Войти  |  Регистрация
Авторизация

Высотные здания со стальными каркасами



Здание ’’Hutniprojekt” в г. Пльзень. Первой реализацией современного стального каркаса с легкими конструкциями наружных стен, перегородок и перекрытий является 16-этажное здание ’’Hutniprojekt”, построенное в г. Пльзень. Здание сдано в эксплуатацию в 1969 г. Его размеры в плане 24x24 м, сетка колонн - 4,8x4,8 м (рис. 8.1). Конструктивная высота этажа 3,35 м. Колонны работают как качающиеся стойки. Пространственная жесткость обеспечивается внутренними вертикальными решетчатыми диафрагмами, расположенными в двух направлениях. Конструкции перекрытий состоят из стальных главных балок пролетом 4,8 м из прокатных профилей, по которым уложены с шагом 1,2 м второстепенные решетчатые балки. По легким алюминиевым профилям уложены теплоизоляционные плиты, поверх которых выполнена цементная стяжка. Подвесной потолок выполнен из плоских асбестоцементных плит, одновременно выполняющих функцию огнезащиты стальных конструкций. Расход стали на конструкцию здания составил 18,8 кг/м3. Такой низкий расход стали был достигнут благодаря тому, что колонны размещены регулярно с относительно небольшим шагом, применены решетчатые конструкции связей, облегченные (решетчатые) второстепенные балки перекрытий, что не применялись тяжелые железобетонные плиты перекрытий, в результате чего удалось добиться снижения массы конструкции здания, а тем самым и постоянной нагрузки.
Высотные здания со стальными каркасами

Здание гостиницы ’’Kyjev” в Братиславе. Здание гостиницы ’’Kyjev”, строительство которого началось в 1967 г., вместе с прилегающими торговыми зданиями образует комплекс в центре Братиславы (рис. 8.2). В гостинице 217 номеров и она рассчитана на проживание примерно 400 человек. С точки зрения функционального назначения и конструктивного решения объект можно разделить на две части: нижнюю часть общественно-служебного назначения, включающую три подземных яруса и три первых этажа. Общая высота нижней части здания над уровнем земли 14 м; конструктивная схема этой части принята с большеразмерными модулями; конструкции выполнены из монолитного железобетона; верхнюю 16-этажную часть, предназначенную для проживания; несущими конструкциями верхней части является стальной каркас.
Высотные здания со стальными каркасами

Переход от большепролетных конструкций нижней части к конструкциям с небольшим шагом верхней части осуществлен с помощью железобетонной плиты толщиной 1,4 м, консольно выступающей по контуру на 3 и 2,25 м (рис. 8.3). Исследование показало, что в данном случае применение сплошной железобетонной плиты является оптимальным решением, так как эта конструкция имеет наименьшую высоту и обладает высокой несущей способностью при изгибе и сдвиге, способна равномерно распределять нагрузки, проста в изготовлении, а благодаря большой массе обладает хорошей звукоизолирующей способностью.
Размеры типового этажа в плане 16,7x35 м, высота этажа — 2,8 м. Высота всего здания 60,5 м. Наверху здания предусмотрена аттиковая стена, которая закрывает надстройки для инженерного оборудования (машинного отделения лифтов, вентиляционных камер и др.) и к которой крепится подвесное оборудование для очистки поверхностей наружных стен и стекол окон. Колонны каркаса в поперечном направлении размещены с шагом 6,9 + 2,4 + 6,9 м (так что в середине здания образован коридор) и в продольном — 3 и 3,75 м (что соответствует шагу стен-перегородок между отдельными гостиничными номерами).
Высотные здания со стальными каркасами

В каркасе верхней части здания в местах опирания на железобетонные стены нижней части предусмотрены поперечные рамы, установленные на расстоянии 9,75 + 9 + 9,75 м друг от друга, колонны которых заанкерены в уровне +14 м в железобетонные конструкции (плиту) нижней части здания (рис, 8.4). Высота поперечных балок (ригелей рам) в крайних пролетах больше, чем в среднем, так как необходимо было предусмотреть пространство для инженерных коммуникаций (рис. 8.5). Продольная жесткость верхней части здания обеспечивается двумя внутренними продольными трехпролетными рамами, расположенными в центре здания в плоскости внутренних продольных стен, образующих коридор. Каркас верхней части здания выполнен цельносварным из двутавровых профилей, размеры которых принимались по расчету. Стойки поперечных и продольных рам выполнены крестообразного сечения (рис. 8.6). Остальные колонны каркаса выполнены по принципу качающихся стоек, балки перекрытий на них уложены как простые балки. Размеры сечений вертикальных и горизонтальных конструкций выбраны такими, чтобы их можно было полностью скрыть в перегородках из кирпичной кладки толщиной 20 см. Заделку наружных колонн в край железобетонной плиты толщиной 1,4 м не удалось осуществить с помощью традиционных способов, поэтому в железобетонную плиту забетонировали концы колонн, на которых были предусмотрены специальные консольные выступы, передающие давление на бетон, и положение которых фиксировалось их прикреплением к опалубке (рис. 8.7).
Высотные здания со стальными каркасами

Конструкции перекрытий имеют небольшую конструктивную высоту и представляют собой монолитные железобетонные плиты толщиной 12 см; плита выполнена неразрезной пролетами 3 и 3,7 м и уложена на стальные балки и ригели рам. В крайних пролетах в перекрытиях не укладываются никакие инженерные коммуникации и плита перекрытия с нижней стороны просто оштукатурена. В средних пролетах (коридорных) инженерные коммуникации закрыты подвесными потолками.
Балки перекрытий пролетом 6,9 м представляют собой обетонированные стальные решетчатые конструкции, выполненные в виде железобетонной балки, работающей совместно с железобетонной плитой перекрытия (рис. 8.8). Конструкция решена таким образом, что дополнительного армирования балки не требуется, а верхний сжатый пояс стальной решетчатой балки рассчитывается только на нагрузку от массы мокрого бетона. Устройство опалубки было простым, бетонирование балок и плиты перекрытия выполнялось одновременно.
Высотные здания со стальными каркасами

Несмотря на то, что в соответствии с функциональным назначением и архитектурным решением здания были благоприятные условия для применения железобетонных конструкций, все же был принят вариант со стальными конструкциями. Это объясняется тем, что в распоряжении строителей не было подходящей для данного здания системы с типовыми железобетонными конструкциями. Стальные конструкции были смонтированы в течение одного зимнего периода, очень упростились работы по бетонированию, применение стальных конструкций позволило создать точную в геометрическом отношении основу для проведения всех остальных строительно-монтажных работ; вопросы, связанные с защитой стальных конструкций от огневого воздействия, были решены о бетонированием или обкладкой кирпичом стальных конструкций (рис. 8.9).
Общий расход стали составил 573 т, что соответствует 21,5 кг/м3. Несмотря на то, что был применен рамный каркас (главными причинами были простота устройства проемов и выполнения кирпичной кладки), показатели расхода материалов оказались удовлетворительными, экономию стали получили в основном за счет конструкций перекрытий. С точки зрения монтажных работ наиболее трудоемкими оказались работы по возведению цельносварных рам.
Здание гостиницы ’’Thermal”, в г. Карлови-Вари. В рамках строительства комплекса нового культурно-общественного центра в 1969—1972 гг. было возведено гостиничное 19-этажное здание, которое образует доминанту г. Карлови-Вари. Высота здания 65,4 м. Первые три этажа предназначены для культурных и общественных целей, четвертый этаж - технический. Гостиница рассчитана на проживание 400 человек. В отличие от предыдущего здания, в этом здании для отдельных частей его с различным функциональным назначением было применено единое конструктивное решение, естественно, с различной модульной сеткой.
В поперечном направлении здание трехпролетное 7,5 + 6 + 7,5 м с консольными вылетами перекрытий 1,2 м (рис. 8.10); в продольном направлении четырехпролетное 10 + 9 + 9 + 10 м с консольными вылетами перекрытий 3,5 м (рис. 8.11). Размеры в плане первых трех этажей значительно больше. Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается решетчатыми связями, размещенными в крайних пролетах рам в пределах толщины стен; в продольном направлении жесткость обеспечивается двумя продольными внутренними рамами, расположенными в пределах стен, образующих коридор. Высота этажа 3,45 м.
Конструкции перекрытий состоят из стальных балок, выполненных из прокатных профилей, и сталебетонной плиты, выполненной из плоского стального листа, усиленного ребрами, и слоя бетона толщиной 6 см. Высота перекрытий, включая балки, составляет 55-80 см. В конструкциях перекрытий размещены инженерные коммуникации, которые закрыты снизу подвесным потолком. Около наружных стен в перекрытиях предусмотрены каналы для кондиционирования воздуха и обогрева стекол.
После окончания монтажа стальных конструкций навешивали наружные и внутренние панели толщиной 8 см, которые были окантованы стальными рамками и изготовлялись вблизи строительства (рис. 8.12).
Высотные здания со стальными каркасами

Видимые на фасаде здания стальные конструкции для большей выразительности покрашены. Стальные конструкции, которые не обложены кирпичной кладкой, защищены огнестойкими покрытиями типа ’’Pyrok” или ’’Metizol”. Общий расход стали кл. 37 составил 2754 т, включая второстепенные конструкции, что составляет 34 кг/м3.
Башенные здания в комплексе транзитного газопровода в Праге. Комплекс центральной станции транзитного газопровода расположен при въезде в Винограды (район Праги), недалеко от Народного музея и здания Федерального собрания (рис. 8.13). Доминирующими объемами в комплексе являются два спаренных девятиэтажных здания башенного типа высотой 33,75 м и размером в плане 25,9x27,3 м.
При проектировании конструкций здания учитывались следующие факторы: в здании назначенной высоты необходимо было предусмотреть девять этажей; это определило необходимость выбрать конструкции перекрытий минимальной высоты; требования архитектурной выразительности в виду ответственности; сложные грунтовые условия; освобождение плана, минимальное размещение в интерьере вертикальных конструкций.
Высотные здания со стальными каркасами

Основными несущими конструкциями зданий являются большепролетные рамные системы с одной центральной опорой и восемью опорами, размещенными по контуру здания (рис. 8.14). Основными вертикальными несущими конструкциями здания являются: в направлениях X - три рамы, размещенные на расстоянии 10,8 м; в направлении У - одна рама по оси здания. Для уменьшения конструктивной высоты перекрытий, т.е. высоты главных балок, они были попарно соединены вертикальными стойками по принципу ферм Веренделя и таким образом образовывали решетчатые ригели рам высотой в этаж (рис. 8.15). Самый верхний ригель наружных рам выполнен трехпоясным, высотой на два этажа. Ввиду того, что внутренние рамы воспринимают большую нагрузку, ригели этих рам около внутренней опоры усилены диагональными связями, а верхние ригели выполнены сплошностенчатыми (рис. 8.16).
Высотные здания со стальными каркасами

Наружные опоры рам выполнены двухветвевыми. Каждая ветвь состоит из замкнутых коробчатых профилей размером 250x120 мм. Пояса ригелей рам размещены между ветвями опор. Средняя опора, являющаяся общей для обеих внутренних рам (в направлении осей X и У), выполнена крестообразной из двутавровых профилей.
Балки перекрытий пролетом 10,8 м расположены с шагом 2,4 и 3,6 м, опираются на ригели рам и выполнены из сварных двутавровых профилей, в стенках которых предусмотрены отверстия для инженерных коммуникаций. Сталебетонная плита перекрытия толщиной 12 см выполнена с применением плоских стальных листов и с утопленными в ней второстепенными балками. Относительно сложную конструкцию имеют консольно выступающие части перекрытий, особенно в направлении оси У.
Высотные здания со стальными каркасами

Статический расчет рамной системы был выполнен с применением ЭВМ (была применена программа KOPR для IGL = 4 = 50). Поскольку конструкции здания находятся под действием больших вертикальных постоянных и временных нагрузок и само здание имеет относительно небольшую высоту, то горизонтальные нагрузки оказали незначительное влияние на размеры сечений элементов конструкции.
Поскольку для архитектурной выразительности сооружения необходимо было зрительно выделить стальные конструкции наружных опор рам, эти опоры были изготовлены из стали типа AT-MOFIX, обладающей повышенной стойкостью к атмосферным воздействиям. Из этой же стали выполнены элементы наружных стен двух верхних этажей (рис. 8.17 и 8.18).
Высотные здания со стальными каркасами

Общий расход стали на конструкции (включая и архитектурные элементы) одного здания составил 1257 т (из них 220 т израсходовано на дополнительные конструкции), что соответствует 39,9 кг/м3. Достаточно высокий расход стали объясняется следующими причинами: большой шаг колонн (по сетке 13,2x10,8 м); большая масса конструкций перекрытий и стен; небольшая конструктивная высота перекрытий (включая главные балки 60 см); из-за устройства отверстий в стенках балок перекрытий была увеличена толщина этих стенок; некоторые размеры конструкций были приняты скорее по архитектурным соображениям, чем с точки зрения статического расчета (например, двухветвевые опоры постоянного сечения на всю высоту здания, балконы и т.п.). Однако надо учитывать, что речь идет об уникальном сооружении и что стальные конструкции в данном случае больше отвечают архитектурным требованиям, требованиям свободной планировки и т.п.
Многоэтажные гаражи и стоянки автомобилей. Большие многоэтажные гаражи, которые в некоторых случаях дополняются службой автосервиса и ремонтными мастерскими, относятся к сооружениям, которые могут применяться как в районах новостроек, так и в центре города. Вентиляция обычно естественная; объекты делаются неотапливаемыми, поэтому отпадает необходимость в теплоизоляции. Преобладают проекты сооружения с пандусами для автомобилей. Эти объекты характеризуются небольшой высотой этажа - до 2,5 м. С точки зрения функционального назначения такая высота достаточна и при этом упрощается конструктивное решение пандуса.
В г. Жилине и г. Братиславе построено два подобных здания, каждое из которых рассчитано на 600 легковых автомобилей (рис. 8.19). На уровне первых этажей расположены службы автосервиса. Здание решено шестипролетным, т.е. 2 (5,4 + 7,2 + 5,4) м, глубина бокса - 5,4 м, ширина коридора для проезда автомобилей - 7,2 м (рис. 8.20). Модуль в продольном направлении принят равным 2,5 м, что соответствует модулю для одного автомобиля. Расстояние между опорами в продольном направлении принято в соответствии с модулем 2,5 м. В поперечном направлении половина здания (три пролета) сдвинута на пол этажа в вертикальном направлении для соединения этажей пандусами. Поэтому одна половина здания выполнена семиэтажной, другая восьмиэтажной.
Высотные здания со стальными каркасами

Основными несущими горизонтальными конструкциями являются продольные балки пролетом 7,5 м. Балки в плоскости наружных стен выполнены из сварных двутавровых профилей, они выполняют также функцию противосъездовых барьеров для колес автомобилей. Внутренние балки состоят из прокатных швеллерных профилей или из сварных двутавровых профилей небольшой высоты (рис. 8.21). Расстояние между поперечными балками перекрытий зависит от типа плиты перекрытия. В первых построенных зданиях поперечные балки перекрытий уложены с шагом 1,25 м, плиты перекрытий выполнены в виде сталебетонных плит с применением плоских стальных листов. Co статической точки зрения считается, что балки перекрытия работают совместно с плитой перекрытия. Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается диагональными связями. Жесткость здания в продольном направлении обеспечивается рамными конструкциями в плоскости наружных стен и продольной стеной, расположенной посередине здания. На рис. 8.22 представлен общий вид здания.
Высотные здания со стальными каркасами

Для возведения зданий применяется небольшое число типоразмеров элементов, поэтому эти здания целесообразны для массового строительства. Общий расход стали на конструкции одного объекта составляет 1280 т, из них 315 т расходуется на дополнительные конструкции. Наибольшее количество стали расходуется на конструкции перекрытий, поэтому дальнейшую экономию стали можно получить совершенствованием конструкций перекрытий. Например, одним из путей снижения расхода стали является применение железобетонных плит перекрытий.
Высотные здания со стальными каркасами

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent