Оболочковые конструктивные системы. Несущие конструкции. Принцип работы системы.

Оболочковая (коробчатая) Конструктивная система основа­на на принципе восприятия всех горизонтальных нагрузок только наружной стеновой коробкой, которая решается обыч­но в виде жесткой пространственной решетки (безраскосной или раскосной).

По сути, решетка представляет собой элементы каркаса, вы­несенные на периметр здания. Стойки каркаса служат простен­ками, ригели каркаса — надоконными перемычками. Внутрен­ние опоры (чаще всего центрально расположенный ствол) рабо­тают только на вертикальные нагрузки. В пределах центрального ствола располагаются лифты, лестничные клетки, все основные инженерные коммуникации. При такой системе можно проекти­ровать широкие в плане здания и глубокие рабочие помещения с искусственным освещением и микроклиматом.

Поскольку основная масса несущих конструкций располо­жена по контуру здания, то это повышает сопротивляемость

Здания горизонтальным нагрузкам и дает оболочковой системе преимущество перед другими системами, прежде всего при строительстве высотных зданий. Кроме того, возможно облег­чение конструкции перекрытий, поскольку они освобождаются от передачи горизонтальных нагрузок на ствол.

(Оболочковые конструктивные системы бываю следующих видов: с решетчатой рамной или раскосной оболочкой, многосекционные решетчатые оболочки, с макроформами)

 

Комбинированные конструктивные системы:

а) Каркасно-оболочковая—здания, несущими конструкциями которых является внешняя железобетонная оболочка (монолитная) и внутренний каркас (сборный или монолитный)

 

б) ствольно-оболочковая в отличие от оболочковой характерна тем, что в восприятии горизонтальных и вертикальных нагрузок совместно с внутренним стволом участ­вует замкнутая наружная оболочка-коробка, образованная кон­струкциями наружных стен здания и способная благодаря соот­ветствующим связям работать под действием горизонтальных нагрузок как одно целое.

 

 

ВОПРОС 13

Комбинированные конструктивные системы многоэтажных зданий. Несущие конструкции. Принцип работы систем. Для каких типов многоэтажных зданий целесообразно применять данные системы

Конструктивная система – пространственная система, состоящая из совокупности вертикальных и горизонтальных стержневых, плоскостных или объемных элементов – несущих конструкций и связей, соединяющих эти конструкции.

Комбинированный несущий остов состоит из различных сочетаний стержневых и плоскостных вертикальных элементов (стоек каркаса и стен)

Конструктивная система при комбинированном несущем остове:

1. Каркасно-стеновые. Несущие конструкции - стены и колонны.

 

2. Ствольно-каркасная. В центре здания проектируется монолитное ядро, внутри которого располагаются лестнично-лифтовые узлы. Ядро может иметь замкнутую форму, реже разомкнутую (крест). По краям располагаются колонны каркаса. Плюс такой системы – свобода планировки. Ядер в одном здании может быть несколько. Жесткость обеспечивается за счет ядра и колонн.

 

 

3. Каркасно-оболочковая система. Здание несущими конструкциями, которого является внешняя ж\б оболочка и внутренний каркас. Оболочка монолитная. Каркас монолитный и сборный.

 

4. Ствольно-оболочковая система.

 

 

5. Каркас в пределах 1-3 этажей, выше стеновая система

 

Такая система характерна для строительства многоэтажных жилых зданий на магистральных улицах, а также гостиниц, санаториев и т.п., т.е. зданий, в которых функционально используют первые этажи.

 

6. Часть этажа в каркасе, а часть в стеновой системе.

 

Комбинированныйнесущий остов чаще применяется при строительстве гражданских многоэтажных зданий; в промышленном же строительстве он используется значительно реже.

 

 

ВОПРОС 14

Понятие строительной системы.

 

Под строительной системой понимается совокупность основных строительных материалов вкупе со способами их использования в конструкции здания. Следует отметить, что понятие строительной системы в первую очередь характеризует несущие стены. Фундамент, крыша, перекрытия и перегородки в некоторой степени независимы от материалов и конструкции основных стен.

Примеры строительных систем:

- Здание с несущими стенами из крупных бетонных блоков;

- Каркасно-панельный дом из сборного железобетона;

- Здание с поперечными несущими стенами из кирпича и навесными панелями и т.п.

Во всех случаях рассматривается материалы и изделия несущего остова зданий вкупе с методами возведения стен.

 

При выборе строительных систем имеет значение класс здания по уровню ответственности, задающий требования к степени огнестойкости и долговечности и ограничивающий применение материалов и конструкций.

 

 

ВОПРОС 15

Технология возведения зданий со стеновым несущим остовом(с несущими стенами из кирпичной кладки,из сборных ж.б. панелей, из монолитного ж.б)

Основные строительные системы при строительстве многоэтажных зданий с несущими стенами:

-традиционные из камня (кирпича) и мелких блоков;

-крупноблочные и крупнопанельные;

-из монолитного железобетона.

Традиционная каменная кладка всё еще составляет значительную долю в жилищном строительстве, хотя постепенно вытесняется индустриальным и, прежде всего, крупнопанельными системами или монолитными железобетонными. Каменные стены здания возводят из глиняного и силикатного кирпича, керамических пустотельных блоков, из искусственных и естественных камней правильной формы.

Междуэтажные перекрытия многоэтажных зданий с каменными стенами выполняют из железобетонных сплошных и многопустотных плит.

Остовы каменных зданий высотой 10-14 этажей обычно решаются с применением стенового остова или остова с неполным каркасом с плитами перекрытий, опирающимися на наружные кирпичные стены и на продольные ригели каркаса.

Здания, возводимые методом традиционной кладки, претерпели в последние годы изменения: наружные стены, которые обычно возводились полнотелыми с применением лицевого кирпича и т.п., в настоящее время, по требованиям санитарных и теплотехнических норм, применяются только в виде многослойных стен с использованием утеплителя. Толщина внутренних несущих стен осталась без изменения 380 мм до 6-ти этажей, а при росте этажности в нижних этажах эта толщина увеличивается (от 510 мм до 770 мм). Обычная высота таких зданий 14 этажей.

Многоэтажные крупноблочные здания повторяют конструктивные схемы кирпичных домов; однако систему с продольными стенами, по соображениям их устойчивости, применять при количестве этажей более пяти не рекомендуется.

Наружные стены выполняют из легкобетонных блоков с двухрядной разрезкой, в системе которой основными являются простеночные блоки и блоки-перемычки. На глухих легкобетонных блоков наружных стен принимают 400, 500 или 600 мм в зависимости от климатических условий участка строительства.

За последнее время при строительстве зданий со стеновым несущим остовом преимущественно применяется две строительные системы:

-здания с монолитными железобетонными несущими стенами;

-здания из крупных панелей.

Что же касается крупнопанельной системы строительства, то она продолжает быть вполне конкурентоспособной и на сегодняшний день.

 

 

ВОПРОС 16

Технология возведения зданий с каркасным несущим остовом (из сборного железобетонного унифицированного каркаса, из монолитного железобетона)

Сборный железобетонный унифицированный каркас представляет собой связевую каркасную систему, образованную сборными железобетонными колоннами высотой на 2..3 этажа и Т-образными ригелями с полкой для опирания плит перекрытия.

Общая устойчивость здания обеспечивается совместной работой дисков перекрытий и вертикальными диафрагмами жесткости.

Высоты этажей в унифицированном каркасе приняты 3,0; 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 6,0; 7,2

Пролеты ригелей – 1,8; 2,4; 3,0; 3,6.. 9 м. Ригели таврового сечения.

Колонны каркаса сечением 400х400 мм высотой в 2-3 этажа применяются в зданиях не более 16этажей.

Стык колонн выполняется на расстоянии 730мм выше уровня перекрытия – соединения арматурных выпусков производится на ванной сварке. В нижнем уровне колонны жестко защемлены в фундаментах – сборных железобетонных башмаках.

Диафрагмы жесткости представляют собой сборные железобетонные панели высотой на этаж толщиной 180 мм с полками для опирания плит перекрытия и без них, жестко связанные с колоннами. Сопряжение диафрагм жесткости между собой по вертикали – контактное с непосредственным опиранием верхней на нижнюю. Такая диафрагма жесткости работает на восприятие горизонтальных ветровых нагрузок. Нагрузки передаются перекрытиями.

Перекрытия в зданиях с унифицированным каркасом выполняются из сборных железобетонных много пустотных плит. Для превращения сборного перекрытия в жесткий горизонтальный диск к закладным деталям плит привариваются стальные накладки, а швы заливаются раствором. Замоноличивание перекрытий обеспечивает передачу горизонтальных усилий на связевые диафрагмы.

По осям колонн укладываются плиты, выполняющие роль распорок между ними. Они обеспечивают жесткость и устойчивость колонн на монтаже и участвуют в работе жесткого диска перекрытий, выполняя роль горизонтальной балки.

Распорки могут выполняться в виде ребристой плиты с вырезом на торцах под колонны. Плита своими ребрами опирается на полки ригеля и крепится к нему с помощью сварки закладных деталей.

 

Комплексный технологический процесс возведения монолитных железобетонных конструкций и сооружений состоит из установки опалубки, монтажа арматуры, бетонирования и распалубки. При этом необходимо учитывать время, потребное для твердения уложенного бетона. Состав простых технологических процессов, их трудоемкость и очередность выполнения зависят от вида и характеристик монолитных конструкций, применяемых механизмов и опалубки, технологических и местных особенностей производства работ. Технологию и организацию работ для каждого конкретного случая проектируют в нескольких вариантах.

Термином «опалубка» обозначают несущие, поддерживающие и формообразующие элементы из различных материалов и разной конструкции, которые после установки в рабочее положение образуют форму для укладки бетонной смеси, соответствующую конфигурации и размерам конструкции. Эти конструкции изготавливают непосредственно на месте их размещения в зданиях и сооружениях, на строительной площадке. Основное назначение опалубки – придать нужную форму бетонной смеси до ее затвердения и достижения бетоном требуемой прочности после распалубки. Опалубка должна быть достаточно жесткой и неизменяемой в рабочем положении, способной без сверхдопустимых деформаций воспринимать технологические нагрузки и давление бетонной смеси при ее укладке и уплотнении. Кроме того, опалубка в ряде случаев может нести арматуру, закладные и другие детали.

Арматуру, вводимую в бетонные конструкции для восприятия растягивающих усилий (при изгибе, растяжении, внецентренном сжатии и растяжении), располагают главным образом в растягиваемых частях. В отдельных случаях арматуру применяют для усиления бетона против сжимающих усилий. Арматуру подразделяют на рабочую, воспринимающую рабочие нагрузки, и распределительную, позволяющую распределить усилия между рабочей арматурой. Арматуру используют также для восприятия усадочных, температурных, транспортных и других временных нагрузок.

 

ВОПРОС 17 - 18

 

 

ВОПРОС 20

возникновения деформаций здания. Виды деформационных швов. Принципы и варианты устройства деформационных швов.

Деформации:

1) Температурная

2) Осадка

3) Усадка

Виды швов:

1) Температурный шов. Он делается для того, что бы предотвратить деформации здания при сжатии и растяжении:

 

Между объемами здания устраивают зазор(это и есть температурный деформационный шов).

 

Стены ставятся на единый фундамент, а также стены, которые примыкают к шву, устраивают как и наружные, но без отделки. Расстояние между швами не более 72м.

 

 

2) Осадочный шов. Делается при неравномерном давлении зданий на грунт. Шов делается если одно здание больнее или равно другого на ¼.

 

 

Фундамент в этом случае необходимо делать по плите (толщина плиты 800-1000 мм.) (никакого ленточного фундамента!!!).

 

3) Усадочный шов. (Делается при усадке, усадка - это потеря влаги материалом).

 

ВОПРОС 21.

Основные несущие конструкции. Схемы несущих остовов крупнопанельных зданий с узким, широким и смешанным шагом (размеры шагов), обеспечивающие жесткость и устойчивость.

Панель - вертикальный плоскостной элемент заводского изготов­ления, - выполняю­щий несущие, ограждающие или совмещенные функции. Это плоскостной элемент, один из размеров которого (толщина) существенно мень­ше двух других. «панель» относится к вертикальным, т.е. стеновым, конструкциям.

Обычно высота и длина панелей совпадают с размерами этажа или шага по­перечных несущих конструкций либо кратны им (панели размером «на модуль», «на 2 модуля», «на два этажа» и т.п.). Но бывает и, когда один из этих размеров недостаточно укрупнен (например, при «ленточных» па­нелях)

В настоящее время применяются следующие строительные системы с ис­пользованием крупных панелей;

1) системы панельных бескаркасных зданий с поперечными несущими стенами;

2) то же, с продольными несущими стенами;

В данных системах стеновой несущий остов собирается из «несущих пане­лей».

Стеновой несущий остов с поперечными несущими стенами:

1. с малым шагом (2,4...4,2 м); наиболее распространенные размеры ша­гов 3,0 и 3,6 м.

Характерная особенность этой системы - применение сплошных плоских плит перекрытий, а также панелей внутренних и наружных стен разме­ром «на комнату». Стыки образуются только в углах, т.е. в местах, где их наиболее на­дежно можно заделать; никаких швов в потолках комнат не имеется, что повы­шает звукоизоляцию перекрытий; трудозатраты на стройке для серий с малым шагом самые низкие. Главный недостаток шагов 3,0 и 3,6 м — планировочная жесткость. Благодаря наличию продольных стен — распорок — все элементы здания обра­зуют достаточно жесткие пространственные коробки, поэтому эта система весь­ма успешно применяется в массовом строительстве как в сложных геологиче­ских условиях, так и при строительстве зданий до 30 этажей.

Внутренние несущие панели (ж\б):

-межквартирные панели – 160мм, 180мм, 200мм

-межкомнатные – 120мм -160мм.

 

2. с большим шагом (4,8...4,2 м);

Минусы:

-нарушается звукоизоляция (через швы проникает звук),

- увеличиваются затраты,

-возрастает нагрузка на стены

Толщина внутренних панелей – 200-240мм

 

3. со смешанным шагом (чередование первых двух систем);

Стеновой несущий остов с продольными несущими стенами:

1. с одной внутренней, двумя наружными;

Не выше 10 этажей

- надо озаботиться о теплотехнике

- увеличивается нагрузка, а значит толщина.

Устойчивость системы в поперечном направлении обеспечивается панелями лестничных клеток и отдельными межквартирными панелями-вставками.

2. с двумя наружными и двумя внутренними.

- Расстояние между стенами не меньше 12 м. свободная поэтажная планировка.

- Увеличивается толщина перекрытия.

Учитывая что на каждую продольную стену приходится нагрузка с половины пролета плит-настилов, несущая способность стен существенно взрастает. Данная система применяется пока только в экспериментальном строительстве.

ВОПРОС 23

Конструктивные узлы сопряжений внутренних несущих панелей и плит перекрытий в крупнопанельных зданиях (горизонтальные стыки). Соединение стеновых панелей между собой (вертикальные стыки). Соединение плит перекрытия между собой. Передача усилий.

 

Горизонтальные стыки

Требования к стыкам:

· несущая способность;

· звукоизоляция;

· долговечность узла;

· пожаробезопасность.

 

Стыки могут быть:

а) платформенные—рекомендуется в качестве основного решения для панельных стен при двухстороннем опирании плит перекрытий, а также при одностороннем опирании плит на глубину не менее 0,75 толщины стены. Толщину горизонтальных растворных швов рекомендуется назначать на основе расчета точности изготовления и монтажа сборных конструкций. Если расчет точности не выполняется, то толщины растворных швов рекомендуется назначать равными 20 мм; размер зазора между торцами плит перекрытий принимается не менее 20 мм.;

б) контактные—рекомендуется применять при опирании плит перекрытия на консольные уширения стен или с помощью консольных выступов («пальцев») плит. При контактных стыках плиты перекрытий допускается опирать на стены без раствора (насухо). В этом случае для обеспечения звукоизоляции полость между торцами плит и стенами необходимо заполнять раствором и предусматривать арматурные связи, превращающие сборное перекрытие в горизонтальную диафрагму жесткости;

Соединение плит

Плиты перекрытия а) сварка закладных деталей;

б) скобы или петли.

 

 

Фиксаторы Консоль

Соединяют плиты

 

 

Вертикальные стыки

а) Сварка закладных деталей

 

б) Скобы или петли

 

 

ВОПРОС 24

Требования к перекрытиям, основные типы их конструктивного решения в зданиях с широким и узким шагом.

1) Поперечная система с узким шагом:

Толщина при многопустотных плитах – 220 мм.

Толщина при сплошной плите – 140-160 мм.

2) Поперечная система с широким шагом:

(шаг 4.8 – 7.2)

Толщина стен – 240 мм.

Толщина сплошной плиты – 160-180 мм.

Толщина пустотной плиты – 220мм. при шаге 4.8 м.

- 300 мм. при шаге 7.2 м

Минусы:

- нарушается звукоизоляция

- увеличиваются затраты

- возрастание нагрузки (стены необходимо делать мощнее)

Плюсы:

-большие помещения

3) Смешанный шаг:

Минусы:

- перепад по высоте

ВОПРОС 25

Конструкции навесных панелей и крепление их к несущим элементам зданий.

 

По материалам и конструкциям: однослойные и многослойные. Однослойные, как правило, из керамзитобетона (легкость и теплотехника) и применяются только в теплом климате.

 

Однослойные:

1- отделочный слой;

2-керамзитобетон;

 

3-внутренний отделочный слой цементного раствора, предназначенного под оклейку или покраску

 

 

Трехслойные:

1-отделочный слой

2-легкий бетон

3-утеплитель (пенополистирол; пеноулеритан;минеральная вата- базальтовая=150)

4- пароизоляция

5- внутренний отделочный слой

 

При стеновом остове скрепляют с помощью сварки или скобами:

 

 

При помощи скоб:

 

При помощи сварки:

При каркасном остове скрепляют так же, как в стеновом остове:

 

ВОПРОС 26

Конструкции навесных панелей на гибких связях и крепление их к несущим элементам зданий

 

1- отделочный слой

2 - утеплитель (пенополистирол; пеноулеритан;минеральная вата- базальтовая=150)

3 -гибкая связь (стальная сетка, устраивают из-за разницы температур)

4 — пароизоляция

Крепление к эл. здания см. билет № 25

 

ВОПРОС 27