Войти  |  Регистрация
Авторизация

Плоскостные вертикальные связи высотных зданий



Характеристика, разделение. Плоскостные вертикальные связи - стержневые (рамные, решетчатые, рамно-решетчатые) (рис. 7.9); стеновые сплошностенчатые (рис. 7.10), стены с отверстиями, стены, работающие совместно ; стержневые-стеновые.
Рамные системы могут быть запроектированы на восприятие только вертикальных нагрузок, горизонтальные нагрузки передаются на более жесткие в горизонтальном направлении связи, например на стены жесткости, на решетчатые связи, ядра и тд. В этом случае рамы имеют несмещаемые узлы, что облегчает работу рамных узлов, присоединений и закреплений. Другим типом рам являются рамы со значительной жесткостью и в горизонтальном направлении, которые могут воспринимать горизонтальные нагрузки — сами или с помощью вертикальных связей.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Решетчатые связи являются типичными конструкциями, воспринимающими горизонтальные нагрузки. По существу, они возникли в виде диагональных связей, дополняющих гравитационную систему (воспринимающую силу тяжести), состоящую из колонн и соединяющих их балок. Диагональные связи воспринимают сдвиг, а соединенные с ними колонны, являющиеся поясами ферм, от горизонтальной нагрузки нагружены осевыми силами.
Стены жесткости, как правило, являются частью системы, воспринимающей вертикальные и горизонтальные нагрузки. В стальных конструкциях стен жесткости при большой вертикальной нагрузке достигается большая концентрация материала в сечении, в результате чего упрощаются проблемы устойчивости и жесткости, защиты поверхности и т.п. В железобетонных конструкциях стен, которые наиболее типичны, от вертикальной нагрузки возникают напряжения сжатия, которые действуют как предварительное напряжение при восприятии растяжения от изгибающих моментов, возникающих от горизонтальной нагрузки.
Стальные рамные связи. Определение, размещение. Рамная плоскостная система образована, как правило, их стержней (горизонтальные называются ригелями, вертикальные — стойками), которые соединены в узлах таким способом, чтобы рама, как единое целое, была способна воспринимать нагрузки, действующие в ее плоскости. Рама характеризуется тем, что ее деформации вызваны прежде всего поперечными силами, в результате которых возникают изгибающие моменты в стержнях, повороты узлов и поэтажные смещения. В отличие от сплошностенчатых и решетчатых систем, влияние изменения осевых длин в рамах мало и может не учитываться, поэтому рамы более податливы, чем решетчатые системы. Работа рамы зависит прежде всего от отношений жесткостей ригелей и стоек, т.е. иначе работает рама с длинными и низкими ригелями, чем рама с ригелями короткими и высокими, рама с меньшим и большим числом пролетов и тд.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Различная работа рам в зависимости от жесткости ригеля показана на примере трехпролетной рамы, на примере реакций, которые действуют в опорах рамы (рис. 7.11). Горизонтальная нагрузка вызывает в месте защемления стоек горизонтальные реакции, сумма которых должна равняться горизонтальной нагрузке, и вертикальные реакции и моменты защемления, совместные действия которых должны равняться внешнему моменту в уровне закрепления. Значение и распределение вертикальных реакций, а также воспринимаемая ими часть внешнего момента различна и колеблется приблизительно от 0,1 (гибкие ригели) до 0,9 (очень жесткие ригели). При очень гибком среднем ригеле рама будет работать как две рядом стоящие гибкие рамы. При очень жестком нижнем ригеле можно внутренние стойки внизу исключить, внешний момент воспринимается прежде всего двумя горизонтальными реакциями, момент в стойках вызван сдвигом нижнего этажа.
Рамные связи внутри здания значительно загромождают внутреннее пространство (по всем направлениям и высоте), а поэтому существует тенденция ограничивать их число, располагать их вдали друг от друга, а именно в разделительных и наружных стенах. При расположении рам в наружных стенах выполняются условия, которые предъявляются к жесткой раме, т.е. большое число стоек (между проемами) и высокие ригели в местах надоконных перемычек и парапетов.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Типы рам. Типы и статические системы рам могут быть различными. Поперечные рамы чаще всего бывают, как правило, многоэтажные с разным числом пролетов и этажей, в которых колонны расположены в соответствии с планировочными требованиями, с коридорами и т.п. (рис. 7.12). Весьма разнообразными могут быть и однопролетные рамы. На рис. 7.13 показаны некоторые конструктивные решения: а — консольный ригель на всех этажах; б — с верхним жестким оголовком, к которому подвешены конструкции перекрытий; в — с нижним жестким консольным ригелем, на который опираются колонны наружных стен; г - с консольными крайними пролетами рам. Подобно и на рис. 7.13, д показаны некоторые типы рам, которые решают разным способом требуемую свободную планировку первого этажа, например при входе в здание, когда часть колонн должна отсутствовать. В случае 1 средняя колонна опирается на нижний жесткий ригель, в случае 2 нижние этажи подвешены к мощному верхнему ригелю, в случае 3 нагрузки передаются ’’рамной” стеной, имеющей ригели и стойки одинаковой жесткости, на основные колонны.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

При выборе типа рам помимо обычных статических и конструктивных, эксплуатационных и эстетических требований, нужно принимать во внимание последовательность строительства. Поэтому наиболее желательны решения, дающие возможность проводить в естественной последовательности строительные работы по возведению зданий без их ограничений по всей площади и высоте. Архитектурные композиционные решения использования естественного освещения или солнцезащиты вызывают применение необычных типов рам. Так, например, на рис. 7.14 показаны рамы с П-образной нижней опорной конструкцией; с зигзагообразным расположением ригелей, с наклонными стойками, образующими раму в виде буквы А. Необычные типы, которые соответствуют требованиям статики, можно получить, например, подчеркивая статическую функцию узлов, или с помощью вутов ригелей рам, уменьшением жесткости колонн в середине их высоты и т.п. (рис. 7.15).
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Сечения и узлы рам. Для стальных рам, ригелей и колонн в основном применяются прокатные или сварные двутавровые профили. Они эффективны с конструктивной и статической точек зрения, так как в этом случае достаточно простые присоединения горизонтальных конструкций, узлы, стыки, базы колонн, а также с точки зрения изготовления, так как применяются готовые прокатные изделия или сварные профили, изготовляемые с применением сварочных полуавтоматов. Замкнутые сечения применяются реже не из-за трудности их изготовления (они имеют относительно мало сварки, в них просто выдержать точность формы), а из-за сложных присоединений балок, стыков и узлов. Тип сечения колонн зависит от их напряженного состояния (рис. 7.16). Они различны для колонн, нагруженных нормальной силой и моментом в одном направлении (плоская рама, закрепленная в другом направлении продольными решетчатыми связями) и нормальной силой и моментом в двух направлениях (колонна, принадлежащая одновременно поперечной и продольной раме, угловая колонна и тл.).
В рамах основной проблемой является решение узлов с учетом статических, конструктивных, монтажных требований по их изготовлению.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Co статической точки зрения вполне понятно стремление к тому, чтобы узел был как можно жестче, чтобы была ясная передача усилий, чтобы было соответствие между статическими предпосылками и действительным выполнением узла и чтобы была полностью использована несущая способность ригеля. С этой точки зрения наиболее предпочтительным было бы решение, при котором растянутые пояса ригелей в наиболее нагруженных сечениях, т.е. в узле, не имели бы стыка, т.е. в месте пересечения с колонной проходили бы неразрезно и их стыки были бы вынесены в места, имеющие малые напряжения. При таком решении требуется, чтобы, например, во внутренних узлах рамы или колонны имели стык (рис. 7.17, а), или ригели неразрезно проходили между ветвями колонн (рис. 7.17, б), или ригели опирались сбоку колонны (рис. 7.17, в), или ригель был выполнен спаренным из двух профилей (рис. 7.17, г) и тл. Если в узле ригеля преобладают отрицательные моменты (например, при большой вертикальной нагрузке), то было бы достаточным, чтобы только верхний растянутый пояс ригеля проходил через колонну неразрезно, а нижний пояс имел стык (рис. 7.18). Чтобы избежать крестообразного пересечения, иногда рекомендуется решение с применением кованых или литых круглых, квадратных, крестообразных или других подобных профилей (рис. 7.19). Однако и это решение имеет недостатки, так как оно очень трудоемко и дорогостояще, при нем необходимо обеспечить форму кованых изделий, требуется применение ручной сварки и оно наименее эффективно в монтажных стыках (проблемы с центрированием стыкуемых поясов, сварка в различных положениях, трудность учета допусков изготовления конструкций и т.п.).
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

С точки зрения изготовления наиболее эффективными являются прямолинейные элементы колонн и ригелей или из прокатных, или из сварных профилей постоянного сечения, когда полностью используются длины проката, материал и параметры оборудования заводов. Снижение трудоемкости и требования рационального применения полуавтоматов требуют, чтобы отдельные элементы были неразрезными, чтобы было как можно меньше ребер, столиков и консолей. Однако если такие прямолинейные элементы необходимо соединить на монтаже в рамные конструкции, то в этом случае будет много монтажных сварных швов, будет необходимо решать проблему допусков при изготовлении конструкций и выполнять ’’крестообразное” соединение с возможными расслоениями металла поясов колонн. Некоторое улучшение работы крестообразного соединения за счет применения вертикальных или горизонтальных накладок является более надежным со статической точки зрения, однако для монтажа это достаточно сложный узел (рис. 7.20).
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Монтажные соединения выполняются сварными или болтовыми (часто применяются высокопрочные болты). При выполнении сварных соединений надо учитывать допуски изготовленных конструкций, обеспечивать временное быстрое закрепление соединяемых элементов, обеспечивать простую доступность при выполнении сварных швов особенно когда они выполняются на высоте. Такой ’’упрощенный” сварной узел показан на рис. 7.21.
Колонна поставляется на строительную площадку со столиком, соединение которого с колонной рассчитано на поперечную силу (опорную реакцию) , действующую в ригеле; в этом случае стенка ригеля может не привариваться или привариваться конструктивно, а силы, действующие в поясах, воспринимаются монтажными сварными швами и передаются на колонну (верхний пояс, например, при помощи накладки прикрепляется к ригелю и колонне монтажными сварными швами). Однако столик, являющийся подобием вута, вполне вероятно будет мешать размещению инженерных коммуникаций или будет находиться ниже потолка. На рис. 7.22 показан комбинированный узел, который по статической работе подобен предыдущему решению. В этом узле стенка ригеля присоединяется с помощью болтов и вертикальных накладок, которые воспринимают перерезывающую силу, пояса присоединяются с помощью накладок и монтажных швов, которые проектируются с возможностью выполнения их сверху.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

На рис. 7.23 показано несколько решений рамного узла на высокопрочных болтах. Случай а - присоединение к колонне стенки и полок ригеля при помощи тавровых профилей (вырезанных из двутаврового профиля); случай б — фланцевое соединение; случай в — при помощи уголков. Определить меру податливости соединения и ее последствия на работу конструкций трудно.
Монтажные элементы рам, которые монтируются в проектное положение, решаются в зависимости от последовательности монтажа и парам монтажных механизмов. Колонны обычно изготовляют длиной на два этажа. Принимаются во внимание три главные возможности конструирования элементов (рис. 7.24):
- прямые элементы колонн и ригелей, решение наиболее простое с точки зрения изготовления конструкций; однако это крестообразный стык, стык в наиболее напряженном месте и проблема учета допусков изготовленных конструкций;
- колонна с консолями, имеющими сечение ригеля, стык отодвигается в менее напряженное место, в этом случае имеется возможность изменения сечения ригеля, стык может быть универсальным или переменным;
- колонны и ригели соединены в рамные элементы, чем достигаются уменьшение числа стыков по высоте и более простая фиксация в пространстве, для рам наружных стен, имеющих относительно малые расстояния между колоннами, можно изготовить эти элементы на заводе и монтажные стыки ригелей располагать в местах наименьших напряжений.
Решетчатые связи жесткости. Характеристика, расположение. В решетчатой системе связи колонны являются вертикальными поясами, второстепенные или главные балки перекрытия - распорками. В систему связей входят раскосы, которые выполняются по разным схемам. В отличие от рам, стержни решетчатых связей, если исключена внеузловая нагрузка и не учитывается влияние жесткости узлов, нагружены только осевыми силами. Относительно прост подбор сечений на внутренние силы. С конструктивной точки зрения решетчатые связи выгодны тем, что колонны прямые, присоединения в узлах осуществляются без передачи моментов, поэтому узлы простые.
Решетчатые связи располагают внутри здания и в толще наружных стен, редко снаружи перед фасадом. Так как раскосы загромождают плоскость стены, то их большей частью размещают в стенах, резделяющих объемы здания. В этом случае стены либо вообще не имеют проемов, либо имеют небольшие проемы. Недостатком решетчатых связей является неуниверсальность их применения, так как они ограничивают устройство проемов во внутренних стенах и оконных проемов в наружных стенах. Расположение решетчатых связей перед фасадом проблематично. Часто встречается решение, когда вертикальные связи выполняются в виде рам в одном направлении и решетчатыми в другом, что кроме улучшения планировочных решений дает конструктивные выгоды, в частности, в применении двутавровых сечений для колонн рам.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Типы решетчатых связей. Для вертикальных решетчатых связей применяются все типы решеток (рис. 7.25). Типы связей а-е являются решетчатыми системами, стержни которых воспринимают только осевые силы. В системе с подкосами (рис. 7.25, ж) и порталами (рис. 7.25, з) распорки воспринимают изгибающие моменты. Эти системы менее жесткие и по своей работе являются промежуточными между решетчатыми и рамными системами.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

На выбор типа решеток влияют вид и величина участка стены, окаймленная колоннами и распорками, а также наличие в ней проемов. В стенах без проемов решающими являются статические требования (жесткость, изменение площади сечений) и конструктивные требования (например, учет вида заполнения). Для стен с проемами возможны следующие решения: связи проектируются на два или более этажа. В этом случае однотипные проемы имеются не на всех этажах или их расположение не одинаково (рис. 7.26); связи проектируются самостоятельно для каждого этажа (рис. 7.27). В этом случае при применении простейшей раскосной решетки или полураскосной с восходящими раскосами большей частью невозможно избежать ее расцентровки, в результате чего распорка будет испытывать изгибающий момент. Применение системы с подкосами или порталами требует устройства жесткой распорки, воспринимающей изгибающие моменты.
Устройство связей, а тем самым и всей решетчатой системы может быть разнообразным по ширине и высоте здания. Это зависит прежде всего от действующей нагрузки (ширины и высоты полосы загружения, планировки). Вполне понятно, что наиболее эффективны связи, которые имеют большую длину в основании. На рис. 7.28 схематически показаны некоторые возможные решения связей в здании, имеющем три пролета, например в плоскости наружной стены. Минимально можно использовать для размещения связей только один пролет (например, в глухой кирпичной стене), при больших высотах здания используются два крайних пролета, которые работают как две решетчатые консоли, соединенные между собой для распределения нагрузки между ними пропорционально их жесткостям. Более эффективной является система, которая использует всю ширину здания, с устройством связей во всех пролетах или соединением двух консольных связей жесткими ригелями вверху здания в рамную конструкцию или вместо них жесткими элементами в пределах каждого этажа и т.п.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Влияние горизонтальной и вертикальной нагрузки. В решетчатых системах с постоянной высотой осевые силы в раскосах зависят от перерезывающей силы, а в поясах — от изгибающего момента. В решетчатых связях жесткости, работающих как консоли, защемленные в фундаментах, при ветровой нагрузке усилия в раскосах будут увеличиваться сверху вниз приблизительно по линейному закону, а в колоннах — по пораболическому. Так как осевые силы в колоннах от вертикальной нагрузки увеличиваются по линейному закону, очевидно, что с увеличением высоты при подборе сечений колонн будет учитываться влияние горизонтальной нагрузки.
Раскосы, кроме усилий от горизонтальной нагрузки, имеют усилия от влияния вертикальной нагрузки за счет обжатия колонн. Однако это влияние будет зависеть от типа решетки и податливости присоединения раскосов в узлах, отношения жесткостей колонн и раскосов. В системах с полураскосной решеткой в форме букв A, M (рис. 7.29, а) это влияние очень мало, с простейшей раскосной (рис. 7.29, б) решеткой также мало; это влияние необходимо учитывать при применении в системах крестовой и сложной ромбической решетки (рис. 7.29, в) и при применении систем, имеющих мощные раскосы и жесткие соединения.
Иногда разные колонны находятся под действием различной нагрузки, т.е. имеют разное напряженное состояние, и имеются большие различия в обжатии колонн. В этом случае связи могут работать как элемент, распределяющий силы между соседними колоннами. На рис. 7.30 схематично показаны возможности распределения силы, действующей на среднюю колонну, к которой присоединяются вертикальные связи. Могут быть различными случаи распределения нагрузки: при связях, имеющих небольшие сечения, и при податливых соединениях вся нагрузка передается через среднюю колонну; при жестких связях проявляется работа ’’стены” и определенная часть нагрузки передается на крайние колонны; при жестких связях и соединениях, а также в случаях если средняя колонна в нижней части ослаблена или отсутствует, вся нагрузка передается на крайние колонны (проявляется ’’арочный” эффект с горизонтальными составляющими сил).
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Конструктивное решение решетчатых связей. Преимуществом решетчатой конструкции являются простейшие узлы, так как стержни не испытывают воздействия изгибающего момента. Обычно раскосы имеют небольшое сечение и их можно расположить в конструкции перегородок, иногда между элементами двойной перегородки или за облицовкой. В монтажных соединениях должны преимущественно применяться болтовые или фрикционные соединения (на высокопрочных болтах). Болтовое соединение работоспособно уже при установке нескольких болтов, позволяющих контролировать правильность геометрии монтируемых конструкций. Сварные соединения могут быть более эффективны тогда, когда болтовые соединения приводят к сложным узлам (много болтов, трудно их поставить, большие фасонки и т.п.) и когда для выполнения сварного шва имеются хорошие условия. Однако и в этом случае обязательно применять монтажные болты, обеспечивающие фиксацию соединяемых элементов.
Сечения раскосов зависят от вида усилия (растяжение, сжатие, продольный изгиб при сжатии), величины осевых сил и решения узлов. Для узлов решающим является присоединение раскосов на одну или две фасонки. Наиболее простым решением является применение составных раскосов из двух простых профилей, например из полосовой стали (запроектированных в предположении, что работают только растянутые элементы), уголков, швеллеров, которые в местах пересечения не прерываются и соединяются друг с другом (рис. 7.31). При переселении сквозных раскосов, состоящих из двух профилей, один профиль не прерывается, другой стыкуется (рис. 7.32). При больших осевых силах и сечениях, особенно если раскосы присоединяются к поясам колонн, вынужденно применяется решение с двумя фасонками (рис. 7.33). В этом случае при монтаже раскосов между двумя фасонками, приваренными к колоннам заводскими швами, возникают определенные проблемы из-за допусков при изготовлении (листы имеют наклон как следствие сварки), поэтому концы стержней раскосов должны быть податливыми (например, на монтаже привариваются крайние планки или прокладки сквозных или составных раскосов И т.п.). Это решение можно улучшить, если узел решается с накладками, которые присоединены к стержню раскоса и фасонке болтами (рис. 7.33, б).
Стыки колонн, входящих в систему связей, решаются аналогично стыкам, приведенным ранее.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Связевые стены жесткости. Характеристика, статическая работа, расположение. Связевые стены жесткости, называемые также диафрагмами, являются плоскими вертикальными конструкциями, которые характеризуются небольшой толщиной стены, значительной высотой (в зависимости от ширины здания) и длиной, равной высоте здания. Они работают как консоли, защемленные в конструкциях фундаментов, и воспринимают силы от вертикальной нагрузки, изгибающие моменты и силы сдвига от горизонтальной нагрузки. Различают следующие типы диафрагм (рис. 7.10):
- cплoшностенчатые диафрагмы жесткости без значительных проемов, которые работают как балки-стенки, решающими усилиями для всего элемента являются изгибающие моменты. С этой точки зрения логично в местах наибольших нормальных напряжений усиления, например по периметру стены, выполнять в виде поясов. Стена может быть постоянна по толщине или иметь ребра жесткости;
- перфорированные стены. Стена-диафрагма жесткости ослаблена множеством больших проемов для коммуникаций или другими проемами (оконными, дверными), которые располагаются в разных местах. В результате этого могут быть различные типы стен, например двухветвевая стена, отдельные ветви которой соединены жесткими горизонтальными элементами, стена с проемами в несколько рядов и т.п. Способность перфорированных стен работать на изгиб зависит от отдельных ее частей, например от жестких горизонтальных элементов двухветвевой стены, которые в зависимости от их способности работать на сдвиг обеспечивают различную степень совместной работы отдельных ветвей стены. Для этих современных конструкций разработана и новая теория их расчета, развитием которой занимались и специалисты Чехии;
- объединенные стены, т.е. отдельные стены (пилоны соединены между собой элементами, не воспринимающими сил сдвига). Поэтому они обеспечивают только одновременное перемещение пилонов стен. Распределение горизонтальной нагрузки между отдельными стенами происходит в зависимости от их жесткости на изгиб.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Диафрагмы могут быть в виде простой несущей стены, стены, соединяющей две или более колонны, или в виде панели стены, заполняющей проем, образованный элементами рамы (рис. 7.34).
Стены жесткости в высотных зданиях могут быть расположены в разных местах; это могут быть стены внутренние и наружные, фасадные или стены ядер. Вполне понятно, что это места, где планировка, зависимая от назначения здания, позволяет их расположить или где требуется отделить один объем здания от другого массивными стенами (в административных зданиях, где требуется свободная планировка, многие перегородки временные или будут переноситься, очень трудно запроектировать внутренние стены жесткости). С другой стороны, при проектировании обычно определенные функциональные объемы здания объединяются в относительно компактные блоки (ядра). В этот блок могут быть включены лифты, лестницы, технологические объемы, дымовые (вытяжные) шахты, туалеты и обязательные разделительные стены. Большое внимание необходимо уделять расположению дверных проемов, проемов для прокладки коммуникаций (особенно для систем кондиционирования воздуха низкого давления). Проемы необходимо располагать в зонах, испытывающих наименьшие напряжения. В административных зданиях проблематично размещение стен жесткости, однако часто их можно расположить в наружных стенах. Это могут быть наружные стены ядра, они могут быть размещены в местах, где требования к оконным или дверным проемам меньшие (например, в торцевых стенах две сплошные стены соединяются жесткими элементами).
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Для жилых зданий и гостиниц потребность в жестких ядрах значительно меньше, они менее эффективны, чем в административных зданиях, кроме того, трудно создать достаточно жесткие ядра. С другой стороны, относительно фиксированное расположение перегородок позволяет в таких зданиях запроектировать внутренние плоские стены жесткости. Эти стены одновременно являются разделительными стенами между квартирами и одновременно препятствуют распространению шума.
Железобетонные стены жесткости. Железобетон является самым эффективным материалом для стен жесткости, так как имеет большую прочность на сдвиг. Необходимые проемы для дверей, окон и инженерных коммуникаций конструктивно хорошо решаются. Стена жесткости является одновременно вертикальной опорой, благодаря чему исключается или уменьшается число колонн. Стены жесткости могут быть монолитными или сборными, а в случае необходимости могут быть изготовлены по комбинированной технологии. Для монолитных стен жесткости выгодно применять переставную опалубку или, если уже возведены стальные колонны — скользящую опалубку. Стены жесткости выгодно изготовлять сборными, так как они имеют простую форму, соединение в стыках можно осуществить с помощью зигзагообразного шва, сварки, арматуры и дополнительного бетонирования стыков.
Бетонные стены жесткости дают возможность упростить стальную конструкцию с точки зрения ее конструирования и изготовления. Так, например, в монолитных стенах жесткая арматура (стальная конструкция) является основной арматурой, особенно это касается поясов периметра стены. Панели стен могут быть заполнением между стальными колоннами, заменяя в этом случае связи между колоннами. Монолитность достигается за счет приварки стержней и обетонирования.
Стальные стены жесткости. Несмотря на то, что стальные стены жесткости имеют некоторые преимущества, они не нашли широкого применения. Стальные листы можно было бы располагать между стальными колоннами и распорками, а в случае необходимости выполнять стену из нормального или легкого бетона. В этом случае стальная конструкция могла бы выполнять разнообразные функции:
- несущую, она воспринимала бы вертикальную нагрузку, листы выполняли бы функции стены, заменяли бы раскосы и воспринимали сдвиг. В зависимости от способа армирования и обеспечения совместной работы С бетоном в конечном состоянии конструкции работали бы как часть работающей совместно сталежелезобетонной конструкции (в этом случае в значительной степени была бы решена проблема устойчивости стен);
- конструктивную, например фиксацию устройств для дополнительных конструкций и коммуникаций, и т.п.;
- опалубки, например внешней;
- отделки поверхности, когда можно было бы обеспечить специальные отделки, например применить сталь марки ATMOFIKS, металлизированную отделку поверхности, интересные решения ребер жесткости.
Важным экспериментом по применению серийно изготовляемых профилированных листов является работа по новой технике, выполненная коллективом, руководимым профессором Яном (Janu).
Опирание вертикальных конструкций на нижнюю часть здания является очень ответственным узлом по многим причинам. В этом месте необходимо распределить сосредоточенные силы на конструкцию, материал которой имеет прочностные свойства на порядок меньше, учитывать различные допуски на изготовленные конструкции, обеспечить немедленное монтажное закрепление и обеспечить выравнивание конструкции.
В многоэтажных зданиях стальные конструкции опираются на бетонные фундаменты, плиту или перекрестную пространственную конструкцию и очень часто на железобетонные конструкции перекрытия подвала. Передача и распределение нагрузки от стальных конструкций чаще всего осуществляются через стальную плиту, т.е. через башмаки колонн. На размер площади опирания влияют: параметры нагрузки вертикальной конструкции (вертикальная и горизонтальная силы, изгибающие моменты, их значения и взаимное отношение); жесткость и материал башмака (от этого зависит распределение напряжений под башмаком); значение допустимых напряжений на бетон или раствор подливки в зависимости от вида напряженного состояния (простое сжатие, сосредоточенное сжатие, поперечное растяжение бетона) и от качества бетона и раствора подливки; конструктивное решение, а именно способ анкеровки, конструктивная высота, присоединение связей, учет различных допусков изготовления стальных конструкций и допусков выполнения нижней части здания; методы выполнения — изготовления, монтажа, выравнивания, подливки.
Башмаки вертикальных конструкций проектируются с одним опорным листом, который в случае необходимости укрепляется ребрами; с траверсой, состоящей из верхнего пояса и вертикальных листов, прикрепленных к опорному листу, который работает как нижний пояс траверсы.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

С конструктивной точки зрения и изготовления наиболее предпочтительным является башмак с одним опорным листом и, если это возможно, без подкрепляющих ребер (рис. 7.35) или с простейшими подкрепляющими ребрами (рис. 7.36). Для таких решений требуются относительно меньшие площади башмаков, что возможно для развитых сечений вертикальных конструкций при больших допускаемых напряжениях на бетон (качественный бетон, сосредоточенное давление, обеспечение восприятия поперечных растяжений, качественная подливка). Такое решение особенно применимо для центрально-сжатых колонн, при этом анкеровка имеет только монтажное назначение.
Если требуется распределить давление или изгибающие моменты на большую площадь и получить достаточную жесткость башмака, то предпочтительнее решение башмака с траверсой. Для анкерных болтов в этом решении можно обеспечить больший их разнос, а высота, траверсы дает возможность обеспечивать их предварительное натяжение. На рис. 7.37 показан башмак с траверсой из двух швеллеров с анкерными болтами, заранее забетонированными в фундаменте. В этом случае в месте расположения болтов выполняются в опорной плите большие отверстия, которые перекуриваются толстой накладкой, или анкерные болты располагаются вне контура опорной плиты и башмак крепится к ним с помощью вспомогательной траверсы. Проектируются башмаки с переменной высотой траверсы, что обеспечивает место для анкерных болтов (рис. 7.38).
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

В высотных зданиях стальные конструкции часто заделывают в железобетонные конструкции перекрытий подземных ярусов. При таком решении возникает несколько проблем — недостаточно места для базы колонны (в распоряжении имеется только высота перекрытия), в некоторых случаях база колонны может быть размещена в пределах толщины стены. Возникают сложности при выборе способа анкеровки - выполнить анкеровку с помощью устройства каналов сложно, так как это вызовет дополнительные сложности с арматурой и опалубкой, ослабление железобетонного сечения и т.п. В данном случае стальные конструкции целесообразно заделывать с помощью так называемых ’’анкерных корзин”, в которых анкерные болты в перекрытии (обычно четыре болта) соединены между собой вспомогательными стержневыми элементами, при этом достигаются простая фиксация анкеров к арматуре или опалубке, более высокая точность установки и большее сцепление с бетоном (рис. 7.39).
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

Наибольшие статические и конструктивные проблемы возникают при опирании стальных вертикальных конструкций на железобетонные конструкции ограниченных размеров (ограниченной площади), как, например, на колонны, стены, на края фундаментных плит, на стены ядер и т.п. В этих случаях стальные базы колонн практически совпадают в размерах с бетонным основанием, практически отсутствует слой окружающего бетона, не всегда выполняются условия центрального сжатия и возникает поперечное растяжение. Восприятие поперечного растяжения и центрального сжатия под базой колонны может быть обеспечено использованием бетона высоких марок и специальной арматуры, или же следующим способом. Стальную конструкцию заделывают в бетон (т.е. конструкция утоплена в бетон, силы сжатия передаются на бетон сцепления и с помощью специальных консольных выступов на колонне и плитой-базой колонны (рис. 7.40) Преимуществом комбинированных конструкций с применением железобетонных стен-диафрагм или ядра жесткости, воспринимающих горизонтальные силы, является то, что здесь исключаются необходимость применять мощные анкерные устройства и передачи больших сосредоточенных сил со стальных конструкций на железобетонные конструкции нижней части сооружения.
Плоскостные вертикальные связи высотных зданий

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