Лекция 11 каркасы. Промзданий 11 Общие положения

• Название: Промзданий 11 Общие положения
• Анкор: Rfhrfcs rjycnherwbb
• Дата: 17.12.2019
• Размер: 3.22 Mb.
• Имя файла: Лекция 11 каркасы.doc
• Тип: Документы; #100781
• страница: 12 из 22

Сборно-монолитная система КУБ-2,5 (каркас уни­версальный безригельный) позволяет строить жилые дома, здания общественного назначения в едином конст­руктивном ключе, по единой технологии изготовления и монтажа строительных конструкций. Система представ­ляет собой связевый каркас, состоящий из многоэтажных неразрезных колонн прямоугольного сечения и сплошных плит перекрытий (рис. 12.82). КУБ-2,5 соответствует уровню прогрессивных современных индустриальных каркасных конструкций. Отличительная особенность си­стемы - монтаж плит перекрытия на колонну и соедине­ние плит перекрытий между собой производятся без под­держивающих элементов.



Рис. 12.82. Сборно-монолитный безригельный каркас КУБ-2,5: а - монтажная схема; б - стык колонн; в - узел «колонна-плита»

Конструкция стыков колонн исключает сварку, так как стык колонн сечением 400х400 мм предусматривает принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень нижнего торца колонны должен войти в патру­бок верхнего торца нижней колонны.

Конструкции каркаса предполагают высоту этажей 2,8; 3,0; 3,3 м при основной сетке колонн 6x6м. При не­обходимости высоту этажа можно увеличить до 6 м, а шаг колонн - до 12 м.

Конструкции КУБ-2,5 применяются при возведении общественных зданий в 1-3 этажа большой пролетности с техподпольем и жилых зданий в 4-22 этажа.

Монолитные безригельные каркасы проектируют на основе квадратной или прямоугольной сетки колонн, при этом соотношение между большим и меньшим про­летами ограничивается как 4/3. Наиболее рациональна квадратная сетка колонн 6x6 м.

В монолитных безригельных каркасах сплошная же­лезобетонная плита опирается непосредственно на ко­лонны с капителями (рис. 12.83). Капители обеспечивают жесткое сопряжение плиты с колоннами и прочность пли­ты на продавливание по периметру колонны, уменьшают расчетный пролет плиты. Капители колонн конструируют в виде усеченной пирамиды с углом наклона граней 45° или двойной усеченной пирамиды ломаного очертания.



Рис. 12.83. Монолитный безригельный каркас: а - капители колонн и их армирование; б - расположение рабо­чей арматуры в плите (план); в - фрагмент разреза каркаса с изображением армирования плиты; 1 - рабочая арматура; 2 - конструктивная арматура

Толщину монолитной плиты принимают из условия ее необходимой жесткости в пределах 1/32-1/35 от величи­ны наибольшего пролета. Плиты армируют плоскими или рулонными сварными сетками. При этом пролетные из­гибающие моменты воспринимаются сетками, уложенны­ми в нижней зоне, а опорные - в верхней зоне плиты.

Один из эффективных вариантов монолитного безри­гельного каркаса для зданий с мелкоячеистой планиро­вочной структурой - вариант с узкими колоннами в виде коротких стенок-диафрагм без капителей (рис. 12.84).


Рис. 12.84. Монолитный безригельный каркас с колоннами в виде коротких стенок-диафрагм: а - фрагменты фасада и плана каркаса здания коридорного типа; б - возможные формы сечений колонн; в - формы колонн пере­менного сечения по высот

Колонны такого вида позволяют использовать их в качестве ограждающих элементов при одновременном уменьшении пролетов плит и увеличении жесткости кар­каса. Колонны могут быть не только плоскими, ориенти­руемыми на плане в разных направлениях, но и простран­ственными (рис. 12.84 б), логично вписывающимися в планировочную структуру здания.

Данная система является открытой, позволяет созда­вать разнообразные объемно-планировочные решения жилых, учебных, административных и других зданий со средними по величине пролетами - до 7,5 м.

11.3. Каркасы стальные

11.3.1. Общие положения

Основная область применения стальных каркасов - многоэтажные жилые и общественные здания различно­го назначения. Если для зданий высотой до 30 этажей чаще применяют железобетонные каркасы, то для зданий с большей этажностью целесообразно применять сталь­ные каркасы. По мере увеличения высоты здания влияние горизонтальных нагрузок возрастает и решающими ста­новятся требования по обеспечению жесткости несущих конструкций.

Стальные каркасы имеют некоторые преимущества в сравнении с железобетонными, к которым относятся:

- относительно меньший вес, в связи с чем уменьшаются усилия в конструктивных элементах, снижа­ются масса и стоимость фундаментов, имеется возмож­ность членения конструкций на монтажные элементы (блоки) более крупных размеров;

- конструктивные удобства крепления огражда­ющих конструкций и инженерных коммуникаций; возмож­ность размещения в пределах габаритов колонн верти­кальных коммуникаций, а в пределах высоты перекры­тий - горизонтальных;

- малые размеры сечений колонн, что в некото­рых случаях позволяет скрыть их в стене (перегородке);

- возможность создания (без резкого увеличе­ния материалоемкости) большепролетных перекрытий, допускающих гибкость планировочных решений.

Основная проблема применения стальных каркасов - малая огнестойкость и подверженность коррозии стали - обуславливает необходимость дополнительных затрат на защиту конструкций. Применение огнезащитных покры­тий, использование спринклерных установок может не­сколько снизить эти затраты.
Конструктивные элементы каркасов.

Колонна - основной элемент каркаса здания, воспринимающий преимущественно сжимающие усилия, иногда с изгибом. Колонны оказывают решающее влияние на конструирова­ние несущей системы и на ее показатели, поэтому при выборе типа колонн нужно учитывать технологические и экономические требования.

Применяемые типы сечений сплошных и сквозных колонн показаны на рис. 12.17. Сплошные колонны могут быть прокатными или составными, когда они образуются из нескольких прокатных профилей или листов. Большин­ство сечений - сплошные составные, образуемые авто­матической сваркой.



Рис. 12.17. Типы сечений стальных колонн: а-г - сплошные из прокатных профилей; д-к - сплошные свар­ные из листов; л-п - сплошные сварные из профилей; р-т - сплошные сварные из листов и профилей; у-ш - сквозные из профилей и накладок (вставок)

Сквозные колонны (рис. 12.17 у-ш) - как менее ком­пактные и более трудоемкие - используются в современ­ных каркасах реже, преимущественно в уникальных зда­ниях небольшой этажности.

Выбор типа сечения зависит от вида и соотношения внутренних усилий (продольная сила, изгибающий мо­мент), от значения расчетных длин, удобства крепления ригелей. Если изгибающие моменты отсутствуют или малы, а расчетные длины не превышают обычной высоты этажа (3-4 м), выбирают компактные сечения с небольшой гибкостью (30-50). Толщину листов в составных сечениях принимают обычно не более 60 мм, а отношение габари­тов сечения к расчетной длине не менее 1/15, чему соот­ветствуют гибкости 40-60 (в зависимости от типа сечения).

Двутавровый профиль - самая распространенная форма сечения колонн. Она особенно удобна при необ­ходимости крепления к колоннам балок в двух направле­ниях, так как все элементы двутавра доступны для поста­новки болтов.

Прямоугольные коробчатые профили применяются для колонн при больших продольных усилиях и изгибе в обоих направлениях или при большой свободной длине колонн.

Сплошной квадратный профиль, позволяющий де­лать колонны с наименьшими габаритами сечения, обла­дает высокой степенью огнестойкости при ограниченной защите.

Крестообразные профили, благодаря полной сим­метрии и своеобразной форме поперечного сечения, часто применяются из эстетических соображений, особен­но для колонн, которые размещены на пересечении пе­регородок и должны быть скрыты в них.

Профили круглого полого сечения (трубы) выгодны с расчетной точки зрения, так как во всех направлениях они имеют одинаковые геометрические характеристики.

Сквозные сечения применяются для колонн каркасов высотных зданий, если балки должны проходить между ветвями колонн или предусматривается прокладка техни­ческого оборудования внутри колонн.

Базы колонн. База является опорной частью колон­ны и служит для распределения сосредоточенного давле­ния от стержня колонны по площади фундамента, обес­печивая закрепление нижнего конца колонны в соответ­ствии с принятой расчетной схемой.

В зависимости от типа и высоты сечения колонны применяют базы: без траверс, с общими или раздельны­ми траверсами, с одностенчатыми или двухстенчатыми траверсами (рис. 12.18).



Рис. 12.18. Схемы баз колонн: а, б - без траверс; в - одностенчатая; г - двухстенчатая с раз­дельными траверсами; д - двухстенчатая с общими траверсами

Конструктивное решение базы зависит от способа ее сопряжения с фундаментом и принятого метода монтажа колонн. С помощью базы осуществляется шарнирное или жесткое сопряжение колонн с фундаментами.

Базы колонн при шарнирном сопряжении с фунда­ментом имеют наиболее простую конструкцию (рис. 12.19 а-в). Для центрально сжатых колонн со значитель­ным усилием может быть применена база, состоящая из толстой стальной опорной плиты. Ребра жесткости и со­единительные траверсы создают более равномерную передачу силового потока от колонны к плите. Особенность всех шарнирных баз состоит в том, что анкерные болты (их обычно два) крепят базу к фундаменту непосред­ственно за опорную плиту.



Рис. 12.19. Типы баз колонн: а - при шарнирном сопряжении с фундаментом с толстой опор­ной плитой; б - с плитой и ребрами жесткости; в - с боковыми траверсами; г - при жестком сопряжении с фундаментом, с бо­ковыми траверсами; 1 - отверстия для анкерных болтов; 2 - опорная плита; 3 - траверса; 4 - ребро жесткости; 5 - прижим­ная планка; 6 - анкерный болт

Базы колонн при жестком сопряжении с фундамен­том крепятся с помощью не менее четырех анкерных бол­тов и прижимных планок (рис. 12.19 г). Жесткое сопряже­ние устраивают для внецентренно сжатых колонн, кото­рые могут передавать изгибающие моменты. С этой це­лью траверсы приходится развивать в направлении дей­ствия момента. При относительно небольших опорных моментах траверсы делают из листов толщиной 10-12 мм или швеллеров.

Толщину опорной плиты базы определяют расчетом, однако из конструктивных соображений ее не принимают менее 20 мм. Обычно базы колонн устанавливают на 0,5-1 м ниже отметки пола первого этажа и обетонируют для защиты от коррозии.