Архитектурные конструкции

Типы несущих остовов многоэтажных зданий. Обеспечение их устойчивости и жесткости

Как отмечено в гл. И, несущим остовом здания называется его конструктивная основа — пространственная система, состоящая из совокупности вертикальных и горизонтальных стержневых, плоскостных или объемных элементов —• несущих конструкций и связей соединяющих эти конструкции. Там же рассмотрены общие принципы проектирования несущих остовов, их типы, конструктивные системы — все это многообразие присуще многоэтажным зданиям. Целесообразность выбора того или иного типа несущего остова таких зданий определяется функциональными, технико-экономическими и другими факторами. Так, при мелкоячеистой структуре зданий, например жилых, более приемлемым оказывается стеновой несущий остов; в зависимости от принятой строительной системы высота таких зданий может быть ограничена 9, 16 или 25 этажами. При этом могут оказаться приемлемыми все конструктивные системы стенового остова, рассмотренные в разд. II. Предпочтительным типом строительной системы стенового остова многоэтажных зданий является крупнопанельная.

В производственных, во многих видах общественных и жилых зданий повышенной этажности основным типом несущего остова является каркасный. В подавляющем большинстве случаев применяются железобетонные каркасы из унифицированных сборных изделий. Разработан ряд ведомственных и территориальных унифицированных каталогов. При этом, основываясь на методе открытой типизации, получены достаточно разнообразные решения каркасов, элементы которых соответствуют общесоюзному каталогу индустриальных изделий, У этих каркасов принята одинаковая конструктивная система — ригельная, с расположением ригелей в одном направлении (предпочтительно в поперечном). Расчетная схема большинства каркасов связевая, с применением элементов жесткости (решетчатых связей, панелей, ядер и т. п.). На этих принципах разработаны некоторые унифицированные каркасы производственных зданий, территориальный полносборный каркас TKJ-2 для московского региона (см. гл. XV и XVI) и т. п. Практически узлы сопряжений ригелей с колоннами во всех этих каркасах достаточно жесткие и не соответствуют идеализированной теоретической связевой схеме что идет в запас прочности. Этой конструктивной схеме более соответствуют системы с безригельным каркасом с монолитными безбалочными перекрытиями, получившее развитие в Армении и в республиках Прибалтики.

Комбинированные несущие остовы целесообразны в многоэтажных домах с неполным каркасом, при устройстве первых общественных этажей в гражданских зданиях и т. п.

Один из важнейших вопросов при проектировании любого типа несущих остовов — обеспечение их пространственной жесткости и устойчивости. В многоэтажных зданиях это может оказать серьезное влияние на их формообразование, особенно в зданиях повышенной этажности, которые должны удовлетворять нормативным требованиям к допустимым величинам прогибов верха здания и величинам ускорения колебаний от динамической составляющей ветрового напора. Необходимо принимать во внимание следующее. Элементы жесткости любого здания работают на восприятие горизонтальных ветровых нагрузок как консоли, защемленные в грунт. По мере роста этажности соотношения ширины этих консолей (часто равной ширине зданий) к их высоте уменьшаются, т, е, сопротивляемость консолей понижается. Величина же горизонтальных сил возрастает с ростом этажности: растут и площадь загружения, и интенсивность ветрового напора. При соотношениях ширины зданий к высоте в пределах ¼…1/6 их жесткость и устойчивость обеспечивается грамотным проектированием элементов жесткости в пределах любых форм плана здания. При уменьшении этих соотношений до 1/7…1/9 необходимо предусматривать меры по повышению пространственной жесткости зданий: более компактную форму плана; элементы жесткости желательно замоноличивать или выполнять монолитными, предусматривать дополнительные элементы жесткости в единой системе несущего остова и т. п. Дело в том, что при росте высоты здания увеличение его ширины не всегда возможно по функциональным и другим соображениям. Поэтому нужны меры и по ограничению гибкости остова, его устойчивости и предотвращение еще одной возможной неприятности — деформации скручивания вокруг вертикальной оси здания, что может вызвать сдвиги в наружных панелях в оконных переплетах и т. п. Для высотных точечных зданий целесообразно усиливать жесткость наружных оболочек — например, вдоль   периметров   наружных   стен.