Принципы компоновки жбк зданий. Конструктивные схемы. Деформационные швы.

Принципы компоновки ЖБК зданий. Конструктивные схемы. Деформационные швы.

Конструкции промышленных и гражданских зданий состоят из отдельных элементов, связанных в единую систему. Отдельные элементы зданий — плиты и балки перекрытий, колонны, стены н др. — должны обладать прочностью и устойчивостью, достаточной жесткостью, трещиностойкостью и участвовать в общей работе здания. При загружении одного из элементов здания в ра­боту включаются и другие элементы, происходит работа пространственной системы. Здание в целом должно на­дежно сопротивляться деформированию в горизонталь­ном направлении под влиянием различных нагрузок и воздействий, т. е. должно обладать достаточной про­странственной жесткостью. Учет пространственной ра­боты зданий приводит к более экономичным конструк­тивным решениям.

Конструктивные схемы зданий, удовлетворяющие из­ложенным требованиям, могут быть каркасными и па­нельными (бескаркасными), многоэтажными и одно­этажными. Каркас многоэтажного здания образуют ос­новные вертикальные и горизонтальные элементы — колонны и ригели (рис. 10.1). Каркас одноэтажного зда­ния образуют колонны, заделанные в фундамент, и ри­гели, шарнирно или жестко соединенные с колоннами. В каркасном здании горизонтальные воздействия (вет­ровые, сейсмические и т. п.) могут восприниматься со­вместно каркасом и вертикальными связевыми диафраг­мами, соединенными перекрытиями в единую простран­ственную систему, или же при отсутствии вертикальных диафрагм только каркасом как рамной конструкцией. В многоэтажном панельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединенными перекры­тиями в пространственную систему.

Железобетонные конструкции при всех возможных конструктивных схемах зданий должны быть индустри­альными и экономичными. Их проектируют так, чтобы максимально использовать машины н механизмы приизготовлении и монтаже зданий и свести к минимуму затраты ручного труда и расход строительных материа­лов. В наибольшей степени этим требованиям отвечают сборные железобетонные конструкции заводского изго­товления.

Деформационные швы

С изменением температуры железобетонные конст­рукции деформируются — укорачиваются или удлиня­ются; вследствие усадки бетона — укорачиваются. При неравномерной осадке основания части конструкций взаимно смещаются в вертикальном направлении.

В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, а также от неравномерной осадки фундаментов в них возникают дополнительные усилия, что может привести к появлению трещин или к разрушению части конструк­ции.

Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки.

Температурно-усадочные швы выполняют в назем­ной части здания — от кровли до верха фундамента, разделяя при этом перекрытия и стены. Ширина темпе­ратурно-усадочных швов обычно составляет 20...30 мм, она уточняется расчетом в зависимости от длины тем­пературного блока и температурного перепада. Наибо­лее четкий температурно-усадочный шов конструкции создают устройством парных колонн и парных балок по ним (рис. 10.2. а).

Осадочные швы, служащие одновременно и темпе­ратурно-усадочными, устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фун­даменты (рис. 10.2,6). В ряде случаев осадочные швы устраивают с помощью вкладного пролета из плит и балок (рис. 10.2, в). Осадочный шов служит одновре­менно и температурно-усадочным швом здания.

 

 

Требования типизации и унификации сборных ЖБК и конструктивных схем зданий. Укрупнение элементов.

Типизация сборных элементов

Производство сборных железобетонных элементов наи­более эффективно в том случае, когда на заводе изго­товляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается трудоем­кость изготовления и стоимость изделий, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование, чтобы число типов элементов в здании было ограничен­ным, а применение их — массовым (для возможно боль­шего числа зданий различного назначения).

С этой целью элементы типизируют, т. е для каж­дого конструктивного элемента здания отбирают наи­более рациональный, проверенный на практике, тип конструкции с наилучшими по сравнению с другими ре­шениями технико-экономическими показателями (рас­ход материалов, масса, трудоемкость изготовления и монтажа, стоимость). Выбранный таким образом тип элемента принимают для массового изготовления.

Опыт типизации показывает, что для изгибаемых элементов, например панелей перекрытий, целесообраз­но при изменении их длины или действующей нагрузки сохранять размеры поперечного сечения, увеличивая лишь сечение арматуры. Для балок покрытий, длина ко­торых и значения нагрузок меняются в большом диапа­зоне, рекомендуемся менять и размеры сечения, и арми­рование. Для колонн многоэтажных гражданских зда­ний (а в ряде случаев и промышленных) следует сохра­нять неизменными размеры поперечных сечений и изме­нять по этажам здания лишь сечение арматуры и в не­обходимых случаях класс бетона. При этом несмотря на некоторый излишний расход бетона в колоннах верхних этажей общая стоимость конструкции снижается благо­даря многократному использованию форм, унификации арматурных каркасов. Кроме того, при постоянных раз­мерах сечения колонн по этажам соблюдается однотип­ность балок перекрытий, опирающихся на колонны

В результате работы по типизации составлены ката­логи сборных железобетонных элементов, которыми ру­ководствуются при проектировании различных зданий.

Укрупнение элементов

Сборные железобетонные элементы конструкций зда­ний в процессе проектирования необходимо укрупнять. При монтаже зданий из укрупненных элементов сокра­щается число монтажных операций по их подъему и установке, уменьшается число стыковых сопряжений, выполняемых во время монтажа, повышается степень заводской готовности элементов, а следовательно, умень­шается объем отделочных работ на площадке. Так, для гражданских зданий рационально панели перекрытий выполнять размером на комнату, панели стен — высо­той в этаж и шириной на комнату. Для покрытий про­мышленных зданий удобно применять крупнопанель­ные плиты, укладываемые непосредственно по фермам (беспрогонное покрытие). Возможности укрупнения эле­ментов определяются их предельной массой и предель­ными габаритами, устанавливаемыми исходя из грузо­подъемности монтажных механизмов, транспортных средств, а также способов перевозки. Для лучшего ис­пользования монтажных кранов элементы здания долж­ны быть по возможности равной массы, соответствую­щей максимальной грузоподъемности монтажного кра­на. Длина сборных элементов по условиям перевозки автомобильным или железнодорожным транспортом может быть до 24 м.

Поскольку степень укрупнения элементов в некото­рых случаях ограничивается предельно допустимой их массой, целесообразно создавать конструкции с облег­ченной формой сечения, тонкостенные, пустотные и т. п., применять бетон высокого класса и высокопрочную ар­матуру. Рационально проектировать конструкции из бе­тонов на легких заполнителях.

 

Сплошные фундаменты.

Сплошные фундаменты бывают: плитными безбалочными, плитно-балочными и коробчатыми (рис. 12.22). Наибольшей жесткостью обладают коробчатые фунда­менты. Сплошными фундаменты делают при особенно больших и неравномерно распределенных нагрузках. Конфигурацию и размеры сплошного фундамента в пла­не устанавливают так, чтобы равнодействующая основ­ных нагрузок от сооружения проходила в центре по­дошвы.

В некоторых случаях инженерной практики при рас­чете сплошных фундаментов достаточным оказывается приближенное распределение реактивного давления грунта по закону плоскости. Если на сплошном фунда­менте нагрузки распределены редко, неравномерно,правильнее рассчитывать его как плиту, лежащую на деформируемом основании. Под действием реактивного давления грунта сплошной фундамент работает подобно перевернутому железобетонному перекрытию, в котором колонны выполняют роль опор, а элементы конструкции фундамента испытывают изгиб под действием давления грунта снизу.

В зданиях и сооружениях большой протяженности сплошные фундаменты (кроме торцовых участков не­большой длины) приближенно могут рассматриваться как самостоятельные полосы (ленты) определенной ши­рины, лежащие на деформируемом основании. Сплошные плитные фундаменты многоэтажных зданий загружены значительными сосредоточенными силами н моментами в местах опирания диафрагм жесткости. Это должно учитываться при их проектировании.

Безбалочные фундаментные плиты армируют свар­ными сетками. Сетки принимают с рабочей арматурой в одном направлении; их укладывают друг на друга не более чем в четыре слоя, соединяя без нахлестки в нера­бочем направлении и внахлестку без сварки — в рабочем направлении. Верхние сетки укладывают иа каркасы под­ставки.

Плитио-балочные сплошные фундаменты армируют сварными сетками и каркасами. На рис. 12.23 приведен пример армирования фундамента многоэтажного зда­ния. В толще плиты уложены двойные продольные и по­перечные сетки. Наиболее напряженная зона дополни­тельно усилена двойным слоем продольных сеток. На местный изгиб плита армирована верхней арматурой, сгруппированной в сетки из трех рабочих стержней; меж­ду ними оставлены промежутки для доступа к нижней арматуре. В ребрах плоские каркасы объединены в про­странственные приваркой поперечных стержней и свя­заны шпильками с арматурой плиты.

Плита единичной ширины, выделенная из сплошного фундамента вместе с основанием, по классификации тео­рии упругости рассматривается как плоская задача приплоской деформации. В отличие от расчетной схемы ба­лок, лежащих на линейно деформируемом полупростран­стве (см. рис. 12.12) в данном случае в расчетной схеме принимают во внимание деформирование ограниченной толщины основания размером обычно не более полудлины рассчитываемой полосы.

Основная система, последовательность решения и формулы, приведенные для балок на упругом полупро­странстве, в принципе сохраняются.

 

 

Компоновка здания

Сетка колонн одноэтажных каркасных зданий с мос­товыми кранами в зависимости от технологии производ­ственного процесса может быть 12X18, 12X24, 12X30 м или 6X18, 6X24, 6X30 м. Шаг колонн принимают пре­имущественно 12 м; если при этом шаге используются стеновые панели длиной 6 м, то по наружным осям кроме основных колонн устанавливают промежуточные (фах­верковые) колонны. При шаге колонн 12 м возможен шаг ригелей 6 м с использованием в качестве промежуточ­ной опоры подстропильной фермы (рис. 13 4).

В целях сохранения однотипности элементов покры­тия колонны крайнего ряда располагают так, чтобы разбивочная ось ряда проходила на расстоянии 250 мм от наружной грани колонны (рис. 13.5). Колонны крайнего ряда при шаге 6 м и кранах грузоподъемностью до 30 т располагают с нулевой привязкой, совмещая ось ряда с наружной гранью колонны (рис. 13.6, а). Колонны тор­цов здания смещают с поперечной разбивочиой оси на 500 мм (рис. 13.6,6). При большой протяженности в по­перечном и продольном направлениях здание делят температурными швами на отдельные блоки.

Продольный температурный шов выполняют, как пра­вило, на спаренных колоннах со вставкой (рис. 13.6, в), при этом колонны у температурного шва имеют привяз­ку к продольным разбивочным осям 250 мм (или нуле­вую при 6 м). Поперечный температурный шов также выполняют на спаренных колоннах, но при этом ось тем­пературного шва совмещается с поперечной разбивочной осью, а оси колонн смещаются с разбивочной оси на 500 мм (рис. 13.6, г).

Расстояние от разбнвочной оси ряда до оси подкра­новой балки при мостовых кранах грузоподъемностью до 50 т принято 750 мм (см. рис. 13.3). Это расстояние складывается из габаритного размера крана В, разме­ра сечения колонны в надкрановой части h₂ и требуемо­го зазора С между габаритом крана и колонной. На крайней колонне

 

 

Подстропильные конструкции.

Подстропильные конструкции в виде балок или ферм (рис. 13.42) применяют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий при шаге стропильных конструкций 6 м и шаге колонн 12 м. Подстропильные конструкции выполняют предварительно напряженными из бетона классов В30, В40 и армируют канатами, стержневой или проволочной арматурой с натяжением на упоры. Нена­прягаемую арматуру растянутых раскосов подстропиль­ных ферм определяют из расчета прочности и раскрытия трещин. Крепление стропильных ферм к подстропильным конструкциям выполняют монтажной сваркой.

Нагрузка от стропильной фермы передается в виде сосредоточенной силы, приложенной в середине пролета к нижнему узлу подстропильной фермы. Подстропильныефермы рассчитывают по прочности и трещиностойкости с учетом жесткости узлов.

 

Принципы компоновки ЖБК зданий. Конструктивные схемы. Деформационные швы.

Конструкции промышленных и гражданских зданий состоят из отдельных элементов, связанных в единую систему. Отдельные элементы зданий — плиты и балки перекрытий, колонны, стены н др. — должны обладать прочностью и устойчивостью, достаточной жесткостью, трещиностойкостью и участвовать в общей работе здания. При загружении одного из элементов здания в ра­боту включаются и другие элементы, происходит работа пространственной системы. Здание в целом должно на­дежно сопротивляться деформированию в горизонталь­ном направлении под влиянием различных нагрузок и воздействий, т. е. должно обладать достаточной про­странственной жесткостью. Учет пространственной ра­боты зданий приводит к более экономичным конструк­тивным решениям.

Конструктивные схемы зданий, удовлетворяющие из­ложенным требованиям, могут быть каркасными и па­нельными (бескаркасными), многоэтажными и одно­этажными. Каркас многоэтажного здания образуют ос­новные вертикальные и горизонтальные элементы — колонны и ригели (рис. 10.1). Каркас одноэтажного зда­ния образуют колонны, заделанные в фундамент, и ри­гели, шарнирно или жестко соединенные с колоннами. В каркасном здании горизонтальные воздействия (вет­ровые, сейсмические и т. п.) могут восприниматься со­вместно каркасом и вертикальными связевыми диафраг­мами, соединенными перекрытиями в единую простран­ственную систему, или же при отсутствии вертикальных диафрагм только каркасом как рамной конструкцией. В многоэтажном панельном здании горизонтальные воздействия воспринимаются совместно поперечными и продольными стенами, также соединенными перекры­тиями в пространственную систему.

Железобетонные конструкции при всех возможных конструктивных схемах зданий должны быть индустри­альными и экономичными. Их проектируют так, чтобы максимально использовать машины н механизмы приизготовлении и монтаже зданий и свести к минимуму затраты ручного труда и расход строительных материа­лов. В наибольшей степени этим требованиям отвечают сборные железобетонные конструкции заводского изго­товления.

Деформационные швы

С изменением температуры железобетонные конст­рукции деформируются — укорачиваются или удлиня­ются; вследствие усадки бетона — укорачиваются. При неравномерной осадке основания части конструкций взаимно смещаются в вертикальном направлении.

В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, а также от неравномерной осадки фундаментов в них возникают дополнительные усилия, что может привести к появлению трещин или к разрушению части конструк­ции.

Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки.

Температурно-усадочные швы выполняют в назем­ной части здания — от кровли до верха фундамента, разделяя при этом перекрытия и стены. Ширина темпе­ратурно-усадочных швов обычно составляет 20...30 мм, она уточняется расчетом в зависимости от длины тем­пературного блока и температурного перепада. Наибо­лее четкий температурно-усадочный шов конструкции создают устройством парных колонн и парных балок по ним (рис. 10.2. а).

Осадочные швы, служащие одновременно и темпе­ратурно-усадочными, устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фун­даменты (рис. 10.2,6). В ряде случаев осадочные швы устраивают с помощью вкладного пролета из плит и балок (рис. 10.2, в). Осадочный шов служит одновре­менно и температурно-усадочным швом здания.

 

 

Требования типизации и унификации сборных ЖБК и конструктивных схем зданий. Укрупнение элементов.

Типизация сборных элементов

Производство сборных железобетонных элементов наи­более эффективно в том случае, когда на заводе изго­товляют серии однотипных элементов. Технологический процесс при этом совершенствуется, снижается трудоем­кость изготовления и стоимость изделий, улучшается их качество. Отсюда вытекает важнейшее требование, чтобы число типов элементов в здании было ограничен­ным, а применение их — массовым (для возможно боль­шего числа зданий различного назначения).

С этой целью элементы типизируют, т. е для каж­дого конструктивного элемента здания отбирают наи­более рациональный, проверенный на практике, тип конструкции с наилучшими по сравнению с другими ре­шениями технико-экономическими показателями (рас­ход материалов, масса, трудоемкость изготовления и монтажа, стоимость). Выбранный таким образом тип элемента принимают для массового изготовления.

Опыт типизации показывает, что для изгибаемых элементов, например панелей перекрытий, целесообраз­но при изменении их длины или действующей нагрузки сохранять размеры поперечного сечения, увеличивая лишь сечение арматуры. Для балок покрытий, длина ко­торых и значения нагрузок меняются в большом диапа­зоне, рекомендуемся менять и размеры сечения, и арми­рование. Для колонн многоэтажных гражданских зда­ний (а в ряде случаев и промышленных) следует сохра­нять неизменными размеры поперечных сечений и изме­нять по этажам здания лишь сечение арматуры и в не­обходимых случаях класс бетона. При этом несмотря на некоторый излишний расход бетона в колоннах верхних этажей общая стоимость конструкции снижается благо­даря многократному использованию форм, унификации арматурных каркасов. Кроме того, при постоянных раз­мерах сечения колонн по этажам соблюдается однотип­ность балок перекрытий, опирающихся на колонны

В результате работы по типизации составлены ката­логи сборных железобетонных элементов, которыми ру­ководствуются при проектировании различных зданий.