Каркасные здания. Лекция 17

Август 3, 2022

Главная
Разное
Каркасные здания. Лекция 17

Содержание

2. ЛЕКЦИЯ17. КАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ.
3. План лекции 17.1. Конструктивные схемы каркасов 17.2. Фундаменты каркасных зданий. 17.3. Колонны. 17.4. Ригели. 17.5. Диафрагмы
4. 17.1. Конструктивные схемы каркасов. Каркас предназначен для восприятия всех нагрузок, действующих от здания, и передаче их
5. Преимущества каркасно-панельной системы перед другими системами: - фиксированная передача нагрузки; - возможность возведения многоэтажных и высотных
23. Недостатки каркасно-панельной системы: - повышенный по сравнению с бескаркасными зданиями расход стали (до 20-30 %); -
24. Здания могут проектироваться с полным и неполным каркасом. При полном каркасе колонны устанавливают как внутри, так
25. Каркасы могут быть одноэтажными и многоэтажными, однопролетными многопролетными с консолями и без консолей (рис. 1).
26. Рис.1. Каркасы: А - виды каркасных зданий: а — одноэтажное однопролетное; б, в, г — многоэтажное,
27. .
28. .
29. Рис.2. Конструктивные системы высотных зданий I - рамная система; Л - полужесткая рама; III - жесткая
30. Необходимую жесткость и устойчивость каркасов достигают применением рамной, связевой или рамно-связевой конструктивных систем При рамной системе
31. Связевая система позволяет унифицировать основные элементы каркаса - колонн и ригелей. Диафрагмы жесткости при этом могут
32. Рамно-связевая система каркаса сочетает в себе рамы и диафрагмы жесткости. Горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимают и
34. Применение безригельного каркаса дает свободу планировки и перепланировки внутреннего пространства при изменении демографического состава семьи.
35. 17.2. Фундаменты каркасных зданий. К видам фундаментных конструкций каркасных зданий следует отнести ряд элементов: фундаментные плиты
36. Башмак «БК» может устанавливаться на любой из фундаментов, в том числе на отдельно стоящий. Фундаментные балки
37. Рис. 3. . Фундаменты под колонны зданий: а- фундаментные плиты ФП-16, ФП-20, ФП-24, ФП-30 и др.,
38. 17.3.Колонны каркасных зданий. Колонна - вертикальный стержневой элемент каркаса, служащий для восприятия в основном вертикальной нагрузки.
39. Колонны подразделяют: - по местоположению - на рядовые, фасадные, торцевые, связевые и т.д.; - по несущей
40. Металлические колонны применяются в каркасах производственных зданий, в путепроводах, эстакадах, в многоэтажных зданиях и в других
41. При больших нагрузках на колонну более рационально применение железобетонных сборных колонн. Железобетонные колонны подразделяются на три
42. Колонны каркаса могут быть одно-, двух- и многоэтажными. Колонны сборного железобетонного каркаса изготовляют из тяжелого бетона
43. Рис. 4. Деталь соединения колонны с фундаментом I - колонна; 2 - сборный железобетонный фундамент стаканного
44. Сечение колонн принимают обычно одинаковое по всей высоте здания. Колонны нижних этажей выполняют с увеличением класса
45. Колонны предусматриваются бесстыковыми и стыковыми. Бесстыковые колонны имеют предельную высоту 13,75 м. Их применяют в зданиях
46. Таблица 1 Типы и номенклатура колонн сечением 300х300 мм для зданий высотой до пяти этажей
47. Колонны применяются в зданиях с высотой этажа 3,0; 3,3; 3,6; 4,2 4,8; 6,0 и 7,2 м
48. Таблица 2 Типы и номенклатура колонн сечением 400х400 мм для зданий высотой свыше пяти этажей
49. Таблица 3 Номенклатура колонн серии 1.420.1-14
50. Стык колонн выполняется с помощью стальных оголовников или стыкованием бетонных торцов. В унифицированном каркасе приняты бетонные
51. Рис.5. Варианты стыков колонн
52. Рис.6. Стык колонн с применением муфт.
53. Рис.7. Стык колонн с ванной сваркой арматуры
54. В одноэтажных колоннах стык с ригелями выполняют с помощью стальных оголовников (платформенный стык). Стык ригелей на
55. Несущие конструкции зданий с безбалочными перекрытиями представляют собой железобетонный каркас, решенный по рамной схеме жесткими элементами.
56. Колонны зданий с безбалочными перекрытиями могут изготавливаться высотой на один-, два- и три этажа из бетона
57. Стыки колонн располагаются на высоте 1 м от поверхности перекрытий и выполняются жесткими. Выпуски продольной арматуры
58. Железобетонные каркасы многоэтажных зданий, помимо требований по их унификации, технологичности и простоте устройства стыковых соединений, облегчению
59. Продольное армирование колонн принимается в пределах от 1% до 6°/о, а ригелей - от 1,5 до
60. Рис.9. Армирование узла сетками.
61. Рис.10. Армирование узла колонн и ригелей. 1 – ригель; 2 – колонна.
62. 17.4. Ригели каркасных зданий. Ригели - горизонтальные элементы остова здания, воспринимающие вертикальные нагрузки, передаваемые преимущественно плитами
63. Ригели различают: - по местоположению - рядовые, фасадные, торцевые, коридорные, лестничные и т.д.; - по несущей
64. Ригели каркаса, как правило, имеют Т-образную форму с полкой понизу для опирания на нее настилов перекрытий.
65. Высота ригелей : - при легком каркасе принимается 300 мм при пролетах до 9 м включительно
66. Ригели легкого каркаса предназначены для связевых каркасов. Ригели тяжелого каркаса - для использования, как в связевых,
67. Рис.11. Железобетонные ригели.
68. Ригели легкого каркаса могут быть: а) коридорными, высотой 300 мм, с пролетами 1,8 ... 3,6 м;
69. Ригели тяжелого каркаса подразделяются на: а) коридорные, высотой 600 мм, с пролетами 1,8; 2,4; 3 и
70. Типы сборных ригелей приведены в табл. 4. Таблица 4 Номенклатура ригелей по серии КМС-К1
71. Типы сборных ригелей приведены в табл. 4. Таблица 4 Номенклатура ригелей по серии КМС-К1 Рис.8. Узлы
72. Рис.8. Узлы соединения колонн и ригелей.
73. Рис.. Узлы соединения колонн и ригелей.
74. Ригели каркаса с тавровым сечением высотой 450 и 600 мм с полками снизу и предназначены для
75. Ригели высотой 450 мм применяются с колоннами каркаса для высоты этажей 3,0 и 3,3 м и
76. Для опирания лестничных маршей предусмотрены балки типа БЛ. Они имеют закладные детали для крепления с лестничными
77. 17.5. Диафрагмы жесткости Диафрагмы жесткости представляют собой вертикальные элементы несущей системы, выполняющие функции по восприятию горизонтальных
78. Диафрагмы жесткости выполняются из сборных железобетонных элементов, монолитных конструкций, образующих ядра жесткости, а также из решетчатых
79. Вертикальные диафрагмы жесткости проектируют на всю высоту здания, начиная от фундамента. Элементы диафрагм обычно имеют поэтажную
80. Стены-диафрагмы монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, имеющих одно- или двусторонние консольные полки в верхней
81. Панели-диафрагмы изготавливают глухими или с одним дверным проемом с размерами, приведенными на рис. 15. Рис.15. Стены
82. . Контактные стыки панелей стен-диафрагм выполняют с помощью стальных сварных связей с колоннами со слоем цементно-песчаного
83. . Рис.16. Узлы стены жесткости.
84. 17.6. Перекрытия. Перекрытия (рис.17) выполняются из железобетонных настилов многопустотного сечения высотой 220 мм и ребристых сантехнических
85. . Рис.17. Взаимная компоновка сборных элементов панелей перекрытий: а- в плоскости рам каркаса; б • из
86. .
87. . 17.7.Наружные стены. Наружные стены (рис.18-19) монтируют из панелей, позволяющих создать горизонтальную или вертикальную разрезку фасадной
88. . Рис.8. Узлы соединения наружных стен.
89. . Рис. 19.Узлы сопряжении панелей наружных стен вертикальной разрезки: 1 - конопатка паклей, смоченной в цементном
90. .
91. . Панели вертикальной разрезки подчинены модульной сетке с размером 300x300 мм (как по высоте, так и
92. . При шаге колонн вдоль фасада 9 и 12 м вводят дополнительную фахверковую колонну для промежуточного
93. . Опирание панелей наружных стен осуществляется по слою цементного раствора со сварным креплением на опоре к
94. . Горизонтальные стыки панелей всех типов осуществлены в четверть с нахлёсткой в 75 мм. Заполнение стыка
95. . 17.8. Безригельный каркас. Основным недостатком каркасной системы дли жилых зданий являются выступающие в интерьере из
96. . Система со скрытыми ригелями в плоскости перекрытия (КПНС) проектируется по связевой схеме из сборных элементов:
97. . Рис.20. Безригельный каркас с натяжением арматуры в построечных условиях. А – компоновка узла примыкания плит
98. .
99. .
100. . Безригельная система КУБ (рис.21) выполняется из сборных элементов: колоны с металлическими воротниками в плоскости перекрытий;
101. . Рис. Безригельный каркас системы КУБ: А – конструктивная схема; Б – конструктивные элементы; В –
102. . Как в первом, так и во втором вариантах безригельной системы каркаса наружные стены могут выполняться
103. . 17.9. Высотные каркасные дома из металла Рис.1. Перекрытие коридора в Покровском соборе (Москва, 1560 г.)
104. . 9. каркасе Рис.1. Стропильная ферма (70-е годы ХIХ в.)
105. . Рис.1. Каркас промышленного здания (начало ХХ в.)
106. . Рис.1. Башня Шухова
107. . Рис.1. Эйфелева башня
108. . Недостатки металлических конструкций: Коррозия. Незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь коррозирует (окисляется)
109. . Достоинства металлических конструкций: 1. Надежность. Материал (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры. 2. Легкость.
110. . Рис.Рамный металлический каркас стального здания
111. . Рис.Рамный металлический каркас стального здания
112. . Рис. Конструкция стального небоскреба
113. . Рис. Конструкция стального небоскреба
114. . Рис. Современное высотное здание
116. Скачать презентацию

Слайд 2

ЛЕКЦИЯ17.
КАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ.

Слайд 3

План лекции
17.1. Конструктивные схемы каркасов
17.2. Фундаменты каркасных зданий.
17.3. Колонны.
17.4. Ригели.
17.5.

Диафрагмы жесткости.
17.6. Перекрытия.
17.7. Наружные стены.
17.8. Безригельный каркас.
17.9. Высотные каркасные дома из металла

Слайд 4

17.1. Конструктивные схемы каркасов.
Каркас предназначен для восприятия всех нагрузок, действующих

от здания, и передаче их через фундаменты основанию.
Основные несущие элементы сборного железобетонного каркаса включают:
- фундаменты стаканного типа;
- колонны высотой на 1-3 этажа с одной консолью для крайнего ряда и двумя консолями для среднего ряда;
- ригели таврового сечения с полкой для опирания плит перекрытий;
- многопустотные плиты перекрытий;
- стены-диафрагмы из бетонных панелей, имеющие одно- или двусторонние консольные полки в верхней зоне для опирания перекрытий.
Кроме того, в номенклатуру элементов системы входят, связевые балки, элементы лестниц и др.

Слайд 5

Преимущества каркасно-панельной системы перед другими системами:
- фиксированная передача нагрузки;

- возможность возведения многоэтажных и высотных зданий;
- обеспечение надежного контроля качества изделий, стыков и производства работ;
- относительно небольшое влияние случайных эксцентриситетов;
- возможность применения больших шагов и пролетов (до 18 м), унифицированных конструктивных элементов;
- возможность размещения в первых этажах зданий предприятий общественного обслуживания без изменения конструктивной схемы зданий;
- возможность включения в здание помещений больших площадей и, при необходимости, последующей перепланировки.

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Недостатки каркасно-панельной системы:
- повышенный по сравнению с бескаркасными зданиями

расход стали (до 20-30 %);
- увеличение числа монтируемых элементов с разницей в их массе;
- увеличение стоимости (на 5-10%) и трудоемкости (на 10-15%).

Слайд 24

Здания могут проектироваться с полным и неполным каркасом.
При

полном каркасе колонны устанавливают как внутри, так и по периметру здания. Они воспринимают нагрузки от покрытий, перекрытий и навесных стен.
При неполном каркасе колонны размешают только внутри здания, а наружные стены являются не только ограждающими, но и несущими.
В каркасных остовах зданий возможна конструктивная схема без ригелей (безригельный каркас) с опорой перекрытий и покрытий непосредственно на колонны.

Слайд 25

Каркасы могут быть одноэтажными и многоэтажными, однопролетными многопролетными с консолями

и без консолей (рис. 1).

Слайд 26

Рис.1. Каркасы:
А - виды каркасных зданий: а — одноэтажное однопролетное; б,

в, г — многоэтажное, двух-, трех- и многопролетное; б - с консолями; в, г — без консолей; Б - компоновочные схемы каркасных зданий: а —рамная; б—рамно-связевая; в — связевая; г - каркасно-ствольная
.

Слайд 27

.

Слайд 28

.

Слайд 29

Рис.2. Конструктивные системы высотных зданий
I - рамная система; Л -

полужесткая рама; III - жесткая рама; IV -решетчатая ферма, взаимодействующая с рамой; V- пространственная система ~ "труба "; VI - "труба " в ферме

Слайд 30

Необходимую жесткость и устойчивость каркасов достигают применением рамной, связевой или рамно-связевой

конструктивных систем
При рамной системе действующие на здание вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают поперечные и продольные рамы, образованные жестким соединением колонн и ригелей.
Применение рамной системы целесообразно при небольшой этажности зданий, т.к. с повышением этажности трудно обеспечить унификацию колонн.
Рамные каркасные схемы использованы в строительстве ряда многоэтажных зданий Москвы и Киева.

Слайд 31

Связевая система позволяет унифицировать основные элементы каркаса - колонн и

ригелей. Диафрагмы жесткости при этом могут быть сквозными в виде стальных диагональных или портальных конструкций или сплошными в виде железобетонных стенок.
В связевых каркасах, кроме вертикальных диафрагм, располагаемых с интервалом 24-36 м, предусматриваются (через несколько этажей) горизонтальные диафрагмы жесткости. Их роль обычно выполняют замоноличенные железобетонные перекрытия.
Связевой системе в каркасно-панельном строительстве в последнее время отводится ведущее место.

Слайд 32

Рамно-связевая система каркаса сочетает в себе рамы и диафрагмы жесткости.

Горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимают и те и другие, а распределение усилий между ними происходит в зависимости от соотношения жесткостей. Такую систему целесообразно применять при металлических и монолитных железобетонных каркасах.
Рамно-связевой каркас более целесообразно использовать в сейсмических районах.

Слайд 33

Слайд 34

Применение безригельного каркаса дает свободу планировки и перепланировки внутреннего пространства

при изменении демографического состава семьи.

Слайд 35

17.2. Фундаменты каркасных зданий.
К видам фундаментных конструкций каркасных зданий следует отнести

ряд элементов:
фундаментные плиты «ФП» и «Ф»;
траверсы «ФТ»;
подколонники «КН»;
башмак под колонну «К»;
фундаментные балки «БФ».
Сборные составные фундаменты по сравнению с монолитными железобетонными имеют повышенную строительную высоту, металлоемкость и стоимость.

Слайд 36

Башмак «БК» может устанавливаться на любой из фундаментов, в том числе

на отдельно стоящий. Фундаментные балки предназначены для преимущественного использования как опоры наружных цокольных керамзитобетонных панелей. Сборные фундаменты по сравнению с монолитными имеют значительно меньшую трудоемкость.

Слайд 37

Рис. 3. . Фундаменты под колонны зданий:
а- фундаментные плиты ФП-16, ФП-20,

ФП-24, ФП-30 и др., б —фундаментные траверсы ФТ-24, ФТ-40, в -подколонники КН, ЭКН, г-башмаки под колонны БК, д - фундаментные блоки БФ (полная номенклатура и размеры элементов фундаментов приведены в каталогах)

Слайд 38

17.3.Колонны каркасных зданий.
Колонна - вертикальный стержневой элемент каркаса, служащий для восприятия

в основном вертикальной нагрузки.
В колонне различают:
- нижнюю часть (базу);
- ствол (фуст) ;
- верхнюю венчающую часть (капитель).
Колонны воспринимают нагрузку от прикрепленных к ним или опирающихся на них других элементов - ригелей, балок, плит перекрытий и т.д.
По материалу колонны бывают:
каменные, бетонные, железобетонные и металлические.
Каменные колонны выполняются из кирпича, естественных и бетонных камней.
По форме различают колонны квадратные, прямоугольные и круглые.

Слайд 39

Колонны подразделяют:
- по местоположению - на рядовые, фасадные, торцевые,

связевые и т.д.;
- по несущей способности - 2000,3000, 4000, 5000 и 6000 кН; по этажности - на одно-, двух- и многоэтажные;
- по виду поперечного сечения - на прямоугольные, квадратные и круглые;
- по типу стыка колонн - с плоскими металлическими торцами, с центрирующими прокладками, с выпусками свариваемой при монтаже арматуры и т.д.;
- по условиям опирания ригелей - на колонны с консолями, бесконсольные, со скрытыми консолями и т.д.;
- по классу бетона - В15, В25, ВЗО, В40, В50;
- по способу армирования ствола колонн - колонны с периферийным армированием, с центральным армированием, со спиральной арматурой, с металлическими сердечниками и т.д.;
по способу изготовления - центрофугированные и т.д.

Слайд 40

Металлические колонны применяются в каркасах производственных зданий, в путепроводах, эстакадах, в

многоэтажных зданиях и в других случаях, когда нужно обеспечить минимальные размеры сечения колонны в целях увеличения полезной площади, либо при больших динамических нагрузках, передаваемых на колонны.

Слайд 41

При больших нагрузках на колонну более рационально применение железобетонных сборных колонн.

Железобетонные колонны подразделяются на три основные типа:
- с продольной арматурой ;
- с хомутами или поперечными стержнями,;
- с косвенной арматурой в виде спиралей или сварных колец с жесткой арматурой.
При одной и той же нагрузке колонны первого
типа имеют наибольшее поперечное сечение, второго - наименьшее.

Слайд 42

Колонны каркаса могут быть одно-, двух- и многоэтажными.
Колонны сборного железобетонного

каркаса изготовляют из тяжелого бетона и армируют согласно расчету гибкой арматурой (рис. 4).

Слайд 43

Рис. 4. Деталь соединения колонны с фундаментом
I - колонна; 2 -

сборный железобетонный фундамент стаканного типа; 3 — заделка бетоном стыка колонны и фундаментного блока

Слайд 44

Сечение колонн принимают обычно одинаковое по всей высоте здания.
Колонны

нижних этажей выполняют с увеличением класса бетона и процента армирования.
Колонна снизу опирается на фундамент, как правило, стаканного типа. Для соединения с ригелями колонны имеют обычные скрытые консоли или могут быть бесконсольными, при котором соединение с ригелем осуществляется с помощью выпусков арматурных стержней их сварки и замоноличивания узла сопряжения.

Слайд 45

Колонны предусматриваются бесстыковыми и стыковыми. Бесстыковые колонны имеют предельную высоту 13,75

м. Их применяют в зданиях малой и средней этажности. В унифицированном каркасе стандартные сечения колонны приняты 300х300 мм для зданий высотой до 5 этажей, включительно 400х400 мм для всех остальных случаев (табл. 1).

Слайд 46

Таблица 1
Типы и номенклатура колонн сечением 300х300 мм для

зданий высотой до пяти этажей

Слайд 47

Колонны применяются в зданиях с высотой этажа 3,0; 3,3; 3,6;

4,2 4,8; 6,0 и 7,2 м при шаге колонн в плоскости рам каркаса 3,0;.4,5; 6,0 и 7,2 м (табл. 2,3).

Слайд 48

Таблица 2
Типы и номенклатура колонн сечением 400х400 мм для

зданий высотой свыше пяти этажей

Слайд 49

Таблица 3
Номенклатура колонн серии 1.420.1-14

Слайд 50

Стык колонн выполняется с помощью стальных оголовников или стыкованием бетонных

торцов. В унифицированном каркасе приняты бетонные стыки с ванной сваркой арматуры. Стыки колонн располагают на 60-80 см выше уровня перекрытия, чтобы обеспечить доступ к месту стыкования (рис. 5-7).
Соединения колонн с ригелями показаны на рис. 8.

Слайд 51

Рис.5. Варианты стыков колонн

Слайд 52

Рис.6. Стык колонн с применением муфт.

Слайд 53

Рис.7. Стык колонн с ванной сваркой арматуры

Слайд 54

В одноэтажных колоннах стык с ригелями выполняют с помощью стальных

оголовников (платформенный стык).
Стык ригелей на открытых консолях затрудняет монтаж и работу каркаса. Открытая консоль увеличивает расход бетона, уменьшает габариты помещения, ухудшает интерьер.
Этих недостатков можно избежать при использовании стыка со скрытой консолью. Во всех видах стыков соединение колонн и ригелей осуществляют сваркой закладных деталей или выпусков арматуры с последующим их замоноличиванием или заделкой цементным раствором.

Слайд 55

Несущие конструкции зданий с безбалочными перекрытиями представляют собой железобетонный каркас, решенный

по рамной схеме жесткими элементами. Элементами каркаса являются колонна, капитель и плоские плиты (плиты перекрытия и капители)

Слайд 56

Колонны зданий с безбалочными перекрытиями могут изготавливаться высотой на один-,

два- и три этажа из бетона класса В15.. .В45 (табл. 3). Колонны армируются пространственными каркасами.

Слайд 57

Стыки колонн располагаются на высоте 1 м от поверхности перекрытий

и выполняются жесткими. Выпуски продольной арматуры колонн соединяются в стык с помощью ванной сварки и последующим замоноличиванием стыка (см. рис. 5-7). Железобетонные конструкции каркасных зданий в целом могут сопротивляться интенсивным сейсмическим воздействиям.

Слайд 58

Железобетонные каркасы многоэтажных зданий, помимо требований по их унификации, технологичности и

простоте устройства стыковых соединений, облегчению несущих ограждающих конструкций, должны быть способными к пластическому деформированию, поглощению энергии колебаний при сейсмических воздействиях и снижению инерционных сейсмических нагрузок в зданиях.
С этой целью на стадии проектирования целесообразно предусматривать специальные зоны образования пластических деформаций.

Слайд 59

Продольное армирование колонн принимается в пределах от 1% до 6°/о,

а ригелей - от 1,5 до 3%.
Поперечное армирование элементов каркасов осуществляется в виде замкнутых сваркой хомутов (рис. 9), объемных спиральных каркасов и т.п., узлов соединений ригелей с колоннами (рис. 10).
Элементы каркаса могут быть связаны между собой сваркой выпусков арматуры и замоноличиванием стыка бетоном или раствором с передачей усилий через железобетон

Слайд 60

Рис.9. Армирование узла сетками.

Слайд 61

Рис.10. Армирование узла колонн и ригелей.
1 – ригель; 2 – колонна.

Слайд 62

17.4. Ригели каркасных зданий.
Ригели - горизонтальные элементы остова здания,

воспринимающие вертикальные нагрузки, передаваемые преимущественно плитами перекрытий, распорками и передающие эти нагрузки на колонны.
Ригели участвуют в работе диска перекрытия по восприятию растягивающих и сжимающих усилий, возникающих в диске при его изгибе в своей плоскости.

Слайд 63

Ригели различают:
- по местоположению - рядовые, фасадные, торцевые, коридорные, лестничные

и т.д.;
- по несущей способности - в кН/м ригеля;
- по перекрываемому пролету - однопролетные, двухпролетные, консольные и т.д.;
- по виду поперечного сечения - прямоугольные, тавровые с полкой понизу, с одно- или двусторонним опиранием настилов;
- по типу стыка с колонной - с подрезкой на опоре, с выпусками продольной арматуры;
- по классу бетона;
- по способу армирования;
- по способу производства - на предварительно напряженные с механическим натяжением арматуры, с электротермическим способом натяжения арматуры и т.д.

Слайд 64

Ригели каркаса, как правило, имеют Т-образную форму с полкой понизу для

опирания на нее настилов перекрытий.
В опертой части ригели имеют подрезки, соответствующие размеру консоли колонн, в результате чего сопряжение ригеля с колонной осуществляется без выступающих в интерьер консолей или их частей.
Ригели, как правило, имеют ширину понизу, равную ширине колонн.

Слайд 65

Высота ригелей :
- при легком каркасе принимается 300 мм при пролетах

до 9 м включительно и 600 мм - при пролетах 12 м;
- при тяжелом каркасе высота ригеля на опоре принимается не менее 600 мм.
Ригели монтируют к консолям колонн с приваркой их закладным деталям

Слайд 66

Ригели легкого каркаса предназначены для связевых каркасов.
Ригели тяжелого каркаса -

для использования, как в связевых, так и в рамных каркасах.
Типы ригелей приведены на рис. 11.

Слайд 67

Рис.11. Железобетонные ригели.

Слайд 68

Ригели легкого каркаса могут быть:
а) коридорными, высотой 300 мм,

с пролетами 1,8 ... 3,6 м;
б) рядовыми, высотой 450 мм, с пролетами 1,8 ...6,6м и градацией 600 мм; высотой 600 мм, с пролетами 7,2 и 9 м; высотой 900 мм, с пролетами 12 м; в) лестничными (с одной полкой), высотой 450 мм, с пролетами 6 и 6,6 м;

Слайд 69

Ригели тяжелого каркаса подразделяются на:
а) коридорные, высотой 600 мм, с

пролетами 1,8; 2,4; 3 и 6 м;
б) рядовые, высотой 900 мм, с пролетами 6; 9 и 12 м;
в) фасадные, высотой 920 мм, с пролетами 3, 6 и 9м.
На фасадные ригели опирают панели наружных ограждений.

Слайд 70

Типы сборных ригелей
приведены в табл. 4.
Таблица 4
Номенклатура ригелей

по серии КМС-К1

Слайд 71

Типы сборных ригелей
приведены в табл. 4.
Таблица 4
Номенклатура ригелей

по серии КМС-К1
Рис.8. Узлы соединения колонн и ригелей.

Слайд 72

Рис.8. Узлы соединения колонн и ригелей.

Слайд 73

Рис.. Узлы соединения колонн и ригелей.

Слайд 74

Ригели каркаса с тавровым
сечением высотой 450 и 600

мм с полками снизу и
предназначены для рам
пролетом 3,0; 6,0 и 7,2 м.
Ригели имеют арматурные
выпуски для жесткого
соединения с уголковыми
выпусками колонн (рис. 13).
Рис.13. Узлы соединения ригеля и колонны.
1 – ригель; 2 – колонна; 3 – стальная консоль; 4 ванная сварка; 5 – арматура ригеля; 6 – дополнительное армирование.

Слайд 75

Ригели высотой 450 мм применяются с колоннами каркаса для высоты этажей

3,0 и 3,3 м и предназначены для опирания многопустотных плит перекрытия.
Ригели высотой 600 мм - для высот этажей в 3,6; 4,2; 4,8 и 6,0 м, предназначены для опирания многопустотных и ребристых плит.
Для устройства балконов предусмотрены консольные ригели с вылетом 1,2 и 1,8 м от грани колонны при высоте ригеля 450 и 490 мм.

Слайд 76

Для опирания лестничных маршей предусмотрены балки типа БЛ. Они имеют закладные

детали для крепления с лестничными маршами.
Верхнюю опорную арматуру закрепляют после монтажа ригеля сваркой с выпусками колонн и замоноличивают.
Для замоноличивания арматурных выпусков из панелей перекрытия и образования единого жесткого диска перекрытий ригеля должны иметь высоту сечения ниже верха перекрытия. Верхнюю зону ригелей замоноличивают после укладки панелей перекрытия.
Продольное армирование ригелей рекомендуется принимать от 1,5 до 3%.

Слайд 77

17.5. Диафрагмы жесткости
Диафрагмы жесткости представляют собой вертикальные элементы несущей системы, выполняющие

функции по восприятию горизонтальных нагрузок и передаче их фундаментам.
Диафрагмы жесткости воспринимают также непосредственно приложенные к ним вертикальные нагрузки от ригелей, плит перекрытий, лестниц, инженерного оборудования и др.

Слайд 78

Диафрагмы жесткости выполняются из сборных железобетонных элементов, монолитных конструкций, образующих ядра

жесткости, а также из решетчатых металлических конструкций.
Сборные элементы диафрагм жесткости подразделяют:
- по виду вертикального сечения - на консольные (одно- и двухконсольные) и бесконсольные;
- по типу горизонтального стыка диафрагм - на диафрагмы с закладными деталями в горизонтальном шве со шпонками, с контактным стыком;
- по наличию дверных проемов - на проемные и беспроемные.

Слайд 79

Вертикальные диафрагмы жесткости проектируют на всю высоту здания, начиная от фундамента.

Элементы диафрагм обычно имеют поэтажную разрезку.
Панели диафрагм жесткости в основном выполняются одноэтажными толщиной 140, 160 и 180 мм

Слайд 80

Стены-диафрагмы
монтируют из бетонных
панелей высотой в этаж,

имеющих одно- или
двусторонние консольные
полки в верхней зоне для
опирания перекрытий
(рис. 14). Стены- диафрагмы
устанавливают в пролетах
между колоннами и рас-
считывают на совместную с
ними работу
Рис. 14. Стены жесткости.

Слайд 81

Панели-диафрагмы
изготавливают глухими или
с одним дверным проемом

с
размерами, приведенными
на рис. 15.
Рис.15. Стены жесткости.

Слайд 82

.
Контактные стыки панелей стен-диафрагм выполняют с помощью стальных сварных связей

с колоннами со слоем цементно-песчаного раствора. Число сварных связей назначают в зависимости от высоты этажа, но не менее двух на этаж. После сварки вертикальные швы замоноличивают (рис. 16).
Шаг диафрагм устанавливается путем расчета и составляет не более 36 м по длине здания.

Слайд 83

.
Рис.16. Узлы стены жесткости.

Слайд 84

17.6. Перекрытия.
Перекрытия (рис.17) выполняются из железобетонных настилов многопустотного сечения высотой 220

мм и ребристых сантехнических панелей.
Предусмотрены несколько типов изделий панелей перекрытий :
- рядовые распорки внутренние (по внутренним рядам колонн),
- распорки фасадные,
- фасадные лестничные и доборные (у стен жёсткости или стен лестничных клеток),
- распорки сантехнические из ребристых панелей с гладкой плитой по низу, укладываемых в местах пропуска инженерных коммуникаций, а также плит перекрытий лоджий и балконов.
.
.

Слайд 85

.
Рис.17. Взаимная компоновка сборных элементов панелей перекрытий:
а- в плоскости рам

каркаса; б • из плоскости рам каркаса; НВ • настил; НРБ - настил-распорка внутренняя; НРФ - настил-распорка фасадная; НРД • настил-распорка дополнительная; Р- ригель; КФ - колонна фасадная; КР - колонна рядовая; МФ - фасадная стеновая панель; СтЖ - стена жесткости

Слайд 86

.

Слайд 87

.
17.7.Наружные стены.
Наружные стены (рис.18-19) монтируют из панелей, позволяющих создать горизонтальную или

вертикальную разрезку фасадной плоскости.
При двухрядной (горизонтальной) разрезке панели делятся на поясные (полосовые) и простеночные.
При вертикальной разрезке - на вертикальные высотой на этаж, вертикальные с верхним или нижним выпуском и межоконные панели.

Слайд 88

.
Рис.8. Узлы соединения наружных стен.

Слайд 89

.
Рис. 19.Узлы сопряжении панелей наружных стен вертикальной разрезки:
1 - конопатка

паклей, смоченной в цементном молоке; 2 - монтажная петля; 3 - соединительная скоба; 4 - сварные швы, покрытые протекторным грунтом; 5 - цементный раствор; 6 - один сдой рубероида насухо; 7 • соединительная прокладка; 8 - металлическая балка; 9 - бетон замоноличивания; 10 - арматурная сетка; 11 - окраска; 12 -герметизирующая лента; 13 • герметизирующая мастика 14 - гернит; 15 - смоляная пакля; 16 • гвозди.

Слайд 90

.

Слайд 91

.
Панели вертикальной разрезки подчинены модульной сетке с размером 300x300 мм (как

по высоте, так и в плане).
Вертикальные панели с верхним или нижним выпуском позволяют решать фризовую или цокольную часть стены.
Координационные размеры элементов горизонтальной разрезки по высоте составляют для поясных элементов-1.2; 1.5; 1.8 и 3.0м, для простеночных - 1.5; 1.8 и 2.1 м.

Слайд 92

.
При шаге колонн вдоль фасада 9 и 12 м вводят дополнительную

фахверковую колонну для промежуточного крепления двух заполняющих пролёт стеновых панелей длиной 6 и 3 м;
при пролёте 9 м или 6 и 6 м -при пролете 12 м
Панели ненесущих наружных стен поэтажно передают нагрузку на фасадные ригели или настилы распорки. Координационный размер глубины площадки опирания 100 мм. Опорный стык и длина свеса панели ниже перекрытия унифицированы для разных систем разрезок стен.

Слайд 93

.
Опирание панелей наружных стен осуществляется по слою цементного раствора со сварным

креплением на опоре к закладным деталям в фасадном ригеле или настиле перекрытия. Верхнюю часть панели крепят к колонне.
При вертикальной разрезке предусмотрено крепление стеновых элементов через две опорные закладные детали в нижних углах панели к фасадному ригелю или фасадной распорке. Опорные закладные детали двух смежных стеновых панелей устанавливают и крепят к одной закладной детали перекрытия.

Слайд 94

.
Горизонтальные стыки панелей всех типов осуществлены в четверть с нахлёсткой в

75 мм. Заполнение стыка упругими прокладками исключает передачу вертикальной нагрузки с панели на панель, а наличие нахлёстки - раскрытие горизонтального шва при прогибах опорных фасадных ригелей или распорок перекрытий.
Изоляция вертикальных и горизонтальных сопряжение панелей наружных стен выполнена по принципу дренированного стыка.

Слайд 95

.
17.8. Безригельный каркас.
Основным недостатком каркасной системы дли жилых зданий являются выступающие

в интерьере из плоскости перекрытия ригели,
Конструктивные разработки, ведущие к устранению этого недостатка, проявились в следующих решениях:
- каркасная система со скрытыми ригелями, образуемые в построечных условиях с предварительно-напряжённой арматурой (система КПНС);
- безбалочное перекрытие, формируемое из сборных элементов плит сплошного сечения с опорой на колонны, устанавливаемых по углам квадратного (6x6 м) плана (система КУБ ).

Слайд 96

.
Система со скрытыми ригелями в плоскости перекрытия (КПНС) проектируется по связевой

схеме из сборных элементов: колонны, плиты перекрытия, стены-диафрагмы жёсткости (рис.20).
Ригели, высотой в толщину плиты перекрытия, создаются в построечных условиях замоноличиванием перекрёстно расположенной канатной арматуры, пропущенной через сквозные отверстия в колонне.
При натяжении арматуры в построечных условиях создаётся двухосное обжатие плит перекрытия. Система позволяет воспринимать широкий диапазон нагрузок, габаритов пролётов и высот зданий.

Слайд 97

.
Рис.20. Безригельный каркас с натяжением арматуры в построечных условиях. А –

компоновка узла примыкания плит перекрытий и пропуск арматуры через колонну; Б – схема компоновки несущих конструкций; 1 – уголковый вкладыш; 2 – плита перекрытия; 3- напрягаемая канатная арматура; 4 – колонна; 5 – фасадная распорка; 6 – консольная плита перекрытия; 7 – плита перекрытия с проемом для лестницы; 8 – типовая плита перекрытия.

Слайд 98

.

Слайд 99

.

Слайд 100

.
Безригельная система КУБ (рис.21) выполняется из сборных элементов: колоны с металлическими

воротниками в плоскости перекрытий; трех основных типов плит перекрытия толщиной в 16 см (надколонная, межколонная и средняя).
Колонны бесстыковые, высотой до 15,3 м, с нанизанными на неё надколонными плитами и соединённые с ней сваркой по металлическому воротнику. Межколонные и средние плиты имеют шпонки, позволяющие после сварки и замоноличивания, создать единый диск перекрытия, воспринимающий как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки.
Пространственную жёсткость обеспечивают крестовые стальные связи между колоннами.

Слайд 101

.
Рис. Безригельный каркас системы КУБ:
А – конструктивная схема; Б –

конструктивные элементы; В – узлы соединения колонн с плитой (а) и плиты с плитой (б) ; Плиты:
1-надколонные; 2 – межколонные,
3 – средние, 4 – колонны.

Слайд 102

.
Как в первом, так и во втором вариантах безригельной системы каркаса

наружные стены могут выполняться из сборных элементов (панелей) или местных материалов, выполняя роль ненесущих или самонесущих стен.

Слайд 103

.
17.9. Высотные каркасные дома из металла
Рис.1. Перекрытие коридора в Покровском соборе

(Москва, 1560 г.)

Слайд 104

.
9. каркасе
Рис.1. Стропильная ферма (70-е годы ХIХ в.)

Слайд 105

.
Рис.1. Каркас промышленного здания (начало ХХ в.)

Слайд 106

.
Рис.1. Башня Шухова

Слайд 107

.
Рис.1. Эйфелева башня

Слайд 108

.
Недостатки металлических конструкций:
Коррозия. Незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь

коррозирует (окисляется) и разрушается. Поэтому в сталь включают специальные легирующие элементы, покрывают защитными пленками (лаки, краски и т.д.).
Небольшая огнестойкость. У стали при температуре 200˚С уменьшается модуль упругости, а при температуре 600˚С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние при 300˚С. Поэтому металлические конструкции защищают огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия и т.д.).

Слайд 109

.
Достоинства металлических конструкций:
1. Надежность. Материал (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры.
2. Легкость.

Металлические конструкции самые легкие.
3. Индустриальность. Изготовление и монтаж металлических конструкций производится специализированными организациями с использованием высокопроизводительной техники.
4. Непроницаемость. Обладают высокой прочностью и плотностью, непроницаемостью для газов и жидкостей.

Слайд 110

.
Рис.Рамный металлический каркас стального здания

Слайд 111

.
Рис.Рамный металлический каркас стального здания

Слайд 112

.
Рис. Конструкция стального небоскреба

Слайд 113

.
Рис. Конструкция стального небоскреба

Слайд 114

Каркасные здания. Лекция 17

Содержание

ЛЕКЦИЯ17. КАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ.

План лекции17.1. Конструктивные схемы каркасов17.2. Фундаменты каркасных зданий.17.3. Колонны.17.4. Ригели. 17.5.

17.1. Конструктивные схемы каркасов.Каркас предназначен для восприятия всех нагрузок, действующих

Преимущества каркасно-панельной системы перед другими системами: - фиксированная передача нагрузки;

Недостатки каркасно-панельной системы: - повышенный по сравнению с бескаркасными зданиями

Здания могут проектироваться с полным и неполным каркасом. При

Каркасы могут быть одноэтажными и многоэтажными, однопролетными многопролетными с консолями

Рис.1. Каркасы:А - виды каркасных зданий: а — одноэтажное однопролетное; б,

.

.

Рис.2. Конструктивные системы высотных зданийI - рамная система; Л -

Необходимую жесткость и устойчивость каркасов достигают применением рамной, связевой или рамно-связевой

Связевая система позволяет унифицировать основные элементы каркаса - колонн и

Рамно-связевая система каркаса сочетает в себе рамы и диафрагмы жесткости.

Применение безригельного каркаса дает свободу планировки и перепланировки внутреннего пространства

17.2. Фундаменты каркасных зданий.К видам фундаментных конструкций каркасных зданий следует отнести

Башмак «БК» может устанавливаться на любой из фундаментов, в том числе

Рис. 3. . Фундаменты под колонны зданий:а- фундаментные плиты ФП-16, ФП-20,

17.3.Колонны каркасных зданий. Колонна - вертикальный стержневой элемент каркаса, служащий для восприятия

Колонны подразделяют: - по местоположению - на рядовые, фасад­ные, торцевые,

Металлические колонны применяются в каркасах производственных зданий, в путепроводах, эстакадах, в

При больших нагрузках на колонну более рационально применение железобетонных сборных колонн.

Колонны каркаса могут быть одно-, двух- и многоэтажными. Колонны сборного железобетонного

Рис. 4. Деталь соединения колонны с фундаментомI - колонна; 2 -

Сечение колонн принимают обычно одинаковое по всей высоте здания. Колонны

Колонны предусматриваются бесстыковыми и стыковыми. Бесстыковые колонны имеют предельную высоту 13,75

Таблица 1 Типы и номенклатура колонн сечением 300х300 мм для

Колонны применяются в зданиях с высотой этажа 3,0; 3,3; 3,6;

Таблица 2 Типы и номенклатура колонн сечением 400х400 мм для

Таблица 3 Номенклатура колонн серии 1.420.1-14

Стык колонн выполняется с помощью стальных оголовников или стыкованием бетонных

Рис.5. Варианты стыков колонн

Рис.6. Стык колонн с применением муфт.

Рис.7. Стык колонн с ванной сваркой арматуры

В одноэтажных колоннах стык с ригелями выполняют с помощью стальных

Несущие конструкции зданий с безбалочными перекрытиями представляют собой железобетонный каркас, решенный

Колонны зданий с безбалочными перекрытиями могут изготавливаться высотой на один-,

Стыки колонн располагаются на высоте 1 м от поверхности перекрытий

Железобетонные каркасы многоэтажных зданий, помимо требований по их унификации, технологичности и

Продольное армирование колонн принимается в пределах от 1% до 6°/о,

Рис.9. Армирование узла сетками.

Рис.10. Армирование узла колонн и ригелей.1 – ригель; 2 – колонна.

17.4. Ригели каркасных зданий. Ригели - горизонтальные элементы остова здания,

Ригели различают: - по местоположению - рядовые, фасадные, торцевые, коридорные, лестничные

Ригели каркаса, как правило, имеют Т-образную форму с полкой понизу для

Высота ригелей :- при легком каркасе принимается 300 мм при пролетах

Ригели легкого каркаса предназначены для связевых каркасов. Ригели тяжелого каркаса -

Рис.11. Железобетонные ригели.

Ригели легкого каркаса могут быть: а) коридорными, высотой 300 мм,

Ригели тяжелого каркаса подразделяются на: а) коридорные, высотой 600 мм, с

Типы сборных ригелей приведены в табл. 4. Таблица 4Номенклатура ригелей

Типы сборных ригелей приведены в табл. 4. Таблица 4Номенклатура ригелей

Рис.8. Узлы соединения колонн и ригелей.

Рис.. Узлы соединения колонн и ригелей.

Ригели каркаса с тавровым сечением высотой 450 и 600

Ригели высотой 450 мм применяются с колоннами каркаса для высоты этажей

ЛЕКЦИЯ17.
КАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ.

План лекции
17.1. Конструктивные схемы каркасов
17.2. Фундаменты каркасных зданий.
17.3. Колонны.
17.4. Ригели.
17.5.

17.1. Конструктивные схемы каркасов.
Каркас предназначен для восприятия всех нагрузок, действующих

Преимущества каркасно-панельной системы перед другими системами:
- фиксированная передача нагрузки;

Недостатки каркасно-панельной системы:
- повышенный по сравнению с бескаркасными зданиями

Здания могут проектироваться с полным и неполным каркасом.
При

Рис.1. Каркасы:
А - виды каркасных зданий: а — одноэтажное однопролетное; б,

Рис.2. Конструктивные системы высотных зданий
I - рамная система; Л -

17.2. Фундаменты каркасных зданий.
К видам фундаментных конструкций каркасных зданий следует отнести

Рис. 3. . Фундаменты под колонны зданий:
а- фундаментные плиты ФП-16, ФП-20,

17.3.Колонны каркасных зданий.
Колонна - вертикальный стержневой элемент каркаса, служащий для восприятия

Колонны подразделяют:
- по местоположению - на рядовые, фасадные, торцевые,

Колонны каркаса могут быть одно-, двух- и многоэтажными.
Колонны сборного железобетонного

Рис. 4. Деталь соединения колонны с фундаментом
I - колонна; 2 -

Сечение колонн принимают обычно одинаковое по всей высоте здания.
Колонны

Таблица 1
Типы и номенклатура колонн сечением 300х300 мм для

Таблица 2
Типы и номенклатура колонн сечением 400х400 мм для

Таблица 3
Номенклатура колонн серии 1.420.1-14

Рис.10. Армирование узла колонн и ригелей.
1 – ригель; 2 – колонна.

17.4. Ригели каркасных зданий.
Ригели - горизонтальные элементы остова здания,

Ригели различают:
- по местоположению - рядовые, фасадные, торцевые, коридорные, лестничные

Высота ригелей :
- при легком каркасе принимается 300 мм при пролетах

Ригели легкого каркаса предназначены для связевых каркасов.
Ригели тяжелого каркаса -

Ригели легкого каркаса могут быть:
а) коридорными, высотой 300 мм,

Ригели тяжелого каркаса подразделяются на:
а) коридорные, высотой 600 мм, с

Типы сборных ригелей
приведены в табл. 4.
Таблица 4
Номенклатура ригелей

Типы сборных ригелей
приведены в табл. 4.
Таблица 4
Номенклатура ригелей

Ригели каркаса с тавровым
сечением высотой 450 и 600