Билет № 17

1.Ветровая нагрузка воздействует динамически, но при низких широких зданиях рассматривается только её статическая составляющая. Нормативное значение ветрового давления w0, кПа, принимают по СНиП «Нагрузки и воздействия». Схема действия ветровой нагрузки на раму показана на рисунке.

При направлении ветра слева направо, как показано на рисунке, ветровая нагрузка слева будет приложена к раме, а справа – от рамы, то есть слева будет активное давление, а справа - пассивное (отсос). Этот фактор учитывается аэродинамическим коэффициентом с, слев= 0,8, а справа спр = 0,6. Для удобства расчёта фактическую нагрузку в виде ломанной прямой можно заменить эквивалентной по всей высоте, а часть нагрузки, действующей на ферму, заменяют сосредоточенной, приложенной в уровне низа ригеля рамы, как показано на рисунке 3.9.

Если принять, что моменты в заделке консоли, равной по длине высоте рамы от эквивалентной и фактической нагрузки, равны, то эквивалентная расчётная погонная ветровая нагрузка gэ,лев gэ,пр, кН/м, будут равны: gэ,лев = γn ∙ γf ∙ w0 ∙ kср ∙ слев ∙ B, gэ,пр = γn ∙ γf ∙ w0 ∙ kср ∙ спр ∙ B, где γn = 0,95; γf = 1,4; B – шаг колонн в продольном направлении, м; kср – среднее значение коэффициента учитывающего изменение ветрового давления по высоте;

Сосредоточенные силы Fлев и Fпр, кН, определяются по формулам: Fлев = γn ∙ γf (k3+k4)∙3,5∙w0∙слев∙B/2, Fпр =Fлев∙ спр/слев.

2. Конструкции многоэтажных гражданских зданий: конструктивные схемы зданий.

Здания и сооружения состоят из отдельных конструктивных элементов, которые подразделяют на несущие и ограждающие.

Несущие элементы (фундаменты, стены, каркасы, перекрытия и покрытия) воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки, возникающие от массы оборудования, людей, снега, собственной массы конструкций, действия ветра и т.д.

Ограждающие элементы (наружные и внутренние стены, полы, перегородки, заполнения оконных и дверных проемов) защищают внутренние помещения от атмосферных воздействий. Они позволяют поддерживать внутри зданий требуемые температурно-влажностные и акустические условия. Кроме того, встречаются конструктивные элементы, которые одновременно совмещают несущие и ограждающие функции, например стены и покрытия.

Конструктивные схемы зданий.

Несущие конструкции здания: фундаменты, стены, колонны, перекрытия, соединяясь в пространстве друг с другом, образуют несущий остов здания. По особенностям пространственного расположения несущих элементов остова различают следующие конструктивные типы зданий:

- бескаркасный (с несущими стенами), (Рис 1. а, б) который представляет собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены здания воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытия. Этот конструктивный тип зданий широко распространен при возведении жилых домов, школ и других общественных зданий;

Рис 1. Схема бескаркасного здания. Рис 2. а - с полным каркасом; б - с неполным каркасом

- каркасный (Рис 2. а)представляет собой пространственную систему, образованную колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами или же колоннами, ригелями и плитами междуэтажных перекрытий и покрытий, которая воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Для зданий каркасного типа характерно четкое разделение конструкций по особенностям их работы (на несущие и ограждающие);

- неполный каркас (Рис 2. б) в зданиях такого типа наряду с внутренним каркасом наружные стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытий.

Каждый конструктивный тип здания имеет несколько конструктивных схем, отличающихся расположением и взаимосвязью несущих элементов.

Для типов бескаркасных зданий характерны схемы:

- с продольным расположением несущих стен (Рис 1. а), на которые опираются плиты междуэтажных перекрытий;

- с поперечным расположением несущих стен (Рис 1. б), где наружные стены, за исключением торцовых, самонесущие, на них не передается нагрузка от перекрытий; совмещенная с опиранием плит перекрытий на продольные и поперечные стены.

Каркасные типы зданий различают по следующим признакам:

1) по материалу — железобетонный каркас (монолитный, сборный, сборно-монолитный), металлический каркас;

2) по характеру устройства ригелей — с продольным, поперечным, перекрестным расположением ригелей и непосредственным опиранием перекрытий на колонны (безригельное решение);

3) по особенностям сопряжения элементов в узлах — монолитные и сварные.

Для зданий с неполным каркасом характерны конструктивные схемы с продольным или поперечным расположением ригелей. Такие же схемы расположения ригелей характерны для зданий с полным каркасом.

Основные конструкции многоэтажных общественных зданий.

Многоэтажные гражданские каркасные и панельные (бескаркасные) здания проектируют для массового строительства высотой 12—16 этажей, а в ряде случаев — высотой 20 этажей и более. Сетка колоны, шаг несущих стен и высоты этажей выбирают в соответствии с требованиями типизации элементов конструкций и унификации габаритных параметров.

Конструктивные схемы зданий, возводимых из сборных элементов, характерны постоянством геометрических размеров по высоте, полярностью типовых элементов конструкций, четким решением плана.

Каркасные конструкцииприменяют для различных административных и общественных зданий с большими помещениями, редко расположенными перегородками, а в некоторых случаях и для жилых домов высотой более 25 этажей. Основными несущими конструкциями многоэтажного каркасного здания в гражданском строительстве являются железобетонные рамы, вертикальные связевые диафрагмы и связывающие их междуэтажные перекрытия.

При поперечном расположении вертикальных связевых диафрагм и продольном расположении многоэтажных рам здание в поперечном направлении работает по связевой системе, а в продольном направлении — по рамной системе. Конструктивная схема каркаса при шарнирном соединении ригелей с колоннами будет связевой в обоих направлениях.

Рис. XV. 15. Конструктивный план панельного здания

1 — поперечные несущие панели стен; 2 — продольные несущие панели стен; 3 — плнты перекрытия; 4 — навесные панели ограждающих стен

Конструктивные схемы многоэтажных каркасных зданий, воспринимающих горизонтальные нагрузки по рамно-связевой системе, как имеющие лучшие технико-экономические показатели, нашли широкое применение в строительстве, особенно в сейсмических районах страны.

Панельные конструкцииприменяют для жилых домов, гостиниц, пансионатов и других аналогичных зданий с часто расположенными перегородками и стенами. В панельных зданиях основными несущими конструкциями служат вертикальные диафрагмы, образованные панелями внутренних несущих стен, расположенными в поперечном, иногда в продольном направлении, и связывающие их междуэтажные перекрытия. Панели наружных стен навешивают на торцы панелей несущих поперечных стен. Многоэтажное панельное здание как в поперечном, так и в продольном направлении воспринимает горизонтальную нагрузку по связевой системе (рис. XV. 15).

Возможны другие конструктивные схемы многоэтажных зданий. К ним относятся:

каркасное здание с центральным ядром жесткости, в котором в качестве вертикальных связевых диафрагм используются внутренние стены сблокированных лифтовых и вентиляционных шахт, лестничных клеток (рис. XV.16);

здание с двумя ядрами жесткости открытого профиля — в виде двутавров;

здание с двумя ядрами жесткости и сложной конфигурацией в плане, позволяющей индивидуализировать архитектурное решение. В описанных конструктивных схемах зданий горизонтальные воздействия воспринимаются по рамно-связевой или связевой системе.

В зданиях с центральным ядром жесткостив целях обеспечения удобной свободной планировки сетку колонн укрупняют, в ряде решений внутренние колонны исключают и элементы перекрытий опирают на наружные колонны и внутреннее ядро жесткости. Ригели перекрытий пролетом 12—15 м проектируют предварительно напряженными, шарнирно связанными с колоннами, панели перекрытий — пустотными или коробчатыми. Горизонтальное воздействие на здание воспринимается в связевой системе.

В зданиях с двумя ядрами жесткости и сложной конфигурациейв плане перекрытия выполняются монолитными в виде безбалочной бескапительной плиты. Возводят такие здания методом подъема перекрытий (или подъема этажей).

Многоэтажные рамы высотой до 16 этажей имеют колонны постоянного сечения по всей высоте здания. Увеличение несущей способности колонн нижних этажей достигается повышением класса бетона, процента армирования, применением жесткой арматуры. Элементы сборных колонн в целях снижения трудоемкости на монтаже выполняют размером на 2—4 этажа.

Панели внутренних несущих стен в панельных зданиях по условиям требуемой звукоизоляции выполняют из тяжелого бетона толщиной 14—16 см. При такой толщине обеспечивается несущая способность этих панелей в объемный элемент

А — блок-стакан; б — блок-колпак; в —блок - трубы; г — многоэтажный дом

Зданиях высотой до 16 этажей. Увеличение несущей способности панелей стен зданий большей высоты достигается применением в нижних этажах бетона более высокого класса, увеличением толщины железобетонных панелей.

3. Конструкция и армирование железобетонной подстропильной фермы.

Армирование подстропильной фермы

 Напрягаемая арматура нижнего пояса по всей его длине окаймляет­ся П-образными сетками С1 из Ø5 Вр-I, направленными навстречу друг другу. Для обеспечения надежной анкеровки арматуры растянутых раско­сов применяют общий арматурный каркас с изгибом в нижних узлах. На всем протяжении перегиба каркасов устанавливаются дополнительные хо­муты, которые обеспечивают совместно с бетоном восприятие суммы сил, действующих в арматуре и по радиусу закругления. Прямолинейные концы ненапрягаемой арматуры раскосов необходимо заводить в узел на расстоя­ние не менее 35d от грани узла (d - диаметр арматуры раскосов); сам узел армируется каркасами с поперечной рабочей арматурой.

Средний узел, на который опираются стропильные фермы, армиру­ется не менее чем двумя плоскими каркасами с поперечной рабочей арма­турой, которые обязательно соединяются между собой П-образными карка­сами другого направления.

Опорные узлы подстропильных ферм армируются, в целом, анало­гично таким же узлам стропильных ферм. Сжатая зона опоры подстропиль­ной конструкции усиливается горизонтальными сетками с тем, чтобы она могла воспринять полную реакцию от стропильных конструкций на случай передачи этой реакции только на конец одной из смежных подстропильных конструкций. Верхний лист (под опоры стропильных конструкций) должен быть хорошо заанкерен.

В остальном конструирование подстропильной фермы ничем не отличается от конструирования стропильных ферм.