ТЕМА 8. ПОКРЫТИЯ С РАСТЯНУТЫМИ ИЗГИБНО-ЖЕСТКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121314 15 16 17 18 Следующая

Растянутыми изгибно-жесткими элементами будем называть прямолинейные или провисающие элементы, закрепленные по краям от перемещений и способные воспринимать растягивающие усилия и изгибающие моменты. Они подобны опрокинутым аркам, но работают на растяжение с изгибом. Изгибно-жесткие элементы выполняются в виде изогнутых ферм или двутавров – сварных или прокатных из малоуглеродистой или низколегированной стали.

Покрытие обычно состоит из системы параллельно или радиально (при круглом плане покрытия) расположенных элементов, на которые укладывается легкий щитовой настил (чаще всего профилированный стальной), не включаемый в работу основной несущей конструкции.

К преимуществам подобных покрытий следует отнести: а) простоту конструктивной формы и индустриальность изготовления основных несущих элементов; б) применение обычных конструктивных (недефицитных) сталей; в) отсутствие осложняющего строительство процесса предварительного напряжения; г) возможность получения необходимой жесткости покрытия при малой постоянной и большой временной нагрузках.

Однако эти покрытия имеют и недостатки: а) они более металлоемки, чем мембраны, так как обычно не используют настил в работе основной несущей конструкции и более металлоемки, чем тросовые системы, так как выполняются из материалов значительно менее прочных (но и менее дорогих), чем стальные канаты и тросы; б) они не используют пространственность работы покрытия (как мембраны), так как являются системами дискретными, и слабо помогают в работе опорной конструкции при неравновесных нагруженнях, особенно в круглых покрытиях.

Их применение наиболее целесообразно для покрытий, имеющих малую постоянную и большую временную нагрузки, а также в случае повышенных требований к жесткости покрытия.

8.1.1. Примеры покрытий

1. В качестве примера покрытия растянутыми изгибно-жесткпмп элементами можно привести покрытие Дворца спорта в Вильнюсе (рис. 1.1). В этом покрытии изгибно-жесткие элементы расположены параллельно друг другу с шагом 3 м и шарнирно закреплены по концам в железобетонной конструкции трибун с одной стороны и в железобетонной конструкции пристройки с другой; по ним уложено легкое щитовое покрытие.

Рис. 1.1. Покрытие Дворца спорта в Вильнюсе

1 – пояса фермы жесткости; 2 – раскосы; 3 – трос, подкрепляющий ферму жесткости

Сами элементы состоят из изогнутых ферм высотой 2,3 м, пояса которых выполнены из уголков, а решетка – из труб. К нижнему поясу ферм дополнительно присоединен трос диаметром 63 мм.

2. Покрытие Олимпийского плавательного бассейна в Москве выполнено из изгибно-жестких элементов (рис. 1.2). Овальное в плане здание размером 126x104 м перекрыто изогнутыми по квадратной параболе фермами, расположенными параллельно с шагом 4,5 м и шарнирно закрепленными в наклонных железобетонных арках, выполненных в металлической опалубке. По фермам уложены щиты профилированного стального настила с утеплителем и гидроизоляцией. Сами фермы имеют стрелу провеса пролета и высоту сечения 2,5 м. Верхний и нижний пояса выполнены из швеллеров из стали 10Г2С1, а решетка – из уголков из стали Ст3.

Рис. 1.2. Покрытие Олимпийского плавательного бассейна на проспекте Мира (Москва)

1 – щиты настила; 2 – опорные ж/б арки; 3 – висячие фермы; 4 – ж/б опоры арок

3. Покрытие плавательного бассейна в Харькове (рис. 1.3) размером 30х63 м выполнено из трехшарнирных спаренных изогнутых сварных двутавров высотой 700 мм, изготовленных из стали 14Г2, расположенных параллельно друг другу с шагом 6 м и шарнирно прикрепленных к наклонным пилонам. По этим изгибно-жестким элементам в направлении короткой стороны покрытия уложены прогоны из тонкостенных гнутых прогонов с шагом 3 м, а по прогонам уложена мембрана из алюминиевого сплава АМг-2п толщиной мм. Вследствие малой толщины и малого модуля упругости алюминиевой мембраны главную несущую и стабилизирующую роль выполняют гнутые стальные двутавры.

Рис. 1.3. Покрытие плавательного бассейна в Харькове

1 – продольные ребра; 2 – поперечные ребра (гнутые профили); 3 – алюминиевая мембрана, мм

8.1.2. Компоновка покрытий

Компоновка покрытий растянутыми изгибно-жестки-ми элементами заключается в равномерном параллельном или радиальном (при круглом плане покрытия) их размещении по покрытию на расстоянии 3 – 4,5 м один от другого в зависимости от несущей способности настила. Элементы покрытия целесообразно связать одной или несколькими системами горизонтальных и вертикальных связей, что придает покрытию некоторую пространственную жесткость.

Элементы должны иметь двух- или трехшарнирную схему, кривую провеса, соответствующую веревочной кривой от постоянной нагрузки и стрелу провеса, равную пролета. Трехшарнирная схема делает их нечувствительными к деформациям опор. Сечение элемента может быть сквозным в виде фермы высотой около ее пролета или сплошным в виде гнутого двутавра высотой около пролета. Высота сечения зависит от соотношения постоянной и временной нагрузок и требований к жесткости покрытия.

8.1.3. Работа растянутых изгибно-жестких элементов

По статической схеме элементы покрытия являются изгибно-жесткими нитями, и их работа может протекать по двум вариантам.

1. Первоначально прямолинейная часть устанавливается на место своей будущей работы и при этом прогибается от действия собственного веса по веревочной кривой, соответствующей нагрузке. Прогибы такой нити достигают значительных размеров, и в это время в нити возникают изгибающие ее моменты и осевые растягивающие усилия, которые при дальнейшем приложении нагрузки будут увеличиваться так же, как и прогибы. Уравнение равновесия такой нити имеет вид

, (8.1)

где – прогиб нити.

2. Элементам висячих покрытий в процессе изготовления на заводе придается изогнутая форма, и они устанавливаются на место своей будущей работы уже в изогнутом состоянии. При этом форма их изгиба должна соответствовать веревочной кривой от постоянной нагрузки. Постоянная нагрузка, приложенная к такой нити, вызывает ее растяжение и сравнительно небольшой прогиб, определяемый удлинением нити. Этот прогиб в свою очередь вызывает появление небольших изгибающих нить моментов. Уравнение равновесия такой нити имеет вид

, (8.2)

где – ордината начального провеса нити; – прогиб нити от дополнительной нагрузки.

Разница в прогибах изгибно-жестких нитей от постоянной нагрузки в вариантах 1 и 2 определяет разницу в их работе и в значениях изгибающих моментов.

Равновесные нагрузки, вызывающие только упругие деформации нити, будут вызывать и малый изгибающий момент в ней, и, наоборот, неравновесные нагрузки, вызывающие кинематические перемещения, будут сильно увеличивать местные прогибы нити и, следовательно, изгибающие моменты в ней.

При действии равномерно распределенной по пролету постоянной и распределенной на половине пролета временной нагрузок обеспечить допустимый прогиб можно при условии

где – допустимый прогиб.

Для работы изгибно-жестких нитей большое значение имеет податливость опор. В отличие от гибких нитей деформация опор под нагрузкой существенно меняет напряженное состояние изгибно-жестких нитей, сильно увеличивая расчетный изгибающий момент в них.

8.1.4. Расчет изгибно-жестких нитей

При действии равновесных временных нагрузок на нить прогиб ее можно определить из кубического уравнения

(8.3)

где ; ;

; ;

где , , , – постоянные коэффициенты, определяемые по табл. 15.1 [1, стр. 338]; – коэффициент, учитывающий деформативность опор и изменение температуры (знак плюс в знаменателе соответствует смещению опор внутрь пролета и повышению температуры); и – упругая податливость опор 1 и 2 от ; – температурная деформация нити; – коэффициент длины нити; – определяют по табл. 15.2 , [1, стр. 340]; , , – общепринятые характеристики сечения нити; и – начальная и дополнительная нагрузки; – начальный провес нити в сечении , на которую действует начальная нагрузка , не вызывающая изгибающего момента в нити (начальная нагрузка была приложена к нити, когда она была еще гибкой); – прогиб нити от дополнительной нагрузки в том же сечении.

При желании определить только прогиб или распор нити членом уравнения (1.3) часто можно пренебречь, и тогда решение оставшегося квадратного уравнения дает

. (8.4)

Получающаяся при этом ошибка обычно не превышает доли процента.

Для приближенного определения прогиба можно пренебречь и квадратным членом уравнения (1.3). В результате получим линейную формулу для определения прогиба

, (8.5)

которая дает возможность легко выявить влияние осадки опор и при и совпадает с приближенной формулой для определения прогиба гибкой нити.

Полный распор нити от действия начальной и дополнительной нагрузок

, (8.6)

где – определяют по табл. 15.1 [1, стр. 338]; – распор гибкой нити, имеющей стрелу провеса от начальной нагрузки .

Изгибающий момент в нити можно определить по формуле

, (8.7)

где – балочный момент в рассматриваемом сечении нити от действия начальной и дополнительной нагрузок; – распор нити, определенный по формуле (1.6); – полный провес нити.

При определении изгибающего момента прогиб нити необходимо определять с возможно большей точностью по формулам (1.3) и (1.6), так как в формуле (1.7) величины определяются как небольшая разность двух больших величин.

При действии неравновесных нагрузок (произвольная вертикальная нагрузка) определение усилии и прогибов нити осложняется. А. Л. Телоян, пользуясь описанной выше методикой, предлагает провести расчет с помощью совместного решения двух уравнений:

; (1.8)

, (1.9)

где ; , .

Значения

; ;

;

следует определять по табл. [1, стр. 340]; остальные обозначения приведены ранее.

Совместное решение уравнений (1.8) и (1.9) удобно вести итерационным или графоаналитическим способом.

Зная значения и , легко получить прогиб нити

, (1.10)

где – балочный момент от полной нагрузки в сечении ; – ордината начального провеса нити в сечении .

Изгибающий нить момент

, (1.11)

8.1.5. Конструктивные решения

В конструктивном отношении изгибно-жесткие элементы обычно выполняют в виде гнутых двутавров или изогнутых ферм с традиционными узлами, нижние пояса которых иногда замыкают на монтаже. Интересно решены примененная в Вильнюсе изгибно-жесткая ферма, у которой нижний пояс подкреплен тросом, а также висячее покрытие из полносборных элементов.

ТЕМА 9.МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

9.1.1. Предпосылки строительства и область применения многоэтажных зданий

Для развития современных городов характерно повышение средней этажности зданий. Это объясняется продолжающимся ростом городского населения и необходимостью улучшения условий его быта и деятельности, а также стремлением к более рациональному использованию земли, сохранению природных зон вокруг городов, относительному сокращению затрат на строительство и эксплуатацию инженерных коммуникаций, транспортных и других систем городского обслуживания.

Основная область применения многоэтажных зданий – жилые дома и общественные здания различного назначения (для учреждений управления, коммунального хозяйства, просвещения, науки, проектирования, связи и др.). В крупных городах многоэтажные здания составляют по строительному объему 30 – 50 % всех зданий, а через 15 – 20 лет их удельный вес возрастет до 80 – 90 %.

Расширяется строительство многоэтажных производственных зданий, лабораторных и инженерных корпусов, в своей конструктивной части имеющих много общего с гражданскими зданиями (гл. 7 в Справочнике [7]).

В многоэтажных зданиях высотой до 100 м, характерах для массового жилищного строительства, применяются в основном бетонные и железобетонные несущие конструкции. В зданиях с числом этажей 40 и более чаще используются стальные конструкции. Ориентировочная верхняя граница целесообразного строительства высотных зданий – около 60 этажей. С увеличением высоты растут воздействия природных сил, усложняются технические решения здания и всех его систем, увеличиваются капитальные и эксплуатационные затраты, изменяются психофизиологические реакции людей (боязнь высоты, обостренное восприятие различных шумов, ускорений лифтов, колебаний здания под действием ветра и др.). Поэтому не следует без достаточного обоснования чрезмерно увеличивать высоту зданий.

9.1.2. Краткий обзор строительства многоэтажных зданий

Первые многоэтажные здания со стальным каркасом (вместо несущих кирпичных стен) появились в США в последней четверти XIX в. Облегчение стен и фундаментов, ускорение строительства благодаря сборности, возрастание доли полезной площади в нижних этажах и возможность увеличения этажности при высоких ценах на земельные участки способствовали дальнейшему развитию высотного строительства. В 1931 г. было построено 102-этажное здание «Эмпайр Стейт», а в 70-х гг. было возведено четыре более высоких здания, в том числе 109-этажное здание «Сирс Тауэр» высотой 442 м. Высотное строительство в других зарубежных странах стало развиваться после второй мировой войны. Подробный обзор зарубежного опыта строительства многоэтажных зданий дан в работах [4] и [12].

В нашей стране в предвоенные годы началось строительство здания Дворца Советов высотой 415 м. Разработке проекта предшествовали тщательный анализ конструктивных решений, методов изготовления и монтажа конструкций, фундаментальное исследование устойчивости сложной пространственной системы. Для несущих конструкций была предложена низколегированная сталь повышенной прочности марки ДС. Частично собранный каркас Дворца Советов был демонтирован в первые месяцы Великой Отечественной войны.

В 1949 – 1954 гг. в Москве были построены первые высотные здания: гостиницы «Ленинградская» и «Украина», жилые дома на Котельнической набережной и на площади Восстания, административные здания у Красных Ворот и на Смоленской площади, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (рис. 1.1).

Рис.1.1. Схема каркаса главного корпуса МГУ (поперечный разрез):

1 – технический этаж

При возведении первых высотных зданий в Москве многие инженерные и производственные задачи решались по-новому. Для передачи нагрузок на относительно слабые грунты и обеспечения равномерных осадок были разработаны жесткие коробчатые фундаменты из монолитного железобетона без осадочных швов. При производстве земляных работ широко применялись эффективные способы водопонижения и замораживание грунта. Несущие каркасы большинства зданий выполнены из железобетона с жесткой арматурой, что позволило сэкономить до 30 % стали, обеспечив при этом восприятие всех монтажных нагрузок стальными конструкциями. Разработаны новые способы обеспечения жесткости зданий с помощью железобетонных пространственных стволов и плоских диафрагм (здания на Котельнической набережной и площади Восстания). В главном корпусе МГУ впервые применены стальные колонны крестового сечения с унифицированным примыканием ригелей различного направления. Сборные перекрытия выполнены из крупных железобетонных панелей, а монолитные – в подвесной опалубке многократного использования. Для монтажа каркасов созданы принципиально новые самоподъемные башенные краны, обеспечившие высокий темп крановой сборки.

9.1.3. Требования к многоэтажным зданиям и их учет при проектировании

При разработке архитектурно-планировочного и конструктивного решений многоэтажного здания и систем его инженерного обслуживания необходим комплексный учёт функциональных, эстетических, технических и экономических требований.

9.1.3.1. Объемно-планировочное решение здания. Это решение должно удовлетворять функциональным и санитарно-гигиеническим требованиям и предусматривать необходимые для этого размеры и взаимное расположение основных, обслуживающих, коммуникационных и технических помещений. Помещения, близкие по назначению и размерам, размещаются в типовых этажах здания; входные узлы, крупные залы – в нетиповых. Инженерное оборудование устанавливается в технических этажах (см. рис. 1.1), а для прокладки инженерных коммуникаций устраиваются вертикальные шахты и горизонтальные каналы, используется свободное пространство в пределах габарита колонн и строительной высоты перекрытий. Число технических этажей зависит от назначения здания и его высоты; обычно на 8 – 12 типовых этажей приходится один технический. В технических этажах часто располагают связи и другие элементы жесткости, улучшающие работу конструктивной системы здания.

Объемно-планировочное решение должно отвечать требованиям унификации и модульным размерам сетки разбивочных осей и высоты этажей (для общественных зданий установлены сетки 6х6, 6х9, 6х12, 9x9, 12x12 м (иногда допускаются размеры 3; 4,5 и 7,5 м) и высоты этажей 3,3; 3,6; 4,2 м и более с модулем 0,6 м.). Для повышения универсальности и гибкости в использовании помещений применяют более свободную планировку с увеличенным шагом колонн.

Общая пространственная композиция, форма плана и высота здания взаимосвязаны и зависят от градостроительных факторов, природно-климатических условий, характера деятельности и движения людей в здании, а также технических возможностей применяемых конструктивных систем. Планы многоэтажных зданий приведены на рис. 1.2. Согласно нормам естественной освещенности возможная глубина основных помещений не должна превышать 7 – 8 м. В соответствии с этим в зданиях с протяженным или расчлененным (например, трехлучевым, крестообразным) планом предельная ширина здания (луча) составляет 18 – 20 м, в зданиях с компактным планом и центрально расположенным лифтовым узлом с окружающим его коридором предельная ширина здания достигает 30 – 36 м, а при больших размерах лифтового узла и допустимости искусственного освещения части площади основных помещений – 50 – 60 м. По условиям жесткости и устойчивости конструктивной системы компактный план предпочтителен для высоких зданий; он позволяет также уменьшить относительную площадь, стоимость внешних ограждений и коммуникационных помещений и эксплуатационные затраты.

Рис. 1.2. Планы многоэтажных зданий

а – компактные ( ); б, в – некомпактные (протяжённые, расчленённые)

Чтобы повысить экономичность планировочного решения и удобство эксплуатации, целесообразно использовать групповое расположение лифтов с лифтовым холлом (рис. 1.3). Для сокращения занимаемой лифтовым узлом площади, достигающей в высотных зданиях 20 – 30 % полезной площади, и повышения эффективности вертикального транспорта применяют лифты большой вместимости, с двухэтажными кабинами, скоростные (до 7 – 8 м/с), в сочетании с вертикальным зонированием здания. Лифтовой узел целесообразно объединять с вертикальными шахтами инженерных коммуникаций, лестницами и обслуживающими помещениями, не требующими естественного освещения, совмещая ограждения узла с основными элементами жесткости конструктивной системы (диафрагмами, стволами).

Рис. 1.3. Примеры планировочных решений типового этажа в зданиях с различной формой плана

Недостаточное внимание к пожарной безопасности многоэтажных зданий может привести к очень тяжелым последствиям. Известно, например, что при пожаре многоэтажной гостиницы в Сеуле погибло 160 чел., а в Сан-Паулу – более 200 чел. В соответствии с действующими нормами противопожарные мероприятия по предупреждению и локализации пожара и эвакуации людей должны быть учтены в объемно-планировочном решении здания (размеры противопожарных отсеков, эвакуационные пути и выходы, незадымляемые лестницы и лифтовые холлы), при выборе материалов ограждающих и несущих конструкций и способов обеспечения требуемой их огнестойкости, при разработке инженерных и противопожарных систем и правил эксплуатации здания.

С принципами и примерами объемно-планировочных решений многоэтажных зданий можно ознакомиться в работах [2, 4, 12].

9.1.3.2. Архитектурно-художественное решение. Многоэтажные, особенно высотные, здания – объекты большой общественной и градостроительной значимости. Их расположение, высота, композиция и внешний облик должны быть согласованы с общим архитектурным планированием города и окружающей застройкой. Архитектурный образ здания должен удовлетворять композиционным принципам и органично сочетаться с его функциональной и конструктивной схемой, материалом, инженерным оборудованием.

Из практики последних трех десятилетий можно выделить следующие типичные примеры решения фасадов высотных зданий: 1) с равномерным по мощности вертикальным и горизонтальным членением, которое соответствует ячеистой структуре каркаса, но образует невыразительную, монотонную решетку; 2) с преобладающим горизонтальным членением, подчеркивающим многоярусность несущей конструкции и монументальность здания, и относительно легким вертикальным членением стены импостами остекления или часто расположенными несущими стойками; 3) с преобладающим вертикальным членением в местах расположения основных колонн (иногда с дополнительным ритмом выступающих на фасаде импостов остекления) и ослабленным горизонтальным членением торцами перекрытий или подоконными вставками; 4) сплошная стеклянная стена-витраж. Огромные, особенно нерасчлененные, плоскости стеклянных стен не соответствуют функции и конструктивной схеме многоэтажного здания, при этом поддержание нормальных санитарно-гигиенических условий внутри здания требует резкого увеличения энергетических затрат и удорожает эксплуатацию.

Чтобы повысить выразительность внешней стены, в современном строительстве используются функционально и конструктивно необходимые элементы (парапеты, балконы, лоджии, эркеры, солнцезащитные устройства, поручни и решетки ограждений и др.), декоративные навесные экраны из тонких листов или легкой решетки, цвет и фактура внешней поверхности.

9.1.3.3. Конструктивное решение здания. Конструктивное решение многоэтажного здания необходимо разрабатывать в тесной связи с решением архитектурных и планировочных задач и систем инженерного обслуживания здания, учитывая тем самым основные функциональные и эстетические требования. Вместе с тем оно должно удовлетворять требованиям надежности и долговечности, технологичности изготовления и монтажа, экономичности. Значимость рационального конструктивного решения в системе здания, как правило, возрастает с увеличением его высоты (см. п. 1.3.4).

Главное назначение несущих конструкций здания состоит в обеспечении его прочности, устойчивости, жесткости во время строительства и всего срока эксплуатации при действии разнообразных статических и динамических нагрузок, в том числе сейсмических.

В конструктивной системе здания можно выделить две основные взаимодействующие подсистемы несущих конструкций – горизонтальные и вертикальные конструкции.

Горизонтальные конструкции (плиты и балки перекрытий, горизонтальные связи) обеспечивают неизменяемость системы в плане, передают приложенные к ним нагрузки на вертикальные конструкции и участвуют в пространственной работе всей системы, выступая в роли распределительных горизонтальных диафрагм, а также препятствуя взаимному сдвигу неодинаково нагруженных вертикальных элементов.

Вертикальные конструкции (колонны, рамы, диафрагмы и стволы жесткости) выполняют в системе главные несущие функции, воспринимая в конечном счете все приложенные к ней нагрузки и передавая их на фундамент.

Проектирование несущей системы связано, прежде всего, с выбором материала. Свойства стали и железобетона как конструкционных материалов общеизвестны, однако в высотных зданиях стальные несущие конструкции имеют некоторые дополнительные преимущества по сравнению с железобетонными, а именно:

1) относительно меньший вес, в связи с чем уменьшаются усилия в конструкциях, снижается стоимость фундаментов, появляется возможность членения конструкции на монтажные элементы более крупных размеров, что в сочетании с более высокой точностью изготовления и простотой монтажных соединений позволяет ускорить возведение здания;

2) конструктивные удобства для прикрепления ограждающих конструкций и инженерных коммуникаций, а также возможность размещения последних в пределах габаритов колонн и строительной высоты перекрытий;

3) меньшие размеры сечений колонн (в некоторых случаях они могут быть полностью скрыты в стене), что улучшает использование помещений;

4) возможность создания (без резкого увеличения расхода материала) большепролетных перекрытий, допускающих более свободную планировку и трансформацию помещений, что приводит к снижению эксплуатационных расходов.

Недостатки стальных конструкций – малая огнестойкость и подверженность коррозии – эффективно устраняются с помощью защитных мероприятий, стоимость которых составляет 1 – 2 % стоимости здания.

Основное преимущество железобетона состоит в том, что его применение значительно (в зданиях до 30 этажей в 2 – 3 раза) сокращает расход стали на здание.

При поиске более экономичных конструктивных решений инженеры часто используют сочетание положительных свойств стали и железобетона. Так, в смешанных решениях одни элементы системы выполняют из стали, а другие – из железобетона. Например, в здании с чисто стальным каркасом плиты перекрытий практически всегда железобетонные, а для обеспечения жесткости здания нередко используют железобетонные диафрагмы и стволы. В зданиях же с железобетонным каркасом отдельные наиболее нагруженные элементы (колонны нижних этажей, ригели больших пролетов) часто делают стальными.

Более эффективно применение конструкций, в которых обеспечена совместная работа стальных жестких профилей и бетона: трубобетонных и железобетонных конструкций с жесткой арматурой в монолитном исполнении (колонны и ригели в каркасах первых московских высотных зданий, диафрагмы, стволы и внешние стены с включенными в них стальными колоннами) и в виде сборных элементов (железобетонные колонны со стальными сердечниками, железобетонные панели со скрытыми в них стальными колоннами). В некоторых решениях элементы из стали и железобетона, которые способны независимо воспринимать нагрузки, объединяются в один более эффективно работающий элемент; таковы, например, сталежелезобетонные балки, в которых стальная балка объединена связями сдвига с железобетонной плитой перекрытия. В разработке подобных конструкций таится еще много интересных возможностей.

Основные функции ограждающих конструкций обусловлены санитарно-гигиеническими и эстетическими требованиями, противопожарной защитой, долговечностью здания и его оборудования. Особенно важны теплоизоляционные функции ограждений. Вместе с тем некоторые ограждающие конструкции (перекрытия, стенки лифтовых шахт и лестниц) выполняют ответственные несущие функции, не только воспринимая приложенные к ним нагрузки, но и участвуя в общей пространственной работе конструктивной системы здания.

В каркасных многоэтажных зданиях участие стен в общей работе несущей системы обычно не предусматривается. Такие стены проектируются ненесущими и воспринимают лишь местные нагрузки в пределах отдельных этажей (собственный вес, ветровая нагрузка, температурные воздействия), передавая их на каркас. Это упрощает унификацию стеновых ограждений, позволяет использовать для них легкие материалы небольшой прочности, увеличивает композиционные возможности архитектурного оформления здания.

Наружные стены обычно выполняют следующим образом [2, 12]: 1) в виде кладки толщиной 25 – 40 см из эффективного кирпича или легких керамических и бетонных камней с поэтажным опиранием на перекрытия; 2) из легкобетонных панелей толщиной 20 – 30 см или многослойных панелей толщиной 12 – 20 см, состоящих из плоских или профилированных обшивок (асбестоцементных, металлических, пластмассовых), эффективного утеплителя и пароизоляции с тонкой внешней облицовкой из керамических плиток, естественного камня или с защитным цветным покрытием; 3) в виде витражей из стекла и непрозрачных листовых обшивок, заполняющих легкий каркас, подвешенный к несущим конструкциям здания на каждом этаже или через несколько этажей.

Применяют различные схемы панельных стен – из горизонтальных панелей-перемычек, из вертикальных панелей-простенков и подоконных вставок и из панелей на этаж, в том числе каркасно-филенчатых с глухими и остекленными участками. Панели прикрепляют к перекрытиям и колоннам по двум – четырем сторонам или в отдельных точках (с передачей нагрузки от веса панели на верхнее или нижнее перекрытие). Для герметизации стыков панелей используют мастики, прокладки, накладки.

Для внутренних стен и перегородок применяют: 1) кладку толщиной 10 – 25 см из эффективного кирпича или гипсовых плит, при необходимости с внутренним слоем звукоизоляции; 2) легкобетонные панели толщиной 6 – 20 см; 3) многослойные панели (или собираемые на месте многослойные перегородки с легким каркасом) из гипсо- и древесно-волокнистых, асбестоцементных и металлических обшивок с внутренним слоем из легкого материала с высокими звукопоглощающими свойствами.

Ненесущие стены влияют в той или иной степени на работу несущей системы, хотя это и не предусмотрено соответствующим конструированием и расчетом. Вместе с тем они подвергаются неблагоприятному воздействию вынужденных перемещений, обусловленных деформациями несущего каркаса от внешних нагрузок и изменений температуры. Такое воздействие приводит к местным повреждениям стен и снижает их эксплуатационные качества.

В последние годы для зданий большой высоты разработан принципиально иной подход к конструктивному оформлению наружных стен. Построены здания, в которых обетонированные или облицованные внешние колонны и ригели каркаса выполняют роль простенков и перемычек наружной стены. Применены решения с частичным включением стеновых элементов в работу несущей системы, например при ветровых нагрузках.

Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121314 15 16 17 18 Следующая

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: