ЗДАНИЯ СТВОЛЬНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЗДАНИЯ СТВОЛЬНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ

ЗДАНИЯ СТВОЛЬНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ

ЗДАНИЯ СТВОЛЬНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ • применяют - для компактных в плане многоэтажных зданий (свыше 16 этажей); - в сейсмоактивных районах либо при неравномерных деформациях основания (например, на просадочных грунтах, над горными выработками и т. п. ); • размещают в области ствола - системы вертикального транспорта (лифты …); - инженерные коммуникации. Рис. а) евростандарт выноса до 8 м; б) стандарт США до 16 м

ЗДАНИЯ СТВОЛЬНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ. Классификация 1. По форме ствола жесткости: • открытые стволы; • замкнутые стволы; (форма ствола определяется геометрией плана здания).

2. По количеству стволов: • одноствольные; • многоствольные (двух, трех …).

3. По расположению стволов в здании: • внутри здания (а); • по периметру здания (б) (периферийные стволы). б а

4. По компоновке стволов: • симметричная (а); • асимметричная (б). б а

5. По материалу: • из стали - для относительно невысоких зданий, - требуется огнезащита элементов; • из ж/б - как правило монолитные, - толщина стены в нижних этажах от 0, 4 до 1, 2 м; в верхних - от 0, 2 до 0, 6 м; - в стене предусматривают проемы; • из комбинаций стали и ж/б.

6. По способу крепления горизонтальных несущих конструкций к стволу: • системы с подвешенными этажами; РОСТВЕРК-БАЛКА

• системы с консольными этажами; КОНСОЛЬ-БАЛКА КОНСОЛЬ-ФЕРМА

• системы с опорными (этажерочными) этажами ОПОРА В ВИДЕ ФЕРМЫ Ж/Б ОПОРА

СТВОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С ПОДВЕШЕННЫМИ ЭТАЖАМИ • освобождает низ здания от наружных колонн; • образована путем подвешивания к оголовку ствола перекрытий с помощью подвесных элементов (подвесок).

СТВОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С ПОДВЕСНЫМИ ЭТАЖАМИ. • ПОДВЕСКИ это растянутые элементы (ванты); • • выполняют из круглой стали (а), канатов (б, в), листовой стали (полоса г, д), прокатных профилей (е, ж); высота сечения подвески может превышать 1 м.

Виды конструкций подвесных элементов (подвесок): 1. Подвес вдоль ствола, закрепленный к консольному ростверку; РОСТВЕРК-БАЛКА

2. подвесок вдоль ствола, закрепленных к ростверку в пределах группы этажей; 3. подвесок, закрепленных к стволу в пределах одного этажа;

4. подвесок, закрепленных вверху к ростверку, внизу к фундаментной плите.

Подвески не всегда вертикальные. Поэтому форма здания может быть : вогнутая; выпуклая;

КОНСОЛЬНЫЕ ОГОЛОВКИ. КОНСТРУКЦИЯ • предусматривают для уменьшения нагрузки и ЗАТЯЖКА сокращения длины подвесок; • конструктивные решения: - изгибаемые (балки; фермы); ПОДКОС ПОДВЕСКА - осевым распределением усилий.

СТВОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С КОНСОЛЬНЫМИ (КОНСОЛЬНОБАЛОЧНЫМИ) ЭТАЖАМИ • образованы путем закрепления перекрытий или этажей к стволу; • отсутствуют внутренние колонны (организация свободного пространства); • размеры здания в плане ограничены несущей способностью консолей и прогибами перекрытий; • при больших вылетах предусматривают консольные балки переменного сечения с высотой на опоре h=(1/5 - 1/6)L консоли.

• различают консольные закрепления: а) в пределах каждого этажа (2 - перекрытие; 3 – консольная балка); б) высотой на этаж (5 - консольная ферма, расположена через этаж);

д) консольными этажами в виде балок-стенок высотой на группу этажей или на все здание.

• • • - СТВОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С ОПОРНЫМИ ЭТАЖАМИ (ЭТАЖЕРКИ) образованы опорными конструкциями, закрепленными к стволам над первым (или промежуточным) этажем; на опорные конструкции устанавливаются колонны (передают на опору вертикальные нагрузки от вышерасположенных этажей); образовано свободное пространство под зданием для связи с предфасадной площадью, для организации стоянки автомашин и движения пешеходов.

КОМБИНИРОВАННЫЕ СТВОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ. СТВОЛЬНО-СТЕНОВЫЕ СИСТЕМЫ • образуются сочетанием несущих стен со стволами; • подразделяются - по числу стволов; - по схеме расположения стен в плане (продольное, поперечное - б, радиальное - г, перекрестное - в);

• вертикальные нагрузки, как правило, воспринимаются несущими стенами; • стволы (шахты лифтов, лестничных клеток и т. п. ) самонесущие или несущие (с опиранием на них перекрытий); • применяют для зданий с несущими наружными стенами высотой более 16 этажей (для повышения устойчивости и жесткости зданий); • стволы и стены из монолитного ж/б; • толщина стен от 140 до 700 мм.

КОМБИНИРОВАННЫЕ СТВОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ. СТВОЛЬНО-КАРКАСНЫЕ СТЕНОВЫЕ СИСТЕМЫ наиболее распространенная система; • • образованы комбинацией стволов с каркасом - ствол, как правило, центральный; - каркас размещен по контуру наружных стен; • подразделяются СТВОЛ - по числу стволов, - типу каркаса, - по способу соединения конструкций каркаса к стволу. Рис. Схемы одноствольных зданий (план) КОЛОННА КАРКАСА

СТВОЛЬНАЯ СИСТЕМА Торговоразвлекательный центр "Хан-Шатыр" (Ханский шатёр) Казахстан Астана. Здание представляет собой гигантский шатер высотой 150 м (шпиль), сконструированный из сети стальных вант, на которых закреплено прозрачное полимерное покрытие ETFE. Благодаря особому химическому составу, он защитит внутреннее пространство комплекса от резких температурных перепадов и создает комфортный микроклимат внутри комплекса.

ЗДАНИЯ ОБОЛОЧКОВОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ

ЗДАНИЯ ОБОЛОЧКОВОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА • наружные стены (наружной несущей коробки) образованы близко расположенными по периметру здания колоннами, • связанных между собой обвязочными балками, • наружные колонны и балки образуют (решетчатую) оболочку здания; • внутренние колонны воспринимают только вертикальные нагрузки и не влияют на жесткость здания; • СИСТЕМЫ С НАИБОЛЬШЕЙ ЖЕСТКОСТЬЮ

ЗДАНИЯ ОБОЛОЧКОВОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ. ОБОЛОЧКА КЛАССИФИКАЦИЯ 1. По конструктивной схеме • ствольно-оболочковая - распространена в монолитных ж/б зданиях; ДИАФРАГМА СТВОЛ

• каркасно-оболочковая - применяется при невозможности устройства стволов жесткости; КОЛОННА КАРКАСА РИГЕЛЬ КАРКАСА ОБОЛОЧКА

• оболочково-диафрагмовая - разграничивает объем здания на секции; ОБОЛОЧКА ДИАФРАГМЫ ЖЕСТКОСТИ

2. По материалу несущих конструкций оболочки: • стальные - как правило, с раскосами в решетке; - выполнены из прокатных профилей; РАСКОС СТОЙКА НАКЛАДКА

• железобетонные ОБВЯЗОЧНАЯ - выполняются монолитными и сборно. БАЛКА монолитными; - как правило, безраскосные; - шаг наружных колонн от 1, 5 до 4 м; - ширина сечения колонн от 0, 6 до 1 м; - высота обвязочных балок от 0, 4 до 1, 2 м; СТОЙКА

- оптимальная высота здания в 8 раз больше его ширины;

• комбинированные (ж/б+сталь) - оптимальный вариант системы; - колонны сталежелезобетонные; АТРИУМ Рис. Сечение колонны (4, 6 – стальная арматура; 2, 3 –стальные балки; 1, 7 – бетон) - ростверки в виде стальных ферм (высотой на несколько этажей); - шаг ростверков в несколько этажей; РОСТВЕРКИ

ПЕРЕКРЫТИЯ в зданиях ствольной и оболочковой конструктивной системы могут быть: • балочные - сборные, - сборномонолитные, - монолитные; • безбалочные (монолитные).

БАЛОЧНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ • состоят из балок и плит настила; • БАЛКА - это изгибаемый элемент, используемый для перкрытия пролета; В каркасном здании балка служит ригелем поперечной рамы. • Система несущих балок в перекрытии называется балочной клеткой;

БАЛОЧНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ. БАЛОЧНЫЕ КЛЕТКИ • Различают три типа балочных клеток: 1. упрощенный; 2. нормальный; 3. усложненный. 1. Упрощенный тип • образован однонаправленными (или радиальными) балками; • пролет (длина) балок до 12 м; 1 - КОЛОННА; 2 - БАЛКА

2. Нормальный тип • образован перекрестными главными (3) и балками настила (1); • пролет балок настила до 9 м; • шаг балок настила - при ж/б настиле от 2 до 5 м; - при стальном (профилированном) настиле от 0, 8 до 2 м; • пролет главной балки кратен шагу балок настила; 4 - КОЛОННА

2. Усложненный тип 4 - КОЛОННА • образован системой перекрестных главных (3), второстепенных (5) и балок настила (1); Тип балочной клетки определяется архитектурно-планировочным решением здания.

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

В здании с подвесными этажами • обвязочные балки объединены по периметру здания; • на обвязочные балки могут опираться главные балки балочной клетки; КОЛОННА БАЛКА НАСТИЛА БАЛКА ОБВЯЗОЧНАЯ

Стеновая система применяется при строительстве только жилых домов, в которых конструктивная и планировочная структуры совпадают. Самое высокое здание, построенное по этой системе – 47 этажный жилой дом в Кельне. Стены и перегородки дома выполнены из монолитного железобетона, что делает его чрезвычайно прочным. Каркасную конструктивную систему применяет уже более века при строительстве зданий до 60 этажей со стальным каркасом. Здание «Пан. Америка» в Нью-Йорке – энциклопедический пример таких сооружений. Практикой строительства установлено, что каркасные и рамнокаркасные системы, обладающие ограниченной жесткостью, целесообразно применять в зданиях высотой до 40 этажей, ствольные – до 50– 60 этажей, ствольно-коробчатые и коробчатые – до 80– 90 этажей, а свыше этого – по схеме «труба в ферме» .

Одними из основных требований, предъявляемых к высотным зданиям, как показала мировая практика, являются требования комплексной безопасности, предусматривающие обеспечение путей эвакуации при кризисных ситуациях, противопожарные и антитеррористические мероприятия, надежный контроль и управление всеми системами инженерного оборудования, дублирование ряда систем жизнеобеспечения и др. В связи с этим российскими нормативами (СНи. П 10 -01 -94 и СНи. П 21 -01 -97*) в настоящее время предусмотрена разработка технических условий на проектирование каждого высотного здания. ОАО «ЦНИИЭП жилища» совместно с рядом других организаций в целях обеспечения полного и обоснованного составления технических условий по заданию Москомархитектуры разработал в 2002 году «Общие положения к техническим требованиям по проектированию жилых зданий высотой более 75 м» . Они являются практическим руководством по составлению технических условий, отражающим особенности проектирования высотных зданий.

Конструктивная система здания ствольно-ростверковая. Восемь ствольных опор расположены по торцам здания. Каждая из этих опор состоит из четырех колонн круглого трубчатого сечения, объединенных поэтажно жесткими перемычками в полый пространственный стержень - ствол. По высоте здания стволы через семь, шесть, пять и четыре этажа объединены однопролётными двух консольными фермами высотой в два этажа. Фермы выполнены из труб. В направлении, перпендикулярном фермам, ствольные опоры объединены жестким ростверком из диагональных связей. Пролёт ферм - 38, 4 м. В середине пролёта ферм расположены стальные подвески, несущие конструкции междуэтажных перекрытий.

Эмпайр Стейт Билдинг (Empire State Building) 102 -этажный небоскреб, который был построен в Нью-Йорке в 1931 году архитекторами Р. Х. Шривом, У. Ф. Лэмбом и А. Л. Хэрмоном. Высота здания без мачты составила 381 метр. Небоскреб состоит из фундамента, стального каркаса из колонн и балок над землей и стен на завесах, прикрепленных к балкам. В этом небоскребе основную нагрузку несет стальной каркас, а не стены.

Шун Хинг Сквер (Shun Hing Square) в Шэньчжэне — 69 этажный небоскреб, высотой 384 -м. Здание было построено в 1996 г. Это самое высокое здание в Китае, построенное из стали

Башня CITIC (англ. CITIC Plaza — здание Международной Китайской Торговоинвестиционной Компании, CITIC) — 80 -этажный небоскрёб, расположенный в городе Гуанчжоу, Китай. Высота здания, включая два шпиля, похожих на антенны, составляет 391 м. Исследование показало: если здание выше 300 метров, то оно становится неэкономичным, потому что операционные расходы всегда будут превышать прибыль.

Это второе здание «Всемирного Финансового Центра» Китая построено в 2003 году, состоит из 88 этажей и в высоту составляет 415 метров.

«Jin Mao Tower» , Шанхай, Китай. Общая высота сооружения равняется 421 метру, число этажей достигает 88. С 54 по 88 этаж - отель Hyatt, это его атриум.

Пятое место в списке самых высоких зданий занимает «Sears Tower» , Чикаго, США высотой в 443 метра Основным строительным материалом, была сталь.

4. Башни «PETRONAS Twins Towers» , Куала. Лумпур, Малайзия 88 этажей, 452 метра. В плане комплекс представляет собой две восьмиконечные звезды, а архитектор добавил полукруглые выступы для устойчивости. Небоскрёб из ж/б получился вдвое тяжелее аналогичных стальных. У объекта самый большой свайный бетонный фундамент в мире.

3. «Shanghai World Financial Center» , Шанхай, Китай 14 сентября 2007 года было завершено строительство каркаса здания на высоте 494 м Наиболее интересная деталь в дизайне здания это окно на вершине здания, уменьшает давление ветра После завершения строительства шанхайский всемирный финансовый центр сможет похвастаться площадью в 377, 300 кв. м. , 31 лифтом и 33 эскалаторами.

2. «Taipei 101» . Место расположения: Тайбэй, Тайвань Его высота составляет 571 метр. Выполнены по схеме «труба в ферме» , при которой наружный периметр стен жестко связан со стволом и дополнительно укреплен мощными диагональными связями. В этом случае все здание работает как жесткая консоль, заделанная в тело фундамента.

Подвешенный на толстых тросах, шар играет роль стабилизатора, позволяющего «гасить» колебания конструкции здания во время землетрясения. Шар весом 728 тонн.

1 «Burj Dubai» , Дубай, ОАЭ Оценочная высота составляет 818 м (при количестве этажей — более 160). Наибольшая высота нагнетания бетонной смеси для зданий — 601, 0 м (предыдущий рекорд — 449, 2 м у небоскрёба Тайбэй 101).

ЗДАНИЯ ИЗ ОБЪЕМНЫХ БЛОКВ. КЛАССИФИКАЦИЯ БЛОКОВ 1. По статической роли в здании: • несущие; • самонесущие; • ненесущие (навесные). 2. По массе: • малые (до 10 т); • большие (тяжелые) до 25 т.

3. По конструкции и материалу: • несущие и самонесущие блоки - применяют в зданиях бескаркасной системы; - изготавливают из тяжелого или конструктивного легкого бетона; • ненесущие - применяют в зданиях бескаркасной или каркасной системы; - изготавливаются из листовых или плитных материалов;

4. По назначению: • сантехнические кабины; • тюбинги лифтовых шахт; • машинное помещение лифта; • лестница; • элементы фасадов (эркеры, ризолиты) …

ЗДАНИЯ ИЗ ОБЪЕМНЫХ БЛОКВ. ПРИМЕНЕНИЕ БЛОКОВ малые блоки: • в зданиях - панельных; - каркасно-панельных; - в зданиях с кирпичными стенами; • назначение -сантехнические кабины; -тюбинги лифтовых шахт; -элементы фасадов (эркеры, ризолиты)…

большие блоки: • в зданиях: - бескаркасной системы; - объемно-блочной стеновой системы; - каркасной системы; - ствольной системы; • назначение: -жилая комната; -лестничная клетка; -санитарно-кухонный блок…. .

ЗДАНИЯ ИЗ ОБЪЕМНЫХ БЛОКВ. Основные типы больших блоков • «колпак» - представляет цельноформованный коробчатый элемент с приставной панелью пола, - панель пола в виде ребристой панели (является горизонтальным несущим элементом - плитой перекрытия); - стенки блока имеют линейное или точечное опирание.

• «стакан» - представляет собой цельноформованный коробчатый элемент с приставной панелью потолка; • «лежачий стакан» - представляет собой цельноформованный коробчатый элемент с приставной панелью наружной стены, - несущие стенки гладкие, с равномерно расположенными ребрами наружу (шаг ребер 1, 0 м; толщина стенок ребер 5060 мм, высота ребер 120 мм); - блоки применяют с линейным опиранием по 2, 3, 4 -м сторонам; - изготавливают с консольной балконной плитой.

ЗДАНИЯ ИЗ ОБЪЕМНЫХ БЛОКВ. Взаимное расположение блоков СООСНОЕ СО СМЕЩЕНИЕМ ВЗАИМНО ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЕ СО СМЕЩЕНИЕМ С РАЗДВИЖКОЙ …