Многоэтажные здания

Содержание

Слайд 2

5.1. Общая характеристика многоэтажных зданий Многоэтажные здания можно разделить на следующие

5.1. Общая характеристика многоэтажных зданий

Многоэтажные здания можно разделить на следующие группы:

малоэтажные здания до 5 – 6 этажей;
– здания средней этажности до 10 – 15 этажей;
– высотные здания – до 60 этажей;
– сверхвысотные здания – 60 – 120 этажей.

Структура стоимости многоэтажных зданий:
– фундаменты 5…10 %;
– стальной каркас 10…20 %;
– перекрытия и полы 5…10 %;
– ограждение и отделка 15…40 %;
– инженерные коммуникации 15…40 %.

Слайд 3

Рис. 5.1. Многоэтажный автомобильный паркинг, г. Москва

Рис. 5.1. Многоэтажный автомобильный паркинг, г. Москва

Слайд 4

Рис. 5.2. Небоскреб из металлического каркаса

Рис. 5.2. Небоскреб из металлического каркаса

Слайд 5

5.2. Элементы многоэтажных зданий Многоэтажные здания включают конструктивные элементы: 1) Фундаменты.

5.2. Элементы многоэтажных зданий

Многоэтажные здания включают конструктивные элементы:

1) Фундаменты.
2) Несущие конструкции

представляют собой стальной каркас: вертикальные элементы (колонны), горизонтальные элементы (балки).
3) Перекрытия включают балки и настил.

Рис. 5.3. Строение здания

Наиболее распространенны квадратные и прямоугольные сетки колонн, иногда треугольные; это определяется выбором общей конструктивной схемы. Шаг колонн зависит от несущей способности балок и конструкций перекрытий. Шаг колонн может изменяться в интервале от 3 до 20 м, но обычно этот интервал составляет 6–10 м

Слайд 6

Рис. 5.4. Формы многоэтажных зданий в плане Форма здания в плане


Рис. 5.4. Формы многоэтажных зданий в плане

Форма здания в плане может

быть:
прямоугольной;
L-образной;
криволинейной;
многоугольной;
комбинация прямоугольной и треугольной
Слайд 7

Поперечные сечения колонн можно разделить на два типа: а) открытые сечения

Поперечные сечения колонн можно разделить на два типа:
а) открытые сечения

из горячекатаных обычных и широкополочных двутавров, а также составные и крестовые профили;
б) замкнутые сечения – трубы круглого, квадратного или прямоугольного поперечного сечения.
Слайд 8

Рис. 5.5. Сечение колонн


Рис. 5.5. Сечение колонн

Слайд 9

Рис. 5.6. Ориентация колонн в плане


Рис. 5.6. Ориентация колонн в плане

Слайд 10

Рис. 5.7. Сжатый стык колонны: 1 – плоскость фрезерования торцов; 2


Рис. 5.7. Сжатый стык колонны:
1 – плоскость фрезерования торцов; 2 –

стяжной болт; 3 – установочная риска; 4 – вариант коротыша
Слайд 11

Рис. 5.8. Болтовые стыки колонн при больших эксцентриситетах: 1 – плоскость


Рис. 5.8. Болтовые стыки колонн при больших эксцентриситетах:
1 – плоскость фрезерования;

2 – накладка; 3 – установочная риска; 4 – фланец
Слайд 12

Рис. 5.9. Сварные стыки колонн при больших эксцентриситетах: 1 – плоскость фрезерования


Рис. 5.9. Сварные стыки колонн при больших эксцентриситетах:
1 – плоскость фрезерования

Слайд 13

Рис. 5.10. Стыки колонн в месте изменения сечения


Рис. 5.10. Стыки колонн в месте изменения сечения

Слайд 14

Рис. 5.11. Базы колонн с конструктивными болтами (безвыверочный монтаж колонн) 1


Рис. 5.11. Базы колонн с конструктивными болтами (безвыверочный монтаж колонн)
1 -

плоскость фрезерования, строжки; 2 - установочная риска; 3 - установочный болт;
4 - анкерный болт; 5 - шайба с отверстием на 2 мм больше диаметра болта; 6 - подливка
Слайд 15

Рис. 5.12. Базы колонн с расчетными анкерными болтами: а и б


Рис. 5.12. Базы колонн с расчетными анкерными болтами:
а и б –

колонны с фрезерованным торцом; в – с применением диафрагм; 1 – плоскость фрезерования; 2 – установочная риска; 3 – установочный болт; 4 – анкерный болт; 5 – шайба
с отверстием на 2 мм больше диаметра болта; 6 – подливка; 7 – анкерная плитка
Слайд 16

Рис. 5.13. Свободное прикрепление балок (схемы): а и б - к


Рис. 5.13. Свободное прикрепление балок (схемы):
а и б - к колоннам;

в и г - к железобетонным диафрагмам и стволам жесткости;
1- вертикальное ребро; 2 - монтажный столик; 3- прокладка; 4 - торец опорного ребра
(строгать, фрезеровать); 5 - анкер

Типы узлов сопряжения ригелей с колоннами:
1) свободное (шарнирное) сопряжение – связевые схемы;
2) жесткое прикрепление – рамные системы;
3) гибкое (полужесткое) прикрепление – связевые системы с учетом особенностей монтажа

Слайд 17

Рис. 5.14. Жесткое прикрепление балки к колонне (схемы): а и б


Рис. 5.14. Жесткое прикрепление балки к колонне (схемы):
а и б –

на болтах; в – на монтажной сварке; 1 – прокладка; 2 – заводской сварной шов;
3 – монтажный шов
Слайд 18

Рис. 5.15. Гибкое (полужесткое) прикрепление балки к колонне (схема): 1 –


Рис. 5.15. Гибкое (полужесткое) прикрепление балки к колонне (схема):
1 – монтажный

сварной шов; 2 – заводской сварной шов;
3 – уголки

Полужесткое (гибкое) сопряжение балок-ригелей с колонной обычно применяется для рамно-связевых систем.

Слайд 19

Балки многоэтажных зданий поддерживают элементы перекрытий и передают их вертикальные нагрузки

Балки многоэтажных зданий поддерживают элементы перекрытий и передают их вертикальные нагрузки

на колонны. Сечения балок – наиболее широко применяются горячекатаные обычные или широкополочные двутавры с высотой профиля в интервале 80–600 мм с отношением высота/пролет 1/15…1/30.


Рис. 5.17. Балки перекрытий

Максимальный прогиб ограничивается 1/400…1/500 пролета.

Слайд 20

Рис. 5.18. Сечения ригелей, балок и ферм перекрытий


Рис. 5.18. Сечения ригелей, балок и ферм перекрытий

Слайд 21

Перекрытия многоэтажных зданий требуются для восприятия действующих непосредственно на них вертикальных

Перекрытия многоэтажных зданий требуются для восприятия действующих непосредственно на них вертикальных

нагрузок. Они обычно состоят из плит, опирающихся на второстепенные балки.
Конструктивные решения перекрытия:
– из монолитного железобетона с использованием временной опалубки;
– из тонких сборных ж.б. плит (толщиной 40–50 мм) с покрывным слоем из монолитного бетона;
– из толстых сборных ж.б. плит без покрытия монолитным бетоном;
– со стальным настилом, используемым только в качестве постоянной опалубки для монолитного железобетона;
– со стальным настилом, имеющим соответствующий рельеф и работающий совместно с бетонной плитой – композитное перекрытие.
Слайд 22

Для композитных плит применяется листы профнастила различного вида. Они разделяются на

Для композитных плит применяется листы профнастила различного вида. Они разделяются на

три категории в зависимости от несущей способности:
– профили трапецеидальной формы без ребер жесткости с высотой до 80 мм – пролет 2…4 м;
– профили трапецеидальной формы с продольными ребрами жесткости с высотой до 100 мм – пролет 3…5 м;
– профили с продольными и поперечными ребрами жесткости с высотой до 220 мм – пролет 5…7 м, в это случае можно обойтись без второстепенных балок.


Рис. 5.19. Сталебетонное и сборное плоское перекрытие

Слайд 23

Связевая система используется для восприятия горизонтальных сил от ветра, сейсмических нагрузок

Связевая система используется для восприятия горизонтальных сил от ветра, сейсмических нагрузок

и передачи их на фундаменты. Она состоит из вертикальных и горизонтальных связей и должна обеспечивать необходимую жесткость при кручении.


Рис. 5.20. Вертикальные и горизонтальные связи

Слайд 24

Рис. 5.21. Сечения раскосов связевых ферм Схема передачи нагрузок: 1. Горизонтальная


Рис. 5.21. Сечения раскосов связевых ферм

Схема передачи нагрузок:
1. Горизонтальная сосредоточенная

сила, приложенная в любой точке фасада, передается через ограждение на два соседних перекрытия.
2. С перекрытия сила передается на вертикальные связи, расположенные в наиболее ответственных местах, посредством горизонтальных несущих элементов перекрытия. Горизонтальные несущие элементы, или горизонтальные связи, должны быть в уровне каждого перекрытия.
Слайд 25

Вертикальные связи передают усилия на фундаменты. Функции горизонтальных связей обычно выполняет

Вертикальные связи передают усилия на фундаменты.
Функции горизонтальных связей обычно выполняет монолитная

плита перекрытия. Вертикальные связи могут быть выполнены:
‑ из металлических стержневых элементов, образующих ферму;
– в виде монолитной железобетонной стены ( диафрагма жесткости) или ствола (ядро жесткости). В таких системах металлический каркас воспринимает только вертикальные усилия. Железобетонный ствол устанавливается обычно вокруг лестниц и лифтов.
Слайд 26

Рис. 5.22. Узлы рамной системы 5.3. Конструктивные системы многоэтажных зданий Недостатки

Рис. 5.22. Узлы рамной системы

5.3. Конструктивные системы многоэтажных зданий

Недостатки рамной

системы:
– соединения или узлы между элементами значительно усложняются;
– колонны являются сжато изгибаемыми;
– горизонтальные деформации конструкции очень велики, так как зависят только от момента инерции сечения колонн.
Слайд 27

Связевая система состоит из двух подсистем: 1-я: шарнирная рама из балок

Связевая система состоит из двух подсистем:
1-я: шарнирная рама из балок и

колонн, способная передавать вертикальные нагрузки на фундамент. Балки изгибаются в вертикальной плоскости, колонны – центрально сжатые, узлы соединения балок с колоннами воспринимают только поперечную силу.
2-я: консоль, защемленная в основании, которая воспринимает горизонтальные силы и передает их на фундамент. Роль связевой консоли могут выполнять стальные фермы или железобетонные стены. Эти связевые системы работают на поперечный изгиб и их деформативность должна быть проверена расчетом.

Основные конструктивные требования:
Необходимо обеспечить, чтобы каждое перекрытие работало как плоская система с опорами из вертикальных связей.
Связи, как внешняя опора для перекрытий, должны обеспечивать их закрепление в трех направлениях
Перекрытия должны иметь достаточную несущую способность для восприятия горизонтальных сил.

Слайд 28

Рис. 5.23. Узлы шарнирной рамы Основные преимущества связевой системы: – конструкция

Рис. 5.23. Узлы шарнирной рамы

Основные преимущества связевой системы:
– конструкция шарнирных узлов

достаточно простая, позволяет удешевить конструкцию и ускорить монтаж;
– горизонтальные деформации малы из-за наличия связевой системы;
– колонны испытывают практически только центральное сжатие.
Слайд 29

5.4. Схемы малоэтажных зданий Три основные схемы: Жесткая рама с перекрытиями,

5.4. Схемы малоэтажных зданий

Три основные схемы:
Жесткая рама с перекрытиями, ориентированными в

продольном или поперечном направлении.
Связевая схема, состоящая из двух систем: шарнирной рамы и вертикальных связей в виде решетчатых ферм или железобетонных диафрагм.
Рамно-связевая схема, когда в одном из направлений (чаще поперечном) реализована рамная схема, а в другом (продольном) – связевая.

Рис. 5.24. Связевая система

Слайд 30

5.5. Конструктивные системы высотных зданий Типы первичных конструктивных систем: 1. Несущая

5.5. Конструктивные системы высотных зданий

Типы первичных конструктивных систем:
1. Несущая стена –

жесткая диафрагма, образованная плоскими вертикальными элементами, которые формируют наружные и (или) внутренние стены. Они воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки и выполняются преимущественно из железобетона.
2. Ядро жесткости – железобетонный ствол, который составлен из несущих стен, образующих замкнутую форму. Внутри ствола обычно размещаются транспортные системы.
3. Рама обычно состоит из колонн, балок и жестких плит перекрытий, размещенных так, чтобы воспринимать вертикальные и горизонтальные нагрузки.
 4. Ствольная конструкция характеризуется размещением несущих элементов по периметру на небольшом расстоянии друг от друга, так что они воспринимают горизонтальные нагрузки как единое целое. Вариантами могут быть: стволы со связями; стволы с рамами; «труба в трубе».
Слайд 31

Рис. 5.25. Системы зданий с железобетонными связевыми элементами: а) с несущими

Рис. 5.25. Системы зданий с железобетонными связевыми элементами:
а) с несущими стенами;

б) со стволом, этажи подвешены к верхней ферме;
в) со стволом, консольные этажи
Слайд 32

Рис. 5.26. Рамные системы: а) рама; б) рама и ж.б. ствол;

Рис. 5.26. Рамные системы:
а) рама; б) рама и ж.б. ствол; в)

рама с фермами; г) рама с вертикальными связями;
д) горизонтальные фермы и ствол
Слайд 33

Рис. 5.27. Схемы высотных зданий: а) рамный ствол; б) «пучок труб»;

Рис. 5.27. Схемы высотных зданий:
а) рамный ствол; б) «пучок труб»; в)

«труба в трубе» с фермой

Рис. 5.28. Здание с рамным стволом