КАЗАХСКАЯ ГОЛОВНАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ n Факультет общего строительства n Дисциплина «Проектирование и расчет высотных зданий » n Количество кредитов: 1, в том числе 1/0/0 Лекционное занятие 9 n Тема занятия «Конструктивные системы многоэтажных зданий, их классификация » n 2010 2012 учебный год n Ассоциированный профессор Келемешев А. Д.
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ За последние десятилетия в строительстве жилых, общественных и административных зданий во всех технически развитых странах отчетливо выявилась тенденция к росту этажности. Это вызвано, с одной стороны, бурным ростом населения городов, с другой ограниченностью их территории и стремлением сократить про тяженность городских коммуникаций. n Индустриальность возведения зданий требует максимальной повторяемости элементов, т. е. монотонности конструктивного решения по высоте здания (монотонностью будем называть геометрическую тождественность одноименных железобетонных элементов во всех этажах здания или в его рассматриваемой части). n Конструктивной основой современного многоэтажного здания служит пространственная несущая система, состоящая из стержневых и панельных железобетонных элементов. Вертикальными элементами несущей системы могут быть железобетонные колонны, тогда здание называется каркасным (см. рис. 111. 11), или поставленные друг на друга стеновые панели (блоки), тогда оно называется бескаркасным (панельным или крупно блочным). Каркасная система используется главным образом для зданий административного и общественного назначения, где нужны большие неперегораживаемые помещения. Бескаркасная система применяется для жилых домов, в которых несущие внутренние панельные стены служат межквартирными и межкомнатными перегородками (см. рис. 111. 15). n Здания, в которых нижние 1 3 этажа каркасные, а остальные панельные, называются зданиями комбинированной системы (см. рис. 111. 56). Такие здания находят большее применение при застройке городских площадей и магистралей с интенсивным движением транспорта. Нижние этажи в них используются для размещения предприятий торговли и обслуживания либо для стоянок и проезда автомашин. n
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ n n n Другим видом сочетания каркасной и панельной схем являются здания смешанной системы (рис. III. 1), в которых вертикальными несущими элементами во всех этажах служат колонны и панельные стены. Объемно блочные здания обычно выполняются без. каркаса из готовых пространственных элементов объемных блоков (рис. III. 2), устанавливаемых друг на друга. Иногда эти здания строятся с каркасом, тогда объемные блоки служат его заполнением и каждый блок несет только собственный вес и временную нагрузку. Объемно блочное строительство является наиболее индустриальным, так как максимум производственных процессов переносится в заводские условия. Учитывая условия транспортирования и монтажа, объемные блоки обычно изготовляют размером на комнату, поэтому они предназначаются в основном для жилых домов. Расчет зданий из объемных блоков дан в работах [11, 17]. Сравнение технико экономических показателей бескаркасных и каркасных многоэтажных жилых домов, близких по планировке, показывает, что при высоте до 25 этажей бескаркасные решения более выгодны, чем каркасные, так как требуют меньших затрат труда и материалов. Для зданий другого назначения может оказаться более выгодной каркасная система, в особенности при большой этажности, что должно выясняться сравнением вариантов. В многоэтажных зданиях каркасной системы горизонтальные нагрузки воспринимаются обычно системой вертикальных диафрагм стенок жесткости или ядер жесткости, консольно защемленных в фундаменте (см. рис. 111. 11). Ядром жесткости называется пространственная система сопряженных между собой стенок, образующая сложный контур (обычно прямоугольник). Ядро может быть сборным и монолитным. Каркас здания рассчитывается в этом случае только на вертикальные нагрузки, что позволяет унифицировать его элементы и обеспечить монотонность конструкции по высоте здания. Такого типа каркасы часто называются связевыми, потому что диафрагмы жесткости работают анало гично металлическим вертикальным связям.
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ В тех случаях, когда все горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимаются только каркасом, узлы которого выполняются как узлы жестких рам, каркас называется рамным. В рамных каркасах узловые моменты от горизонтальной нагрузки возрастают к низу здания, вследствие чего при большой этажности не удается сохранить постоянство сечений одноименных элементов в верхних и нижних этажах. На конструкцию рамных узлов в нижних этажах расходуется много металла. По этим причинам рамные каркасы в многоэтажных зданиях в обычных условиях применяются редко. n Синтезом связевого и рамного каркасов является рамно связевый каркас, в котором горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимаются совместно рамами каркаса и стенками (ядрами) жесткости, что облегчает всю систему. Усилия в элементах каркаса распределяются по высоте здания гораздо равномернее, чем в рамном каркасе, поэтому элементы легче унифицировать. n Размещение вертикальных диафрагм в многоэтажных зданиях должно обеспечивать нужную жесткость здания в обоих направлениях, препятствовать кручению в плане и не создавать больших температурных усилий или неравных осевых деформаций ее вертикальных элементов (см. рис. ШЛО, а). n На рис. III. З показаны три различных варианта расстановки диафрагм в здании с прямоугольным планом. При расположении по варианту 1 система диафрагм не оказывает сопротивления кручению, по варианту 2 - создает большие температурные усилия в перекрытиях между продольными диафрагмами, по варианту 3 - удовлетворяет всем перечисленным выше требованиям. n
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ n Основа каркасной системы n n n Пространственная система несущих рам каркаса образуется колоннами, ребристыми панелями перекрытий и бортовыми элементами, расположенными по наружным осям зданий. Система условно относится к безригельной, потому что соотношение высоты сечения к длине пролета ригеля составляет 1 / 24 (при рекомендуемом отношении в рамных системах не менее 1 / 10). «Ригели» рам образуются бортовыми частями примыкающих панелей перекрытий по всем внутренним осям, бортовыми частями панелей перекрытий и бортовыми элементами по наружным осям, совместно с бетоном замоноличивания зазора между ними. Таким образом, сечение «ригеля» представляет собой сборно монолитный элемент, сборные части которого обжаты гранями колонн, а в монолитной располагаются напряженные канаты класса К 7. Зазоры в местах примыкания панелей перекрытий к колоннам (места передачи обжатия) до натяжения канатов заделываются тяжелым мелкозернистым раствором класса В 30. На рис. показана принципиальная схема конструкций каркасно панельного здания с натяжением арматуры в построечных условиях.
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ Колонны 50 х50 Монтажные столики Плиты перекрытия Контактные швы Отверстия для пропусков Монтажная стойка Канатная арматура Монтажные расчалки Стык колонн Бортовая балка Консольная плита На рис. принципиальная схема конструкций каркасно панельного здания с натяжением арматуры в построечных условиях
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ На рис. показан строящийся объект в г. Горно Алтайске (Республика Алтай). Уже завершается проектирование многоэтажных домов в Абакане (Хакасия), Бийске (Алтайский край) и Новокузнецке (Юг Кузбасса). В Иркутской области, например, в ближайший год «существует угроза» получить до 50 тыс. кв. м жилья, в том числе с применением «КУБ 2, 5» . Напомним, что это все территории с высоким уровнем сейсмического риска. Постараемся квалифицированно ответить на эти и другие вопросы. n Домостроительная система «КУБ 2, 5» является: n модификацией в целом ряду аналогичных систем «КУБ ↔(УСМБК) ↔ БУК» (см. ниже); n технологией возведения зданий (сборно монолитный каркас с бескапительными перекрытиями); n конструктивной системой (рамный, рамно связевой каркас); n набором изделий, элементов (несущих колонн, перекрытий) и узлов их соединений. n Из этого следует, что соответствующие отличительные признаки (модификации) системы для применения в строительстве формируются путем изменения: n объемно планировочных показателей конечной продукции (зданий); n конструктивных параметров объекта (материал несущих конструкций, компоновка сборных элементов, устройство наружных стен и пр. ); n методов обеспечения сейсмостойкости (надежности) объектов (способы устройства и типы связей, использование диафрагм жесткости) и пр. n Первые промышленно применимые разработки на основе модификации каркаса универсального безригельного относятся к 60 м годам прошлого столетия. n
КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ На рис. строящийся жилой дом в конструкциях «КУБ 2, 5» (г. Горно Алтайск)
Известные здания повышенной этажности На рис. башни близнецы Петронас в г. Калалумпуре
Известные здания повышенной этажности На рис. самое высокое построенное сейсмоизолированное здание «City Tower Nishiumeda» в г. Осака
Известные здания повышенной этажности На рис. панорама района «Roppongi Hills» , г. Токио
Известные здания повышенной этажности На рис. 54 этажное здание «Mori Tower» в районе «Roppongi Hills» , построенное с применением сейсмических демпферов
Известные здания повышенной этажности На рис. возводящийся в Шанхае строится один из самых высоких в мире небоскребов здание Мирового финансового центра обещает побить все мыслимые рекорды почти полкилометра без шпиля, точнее 496 метров. Сто один этаж, 93 лифта и уникальная система качающихся амортизаторов они удержат конструкцию при любом землетрясении и даже, как говорят, могут вынести удар самолета.
Скачать презентацию КАЗАХСКАЯ ГОЛОВНАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ n Факультет общего строительства
зав.ПиРВЗ Лекция 9(Видеопр.).ppt