9284

10

Рис. 1.5. Расчетные схемы рамно-связевых систем

а– сосплошнойди афрагмой; б– сосплошной икомбинированнойдиафрагмами;

в– с проемной

Расчетные схемы связевых систем отражают совместную работу вертикальных диафрагм многоэтажных каркасных или панельных гражданских зданий в различных сочетаниях: сплошных и с проемами, с одним и несколькими рядами проемов (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Расчетные схемы связевых систем

а – с проемным и диафрагмами; б – с проемными и сплошными диафрагмами;

в– с разнотипными диафрагмами

Вэтих расчетных схемах вертикальные диафрагмы, расположенные в здании параллельно друг другу, услов но также изображают стоящими рядом в одной плоскости и соединенными стержнями-связями. Влиянием продольных деформаций ригелей, перемычек и стерж- ней-связей между вертикал ьными конструкциями можно пренебречь. Также не учитывают деформации сдвига стоек рам и вертикальных диафрагм. Отношение высоты сечения вертикальной

11

диафрагмы к ее длине обычно составляет h ≤ 1 . Влияние податливости стыков стоек и риге-

H 0 4

лей учитывают в расчетах снижением их погонной жесткости, а влияние податливости стыков вертикальных диафрагм снижением их изгибной жесткости на 30%.

В расчетных схемах многоэтажных зданий регулярной структуры с постоянными по высоте значениями жесткости элементов дискретное расположение ригелей, перемычек, стержней-связей заменяют непрерывным расположением.

Горизонтальную ветровую нагрузку (увеличивающуюся кверху) при расчете многоэтажных зданий заменяют эквивалентной равномерно распределенной или же эквивалентной нагрузкой, распределенной по трапеции. При равномерно распределенной нагрузке получают более компактные расчетные формулы и практически точные значения перемещений и усилий в расчетных сечениях. Эквивалентную равномерно распределенную ветровую нагрузку определяют по моменту в основании.

Многоэтажные рамы высотой до 16 этажей имеют колонны постоянного сечения по всей длине здания (рис. 1.4, а). Увеличения несущей способности колонн нижних этажей достигают повышением класса бетона, процента армирования, применением жесткой арматуры. Элементы сборных колонн в целях снижения трудоемкости на монтаже выполняют размером на 3 – 5 этажа. Комбинированные вертикальные связевые диафрагмы, состоящие из сплошной и рамной частей, сохраняют регулярную структуру (постоянные размеры элементов и пролетов ригелей) по всей высоте здания (рис. 1.4, 6). Вертикальные связевые диафрагмы с проемами имеют железобетонные перемычки, жестко связанные на опорах с простенками, и также сохраняют регулярную структуру по всей высоте здания (рис. 1.4, в). Стыки ригелей с колоннами выполняют шарнирными на скрытых консолях и бес-консольными.

При жестком соединении ригелей с колоннами существенно повышается общая жесткость многоэтажного здания и достигается экономия металла в армировании ригелей (по условиям прочности, трещиностойкости и предельных прогибов). Стыки колонн выполняют посредством ванной сварки выпусков стержней диаметром до 40 мм.

Элементами сборных вертикальных связевых диафрагм являются колонны каркаса и панели с полками для опирания плит перекрытий (рис. 1.7).

Элементы соединяют сваркой закладных деталей и замоноличиванием. Применяют также монолитные панели, бетонируемые на месте возведения после приварки к закладным деталям колонн арматурных сеток. Вертикальные связевые диафрагмы в виде ядер жесткости чаще выполняют монолитными в скользящей опалубке. В сборных ядрах жесткости элементы стенок малоповторяемы, а из-за значительных сдвигающих усилий, возникающих в узлах стенок, при монтаже увеличивают объем сварочных работ.

Деформационные швы

Вжелезобетонных и каменных конструкциях значительной протяженности появляются опасные собственные напряжения от усадки и температурных воздействий, а также вследствие неравномерной осадки фундаментов. Примером могут служить наружные стены зданий, которые при сезонном перепаде температуры периодически получают нарастающие деформации растяжения или сжатия. Вследствие этого стены здания могут разорваться на две и более частей в зависимости от протяженности здания. Дополнительные напряжения в конструкциях от неравномерной осадки опор возникают при размещении фундаментов зданий на разнородных грунтах или при неодинаковых давлениях фундаментов на основания.

Вцелях уменьшения собственных напряжений от перепада температуры, усадки бетона и осадки опор железобетонные и каменные конструкции зданий разделяют по длине

иширине на отдельные части (деформационные блоки) температурно-усадочными и оса-

12

дочными швами. Температурно-усадочными швами разрезают зда ния до верха фундамента, а осадочными — включая фундамент. Это обусловлено тем, что температурно-влаж- ностный режим фундаментов колеблется незначительно, поэтому в нем возникают небольшие собственные нап ряжения от усадки и перепада температуры. В зданиях из монолитного бетона деформационные швы одновременно являются раб очими швами, т. е. местами для перерыва работ по укладке бетона на продолжительное время.

Суммарная ширин а деформационных швов зависит от размеров деформационных блоков здания и возможных колебаний температуры. Расчеты показывают, что при возведении зданий в условиях с редней температуры их деформационные блоки можно разделять швами шириной 0,5 см; они могут даже соприкасаться вплотную, т ак как вследствие усадки бетона швы сами раскр оются и образуют зазор, достаточный для удлинения продольных конструкций блоков при повышении температуры. Если же сооружения возводят при сравнительно низкой температуре, то ширину шва обычно принимают 2–3 см.

Здания или сооружения, прямоугольные в плане, обычно разделяют швами на равные части. В зданиях с пристройками деформационные швы удобно ра сполагать во входящих углах; при разной этажности – в сопряжении низкой части с высоко й (рис. 1.8), а при примыкании новых зданий или сооружений к старым – в местах прим ыкания. В сейсмических районах деформационные швы используют и как антисейсмически е.

Рис. 1.8. Схема расположения деформационных швов в зда ниях сложной формы и разной этажности

1 – деформационные швы; 2 – деформационн ые блоки

Деформационные швы в каркасных зданиях чаще всего образуют установкой сдвоенных колонн и парных балок (рис. 1.9, а). Такие швы являются наи более дорогими и рекомендуются для зданий повышенной этажности при тяжелых или динамических нагрузках. В панельных зданиях шв ы выполняют постановкой парных поперечных стен. При опирании балок перекрытия на стены целесообразно деформационный шов устраивать с помощью скользящей опоры ( рис. 1.9, б).

14

соких частей здания с ни зкими, при возведении зданий на неоднородных и просадочных грунтах) устраивают посредством парных колонн, опирающихся на независимые фундаменты, или устанавливают в промежутке между двумя частями здания (с самостоятельными фундаментами) свободно опертые плиты-вкладыши или балочные конструкции (рис. 1.10,6). Последнее решение чаще всего применяют при сборных конструкци ях.

Конструктивные схемы

Основные несущие конструкции многоэтажного каркасного здания – железобетонные рамы и связывающие их междуэтажные перекрытия (рис. 1.11) .

Рис. 1.11. Конструктивный план многоэтажного каркасного промышленного здания

1 – поперечные рамы; 2 – продольные вертикальные связи; 3 – панели перекрытий

Пространственная жесткость здания обеспечивается в поперечн ом направлении работой многоэтажных рам с жесткими узлами – по рамной системе, а в продольном – работой вертикальных стальных связей вертикальных железобетонных диафрагм, располагаемых по рядам колонн и в плоскости наруж ных стен, — по связевой системе (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Вертикальные связи многоэтажного каркаса в продольном направлении

Пример решения конструкции зданий с балочными перекрытиями приведен на рис. 1.1З. Верхний этаж здания при наличии мостовых кранов (здания химической промышленности) компонуют из колонн, ригелей и подкрановых балок, ан алогичных по конструкции применяемых для одноэтажных промышленных зданий.

15

Рис. 1.13. Конструкции многоэтажных промышленных зданий

а – регулярных; б – с мостовыми кранами в верхнем этаже

Типовые конструкц ии многоэтажных промышленных зданий с балочными перекрытиями разработаны под различные временные нагрузки – от 5 до 25 кН/м2.

Пример решения конструкции здания с безбалочными перекры тиями приведен на рис. 1.14. Ригелем многоэтажной рамы в поперечном и продольном нап равлениях служит безбалочная плита, жестко связанная с колоннами с помощью капителей. Пространственная жесткость здания в обоих направлениях обеспечивается по рамной систем е. Унификация размеров плит и капителей средних и крайних пролетов безбалочного перекрытия достигается смещением наружных самонесущи х стен с оси крайнего ряда колонн на расстояние, равное половине ширины надкапительной плиты.

Рис.1.14. Конструкции многоэтажных промышленных зданий с безбалочными перекрытиями

Многоэтажные промышленные здания с часто расположенны ми опорами при сетке колонн 6х6 или 9х6 м не всегда удовлетворяют требованиям гибкой планировки цехов, модернизации оборудования и усовершенствования производства без дорогостоящих переустройств. Поэтому применя ть их следует в случае больших временных нагрузок на перекрытия более 10 кН/м2.

Особенность конструктивного решения универсальных промышленных зданий с этажами в межферменном пространстве состоит в том, что они имеют круп ную сетку колонн 18х6, 18х12, 24x6 м. Большие пролеты здания перекрывают безраскосными фермами. При этом в пределах конструктивной высоты этих ферм устраивают дополнительные этажи, в которых размещают инженерное оборудование и коммуникации, бытовые, складские и другие вспомогательные помещения. Высота межферменных этажей может быть 2,4; 3 и 3,6 м.

16

Пример решения конструкций универсального промышленного здания приведен на рис.

1.15.

Здание имеет 6 эт ажей – три основных и три межферменных. Безраскосные фермы, жестко связанные с колоннами, являются составной частью многоэтажного каркаса и работают как ригели рам. Крайн ие стойки ферм вверху и внизу снабжены выступами для соединения с колоннами ниже- и вышележащих этажей. Плиты перекрытий в основных этажах ребристые; их укладывают на верхний пояс ферм. Панели перекрытий вспомогательных этажей пустотные или ребристые; опираются они на полки нижнего пояса ферм (рис. 1.16).

Рис. 1.15. Конструкции многоэтажного промышленного зд ания с межферменными этажами

1 – основные этаж и; 2 – межферменные этажи; 3 – соед инения колонн с безраскосными фермами

Рис. 1.16. Деталь опирания безраскосных ферм

Многоэтажные сборные рамы членят на отдельные элементы, изготовляемые на заводах и полигонах, с соблюдением требований технологичности изготовления и монтажа конструкций. Ригели рамы членят преимущественно на отдельные прямол инейные элементы, стыкуемые по грани колонны скрытым или консольным стыком (рис. 1.17) .

18

Колонны высотой в два этажа армируют продольной арматур ой и поперечными стержнями как внецентренно сжатые элементы (рис. 1.19).

Р ис. 1.19. Армирование колонны поперечной рамы

Армирование ригеля многоэтажной монолитной рамы аналогично армированию главной балки монолитного ребристого перекрытия, за исключен ием крайней опоры, где ригель соединен с колонн жестко (рис. 8.10).

19

Рис. 1.2 0. Армирование узлов монолитной многоэтажной рамы

При конструировании рамы предусматривают устройство швов бетонирования, что связано с временными перерывами в укладке бетона. Швы бетонирования в колоннах устраивают в уровне верха перекрытия. В этих местах из колонн нижележащего этажа выпускают концы арматуры для соединения с арматурой колонн вышележащего этажа.

Монолитные рамы больших пролетов и с большой высотой этажей целесообразно армировать несущими арматурными каркасами. На рис. 1.21 приведена схема несущего арматурного каркаса многоэтажной рамы.

Сварные каркасы для каждого пролета ригеля изготовляют в виде плоских раскосных ферм и собирают в один пространственный каркас, связанный по верху и понизу горизонтальными связями. Арматурный каркас колонны изготовляют в виде пространственного каркаса, образованного из продольных стержней, хомутов и поперечных связей, расположенных по боковым граням.

Рис. 1.21. Схема несущего арматурного каркаса монолитной многоэтажной рамы

Сборно-монолитны е рамы также выполняют с жесткими узлами. Ригель таврового сечения имеет выступающие кверху хомуты и открыто расположенную верхнюю опорную арматуру (рис.1.22, а) . По вер х ригеля уложены ребристые панели сз азором между их торцами 12 см. Жесткость узлового сопряжения ригеля с колонной обеспечивается соединением на опоре верхней арматуры ригеля. Для этой цели в колонне предусм отрено отверстие, через которое пропускают опорные стержни стыка. Для укладки панелей в ригелях могут быть вы-