Элементы сборных железобетонных каркасов

Классификация компоновочных и конструктивныхсхем каркасов

Общие сведения о каркасах

Каркасы жилых зданий

В зданиях с каркасной конструктивной схемой несущий остов включает элементы каркаса. Каркас состоит из вертикальных несущих конструкций – колонн, горизонтальных несущих конструкций – балок или плит и конструкций связей. В каркасных зданиях вся нагрузка воспринимается элементами каркаса, что позволяет чётко разделить основные конструкции зданий на несущие и ограждающие. Вследствие этого появляется возможность более эффективно использовать свойства материалов, т. е. несущие конструкции изготавливать из высокопрочных материалов, а ограждающие – из материалов, менее теплопроводных, влаго-, морозо- и коррозиестойких и обладающих хорошей звукоизоляционной способностью. К тому же несущие элементы каркасов размещаются внутри зданий, что защищает их от неблагоприятных воздействий внешней среды.

В каркасных зданиях имеется возможность более свободной планировки помещений, так как при каркасной конструктивной схеме отсутствуют внутренние несущие стены. Каркасы многоэтажных жилых зданий устраивают преимущественно из железобетона. Такие каркасы более долговечны, огнестойки и более экономичны по расходу стали.

Железобетонные каркасы жилых зданий могут быть сборными и монолитными. По сравнению с бескаркасными зданиями устройство сборных каркасов требует на 20–30 % больше стали, включая стыки и закладные детали. К тому же стоимость зданий со сборными каркасами на 5–10 % выше. При устройстве монолитных каркасов стоимость зданий снижается на 15–20 %, расход бетона до 20 % и стали до 20–25 %. Монолитные каркасы целесообразно выполнять в унифицированной сборно-разборной опалубке, что существенно снижает трудозатраты и расход лесоматериалов на её устройство.

В зависимости от материала несущих конструкций каркасы бывают:

· деревянные – в зданиях до 2 этажей;

· железобетонные – до 30 этажей;

· стальные – без ограничения по высоте, но наиболее целесообразны для высотных зданий.

В зависимости от конструктивной схемы каркасы бывают полными инеполными (см. п. 10.2). При устройстве полных каркасов колонны устанавливают внутри и по наружному периметру зданий. Балки в полных каркасах располагают поперёк здания (чаще всего) или вдоль здания либо перекрёстно. При устройстве неполных каркасов колонны устанавливают только внутри здания, а роль вертикальных несущих конструкций вместо колонн крайних рядов выполняют наружные продольные несущие стены. Балки в таких каркасах располагают поперёк (неполный поперечный каркас) или вдоль здания (неполный продольный каркас).

Каркасы в зависимости от их компоновки бывают однопролётными и многопролётными, одноэтажными и многоэтажными (рис. 5.1), а в зависимости от способа обеспечения жёсткости и устойчивости каркасы бывают (рис. 19.1):

а) рамной конструктивной схемы;

б) связевой конструктивной схемы;

в) рамно-связевой конструктивной схемы.

Жёсткость и устойчивость каркасов рамнойконструктивной схемы обеспечивается жёстким соединением вертикальных (колонн) и горизонтальных (балок или плит) элементов каркаса в узлах. Такие каркасы наиболее целесообразны в монолитном исполнении, но могут быть и сборными.

При связевой конструктивной схеме жёсткость и устойчивость каркаса достигается установкой продольных или поперечных связей или установкой связей в обоих направлениях. Связи могут быть в виде стальных диагональных или портальных конструкций, но чаще в виде сплошных железобетонных стенок (см. рис. 5.2), образующих в плане ломаные или замкнутые контуры (рис. 19.1).

Вертикальные связи каркасов называют вертикальными диафрагмами жёсткости и их устанавливают с шагом 24–36 м. В каркасах со связевой конструктивной схемой вертикальные нагрузки воспринимают в основном колонны каркаса, а горизонтальные – элементы связей.

Каркасы связевой конструктивной схемы целесообразны в сборном и монолитном вариантах, так как в этом случае форма и размеры сборных конструктивных элементов каркаса могут быть одинаковыми для всех этажей, т. е. балки одинаковой формы выполняют с одинаковым армированием и прочностью, а колонны нижних более нагруженных этажей устраивают с большим армированием и с более высокой прочностью бетона.

Рис. 19.1. Типы каркасов в зависи-мости от способа обеспечения жёст-кости и устойчи-вости: а – рамная; б – связевая; в – рамносвязевая; г – с ядром жёст-кости

В рамных и связевых каркасах многоэтажных зданий устраивают горизонтальные диафрагмы жёсткости, располагая их через несколько этажей в виде замоноличенных железобетонных перекрытий. Эти диафрагмы служат для перераспределения горизонтальных ветровых нагрузок между рамами или вертикальными связями.

В каркасах рамно-связевой конструктивной схемы жёсткость и устойчивость обеспечивается как элементами рам (жёсткими узлами), так и диафрагмами жёсткости (связями). Распределение усилий между элементами таких каркасов происходит в зависимости от жёсткости этих элементов. Рамно-связевая схема целесообразна в металлических и монолитных железобетонных каркасах, а сборные железобетонные каркасы такой схемы допускается применять при строительстве в сейсмоопасных районах или на просадочных территориях.

Членение сборных железобетонных каркасов на монтажные элементы зависит от многих факторов, основные из которых следующие:

1) технология изготовления;

2) условия транспортировки и монтажа;

3) надёжность работы узлов и соединений и каркаса в целом;

4) затраты труда и стоимость изготовления, транспортировки и монтажа.

Колонны каркасов могут быть высотой на один или два этажа или многоэтажными. Наиболее часто применяют колонны с двухэтажным членением, что снижает количество стыков по сравнению с одноэтажными колоннами и не усложняет технологию изготовления и транспортировки. По форме колонны бывают консольными, бесконсольными, Г- или Т-образной формы (рис. 19.2).

Рис. 19.2. Колонны сборных каркасов: I – одноэтажные; II – двухэтажные; а – колонны из крайних и средних рядов с консолями; б – колонны крайних и средних рядов со скрытыми консолями и с консолями балконов и лоджий; в – колонны крайних рядов Г-образной формы и средних рядов Т-образной формы; г – колонны одноэтажной разрезки (с платформенным стыком)

Рис. 19.3. Вари-анты стыков колонн: а – свар-ка выпусков ар-матуры с после-дующим обето-нированием сты-ков; б – на эпок-сидных полимер-растворах; в – платформен-ный; г – со сталь-ными оголовка-ми; д – на болтах с фрезерованны-ми опорными стальными пли-тами

Поперечное сечение колонн может быть квадратным, прямоугольным, круглым, кольцевым, но чаще применяют квадратные колонны со стороной 300 мм (до 5 этажей) и 400 мм (свыше 5 этажей). Стыки колонн по высоте устраивают: сваркой выпусков арматуры с последующим омоноличиванием стыка; соединением оголовков колонн с помощью болтов или сварки; устройством платформенного стыка, т. е. колонны опирают друг на друга через опорные участки несущих элементов перекрытий (см. рис. 19.3). Для обеспечения удобства выполнения работ по стыковке колонн расстояние от перекрытия до стыка принимают 60–80 см.

Балки в каркасах могут быть длиной на пролёт или шаг между колоннами, иметь длину, равную величине проёма между Г- или Т-образными колоннами, а также могут быть многопролётными неразрезными. При выборе типа балок следует иметь в виду, что неразрезные балки чувствительны к точности монтажа и осадкам опор, но более экономичны по расходу материалов. Как указывалось выше, пролёт L – это расстояние между несущими вертикальными конструкциями (колоннами) поперёк здания, а шаг B – это расстояние между несущими вертикальными конструкциями (колоннами) вдоль здания.

Балки в каркасах могут иметь прямоугольное, тавровое (с полками вверху или внизу) и Z -образное поперечное сечение (рис. 19.4).

Рис. 19.4. Балки сборных каркасов: I – поперечные сечения балок; II, III – общие виды; а – парные прямоугольного сечения; б – одиночная прямоугольного сечения; в – тавровая; г – тавровая перевёрнутая; д, е, ж, и – варианты фасадных балок

Рис. 19.5. Типы опирания балок на стойки каркаса: а – на консоли; б – на торцы колонн (платформенный стык); в – в пазы-гнезда колонн; г – на скрытые консоли; д – на четверти консолей Г- и Т-образных колонн

Рис. 19.6. Варианты узлов соединения колонн и балок каркаса: а – с открытой консолью; б – со скрытой консолью; в – со сваркой стыковых стержней и последующим замоноличиванием; 1 – колонна; 2 – балка; 3 – открытая консоль; 4 – скрытая консоль; 5 – закладные детали; 6 – стыковые стержни; 7 – вставные стержни; 8 – сварка; 9 – раствор омоноличивания; 10 – шпонки

Опирание балок может выполняться на консоли колонн, на торцы колонн, на скрытые консоли и на четверти консолей Г- или Т-образных колонн (см. рис. 19.5). Варианты узлов соединения колонн и балок каркаса показаны на рис. 19.6.

Кроме рассмотренных балочных применяют и безбалочные каркасы, в которых плиты перекрытий опирают непосредственно на торцы колонн своими усиленными углами. В этом случае размеры плит в плане равны размерам ячейки каркаса (рис. 19.7).

Рис. 19.7. Вариант узлов сопряжения колонн и ребристых плит перекрытий в безбалочном каркасе: а – крайний ряд колонн, примыкающий к стене; б – то же, средний ряд; 1 – колонна вышележащего этажа; 2 – металлический оголовник; 3 – закладные элементы в опорных частях плит перекрытий; 4 – ребристые плиты перекрытий; 5 – колонна нижележащего этажа; 6 – отверстия для фиксирующего штыря

Рис. 19.8. Вариант вертикальной диаф-рагмы жёсткости каркаса: а – фрагмент диафрагмы жёсткос-ти; б – железобетон-ная стенка жёсткости; 1 – колонна; 2 – стенка жёсткости; 3 – места стыковых соединений; 4 – выступы и впадины горизонтального шпо-ночного стыка между смежными по вертика-ли стенками жёсткости; 5 – крайние стержни арматуры стенки; 6 – выпуск арматуры для соединения с колонной; 7 – пустотный настил

Вертикальные диафрагмы жёсткости представляют собой сплошные железобетонные стенки (при необходимости с дверными проёмами), имеющие в верхней части утолщение с одной или двумя полками для опирания плит перекрытий. С колоннами и между собой диафрагмы соединяют с помощью сварки закладных деталей и с последующим замоноличиванием вертикальных и горизонтальных швов, возможно шпоночного типа (рис. 19.8).

Дата добавления: 2015-04-24