Конструктивные решения общественных зданий

4.4.2. Конструктивную систему рекомендуется проектировать полносборной по каркасной, бескаркасной (крупнопанельной или крупноблочной) или смешанной схеме. Выбор типа конструктивной системы должен производиться на основе технико-экономического анализа вариантов с учетом мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки, наличия местной строительной базы и возможностей поставок по кооперации.

При этом предпочтение должно отдаваться конструктивным системам, требующим минимальных трудозатрат на монтаже элементов при наиболее высокой скорости строительства.

4.4.3. При проектировании зданий, строящихся на вечномерзлых грунтах, следует использовать следующие приемы компоновки:

- здание должно быть простой формы в плане с минимальной поверхностью наружных ограждений; - размеры здания по длине и ширине не должны превышать 24 м при отсутствии специальных мероприятий по снижению усилий от температурных деформаций (при строительстве на вечномерзлых грунтах по принципу I).

4.4.4. При проектировании каркасных зданий с использованием фундаментов в виде свай, вмороженных в грунт, с высоким свайным ростверком при I принципе строительства следует предусматривать специальные мероприятия по уменьшению усилий от температурных деформаций в конструкциях каркаса и свайных фундаментах. В качестве таких мероприятий следует применять специальные "скользящие" прокладки между колоннами каркаса и фундаментом, а также между плитами перекрытий над холодным подпольем и фундаментами из материалов с пониженными коэффициентами трения (0,05-0,15).

4.4.5. Деформационные швы в зданиях следует решать с помощью установки парных стен, парных рам, буферных пролетов. В проектах зданий должны быть указаны мероприятия по тепло- и влагоизоляции помещений, примыкающих к деформационным швам, с учетом возможных изменений размеров швов в процессе температурных деформаций конструкций и неравномерных осадок фундаментов.

К рамно-связевым

относятся конструктивные системы, в которых жесткость несущей системы в одном из направлений обеспечивается жесткими рамами, а в другом — диафрагмами жесткости. Практически любая из рамных схем может быть модифицирована в рамно-связевый вариант. В этом случае рамы (основного направления) конструктивно решаются аналогично рамным системам, а жесткость здания в направлении, перпендикулярном плоскости рам, обеспечивается вертикальными диафрагмами. Рамно-связевые системы имеют качества связевых рамных систем.

Пример формирования конструктивной схемы здания с рамно-связевым каркасом. В продольном направлении трехэтажные колонны связаны ригелями и образуют жесткие рамы, а в поперечном — связевыми плитами-вставками. Перекрытия собирают из предварительно напряженных многопустотных плит из легкого бетона толщиной 22 см. Для обеспечения жесткости здания в поперечном направлении в торцах блок-секции устанавливают вертикальные диафрагмы жесткости. Все соединения элементов выполняют с помощью сварки арматурных выпусков с последующим замоноличиванием стыков. К рамно-связевым каркасам относятся также те каркасы, в которых в направлении основных рам устраивают диафрагмы жесткости, участвующие в восприятии горизонтальных нагрузок и обеспечении общей устойчивости. В таких системах основное назначение рам — снижение изгибающих моментов в элементах системы от действия вертикальной нагрузки.

Индустриальные рамно-связевые системы могут дополняться металлическими конструкциями, образуя- системы с жесткими включениями, часто повышающими жесткость системы в целом. К данному виду конструкций относятся системы с поясами жесткости в сочетании с вертикальной диафрагмой, системы пространственного ростверка с ядром жесткости, системы с горизонтальными поясами жесткости и др.

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 элементами а - 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 колонн а - со сварным оголовником; б - плоский с центрирующим выступом: 1-стальной оголовок; г -стальная центрирующая 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. Опирание ригелей на колонну 1 - закладные детали; 2 - стальная накладка; 3 - ригель; 4 - колонн