КАРКАСНЫЕ МНОГОЭТАЖНЫЕ ЗДАНИЯ Этапы монтажа Несущий остов каркасных

КАРКАСНЫЕ МНОГОЭТАЖНЫЕ ЗДАНИЯ

Этапы монтажа

Несущий остов каркасных зданий состоит из: - фундаментов; - несущих колонн; ригелей; плит перекрытий. КАРКАСЫЕ ЗДАНИЯ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ОСОБЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАРКАСАМ Особое внимание уделяют устойчивости и пространственной жесткости каркасов. Горизонтальное смещение верха высотного здания от горизонтальной (ветровой нагрузки) не должно превышать1/500 высоты.

Различают следующие виды каркасных зданий: - одноэтажные, - многоэтажные (а, б, в); - однопролетные (а, б), - многопролетные (б), - с консолями (в), - без консолей (а, б).

КАРКАСЫЕ ЗДАНИЯ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ Достоинства: не ограничены возможности объемно - планировочных решений свободный план; свободный фасад; свободное проектирование стенового ограждения; унификация строительных изделий; небольшой вес конструкций; плоская эксплуатируемая кровля.

По материалу несущих конструкций: железобетонный, применют в зданиях высотой до 30-ти этажей. Железобетонные каркасы могут быть - сборными, - монолитными, - сборно-монолитными (комбинированными). стальной (ограничений по проектированию нет). Несущие конструкции каркаса могут быть выполнены из разных материалов (стали и ж/б). деревянный, проектируют для зданий не выше двух этажей. КАРКАСЫЕ ЗДАНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ КАРКАСОВ

2. По составу : полный каркас колонны устанавливают как внутри, так и по периметру здания; ограждающие стены могут быть навесными и самонесущими (с опорой на свой фундамент); неполный каркас колонны устанавливают только внутри здания, наружные стены являются несущими. 2 — колонны; 3 — ригели; 4 — плиты перекрытий.

3. По расположению ригелей: 1 — самонесущие стены; 2 — колонны; 3 — ригели; 4 — плиты перекрытий. поперечное (б) - достигается максимальная высота световых проемов; продольное (а) - создаются благоприятные условия для прокладки в продольных коридорах инженерных сетей; перекрестное;

безригельная (в) схема 1 — самонесущие стены; 2 — колонны; 5 — надколонная плита перекрытия; 6 — межколонные плиты; 7 — панель-вставка.

4. По конструктивной схеме каркаса: (устойчивость и жесткость каркаса достигается применением 3-х основных конструктивных схем) рамные; рамно-связевые; связевые.

представляет систему поперечных и продольных рам; Рамная схема каркасА рамы состоят из колонн (2) и ригелей (3);

устойчивость и пространственная жесткость каркаса обеспечены жесткими узлами сопряжений ригелей с колоннами в обоих направлениях; горизонтальную и вертикальную нагрузки воспринимают продольные и поперечные рамы. ригели с колоннами жестко соединены в узлах в продольном и поперечном направлениях;

Рамный каркас может быть - железобетонным монолитным; - железобетонным сборным; - стальным. применяют в общественных (и производственных) зданиях, требующих свободной планировки помещений в обоих направлениях.

представляет систему плоских рам в поперечном направлении (поперечных рам) Рамно-связевая схема каркасА 1 — ригели; 2 — диафрагмы. и вертикальных элементов (диафрагм) жесткости в продольном направлении;

устойчивость и пространственная жесткость каркаса обеспечена совместной работой рам и диафрагм жесткости; вертикальную и горизонтальную нагрузки воспринимают как плоские рамы, так диафрагмы жесткости. диафрагмы жесткости выполняют решетчатыми, в виде стальных диагональных(а) или портальных (б) конструкций; сплошными, в виде ж/б стенок;

рамно-связевый каркас может быть - железобетонным монолитным; - железобетонным сборным; - стальным. применяют в общественных (и производственных) зданиях, требующих свободной планировки помещений в обоих направлениях.

представляет собой систему несущих колонн и ригелей, а также вертикальных и горизонтальных элементов (диафрагм) жесткости; вертикальные диафрагмы жесткости (2) расположены как в продольном, так и в поперечном направлениях; связевая схема каркаса 2 – вертикальные диафрагмы; 3 – диски перекрытий.

вертикальные диафрагмы жесткости выполняют решетчатыми, в виде стальных диагональных(а) или портальных (б) конструкций; сплошными, в виде ж/б стенок; диафрагмы жесткости располагают с интервалами 24-36 м;

горизонтальные диафрагмы жесткости (4) по высоте здания расположены через несколько этажей; функцию горизонтальных диафрагм жесткости выполняют ж/б диски перекрытия;

вертикальную нагрузку воспринимают колонны, горизонтальную нагрузку воспринимают диски перекрытия и диафрагмы жесткости. устойчивость и пространственная жесткость обеспечена пространственной работой элементов каркаса;

Элементы каркаса. Колонны. КЛАССИФИКАЦИЯ Колонна (2) – это несущий элемент каркаса.

Колонны. КЛАССИФИКАЦИЯ 1. По материалу: железобетонные (бетон класса В15; В25; В30; В45);

стальные.

2. По высоте: одноэтажные (на высоту этажа); двухэтажные (на высоту двух этажей); многоэтажные.

3. По местоположению: рядовые; фасадные; торцевые; угловые; связевые … колонны лоджий.

- с обычными консолями, - со скрытыми консолями. (ТУ 400-1-70-91, изм.1-7) бесконсольные; с консолями 4. По условиям опирания ригелей:

1. по типу сечения: Сечение ж/б колонн принимают одинаковое по всей высоте здания. В унифицированном каркасе стандартные сечения: 300х300мм - в зданиях до 5-ти этажей, 400х400мм - в зданиях свыше 5-ти этажей. Термин. Унификация – это единообразие объемно-планировочных размеров здания и форм конструктивных элементов в условиях заводского изготовления. Железобетонные колонны. Классификация

2. по виду арматуры: с гибкой арматурой (г), как правило в зданиях до 5 этажей; с жесткой арматурой (д) – колонна с большей несущей способностью, в зданиях до 30 этажей. Несущую способность колонн увеличивают не за счет увеличения сечения, а путем увеличения: прочности бетона, плотности установки арматуры. Стержни гибкой арматуры; 3. Хомуты. Жесткая арматура

Для сопряжения между собой и с другими элементами каркаса (например, ригелями) ж/б колонны имеют специальные торцы или оголовники, консоли и закладные детали. Железобетонные колонны. Стыки

стык со стальными оголовниками (бетонный торец закрыт стальными элементами, соединяю торцы с помощью сварки); Стыки ж/б колонн между собой (колонна с гибкой арматурой): 1.Стержни продольной гибкой арматуры колонны. 4.Центрирующая стальная прокладка. 5.Стальной оголовник (прокатные уголки). 6.Стыковые стержни. 7.Сварной шов.

безметальный стык (особым образом сформированные бетонные торцы стыкуют с помощью сварки арматурных выпусков (10)); 9 - сферическая бетонная поверхность; 10 - стержни продольной арматуры, стыкуемые ванной сваркой; 11 - стыковые ниши; 12 - паз для монтажного хомута.

2 - жесткая арматура типа сердечник; 9 - прокладная фрезерованная стальная пластина; 10 – монтажные болты; 11 – стальные ушки. Стык ж/б колонн между собой (колонна с жесткой арматурой) типа сердечник, (осуществляется через стальную прокладную пластину (9), при помощи болтов (10)).

Стальные колонны. Классификация 1. по типу сечения: Могут воспринимать гораздо большие нагрузки, чем ж/б колонны.

Стыки стальных колонн Сварные - с помощью накладок - встык

на (высокопрочных) болтах

Стыки колонн располагаются на 30-40 см выше уровня перекрытия, чтобы обеспечить удобство обработки места стыковки.

Элементы каркаса. РИГЕЛИ Ригель (3) – это несущий элемент каркаса.

РИГЕЛИ. КЛАССИФИКАЦИЯ По виду сечения: сплошные (при небольших пролетах); сквозные (в виде фермы, при больших пролетах).

Высоту (сечения) ригелей ориентировочно принимают ж/б - 1/10 от пролета; стальные – 1/15 от пролета.

РИГЕЛИ. КЛАССИФИКАЦИЯ 2. по типу сечения: прямоугольные; двутавровые; тавровые; перевернутый тавр Z- образные …

Рис. Примеры сечений ж/б ригеля каркаса многоэтажных зданий

3. По расположению в здании: рядовые, фасадные, лестничные. 4. По материалу: железобетонные (пролет ограничен);

стальные прокатные (пролет ограничен) швеллер двутавр м.б. перфорированные (с отверстиями, для прокладки коммуникаций)

составные сварные из стальных листов (для больших пролетов), в виде ферм (для больших пролетов).

Соединение ж/б балок

Соединение металлических балок

Соединение ж/б колонн с ригелями. Виды соединений Ригель и колонны между собой соединяют металлическими связями. накладками по закладным деталям выпусками арматуры.

соединение с открытой консолью (ригель опирают на консоль); консоль ригель + пролет ригеля до 12м; открытая консоль усложняет организацию внутреннего пространства

соединение со скрытой консолью (ригель опирают на консоль); + консоль в теле ригеля, - пролет до 6 м.

Рис. Конструкции сопряжений ригеля с колонной в связевом каркасе: а) со скрытой консолью и верхней монтажной соединительной пластиной; б) со скрытой прямоугольной консолью.

Рис. Рамный узел сопряжение ригеля с колонной: а) с опиранием на открытую консоль; б) с опиранием на скрытую консоль

замоноличенное, бесконсольное соединение - выполняют при обязательном армировании стыка. + решает сопряжение ригеля с колонной под любым углом;

Соединение стальных колонн с ригелями выполняют с помощью болтов либо с помощью сварки.

ПЕРЕКЫТИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ По способу возведения сборные, монтируются из сборных элементов – панелей (плит перекрытия), сборно-монолитные (выполняют из сборных элементов с монолитными вставками), монолитные. 2. По конструктивному решению: балочные (б), безбалочные (в).

Рис. Компоновочные схемы междуэтажных (балочных) перекрытий при различных формах плана здания

перекрытия санузлов и «мокрых» помещений – имеют гидроизоляцию (2-3 слоя рулонного материала), которую в местах примыкания к стенам загибают вверх на 150-200 мм. По гидроизоляции устраивают стяжку из цементного раствора. чердачные – по верху таких перекрытий укладывают пароизоляцию и утеплитель; междуэтажные – по плите перекрытия устраиваются полы из различных материалов; 3. По местоположению в здании (см. малоэтажные дома) надподвальные – отделяют отапливаемые помещения функциональных этажей от подвалов и технических подполий. По верху таких перекрытий укладывают теплоизоляцию из плитных или сыпучих материалов;

ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙ. КЛАССИФИКАЦИЯ 1. Типы плит: многопустотные плиты (б) шириной от 800 до 3000мм, - толщиной 220мм, при пролете до 9 м; - толщиной 300мм, при пролете от 9 м до 12 м. плиты сплошного сечения (а), коробчатые; ребристые (в); типа Т (г) и 2Т.

Рис. Примеры сечений многопустотных плит Многопустотные плиты

500 Рис. Пример сечения коробчатой плиты Коробчатые плиты Рис. Пример сечения плит типа 2Т и Т (для серии 1.020-1/83). Плиты 2Т и Т

Рис. Пример сечения ребристой плиты Ребристые плиты

Связевые панели расположены по осям колонн. 2. По расположению в здании: рядовые; связевые.

Монтаж перекрытия начинают со связевых плит, затем монтируют остальные рядовые панели.

Связевая плита по крайним рядам колонн Связевая плита по средним рядам колонн Расширение для фиксации плит перекрытия закреплены между собой с помощью металлических связей . Ригель и колонна; связевая панель и колонна; связевая панель и ригель

1 - колонны; 2 - ригели; 3 - связевые плиты; 4 - рядовые плиты; 5 - металлические связи; 6 - диафрагмы; 7 - стены; 8 - лестничные марши. Рис. Связевый каркас(а); узлы сопряжения с колонной перекрытий из многопустотных плит (б), - из плит 2Т (в).

Рис. Узлы сопряжения связевых многопустотных (а) и ребристых плит (б) с ригелем.

Рис. Фрагмент плана сборного перекрытия из плит 2Т

Рис. Фрагмент плана сборного перекрытия из многопустотных плит

Рис. Типы боковой поверхности пустотных плит образующих после омоноличивания следующие формы межплитных шпонок: а - замкнутые круглые; б - трапецевидные, открытые к верху; в - сплошные продольные Увеличивают сцепление плит между собой устройством межплитных шпонок. Межплитные швы заполняют цементным раствором или бетоном.

Рис. Сборное перекрытие из многопустотных плит

Рис. Сборное перекрытие из ребристых плит

Рис. Сборное перекрытие из ребристых плит типа 2Т

Рис. Пол (из наборного паркета на битумной мастике) по железобетонному перекрытию из коробчатой плиты: 1 — паркет; 2 - выравнивающий слой шлакобетона; 3 — толь; 4 — звукоизоляционный слой; 5 - железобетонный настил. межплитная шпонка ПО ПЕРКРЫТИЮ УСТРАИВАЮТ ПОЛ

Вертикальные диафрагмы жесткости Устанавливают от колонны до колонны. Проектируют на всю высоту здания начиная от фундамента.

1. По виду: сплошные, решетчатые. Вертикальные диафрагмы жесткости. Классификация 2. По материалу: железобетонные, стальные.

3. По наличию проемов: глухие, с дверными проемами. 4. По конструкции: без полок; с полками (одной или двумя, для опирания плит перекрытий); Как правило, ж/б диафрагма жесткости – панель, высотой на один этаж, толщиной 160 мм.

Диафрагмы с колоннами закреплены - сварными соединениями с помощью металлических связей; между собой - сварными соединениями с помощью металлических связей, - шпоночными соединениями. Зазоры в стыках зачеканивают цементным раствором или бетоном.

Диафрагмы устанавливают в плане – по координационным осям; по вертикали – шов панелей совпадает с верхом перекрытия.

в каркасных зданиях - это жесткие диски перекрытия; образованы жестким сопряжением (с помощью сварки) между собой элементов междуэтажных перекрытий; взаимодействуют с каркасом благодаря: металлическим связям (закрепляющим с помощью сварки), конструкцией связевых панелей перекрытий (имеющих вырезы в торцах для пропуска колонн); классификация диафрагм по типу сечения: Горизонтальные диафрагмы жесткости -сплошного сечения, -пустотные, -ребристые.

СТАЛЬНЫЕ КАРКАСЫ. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ не ограничивают компоновку внутреннего пространства; выдерживают большие нагрузки; используют при строительстве общественных и уникальных зданий. НО! - конструкции из стали подвержены коррозии, - у конструкций из стали невысокая огнестойкость. Термин! Коррозия – это процесс образования ржавчины под воздействием влаги и агрессивной среды. Стальные конструкции перестают нести нагрузку при температуре + 400 ºС. Поэтому, несущие стальные конструкции окрашивают (- защищают от коррозии), колонны облицовывают (обрабатывают) негорючими материалами или составами (- защищают от огня).

Для стальных каркасов рационально ж/б монолитное перекрытие по профилированному листу.

Сборно-монолитные ж/б каркасы. работают как рамно-связевая система; состоит из плоских рам (с жестким сопряжением колонны и ригеля), продольного сборно-монолитного ригеля и перекрытий; связи жесткости в виде стен-диафрагм устанавливают в пределах лестнично-лифтового узла;

1. Колонна сборная (железобетон). 2. Железобетонные пустотные плиты перекрытия. 3. Монолитные связевые и несущие ригели. 4. Диафрагмы жесткости. 5. Панели шахт лифтов, предназначенных для грузопассажирских перевозок. 6. Лестничные марши. 7. Облицовка стен камнем, полученным на вибропрессовом оборудовании. Сборно-монолитное каркасное здание

Колонны: сборные ж/б, сечение прямоугольное 400х600мм, либо квадратное от 250х250мм до 400х400мм (подбирается в результате расчета); высота колонны на этаж или на несколько этажей (в зависимости от условий транспортировки). Как правило высота колонны до 12м;

соединение колонн по высоте выполняется без сварки, с помощью «штепсельного» разъема: четыре торцевых выпуска «верхней» колонны вставляют в четыре цилиндрических гнезда (глубиной 700мм) «нижней» колонны. Гнезда замоноличивают;

колонна имеет монтажные петли и закладные детали для крепления стен-диафрагм; в местах сопряжения колонны с ригелями, предусмотрены участки оголенной арматуры. Как правило, это 4 стержня диаметром от 16 до 25мм;

Ригель сборно-монолитный, как правило, прямоугольного сечения. Размеры ригеля принимают по расчету; по торцам имеет углубления (карманы) с выпуском арматуры для крепления к колонне; верхней части ригеля имеются петлевые выпуски арматуры для крепления с плитами перекрытия; Перекрытие сборно-монолитное балочное состоит из ригелей и плоских плит.

соединение ригеля с колонной осуществляется без сварки при помощи арматурных выпусков колонны и ригеля (арматуру ригеля пропускают сквозь колонну);

примыкание ригеля к колонне может быть: - с одной, с двух, с трех, с четырех сторон, по диагонали. Рис. Ригель для лоджии

Плиты перекрытия как многопустотные, так и монолитные с несъемной опалубкой; высота сечения 120 мм, 220 мм, 300 мм, шириной 1200 мм. Максимальная длина плиты – 13 200 мм; плиты закрепляют арматурными стержнями через выпуски; пустоты стыка заполняют вкладышами из пенопласта.

многопустотные плиты до бетонирования монолитных участков подпираются системой инвентарных опор; узел соединения «колонна-ригель-плита» монолитят (бетон класса В25…В30 (М350 – М400)). Весь каркас собирается без применения сварки.

Сборно- монолитное перекрытие

Рис. Устройство часторебристого сборно-монолитного перекрытия

Монолитное перекрытие на ригель опирается при помощи несъемной плиты-опалубки: плита-опалубка толщиной 60мм, в верхней части имеет рифление для наилучшего сцепления с монолитным бетоном перекрытия, плита перекрытия, в зависимости от пролета, имеет толщину от 140мм до 240мм.