ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ КАРКАС МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

Многоэтажные железобетонные каркасы по своей структуре могут быть разделены на стоечно-балочные, включающие колонны, ригели и плиты, и безригельные (безбалочные), включающие колонны, капители (опорные воротники) и плиты. Стоечно-балочные каркасы устраивают преимущественно из сборных элементов, соединяемых в виде рамных или шарнирно-связевых систем (рис. 12.1, 12.2). В зависимости от назначения и характера протекающего в здании технологического процесса стоечно-балочные каркасы имеют регулярную или нерегулярную структуру. Регулярная структура каркаса характерна равными или близкими размерами пролетов и шага по всем этажам. При нерегулярной структуре часть объема здания по условиям размещения крупногабаритного технологического оборудования имеет размеры, резко отличающиеся от размеров других частей здания. В производственных зданиях нагрузка на перекрытие во многих случаях существенно превышает нагрузки, действующие на перекрытия гражданских зданий. При повышенных нагрузках рамная система каркаса предпочтительнее шарнирносвязевой, несмотря на то, что это вызывает известные трудности, связанные с устройством жестких соединений ригелей рамы с колоннами. Однако при рамном каркасе высота ригеля оказывается меньшей, сокращается расход материала и в перовую очередь металла. Кроме того, при рамной системе отпадает необходимость устройства в плоскости рамы вертикальных диафрагм жесткости, способных существенно затруднить целесообразное размещение оборудования и его перестановку при реконструкции. При каркасах обеих систем тяжелое технологическое оборудование стремятся размещать на нижних этажах или непосредственно на земле. Это дает возможность конструктивные элементы каркаса сделать более легкими и добиться более экономичного решения несущего остова. В тех случаях, когда технологический процесс, протекающий в здании, не допускает установки промежуточных опор, перекрытие устраивают работающим «на пролет». Несущие конструкции такого перекрытия при пролете 12...18 м представляют собой ферму с параллельными поясами высотой до 3 м (рис. 12.3). Это позволяет использовать межферменное пространство в качестве технического этажа, в котором могут размещаться помещения подсобно-производственного и вспомогательного назначения, промежуточные склады, прокладываться инженерные коммуникации.

Настилы, укладываемые по верхним поясам ферм, в этом случае являются основанием под пол верхнего этажа, а укладываемые по нижнему поясу — потолком нижнего этажа, ф В ряде отраслей промышленности (молокозаводы, мясоперерабатывающие комбинаты и т. д.), где требуются беспустотные перекрытия с гладкими потолками, применяют многоэтажные каркасы с безбалочными перекрытиями капительного типа

(рис. 12.4). Такое решение позволяет лучше использовать объем помещений из-за отсутствия выступающих ребер и облегчить устройство различных проводок. Благодаря меньшей конструктивной высоте перекрытия уменьшается общая высота многоэтажного здания. ф Когда осуществление строительства из унифицированных сборных железобетонных элементов затруднено, каркас здания может быть возведен методом подъема перекрытий или этажа

(рис. 12.5). Этот метод дает возможность при необходимости отступать от унифицированной сетки колонн и высот этажей, а нужного очертания перекрытия, бетонируемые на земле, поочередно поднимать на проектную отметку.

Стоечно-балочные каркасы.

Жесткость и неизменяемость рамных каркасов обеспечиваются в поперечном направлении рамами, имеющими по всем этажам жесткое соединение ригелей с колоннами. При каркасах, имеющих в верхнем этаже здания увеличенную сетку колонн, сопряжение балок или ферм покрытия с колоннами делают шарнирное. Соединение колонн между собой по высоте — жесткое. В продольном направлении, перпендикулярном плоскости рам, устойчивость обеспечивается вертикальными стальными портальными связями, устанавливаемыми между колоннами в среднем шаге по продольным осям (см. рис. 12.1). В тех случаях, когда по условиям технологического процесса установка портальных связей недопустима, они могут быть заменены юднопролетными рамами, образуемыми колоннами и приваренными к ним на каждом этаже ригелями. Шарнирно-связевые каркасы имеют шарнирную связь ригелей с колоннами, поэтому устойчивость каркаса в обоих направлениях обеспечивается установкой вертикальных и горизонтальных диафрагм жесткости. Вертикальные диафрагмы выполняются в виде сплошных или с проемами панелей толщиной 14 см, а также с одной или двумя полками для опирания плит перекрытия или в виде металлических связей, не полностью занимающих межколонное пространство. Горизонтальными диафрагмами жесткости, как и в рамных карсота верхнего этажа может достигать 10,8 м. Число пролетов в поперечном направлении каркаса определяется предельной величиной температурного блока, которая не должна превышать 60 м. В продольном направлении протяженность каркаса обычно ограничивается также 60 м. При необходимости строительства здания большей длины оно нарезается на температурные блоки, каждый из которых должен иметь протяженность не более 60 м. В противном случае необходима проверка прочностных характеристик каркаса на вероятность возникновения опасных деформаций от температурных воздействий. Разрезка многоэтажного каркаса на составляющие его сборные элементы основывается на достижении возможно меньшего числа стыковых соединений и получении изделий, удобных по условиям изготовления, транспортировки и монтажа. Наиболее распространенные способы разрезки колонн многоэтажных каркасов регулярной и нерегулярной структуры приведены на рис. 12.6. Находят применение колонны и трехэтажной разрезки. В колоннах предусматривают закладные стальные детали, необходимые для стыкования колонн, соединения с ригелями, крепления плит перекрытия, опирания и крепления элементов стен и др. Привязка крайних колонн к продольным координационным осям принята нулевая, средних колонн — осевая. Привязка крайнего ряда колонн к поперечным координационным осям может быть разной. При увеличенной сетке колонн верхнего этажа колонны крайних рядов смещаются внутрь здания от поперечных осей на 500 мм, как в одноэтажных зданиях. При регулярной структуре привязка может быть как нулевой, так и совмещенной с геометрической осью колонн, поскольку панели стен могут крепиться непосредственно к каркасу, вследствие чего отпадает необходимость установки фахверковых стоек. Торцевые стены будут иметь привязку в первом случае нулевую, а во втором — 200 мм (половину толщины колонны). Температурные швы в этих случаях выполняются на двух осях со вставкой. При шарнирно-связевых каркасах все колонны привязываются к поперечным и продольным координационным осям по геометрической оси. Ригели многоэтажных каркасов разработаны двух типов: тип 1 — предназначенные для опирания настилов на полки ригелей и тип 2 — с опиранием настилов на верх ригелей. Колонны для опирания ригелей обоих типов применяют одинаковые. Разница в отметках консолей колонн компенсируется глубиной заложения фундаментов. Перекрытия с ригелями типа 2 используют только в рамных каркасах при наличии в здании подвесного оборудования и высоте этажа 4,8 м и более. Для включения перекрытий в совместную работу с другими элементами каркаса между колоннами в направлении перпендикулярном рабочему пролету ригелей, устанавливают межколонные пли: ты — распорки. Настилы перекрытий по ригелям рамного каркаса, для которого типичны более высокие нагрузки, применяют ребристые (рис. 12.7). В остальных случаях настилы могут быть круглопустотные, образующие гладкий потолок, и ребристые с ребром вниз (рис. 12.8). В зданиях с агрессивными средами применяют только ребристые плиты. Междуэтажное перекрытие двухэтажных зданий обычно расс/tdчитывается на достаточно большие временные нагрузки, поэтому и ригели (рис. 12.12) и плиты (рис. 12.13) имеют большие сечения, чем в многоэтажных зданиях. Конструкция покрытия верхних этажей зданий с увеличенной сеткой колонн решается по аналогии с конструкциями покрытий одноэтажных зданий.