Конструктивные системы многоэтажных зданий.

 

Здания с применением монолитного бетона относятся к двум строительным системам:

Первая система: бескаркасные здания в скользящей и (или) переставных опалубках.

Вторая система: здания со стволами и (или) каркасом, возводимые в скользящей и (или) переставной опалубках.

 

Различают 4 типа вертикальных несущих конструкций:

1. Стержневые элементы сплошного сечения (каркас).
2. Плоскостные элементы (стены).
3. Неплоскостные элементы в виде тонкостенных стержней (вертикальные стволы, лифтовые шахты и др.)
4. Неплоскостные элементы в виде тонкостенной призматической оболочки замкнутого профиля (высшая оболочка здания).

Конструктивные системы, содержащие несущие элементы только одного типа называются первичными.

Конструктивные системы, содержащие несущие элементы нескольких типов называются производными.

 

Таблица 1

Взаимосвязь строительных систем с конструктивными системами и их типом по методу возведения.

Строительная система	Конструктивная система	Тип здания по методу возведения
- Бескаркасные здания, возводимые в скользящей и (или) переставной опалубках.	Стеновая, ствольно-стеновая.	- монолитное (сборно-монолитное), возводимое в скользящей опалубке. - Монолитное (сборно-монолитное), возводимое в переставной опалубке, извлекаемой на фасад. - Монолитное (сборно-монолитное), возводимое в переставных опалубках, извлекаемых вверх.
- Здания со стволами (стволы могут возводиться в скользящей или переставных опалубках раньше или одновременно с выполнением каркаса) и (или) каркасом, возводимых в скользящих и (или) переставных опалубках.	- Каркасная, ствольная, каркасно-ствольная, каркасно-стеновая.	- сборно-монолитное с устройством перекрытий в опалубках, устанавливаемых на проектной отметке. - Сборно-монолитное с устройством перекрытий методом подъема. - Сборно-монолитное с устройством перекрытий методом опускания опалубок.

По числу типов, применяемых в конструктивной системе несущих элементов, различают производные системы второго, третьего и четвертого уровней.

Пространственная жесткость зданий с однотипными вертикальными несущими конструкциями, как правило, меньше зданий производных конструктивных систем.

Поэтому при действии на здание больших горизонтальных нагрузок применяют производные конструктивные системы.

Тип вертикальных несущих конструкций может изменяться по высоте здания (например, на нижних этажах - каркасная система, а в верхних - стеновая).

 

Таблица 2

Характеристика конструктивных систем гражданских зданий с применением монолитного бетона.

Каркасные	Стеновые	Ствольные	Ствольно-стеновые	Каркасно-стеновые, каркасно-ствольные
Безригельные с рамным каркасом.	Поперечно-стеновые с плоской рамой.	С подвешенными этажами или перекрытиями.	С поперечными или продольными стенами.	С без- ригельным каркасом.
Безригельные со связевым каркасом.	Поперечно-стеновые с радиальными стенами.	С консольными этажами или перекрытиями.	С перекрестными стенами.	С ригельным каркасом.
Ригельные с рамным каркасом.	Поперечно-стеновые с отдельными продольными диафрагмами.	С опорными этажами (этажерочные)
Ригельные со связевым каркасом.	Продольно-стеновые с отдельными поперечными стенами.

 

 

Каркасные конструктивные системы гражданских зданий:

1. По виду горизонтальных несущих конструкций на:

- безригельные

- ригельные (безбалочные и балочные)

2. По способу обеспечения пространственной жесткости на:

- Рамные

- Связевые

- рамно-связевые

 

Стеновые конструктивные системы гражданских зданий:

1. По схеме расположения стен в плане:

- Поперечно-стеновые с поперечными несущими стенами (параллельными, непараллельными, радиальными).

- Продольно-стеновые

- Перекрестно-стеновые

2. Стены в зависимости от их статических функций в конструктивной системе

- Несущие

- Ненесущие

- Самонесущие

3. В зависимости от величины пролета плит перекрытий:

- Малопролетные (до 4,8м);

- Среднепролетные (до 7,2м);

- Большепролетные (>7,2м);

 

Ствольные конструктивные системы гражданских зданий:

1. По числу стволов:

- Одноствольные

- Многоствольные

2. По способу крепления горизонтальных несущих конструкций:

- Подвешенные (подвески – ванты из высокопрочных канатов)

- Консольные (консольно - балочными)

- Опорные (этажерочные – этажами)

Стволы во всех ствольных системах выполняются в виде полых призматических и круглых оболочек замкнутого сечения и передают основанию вертикальные и горизонтальные нагрузки.

 

Ствольно-стеновые конструктивные системы:

Образуются сочетанием стен со стволами и подразделяются по числу стволов и по схеме расположения стен в плане.

- Вертикальные нагрузки передаются основанию преимущественно несущими стенами. Ствольные элементы (шахты лифтов, лестничные клетки и т. п) проектируют как самонесущие или несущие с опирание на них перекрытий.

- Горизонтальные ветровые нагрузки воспринимаются совместно с наружными стенами и ствольными элементами.

Ствольно-стеновую систему применяют для зданий с несущими наружными стенами высотой более 16 этажей.

 

Каркасно-ствольные и каркасно-стеновые конструктивные системы:

1. по числу стволов.

2. по расположению в плане

3. по типу каркаса

4. по способу соединения конструкций каркаса к стволу:

- с непригруженными стволами

- с пригруженными стволами

Для передачи горизонтальной нагрузки на стволы устраиваются специальные демпферы, устанавливаемые между каркасом и стволом и препятствующие передаче вертикальных нагрузок с каркаса на ствол.

Наиболее сложная проблема при проектировании зданий повышенной этажности (более 25 этажей) и расчете является обеспечение пространственной жесткости зданий при воздействии горизонтальных ветровых нагрузок.

К основным несущим конструкциям, обеспечивающим сопротивляемость зданий горизонтальным нагрузкам относятся:

1. Каркас
2. Плоские связи в виде стен-диафрагм жесткости.
3. Пространственные – связи в виде стволов (ядер жесткости) или наружных решетчатых оболочек.
4. Поперечные, продольные или радиальные стены.

Чаще всего эти конструкции применяются в различных сочетаниях между собой.