Посібник з проектування житлових будинків конструкції житлових будинків (до СНиП -85)
Сторінка 6 з 37
2. Конструктивні СИСТЕМИ
Принципи забезпечення міцності, жорсткості і стійкості житлових будинків
2.1.Конструктівной системою будівлі називається сукупність взаємопов'язаних конструкцій будівлі, що забезпечують його міцність, жорсткість і стійкість.
Прийнята конструктивна система будинку повинна забезпечувати міцність, жорсткість і стійкість будівлі на стадії зведення і в період експлуатації при дії всіх розрахункових навантажень і впливів. Для повнозбірних будівель рекомендується передбачати заходи, що запобігають прогресуюче (ланцюгове) руйнування несучих конструкцій будівлі в разі локального руйнування окремих конструкцій при аварійних впливах (вибухи побутового газу або інших вибухонебезпечних речовин, пожежах тощо). Розрахунок і конструювання великопанельних будинків на стійкість до прогресуючого руйнування наведені в дод. 2.
2.2. Конструктивні системи житлових будинків класифікуються за типом вертикальних несучих конструкцій. Для житлових будинків застосовуються такі типи вертикальних несучих конструкцій: стіни, каркас і стовбури (ядра жорсткості), яким відповідають стінові, каркасні і стовбурні конструктивні системи. При застосуванні в одній будівлі в кожному поверсі декількох типів вертикальних конструкцій розрізняються каркасно-стінові, каркасно-стовбурні і ствольно-стінові системи. При зміні конструктивної системи будівлі по його висоті (наприклад, в нижніх поверхах - каркасна, а в верхніх - стінова), конструктивна система називається комбінованої.
Житлові будинки рекомендується проектувати на основі стінових конструктивних систем з поперечними і (або) поздовжніми стінами.
2.3. Стіни, в залежності від сприймаються ними вертикальних навантажень, підрозділяються на несучі, самонесучі і ненесучі.
Несучої називається стіна, яка крім вертикального навантаження від власної ваги, сприймає і передає фундаментів навантаження від перекриттів, даху, несучих зовнішніх стін, перегородок в т.д.
Самонесущей називається стіна, яка сприймає і передає фундаментів вертикальне навантаження тільки від власної ваги (включаючи навантаження від балконів, лоджій, еркерів, парапетів та інших елементів стіни).
Ненесучої називається стіна, яка по поверхах або через кілька поверхів передає вертикальне навантаження від власної ваги на суміжні конструкції (перекриття, несучі стіни, каркас). Внутрішня ненесучі стіна називається перегородкою. У житлових будинках рекомендується, як правило, застосовувати несучі і ненесучі стіни. Самонесучі стіни допускається застосовувати в якості утеплюючих стін ризалитов, торців будівлі та інших елементів зовнішніх стін. Самонесучі стіни можуть застосовуватися також всередині будівлі у вигляді вентиляційних блоків, ліфтових шахт і тому подібних елементів з інженерним обладнанням.
2.4. Залежно від схеми розташування несучих стін в плані будівлі і характеру опирання на них перекриттів (рис. 3) розрізняють наступні конструктивні системи:
перехресно-стінова з поперечними і поздовжніми несучими стінами;
поперечно-стінова - з поперечними несучими стінами;
поздовжньо-стінова - з поздовжніми несучими стінами.
Мал. 3. стінові конструктивні системи
а - поперечно-стінові; б - перехресно-стінові; в - поздовжньо-стінові з перекриттями
I - малопролетнимі; II - среднепролетнимі; III - великопрогонових
1 - ненесучі стіна; 2 - несуча стіна
У будівлях перехресно-стіновий конструктивної системи зовнішні стіни проектують несучими або ненесучими (навісними), а плити перекриттів - як опертих по контуру або трьом сторонам. Висока просторова жорсткість многоячейковой системи, утвореної перекриттями, поперечними і поздовжніми стінами, сприяє перерозподілу в ній зусиль і зменшення напружень в окремих елементах. Тому будівлі перехресно-стіновий конструктивної системи можуть проектуватися заввишки до 25 поверхів.
У будівлях поперечно-стіновий конструктивної системи вертикальні навантаження від перекриттів і несучих стін передаються в основному на поперечні несучі стіни, а плити перекриття працюють переважно по балочної схемою з опертям по двох протилежних сторонах. Горизонтальні навантаження, що діють паралельно поперечних стін, сприймаються цими стінами. Горизонтальні навантаження, що діють перпендикулярно поперечних стін, сприймаються: поздовжніми діафрагмами жорсткості; плоскою рамою за рахунок жорсткого з'єднання поперечних стін і плит перекриттів; радіальними поперечними стінами при складній формі плану будівлі.
Поздовжніми діафрагмами жорсткості можуть служити поздовжні стіни сходових клітин, окремі ділянки поздовжніх зовнішніх і внутрішніх стін. Примикають до них плити перекриттів рекомендується спирати на поздовжні діафрагми, що покращує роботу діафрагм на горизонтальні навантаження і підвищує жорсткість перекриттів і будівлі в цілому.
Будинки з поперечними несучими стінами і поздовжніми діафрагмами жорсткості рекомендується проектувати висотою до 17 поверхів. При відсутності поздовжніх діафрагм жорсткості в разі жорсткого з'єднання монолітних стін і плит перекриттів рекомендується проектувати будівлі висотою не більше 10 поверхів.
Будинки з радіально розташованими поперечними стінами при монолітних перекриттях можна проектувати висотою до 25 поверхів. Температурно-усадочні шви між секціями протяжного будівлі з радіально розташованими стінами рекомендується розміщувати так, щоб горизонтальні навантаження сприймалися стінами, розташованими в площині їх дії або під деяким кутом. З цією метою в температурно-усадочних швах необхідно передбачати спеціальні демпфери, що працюють піддатливо при температурно-усадочних впливах і жорстко - при вітрових навантаженнях.
У будівлях поздовжньо-стіновий конструктивної системи вертикальні навантаження сприймаються і передаються основи поздовжніми стінами, на які спираються перекриття, що працюють переважно по балочної схемою. Для сприйняття горизонтальних навантажень, що діють перпендикулярно поздовжніх стін, необхідно передбачати вертикальні діафрагми жорсткості. Такими діафрагмами жорсткості в будівлях з поздовжніми несучими стінами можуть служити, поперечні стіни сходових клітин, торцеві, міжсекційні і ін. Примикають до вертикальних діафрагм жорсткості плити перекриттів рекомендується спирати на них. Такі будівлі рекомендується проектувати висотою не більше 17 поверхів.
При проектуванні будинків поперечно-стіновий і поздовжньо-стіновий конструктивних систем необхідно враховувати, що паралельно розташовані несучі стіни, об'єднані між собою тільки дисками перекриттів, не можуть перерозподіляти між собою вертикальні навантаження. Для забезпечення стійкості стін при аварійних впливах (пожежі, вибуху газу) рекомендується передбачати участь стін перпендикулярного напрямку. При зовнішніх несучих стінах з небетонних матеріалів (наприклад, із шаруватих панелей з листовими обшивками) рекомендується поздовжні діафрагми жорсткості розташовувати так, щоб вони хоча б попарно з'єднували поперечні стіни. В ізольовано розташованих несучих стінах рекомендується передбачати вертикальні зв'язку в горизонтальних з'єднаннях і стиках.
2.5. У каркасних конструктивних системах основними вертикальними несучими конструкціями є колони каркаса, на які передається навантаження від перекриттів безпосередньо (безригельний каркас) або через ригелі (ригеля каркас). Міцність, стійкість і просторова жорсткість каркасних будинків забезпечується спільною роботою перекриттів і вертикальних конструкцій. Залежно від типу вертикальних конструкцій, які використовуються для забезпечення міцності, стійкості і жорсткості, розрізняють зв'язкові, рамні і рамно-зв'язкові каркасні системи (рис. 4).
Мал. 4. Каркасні конструктивні системи
а. б - зв'язкові з вертикальними діафрагмами жорсткості; в - те ж, з розподільним ростверком в площині вертикальної діафрагми жорсткості; г - рамна; д - рамно-связевая з вертикальними діафрагмами жорсткості; е - те ж, з жорсткими вставками
1 - вертикальна діафрагма жорсткості; 2 - каркас з шарнірними вузлами; 3 - розподільний ростверк; 4 - рамний каркас; 5 - жорсткі вставки
При связевой каркасній системі застосовується безригельний каркас або ригеля каркас з нежорсткими вузлами ригелів з колонами. При нежорстких вузлах каркас практично не бере участі в сприйнятті горизонтальних навантажень (крім колон, що примикають до вертикальних діафрагм жорсткості), що дозволяє спростити конструктивні рішення вузлів каркаса, застосовувати однотипні ригелі по всій висоті будівлі, а колони проектувати як елементи, що працюють переважно на стиск. Горизонтальні навантаження від перекриттів сприймаються і передаються основи вертикальними діафрагмами жорсткості у вигляді стін або наскрізних розкосів елементів, поясами яких служать колони (див. Рис. 4). Для скорочення необхідної кількості вертикальних діафрагм жорсткості їх рекомендується проектувати непрямокутної форми в плані (уголковой, швелерної і т.п.). З тією ж метою колони, розташовані в площині вертикальних діафрагм жорсткості, можуть об'єднуватися розподільними ростверком, розташованими в верху будівлі, а також в проміжних рівнях по висоті будівлі.
У рамної каркасній системі вертикальні і горизонтальні навантаження сприймає і передає основи каркас з жорсткими вузлами ригелів з колонами. Рамні каркасні системи рекомендується застосовувати для малоповерхових будівель.
У рамно-связевой каркасній системі вертикальні і горизонтальні навантаження сприймають і передають основи спільно вертикальні діафрагми жорсткості і рамний каркас з жорсткими вузлами ригелів з колонами. Замість наскрізних вертикальних діафрагм жорсткості можуть застосовуватися жорсткі вставки, що заповнюють окремі осередки між ригелями і колонами. Рамно-связевиє каркасні системи рекомендується застосовувати, якщо необхідно скоротити кількість діафрагм жорсткості, необхідних для сприйняття горизонтальних навантажень.
У каркасних будівлях связевой і рамно-связевой конструктивних систем поряд з діафрагмами жорсткості можуть застосовуватися просторові елементи замкнутої форми в плані, звані стовбурами. Каркасні будинки зі стволами жорсткості називають каркасно-стовбурними.
Каркасні будинки, вертикальними несучими конструкціями яких є каркас і несучі стіни (наприклад, зовнішні, міжсекційні, стіни сходових клітин), називаються каркасно-стіновими. Будинки каркасно-стіновий конструктивної системи рекомендується проектувати з безрігельной каркасом або з ригельним каркасом, що має нежорсткі вузли з'єднання ригелів з колонами.
2.6. У стовбурних конструктивних системах вертикальними несучими конструкціями є стовбури, утворені переважно стінами сходово-ліфтових шахт, на які безпосередньо чи через розподільні ростверки спираються перекриття. За способом обпирання міжповерхових перекриттів розрізняють стовбурні системи з консольним, етажерочним і підвісним опертям поверхів (рис. 5).
Мал. 5. Стовбурові конструктивні системи (з одним несучим стволом)
1 - несучий стовбур; 2 - консольне перекриття; 3 - консоль висотою в поверх; 4 - консольний міст; 5 ростверк; 6 - підвіска
Стовбурові конструктивні системи рекомендується застосовувати при будівництві будівель, в яких необхідно вільний простір під будівлею, а також при складних інженерно-геологічних умовах.