7.4. Конструктивные решения железобетонных монолитных зданий
Конструктивные решения железобетонных монолитных зданий принимаются согласно пп. 5.5 СП 52-103-2007 «Железобетонные монолитные конструкции зданий».
Конструктивное решение железобетонных монолитных зданий включает строительную и конструктивную системы, а также конструктивную схему.
Строительная система здания определяется материалом, наиболее массовой конструкцией и технологией возведения несущих элементов (монолитный железобетон).
Конструктивная система (далее - КС) здания представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструктивных элементов, обеспечивающих его прочность, устойчивость и необходимый уровень эксплуатационных качеств.
Несущая КС монолитного железобетонного здания состоит из фундамента, опирающихся на него вертикальных несущих элементов (колонн и стен) и объединяющих их в единую пространственную систему горизонтальных элементов (плит перекрытий и покрытия).
В зависимости от типа вертикальных несущих элементов (колонны и стены) конструктивные системы разделяют на (рис.7.8, а, б, в):
- колонные, где основным несущим вертикальным элементом являются колонны;
- стеновые, где основным несущим элементом являются стены;
- колонно-стеновые, или смешанные, где вертикальными несущими элементами являются колонны и стены.
Рисунок 7.8 – Фрагменты планов железобетонных монолитных зданий
а - колонная КС; б - стеновая КС; в - смешанная КС;
1 - плита перекрытия; 2 - колонны; 3 - стены
7.5. Конструктивные схемы каркасной системы
Каркас состоит из стоек (колонн) и ригеля, на который опираются перекрытия. Для гражданских зданий применяется три основных вида сборных элементов перекрытий (рис.7.9):
пустотная железобетонная плита настила (рис.7.9, а). Для нее принимается стандартная высота сечения h=220 мм. Если длина плиты 9 м и более, то высота сечения h=300 мм. Экономия материала и существенное снижение собственного веса достигается за счет устройства пустот;
ребристая железобетонная плита (рис.7.9, б), с толщиной полки 35-50 мм, высотой сечения h=300, 400, 450 мм в зависимости от величины пролета. Два продольных ребра являются несущими. Для увеличения жесткости устраиваются поперечные ребра по торцам плиты и по длине через 500-1000 мм.
железобетонная плита сплошного сечения (рис.7.9, г) с опиранием по контуру (при равном расстоянии между опорами в продольном и поперечном направлении) или по трем сторонам (когда шаг в одном из направлений больше чем в другом). Высота сечения h = 100-180 мм, площадь плиты в плане а × в должна быть не более 25 м2.
Рисунок 7.9 – Виды сборных плит перекрытий
а) пустотный настил; б) ребристая плита; в) эпюра моментов плит, работающих по балочной схеме; г) плита сплошного сечения; д) эпюра моментов плиты, опертой по четырем сторонам
Плиты пустотные и ребристые работают по балочной схеме (рис. 7.9, в). Опираются короткими сторонами на два ригеля (при других типах системы на две стены). Максимальный расчетный момент в середине пролета. В плитах, опертых по четырем сторонам, за счет работы плиты в двух перпендикулярных направлениях момент в середины плиты меньше (рис.7.9, д).
Конструктивные схемы каркасной системы различаются по расположению ригеля в пространстве, а также его наличию и представлены на рисунках ниже (рис.7.10 и рис.7.11):
каркас с поперечным расположением ригеля (рис.7.10, а);
каркас с продольным расположением ригеля (рис.7.10, б);
каркас с перекрестным расположением ригеля (рис.7.10, в);
безригельный каркас (рис.7.10, г);
Сопряжение ригеля с колонной может быть жестким или шарнирным. В зависимости от типа сопряжения различают три типа каркасов по статической работе: рамные, рамно-связевые и связевые.
Рисунок 7.10 – Конструктивные схемы каркасной конструктивной системы
1 – колонна; 2 – ригель
Рисунок 7.11 – Схемы каркасов зданий по статической работе
а) рамный; б) рамно-связевый с плоскими вертикальными связями; в) рамно-связевый с пространственными вертикальными связями: 1 - колонна; 2 – ригель;
3 – плоские связевые элементы
Рамные каркасы с жесткими узлами, образуют поперечные и продольные рамы (рис.7.11, а), воспринимающие все действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки.
В зданиях со связевыми каркасом узлы между колоннами (столбами) и ригелями (балками) шарнирные, поэтому для восприятия горизонтальных нагрузок необходимы дополнительные связи. Роль этих связей выполняют жесткие диски перекрытия и жесткие вертикальные диафрагмы (стены лестничных клеток, железобетонные перегородки, стены шахты лифтов и т.п.).
При рамно-связевом каркасе в одном направлении располагаются рамы с жестким сопряжением ригеля с колонной, а в противоположном – устанавливаются связи (рис.7.11, б, в).
По способу возведения железобетонные каркасы бывают монолитные, сборно-монолитные и сборные.