Элементы несущего остова каркасно-панельных зданий

Варианты несущего остова каркасно-панельных зданий

Каркасно-панельное домостроение

В крупнопанельном домостроении кроме коробчатой конструктивной системы, когда несущими вертикальными конструкциями служат панельные стены, применяют стоечно-балочные конструктивные системы, т.е. каркасные, в том числе с полным или неполным сборным железобетонным каркасом. Каркасно-панельное домостроение, как и крупнопанельное, является полносборным, т.е. все конструктивные элементы таких зданий изготавливают в заводских условиях и из этих элементов на строительных площадках собирают дома.Как уже упоминалось, в каркасно-панельном домостроении могут применяться следующие конструктивные схемы (рис. 4.1.): с полным поперечным каркасом (рис.4.1.а); с полным продольным каркасом (рис. 4.1.б); с полным пространственным каркасом (рис. 4.1.в.); с неполным поперечным каркасом и несущими наружными продольными стенами (рис. 4.1.г.); с полным безбалочным каркасом (рис.4.1.д.) и с неполным безбалочным каркасом (рис.4.1е.).

Рис. 4.1. Конструктивные схемы каркасно-панельных зданий:

а – с полным поперечным каркасом; б – с полным продольным каркасом; в – с полным пространственным каркасом; г – с неполным поперечным каркасом и продольными наружными несущими стенами; д – с полным безбалочным каркасом; е – с неполным безбалочным каркасом

В конструктивных схемах с полными балочными каркасами вертикальными несущими конструкциями являются колонны, а горизонтальными несущими конструкциями - поперечные или продольные или поперечные и продольные балки. Несущими конструкциями перекрытий при таких конструктивных схемах и системах могут служить плиты-настилы или плиты-панели, опираемые на балки каркасов.

При конструктивной схеме с неполным поперечным каркасом и несущими наружными продольными стенами вертикальными несущими конструкциями служат наружные продольные стены и внутренние колонны, на которые опирают поперечные или продольные балки, а на балки или балки и стены укладывают несущие элементы перекрытий в виде плит-настилов или плит-панелей. При конструктивной схеме с полным безбалочным каркасом на вертикальные несущие конструкции – колонны – непосредственно опирают усиленными опорными углами плиты-панели перекрытий, а при конструктивной схеме с неполным безбалочным каркасом плиты-панели перекрытий опирают непосредственно на внутренние колонны каркаса и на несущие стены.

а) Колонны несущего остова каркасно-панельных зданий

Колонны в полносборном железобетонном каркасе могут иметь длину (высоту) от одного до пяти этажей, что позволяет в каркасах зданий определенной этажности и высоты применять бесстыковые колонны (рис. 4.2.А.). Такие колонны имеют поперечное сечение 300х300 мм и их устанавливают в зданиях высотой до пяти этажей со сравнительно невысокой полезной нагрузке на перекрытия (до 80 МПа). Кроме бесстыковых колонн в каркасах могут применяться и стыкуемые элементы колонн высотой от одного до четырех этажей с поперечным сечением 400х400 мм и их используют в более высоких зданиях и под более высокие нагрузки (рис. 4.2.Б.). На рис. 4.3.А. и 4.3.Б. приведены варианты составных элементов участка унифицированого сборного железобетонного каркаса и сопряжения этих элементов одного с другим.

В зависимости от вида каркаса (поперечный, продольный, пространственный), местоположения колонн в каркасе (средние и крайние ряды) и вида стеновых панелей (самонесущие и ненесущие) колонны на уровне каждого этажа могут быть одно-, двух-, трех- и четырехконсольными, т.е. у них устраивают консоли для поэтажного опирания балок каркасов (чаще всего в виде варианта скрытого стыка) и ненесущих наружных стеновых панелей. Одноконсольные колонны устанавливают в крайних рядах поперечных каркасов с самонесущими стенами, двухконсольные – в крайних

рядах продольных каркасов с самонесущими стенами и поперечных каркасов с ненесущими стенами, а также в средних рядах поперечных и продольных

Рис. 4.2.А. Типы и номенклатура колонн сечением 300х300 мм для каркасно-панельных зданий высотой до пяти этажей

каркасов. Трех- и четырехконсольные колонны могут применяться в пространственных каркасах, при этом трехконсольные – в крайних рядах с самонесущими стенами, а четырехконсольные – в крайних рядах с ненесущими стенами и в средних рядах.

Рис. 4.2.Б. Типы и номенклатура колонн сечением 400х400 мм каркасно-панельных зданий

Рис. 4.3.А. Составные элементы унифицированного сборного железобетонного каркаса и вариант их сопряжения:

а – колонна; б – рядовая балка; в – наружная балка; г – диафрагма жесткости и её сопряжение с колонной; д – варианты расположение в плане пространственных диафрагм жесткости; 1 – колонна; 2 – стенка диафрагмы жесткости; 3 – полка-консоль стенки жесткости; 4 – закладные детали; 5 – стальные накладки

Рис. 4.3.Б. Вариант конструкции узла опирания балки на колонну каркаса:

а – общий вид узла; б – конструкция узла; 1 – колонна; 2 – балка; 3 – плита-настил (распорка) перекрытия; 4 – закладные детали; 5 – верхняя накладка; 6 - сварные швы

Колонны неполных каркасов тоже могут быть одно-, двух-, трех- и четырехконсольными в зависимости от вида каркаса, т.е. направления расположения несущих балок, и местоположения колонн в каркасе (внутренние средние или торцевые). Кроме элементов колонн с консолями в каркасах с поэтажными платформенными стыками между элементами колонн могут также применяться бесконсольные элементы колонн высотой на этаж (рис. 4.4.А.).

Рис. 4.4.А. Платформенные поэтажные стыки между элементами колонн:

а – платформенный стык колонн с балками; 1 – опорный конец балки; 2 – закладные детали; 3 – балка; 4 – швы сварки; 5 – панели перекрытий; 6 – верхний элемент колонны;

7 – нижний элемент колонны;

б – то же, с панелями перекрытий; 1 – панели перекрытий; 2 – монтажные отверстия; 3 – верхний и нижний элементы колонны; 4 – швы сварки закладных деталей элементов колонны с панелями перекрытий

Рис. 4.4.Б. Варианты конструкций стыков колонн каркасов:

а – сферический с передачей усилий с бетона на бетон; 1 – продольные арматурные стержни-выпуски, стыкуемые ванной сваркой; 2 – стыковые ниши; 3 – сферическая бетонная поверхность; 4 – паз для поперечного арматурного хомута;

б – плоский безметальный стык; 1 – центрирующий бетонный выступ; 2 – ванная сварка арматурных выпусков; 3 – цементный раствор омоноличивания; 4 – стыковые ниши; 5 – продольные арматурные стержни-выпуски; 6 – арматурные сетки поперечного армирования

Торцы колонн или их элементов выполняют усиленными поперечным армированием и снабжают или выпусками продольной арматуры, или стальными оголовниками, или закладными деталями для соединения этих колонн или их элементов между собой и с другими конструкциями. После сварки соединяемых элементов стыки омоноличивают (рис. 4.4.Б.).

б) Балки несущего остова каркасно-панельных зданий

Горизонтальными несущими элементами в каркасах каркасно-панельных зданий, на которые укладывают несущие элементы перекрытий, являются опирающиеся на торцы или на обычные или скрытые консоли колонн железобетонные балки прямоугольного сечения (одиночные или парные) или таврового сечения с одной или двумя полками в нижней части. Для опирания ненесущих навесных стеновых панелей в каркасах используют поэтажные фасадные балки, в том числе и Z-образного сечения. При этом одиночные балки прямоугольного сечения опирают или на торцы (платформенный стык) или консоли колонн, парные – на консоли колонн, а балки таврового сечения опирают на консоли (вариант скрытого стыка). Элементы перекрытий – плиты-настилы или плиты-панели - опирают по верху прямоугольных балок, а при тавровых или Z-образных балках их опирают на нижние полки балок, что позволяет уменьшить высоту этажа (рис. 4.5. и 4.14.Б.).

Размеры поперечных сечений балок зависят от величины перекрываемого пролета и величины воспринимаемых нагрузок. Так, например, унифицированные балки таврового сечения имеют высоту 450 или 600 мм, а ширину в нижней части – от 400 до 600 мм в зависимости от вида примыкающего перекрытия.

Рис. 4.5. Варианты узлов сопряжения несущих конструкций:

А и Б – опирание балок на средние (А) и фасадные (Б) колонны каркаса; В – опирание плит-настилов перекрытий на балки таврового сечения; Г – шпоночный шов между плитами-настилами перекрытий; 1 – колонна; 2 – однополочная балка; 3 – рядовая двухполочная балка; 4 – цементный раствор; 5 – закладные детали; 6 – консоль колонны; 7 – плита –настил перекрытия; 8 – наружная стеновая панель

Рис. 4.6. Номенклатура сборных железобетонных балок одного из серийных вариантов каркаса каркасно-панельных зданий

На рис. 4.6. в качестве примера приведена номенклатура железобетонных сборных балок одного из серийных вариантов сборного каркаса каркасно-панельных зданий.

в) Перекрытия каркасно-панельных зданий

Перекрытия в каркасно-панельных зданиях с балочными каркасами выполняют из многопустотных или ребристых плит-настилов, при этом плитами-настилами перекрывают пролеты до 9 м. Номинальная ширина многопустотных плит-настилов или 1200, или 1500 или 1800 мм, а высота 220 или 300 мм. Ребристые плиты-настилы имеют номинальную ширину 1500 мм и высоту – 220 или 300 мм и их применяют или совместно с многопустотными настилами и укладывают в местах прохода инженерных коммуникаций, так как между ребрами плит-настилов можно устраивать отверстия для пропуска инженерных коммуникаций, или же перекрытия выполняют только из этих плит-настилов.

Рис. 4.7. Вариант совместного применения многопустотных и ребристых плит (а) и виды плит-настилов перекрытий каркасно-панельных зданий (б)

Кроме многопустотных и ребристых плит-настилов для устройства перекрытий могут применяться плиты типа 2Т шириной 3000 мм и высотой 600 мм. Плиты-настилы и плиты типа 2Т в перекрытиях опирают на балки каркасов, при этом на прямоугольные балки их укладывают по верху, а на балки таврового сечения – на нижние полки (рис. 4.5. и 4.7.).

Кроме плит-настилов в качестве несущих элементов перекрытий в зданиях с балочными каркасами могут применяться плиты-панели размером на перекрываемую ячейку (рис. 3.21.) и опирающиеся на балки каркаса, а в безбалочных каркасах - только плиты-панели размером на перекрываемую ячейку (рис. 4.4.А.) и опирающиеся своими усиленными углами непосредственно на торцы колонн каркаса (платформенный стык).

Перекрытия каркасно-панельных зданий, состоящие из балок каркасов, соединенных с колоннами сваркой, и плит-настилов или плит-панелей, соединенных сваркой с балками или колоннами, а также с замоноличенными бетоном шпоночными швами между стыкуемыми элементами образуют поэтажные горизонтальные диафрагмы жесткости.

г) Стены-диафрагмы жесткости каркасно-панельных зданий

Поскольку в каркасно-панельных зданиях отсутствуют совместно работающие несущие продольные и поперечные стены, обеспечивающие пространственную жесткость и устойчивость несущего остова зданий, то каркасы этих зданий снабжают на всю высоту здания вертикальными стенами-диафрагмами, располагаемыми вплотную к колоннам вдоль и поперек здания. В плане здания на каждом этаже в одном и том месте стены-диафрагмы образуют ядра жесткости, имеющие или крестообразную форму, или форму прямоугольника или двутавра, или другую соответствующую форму (рис. 4.3.А.д.). Расстояние между ядрами жесткости по длине здания принимают от 24 до 36 м и их устраивают в средней части непротяженного здания или в средней части температурно-деформационных отсеков. Стены-диафрагмы устраивают из железобетонных панелей толщиной не менее 140 мм и высотой на этаж и они имеют вверху двух- или односторонние полки-консоли для опирания несущих элементов перекрытий (рис. 4.8.А. и 4.8.Б.). Поскольку стены-диафрагмы в местах их установки в каркасе выполняют роль балок для опирания несущих элементов перекрытий, то по высоте стены-диафрагмы располагают таким образом, чтобы уровни их полок-консолей соответствовали поэтажным опорным уровням балок каркасов.

Рис. 4.8.А. Вариант поперечных сечений двух- и одно консольных железобетонных панелей стен-диафрагм жесткости.

Ширина панелей стен-диафрагм жесткости при шаге или пролете между колоннами до 6 м равна расстоянию в свету между колоннами, а при больших шаге или пролете стены-диафрагмы устраивают составными по ширине. Панели стен-диафрагм могут быть глухими или с проемами. Элементы составных стен-диафрагм между собой и стены-диафрагмы с колоннами и между собой соединяют сваркой закладных деталей, а швы между соединяемыми элементами заполняют раствором.

Рис. 4.8.Б. Вариант примыкания вышестоящей панели стены-диафрагмы к нижестоящей и опирания на стены-диафрагмы многопустотных плит-настилов перекрытий:

1 – нижестоящая панель стены-диафрагмы; 2 – то же, вышестоящая; 3 – полки-консоли; 4 – многопустотные плиты-настилы перекрытия; 5 – цементный раствор

д) Температурно-деформационные швы в каркасно-панельных зданиях

Температурно-деформационные швы в каркасно-панельных зданиях устраивают путем установки в месте шва на всю высоту здания парных поперечных рам, т.е. парных колонн и опираемых на них парных балок по всей ширине здания. Расстояние между осями колонн в температурно-деформационных швах назначают в зависимости от размеров поперечного сечения колонн и толщины элементов наружных стен, заводимых в зазор между колоннами. Это позволяет использовать ограниченное количество типоразмеров доборных конструктивных элементов наружных стен, перекрытий и покрытий при устройстве температурно-деформационных швов (рис. 4.9.).

Элементы перекрытий и покрытий в зоне температурно-деформационного шва опирают на полки двухполочных тавровых балок перекрытий и покрытий или на привариваемые к закладным деталям однополочных балок опорные элементы, например, в виде прокатных уголков (рис. 4.9.А.). Для обеспечения возможности скольжения элементов перекрытий и покрытий в зоне шва по полкам балок или опорным элементам между ними укладывают с одной из сторон двухслойные рубероидные прокладки.

А

Рис. 4.9. Вариант решения

температурно-деформационного шва:

А – в плоскости перекрытия;

Б – стык наружных стеновых панелей; 1 – защитное покрытие; 2 – эластичная мастика; 3 – упругий шнур-прокладка; 4 – колонна; 5 – кирпичная кладка; 6 – цементный раствор; 7 – балка; 8 – плита-настил перекрытия; 9 – бетон замоноличивания; 10 – два слоя рубероида; 11 – доска; 12 – просмоленная пакля; 13 – стальные уголки; 14 – штукатурка

Дата добавления: 2015-04-25