Схема с неполным внутренним каркасом. Конструктивные системы жилых зданий классифицируются по типу вертикальных несущих конструкций. Конструктивные схемы каркасных зданий

Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы конструктивного типа здания по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций – продольному, поперечному или др., также по характеру статистической работы (тип соединения основных конструкций между собой). Классификация конструктивных схем зданий приведена на рис. 3.9.

Рис. 3.10 Стеновые конструктивные схемы зданий: 1 – перекрестно-стеновая; ІІиIII– поперечно-стеновые;IVиV– продольно-стеновые; А – варианты с несущими или самонесущими продольными наружными стенами; Б – то же, с несущими; а – план стен; б – план перекрытий.

При стеновом конструктивном типе зданий применяют 5 конструктивных схем (рис. 3.9.).

Перекрестно-стеновая схема (рис. 3.10.І) характеризуется малыми размерами помещений (до 20 м 2), ее применяют, в основном, для многоэтажных панельных жилых зданий со сплошными железобетонными плитами перекрытий, опертыми по контуру.

Схемы с поперечными несущими стенами со смешанным шагом (чередующиеся с большим (более 4,8 м), малым (менее 4,5 м)) и большим шагом (рис. 3.10.ІІиIII) позволяют более разнообразно решать планировку жилых зданий, размещать встроенные нежилые помещения в первых этажах, обеспечивают удовлетворительные планировочные решения школ и детских учреждений.

Продольно-стеновая схема (рис. 3.10.IV) традиционно применяется при проектировании гражданских зданий различной этажности с каменными и крупноблочными конструкциями. Она обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях.

Схема с продольными наружными несущими стенами (рис. 3.10.V) применяется в жилых 9-10-этажных зданиях. Она обеспечивает максимальную свободу планировки и многократной трансформации планировочных решений в течение срока эксплуатации здания.

В каркасных зданиях горизонтальные и вертикальные элементы, соединенные между собой в поперечном и продольном направлениях, образуют конструкции, называемые рамами. Соединение элементов в раме может быть шарнирным и жестким. При шарнирном соединении балки и стойки изгибающие усилия, возникающие в балке, на стойку не передаются, так как она может повернуться (рис. 3.1,е). Жесткое соединение балки со стойкой позволяет передавать на стойку не только сжимающие, но и изгибающие усилия и поперечные силы (рис. 3.1,ж). Рамы могут быть одноярусными или многоярусными, однопролетными и многопролетными.

Таким образом, существуют два способа обеспечения жесткости плоских систем – по рамной и посвязевой схемам. Комбинируя ими при расположении элементов несущего остова в обоих направлениях здания, можно получить три варианта пространственных конструктивных схем здания: рамную, рамно-связевую, связевую. В третьем направлении – горизонтальном – перекрытия обычно рассматриваются как жесткие диафрагмы. Все эти варианты встречаются при проектировании каркасного несущего острова (рис. 3.11.).

Рис. 3.11. Конструктивные схемы каркасов: а - рамная; б – рамно-связевая; в - связевая; 1 - колонна; 2 - ригель; 3 – жесткий диск перекрытия; 4 – диафрагма жесткости.

Рамная схемапредставляет собой систему плоских рам (одно- и многопролетных; одно- и многоэтажных), расположенных в двух взаимно перпендикулярных (или под другим углом) направлениях – систему стоек и ригелей, соединенных жесткими узлами при их сопряжениях в любом из направлений.

Рамно-связевая схема решается в виде системы плоских рам, шарнирно соединенных в другом направлении элементами междуэтажных перекрытий. Для обеспечения жесткости в этом направлении ставятся решетчатые связи или стенки (диафрагмы) жесткости. Плоские рамы удобнее устанавливать поперек здания.

Связевая схема решения каркаса здания наиболее проста в осуществлении. Решетчатые связи, или диафрагмы жесткости, вставляемые между колоннами, устанавливаются через 24…30 м, но не более 48 м и в продольном, и в поперечном направлениях; обычно эти места совпадают со стенами лестничных клеток.

Рамная схема применяется сравнительно редко. Трудоемкость построечных работ по обеспечению жесткости узлов, повышенный расход стали и т.п. ограничивают их применение в сейсмических районах, зданиях, в которых на большом протяжении (48-54 м) не допускается установка стен, перегородок и других преград и т.п. Чаще, особенно в производственных зданиях, применяют рамно-связевую схему.

Связевая схема оправдывает свое широкое применение большей простотой построечных работ, меньшими затратами труда и материалов и т.п.

При стеновом несущем остове и при различных системах остовов с неполным каркасом обычно применяют связевую схему; при этом наружные или внутренние стены выполняют функции диафрагмы или ядер жесткости, т.е. не требуется установка дополнительных стен.

В каркасных зданиях вторым определяющим признаком конструктивной схемы является расположение ригелей. Различают 4 конструктивных схемы споперечными, продольными или перекрестными ригелями и безригельную (рис. 3.12.).

Рис. 3.12. Конструктивные схемы каркасных зданий: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – с перекрестным расположением ригелей; г – безригельная

При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают экономические и архитектурные требования: элементы каркаса не должны связывать планировочное решение; ригели каркаса не должны пересекать поверхность потолка в жилых комнатах и т.д. В связи с этим каркас с поперечным расположением ригелей применяют в многоэтажных зданиях с регулярной планировочной структурой (общежития, гостиницы), совмещая шаг поперечных перегородок с шагом несущих конструкций.

Каркас с продольным расположением ригелей применяют в жилых домах квартирного типа и массовых общественных зданиях сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.

Безригельный (безбалочный) каркас, в основном, используют в многоэтажных промышленных зданиях, реже в общественных и в жилых, в связи с отсутствием соответствующей производственной базы в сборном жилищном строительстве и относительно малой экономичностью такой схемы. В то же время благодаря отсутствию ригелей эта схема среди каркасных в архитектурно-планировочном отношении – наиболее благоприятная. Преимущество безригельного каркаса используется в жилых и общественных зданиях при их возведении в сборно-монолитных конструкциях методом.

К зданиям с жесткой конструктивной схемой относятся многоэтажные промышленные и гражданские здания с часто расположенными поперечными стенами. В этих зданиях ветровые и другие горизонтальные нагрузки, воспринимаемые продольными стенами, передаются от них на перекрытия, а от последних на поперечные стены, обладающие большой жесткостью в поперечном направлении (в своей плоскости). А усилия от поперечных стен передаются через фундаменты на грунт.

Предельные расстояния между поперечными стенами - l пред, при которых обеспечивается неподвижность в горизонтальной плоскости перекрытий - диафрагм, приведены в табл. 1 (для железобетонных перекрытий расстояния между поперечными стенами принимают от 24 до 54 м).

К зданиям с упругой конструктивной схемой относятся в основном одноэтажные промышленные здания, у которых при отсутствии жестких горизонтальных связей поперечные устойчивые конструкции располагаются на расстояниях, превышающих l пред. В этом случае устойчивость здания создается поперечной устойчивостью самих продольных стен и столбов за счет их собственного веса и заделки в грунт, а также за счет жесткости покрытия.

Реферат

Конструктивные схемы зданий

Введение

Архитектурное проектирование решает комплексные задачи, в которых функция, конструкция и художественная форма выступают как единое целое.

Конструктивной схемой здания называют систему вертикальных (стены, столбы) и горизонтальных (перекрытия, элементов, которые обеспечивают зданию пространственную жесткость). Конструктивные схемы зависят от типа и расположения вертикальных и горизонтальных элементов несущего остова здания. Фундаменты, стены, отдельные опоры и перекрытия являются основными несущими элементами здания. Они образуют несущий остов - пространственную систему, обеспечивающую прочность и устойчивость здания.

В состав несущего остова могут входить различные конструктивные элементы, которые определяют конструктивную схему здания.

1. Конструктивные схемы бескаркасных зданий

Бескаркасная система образуется в виде системы ячеек, наружные и внутренние стены воспринимают нагрузку от междуэтажных перекрытий.

В зданиях с несущими стенами все нагрузки воспринимают продольные и поперечные стены. Пространственную жесткость здания обеспечивают перекрытия, внутренние стены и лестничные клетки.

В бескаркасной системе различают следующие конструктивные схемы:

С продольными несущими стенами плиты перекрытий располагают поперек здания. Устойчивость такой конструктивной схемы в поперечном направлении обеспечивается специально устраиваемыми поперечными стенами, которые не несут нагрузки от перекрытий (рис. 1, а). Такие поперечные стены возводятся лишь для ограждения лестничных клеток и в местах, где они нужны для придания устойчивости наружным стенам. Применение этой конструктивной схемы дает большие возможности для решения планировки помещений.

Рис. 1. Здание с продольными (а) и поперечными (б) несущими стенами:

1 - поперечная стена;2 -продольная стена;3 -перекрытие

С поперечными несущими стенами плиты перекрытий располагают вдоль здания (рис. 1, б). В таких зданиях обеспечена большая жесткость системы, однако увеличивается общая протяженность несущих внутренних стен. Но такое решение часто является рациональным, так как к конструкциям наружных ненесущих продольных стен предъявляются только теплозащитные требования и для их устройства можно применить легкие эффективные материалы.

Перекрестная. Иногда применяется смешанный вариант, при котором опорами для перекрытий служат как продольные, так и поперечные стены

2. Конструктивные схемы каркасных зданий

Рис. 2. Гражданское здание сполным каркасом:1 - колонна;2 -ригель;3 -навесная стена

Каркасная систем (каркас (франц.) - скелет) (рис. 2 3 ). Остов образуется путем совместной работы колонн с ригелями и междуэтажными перекрытиями.

с продольным расположением ригелей;

- с поперечным расположением ригелей;

- безригельными.

Несущие элементы такой системы - колонны, ригеля, перекрытия, в данном случае воспринимают все нагрузи, действующие на здание.

Ограждающие - стены, они могут быть самонесущими и навесными. Наружные стены защищают помещения от воздействия внешней среды.

Рис. 3. Одноэтажное промышленное здание:1- колонна;2-ферма покрытия;3 - плита покрытия;4 -самонесущая стена; 5 - фундаментная балка

По характеру работы каркасы бывают трех типов: рамные, связевые и рамно-связевые. Стойки и ригели рамного каркаса (рис. 4, а ) соединяются между собой жесткими узлами и образуют поперечные и продольные рамы, воспринимающие все действующие на каркас вертикальные и горизонтальные нагрузки.

В зданиях со связевым каркасом (рис. 4, б ) узлы между стойками и ригелями нежесткие, поэтому для восприятия горизонтальных нагрузок (например, ветровых) необходимы дополнительные связи. Роль этих связей в многоэтажных зданиях выполняют чаще всего перекрытия, образующие горизонтальные диафрагмы и передающие горизонтальные нагрузки на жесткие вертикальные диафрагмы (стены лестничных клеток, шахты лифтов, железобетонные перегородки и др.).

Рис. 4. Схемы рамного (а) исвязевого (б) каркасов:1- элементы каркаса; 2 - жесткийузел; 3 - горизонтальная диафрагма;4 -вертикальные поперечная ипродольная диафрагмы

В практике строительства часто применяют здания с комбинированным типом каркаса, который называется рамно-связевым. В нем в одном направлении ставят рамы, в другом связи.

3. Конструктивные схемы зданий с неполным каркасом

Рис. 5. Здание с неполным каркасом:1-несущая стена;2-внутренняяколонна; 3 - ригель; 4 -перекрытие

Такая система образуется следующим образом - внешние стены выполняют несущую и ограждающую функции, вместо внутренних стен устраивается система колонн, на которые опираются прогон, на которые в свою очередь, опираются междуэтажные перекрытия

Минимальное опирание прогонов на стены и кирпичные столбики - 250 мм. Внутренние стены устраиваются для придания большей жесткости, для устройства противопожарных преград, в лестничных клетках.

Такая система менее затратна при возведении, но ограничивает свободу внутренней планировки. Она актуальна при строительстве торговых центров.

4. Обеспечение жесткости здания

Конструктивные системы представляют собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, т.е. способность отдельных конструкций и всего здания воспринимать приложенные нагрузки, жесткость т.е. способность отдельных элементов и всего здания не деформироваться от действия приложенных сил, и устойчивость, т.е. способность здания сопротивляться воздействия горизонтальных нагрузок.

Перекрытия и покрытия здания воспринимают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные нагрузки и передают их на вертикальные опоры, которые, в свою очередь, передают эти нагрузки на основание

Пространственная жесткость бескаркасной системы обеспечивается:

Совместной работой продольных и поперечных стен;

стенами лестничных клеток, связанных с наружными стенами;

жестким диском перекрытий, который образуется тщательной заделкой швов между плитами;

анкеровкой плит перектытия между собой и стенами;

перевязкой стеновых фундаментных блоков, перевязкой каменной кладки.

Перевязка - это несовпадение вертикальных швов в смежных рядах кладки.

Анкеровка выполняется так: арматурный стержень диаметром 10-12 мм. (анкер) заводится в монтажную петлю, натягивается и сваривается, другой конец укладывается в стену.

В каркасных зданиях пространственная жесткость достигается устройством:

Многоярусной рамы, образованной пространственным сочетанием колонн, ригелей и перекрытий и представляет собой геометрически неизменяемую систему;

стенок жесткости, устанавливаемых между колоннами в продольном и поперечном направлении (на каждом этаже);

плит - распорок (связевых плит), уложенных в междуэтажных перекрытиях (между колоннами)

стен лестничных клеток и лифтовых шахт, связанных с конструкциями каркаса;

надежного сопряжения элементов каркаса в стыках и узлах;

жестким креплением колонн с фундаментом.

Выбор конструктивной схемы влияет на объемно - планировочное решение здания и определяет тип его основных конструкций.

Заключение

В гражданском строительстве применяются все перечисленные конструктивные схемы зданий.

Материалом для конструкций каркаса служит, как правило, сборный железобетон, реже сталь. В малоэтажных зданиях стойки внутреннего каркаса иногда выкладывают из кирпича, в деревянном строительстве каркас выполняют из дерева.

Список использованных источников

каркасный здание конструктивный схема

1.Белиба В.Ю. Архитектура зданий: учебное пособие - Ростов н / Дону: Феникс, 2009 - 365

2.Ю.М. Соловей Основы строительного дела. - М.: Стройиздат, 1989 г. -

Конструктивная схема
закономерное взаимное расположение и
соединение несущих горизонтальных и
вертикальных конструкций в единую
пространственную систему, обеспечивающих
его прочность, жёсткость и устойчивость

Конструктивные системы жилых зданий классифицируются по типу вертикальных несущих конструкций.

Комбинированные конструктивные системы

Конструктивные схемы многоэтажных зданий

1. Каркасная схема

Каркасные схемы

Каркасная рамная схема

Каркасная рамно-связевая схема

Каркасная связевая схема

Каркасные схемы

Конструктивные схемы многоэтажных зданий

2. Стеновая (диафрагмовая) система

Конструктивные схемы многоэтажных зданий

Оболочковая система

Конструктивные схемы многоэтажных зданий

Ствольная система

Ствольная система

Объёмно-блочные здания

Элементы объемно-блочных зданий

Панельно-блочное здание