Конструктивные системы зданий

Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. Горизонтальные конструкции-перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные несущие конструкции. Последние в свою очередь передают эти нагрузки и воздействия через фундаменты основанию.

Горизонтальные несущие конструкции массовых капитальных гражданских зданий, как правило, однотипны и обычно представляют собой железобетонный диск (сборный, монолитный или сборно-монолитный).

Вертикальные несущие конструкции разнообразны. Различают стержневые (стойки каркаса) несущие конструкции, плоскостные (стены, диафрагмы), объемно-пространственные элементы высотой в этаж (объемные блоки), внутренние объемно-пространственные стержни полого сечения на высоту здания (стволы жесткости), объемно-пространственные наружные конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сечения. Соответственно примененному виду вертикальных несущих конструкций различают пять основных конструктивных систем гражданских зданий - каркасную, стеновую (бескаркасную), объемно-блочную, ствольную и оболочковую (рис.5).

Рис.5 Основные конструк-тивные системы граждан-ских зданий: I - стеновая; II - каркасная; III - ствольная; IV - оболочковая; V – объем-но - блочная, 1 - несущая наружная ограждающая конструкция, 2 - то же, ненесущая, 3 - внутренняя несущая конструкция, 4 - несущий объемный блок

Наряду с основными широко применяют и комбинированные конструктивные системы (рис.6). В этих системах вертикальные несущие конструкции компонуют, сочетая разные виды несущих элементов: стены и каркас, стены и объемные блоки и т.п. К их числу относятся системы: каркасно-связевая со связями в виде стен-диафрагм жесткости (каркасно-диафрагмовая), с неполным каркасом (несущие наружные стены и внутренний каркас), каркасно-ствольная, ствольно-стеновая, ствольно-оболочковая и др.

Рис.6 Комбинированные конструктивные системы: I - II - каркасно - диафрагмовая; I - III -ствольно - сте­новая; I - IV - оболочково - диафрагмовая; I - V - объемно - блочно - стеновая; II -III - каркасно - ствольная; II-IV - каркасно - оболочковая; II- V - каркасно - объемно - блочная; Ш - IV - ствольно - оболочковая; Ш - V -ствольно - объемно -блочная; I - II - III - каркасно - ствольно - диафрагмовая, 1 - наружная несущая и ограж­дающая конструкция, 2 - то же, ненесущая, 3 - внутренняя несущая конструкция, 4 -несущий объемный блок, 5 - то же, ненесущий

Области применения основных и комбинированных систем различны.

Бескаркасная система является основной в массовом жилищном строительстве до­мов различной этажности, каркасная и каркасно-диафрагмовая - в строительстве массо­вых общественных зданий, объемно-блочную и объемно-блочно-стеновую применяют в строительстве жилых домов, общежитий и гостиниц средней и повышенной этажности; ствольную, ствольно-стеновую и каркасно-ствольную - для жилых и общественных зда­ний высотой более 20 этажей; оболочковую, ствольно-оболочковую, оболочково-диа-фрагмовую - для многофункциональных зданий 40 и выше этажей.

Детальное рассмотрение конструктивных решений семейства ствольных и оболочковых систем, применяемых преимущественно в уникальных зданиях, в настоящем учебнике, ориентированном на рассмотрение проблем конструирования массовых объектов, нами не приводится. Оно дано в ранее вышедших учебниках, упомянутых в предисловии к настоящему изданию.

Помимо основных типообразующих признаков конструктивной системы, которыми являются вертикальные несущие элементы, существуют дополнительные классификационные признаки внутри каждой из конструктивных систем. Ими служат признаки размещения вертикальных несущих конструкций в здании и расстояния между ними. Так, например, в зависимости от расположения несущих стен в бескаркасном здании различают перекрестно-стеновой, поперечно-стеновой и продольно-стеновой варианты конструктивной системы (рис.7). Конструкции сборных железобетонных перекрытий, применяемые в массовом строительстве, в зависимости от величины перекрываемого пролета условно делят на перекрытия малого (2,4...4,5 м) и большего (6...7,2 м) пролета.

Рис.7. Варианты бескаркасной конструктивной системы: а - перекрестно - стеновой с малым шагом; б -поперечно - стеновой со смешанным шагом; в - поперечно - стеновой с большим шагом стен; г - продольно -стеновой (трехстенка); д - продольно - стеновой (двухстенка); е -поперечно - стеновой с увеличенным шагом стен

Соответственно для перекрестно- и поперечно-стенового вариантов бескаркасной системы в технической литературе получили широкое распространение термины - бескаркасная система с малым, смешанным и большим шагом поперечных стен, которые будут использованы в дальнейшем изложении, так как именно эти термины вошли в Общесоюзный и территориальные каталоги.

В ближайшей перспективе в гражданском строительстве будут широко применяться преднапряженные настилы перекрытий пролетами 9 и 12 м. С внедрением этих конструкций возможно изменение рубрикации и терминологии групп пролетов перекрытий на конструкции малых (2.4...4,5 м), средних (5...7,2 м) и больших (9... 12 м) пролетов и бескаркасных поперечно- и перекрестно-стеновых систем на системы с малым, средним и большим шагом стен. В зданиях продольно-стеновой системы переход на применение большепролетных перекрытий приведет к опиранию перекрытий только на наружные

стены и переходу от традиционных трех- и четырех -стенных к двухстенной системе (см. рис. 7, д). Это обеспечит высокую свободу планировочных решений жилых домов и встроенных предприятий системы обслуживания, а также простоту модернизации и перепрофилирования зданий.

В семействе каркасных систем в зависимости от расположения и наличия ригелей различают варианты системы с поперечным, продольным расположением ригелей, не­полным и безригельным каркасом (рис.8).

Рис.8. Варианты каркасной конструктивной системы: А - с полным; Б - с неполным; В - с безригельным каркасом; 1 - полный каркас с продольным расположением ригелей; 2 - то же, с поперечным; 3 - полный кар­кас с продольным расположением ригелей колонн (только у наружных стен) и большепролетными перекры­тиями; 4 - неполный продольный каркас; 5 - то же, поперечный; 6 - безригельный каркас; К - колонна; Р - ри­гель; Дж - вертикальная диафрагма жесткости; НП - настил перекрытия; HP - настил - распорка; I - несущие стены; II -ненесущие стены

Так же, как и в бескаркасных системах, внедрение бельшепролетных перекрытий позволит, благодаря расположению стоек каркаса только по наружным осям, повысить свободу планировочных решений. Переход в каркасных и, особенно, в бескаркасных зданиях на применение большепролетных перекрытий обеспечит переход от разрезки сборных изделий - "панель на комнату" к "настилу на пролет". Это позволит разорвать тесную связь между объемно-планировочным решением здания и размерами сборных изделий,. будет способствовать сокращению номенклатуры и переходу к открытой сис­теме типизации.

При выборе конструктивной системы каркасных зданий учитывают объемно-плани­ровочные требования: она не должна связывать планировочные решения. Ригели карка­са не должны пересекать плоскость потолков помещений, а проходить по их границам и т.п. Поэтому каркас с поперечным расположением ригелей применяют преимущест­венно в зданиях с регулярной планировочной структурой (гостиницы, общежития, пан­сионаты и т.п.), совмещая шаг поперечных перегородок и шаг несущих конструкций. Каркас с продольным расположением ригелей применяют, проектируя общественные 18

здания сложной планировочной структуры (школы, лечебно-профилактические учреж­дения и др.).

Неполный каркас применяют в зависимости от местных условий строительства, дик­тующих, например, применение несущих наружных стен.

Безригельный каркас в течение длительного времени применялся, главным образом, в проектировании многоэтажных промышленных зданий. С конца 80-х годов - в облег­ченном конструктивном варианте он получил распространение в строительстве общест­венных зданий. Применяется в сборном (конструкции серии "Куб" и "Барс") и в моно­литном исполнении.

Дата добавления: 2015-08-20