых железобетонных панелей 5980×2860 мм, толщина 80 мм, масса от 1,1 до 3,42 т. Максимальные размеры доборных железобетонных панелей 5830×1810 мм, толщина 80 мм, масса от 0,63 до 1,98 т. Размеры гипсобетонных панелей совпадают с размерами железобетонных, максимальная масса 1,66 т.

Перегородки выполняют сборными, самонесущими с горизонтальным расположением панелей, устанавливаемые на высоту помещений. Перегородки устанавливают до монтажа перекрывающих их конструкций.

Панели перегородок при сетке колонн 6×6 м крепят непосредственно к колоннам; при сетке колонн 9×6 и 12×6 м крепление предусматривается к стальным стойкам фахверка, шарнирно прикрепленным к перекрытиям. Панели перегородок серии 1.431-15 выполнены однослойными и из тех же материалов, что и в серии 1.431-14. Максимальные размеры рядовых плит 5640×3040 мм, толщина 80 мм, масса от 1,1 до 3,42 т. Перегородки выполнены самонесущими, горизонтальной и вертикальной разрезки.