Конструктивные типы зданий, их пространственная жесткость

Несущие конструкции здания: фундаменты, стены, колонны, перекрытия, соединяясь в пространстве, друг с другом, образуют несущий остов здания.

По особенностям пространственного расположения несущих элементов остова различают следующие конструктивные типы зданий:

Бескаркасный (с несущими стенами). Представляет собой жесткую и устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных стен и перекрытий (рис. 4, а). Наружные и внутренние стены здания воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытия. Этот конструктивный тип получил широкое распространение при возведении жилых домов, школ и других общественных зданий.

Каркасный. Пространственная система (каркас) (рис. 4, 6), образованная колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами или же колоннами, ригелями и плитами междуэтажных перекрытий, воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Для зданий каркасного типа характерно четкое разделение конструкций по особенностям их работы (на несущие и ограждающие).

Неполный каркас (рис. 4, в). В зданиях такого типа наряду с внутренним каркасом наружные стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытия.

Каждый конструктивный тип здания имеет несколько конструктивных схем, отличающихся расположением и взаимосвязью несущих элементов.

Для бескаркасных типов зданий характерны следующие схемы (рис. 5, а, б, в):

• с продольным расположением несущих стен, на которые опираются плиты междуэтажных перекрытий;
• с поперечным расположением несущих стен, где наружные стены, за исключением торцовых, — самонесущие, на них не передается нагрузка от перекрытий;
• совмещенная с опиранием плит перекрытий на продольные и поперечные стены.

Каркасные типы зданий различают по следующим признакам:

• по материалу: железобетонный каркас (монолитный, сборный, сборно-монолитный), металлический каркас; по характеру устройства горизонтальных связей (рис. 6) с продольным, поперечным, перекрестным расположением ригелей и непосредственным опиранием перекрытий на колонны (безригельное решение);
• по особенностям сопряжения элементов в узлах: монолитные (жесткие) и сварные (шарнирные).

Для зданий с неполным каркасом (рис. 7), где нагрузки от ригелей и перекрытий воспринимаются наружными стенами, характерны следующие конструктивные схемы:

• с продольным расположением ригелей; с поперечным расположением ригелей. Здание в целом и отдельные его элементы, испытывающие воздействие различных нагрузок, должны обладать;
• прочностью, которая определяется способностью здания и его элементов не разрушаться от действия нагрузок;
• устойчивостью, обусловленной способностью здания сопротивляться опрокидыванию при действии горизонтальных нагрузок;
• пространственной жесткостью, характеризующейся способностью здания и его элементов сохранять первоначальную форму при действии приложенных сил.

Устойчивость и пространственная жесткость здания зависит от взаимного сопряжения и расположения конструктивных элементов, прочности узлов в соединениях и др.

Пространственная жесткость бескаркасных зданий обеспечивается:

• внутренними поперечными стенами, в том числе стенами лестничных клеток, связанными с продольными стенами (наружными);
• междуэтажными перекрытиями, связывающими стены и расчленяющими их по высоте здания на отдельные ярусы.

Стены и перекрытия в бескаркасном здании разделяют внутренний объем на пространственно-неизменяемые ячейки, которые способны воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Бескаркасный тип здания обладает достаточной пространственной жесткостью и. устойчивостью.

Рис. 4. Конструктивные типы зданий

а — бескаркасный;
6 — каркасный;
в — неполный каркас;
1— ленточные фундаменты;
2 — несущая наружная стена;
3 — междуэтажное перекрытие;
4 — панель междуэтажного перекрытия;
5 — внутренняя несущая стена;
6 — колонны;
7 — столбчатые фундаменты;
8 — самонесущая наружная стека;
9 — прогон

Пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается:

• совместной работой поперечных рам одноэтажных зданий, образующих геометрически неизменяемую систему;
• совместной работой связанных между собой колонн, ригелей и перекрытий, образующих в многоэтажных зданиях геометрически неизменяемую систему;
• установкой между колоннами каркаса вертикальных связей или стенок жесткости;
• сопряжением стен лестничных клеток, лифтовых шахт с конструкциями каркаса;
• укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) настилов-распорок;
• надежным соединением узлов и стыков между элементами каркаса.

Пространственная жесткость зданий с неполным каркасом обеспечивается внутренним рядом колонн и перекрытиями, которые должны быть особенно надежно связаны со стенами.

Рис. 5. Конструктивные схемы бескаркасных зданий

а — с продольным расположением несущих стен;
б — с поперечным расположением несущих стен;
в — совмещенная;
1 — фундаменты;
2 — внутренние продольные несущие стены;
3 — наружная продольная несущая стена;
4 — панели междуэтажного перекрытия;
5 — внутренняя несущая стена;
в — наружная самонесущая стена;
7 — торцовая несущая стена