Здания с неполным каркасом
Бескаркасные здания
Бескаркасные здания выполняют с несущими наружными и внутренними кирпичными стенами. Они не имеют колонн. Железобетонные плиты перекрытий опираются на наружные и внутренние стены, которые передают нагрузки здания через свои фундаменты на основание. Бетонные и железобетонные элементы здания – плиты перекрытий, покрытия и фундаменты, элементы лестниц изготавливают на заводах. Степень предварительной заводской готовности меньше, чем у описанных ниже зданий каркасной конструкции. В зданиях такой конструкции сложнее осуществить рациональное планировочное решение. На их сооружение затрачивается больше строительных материалов, трудоемкость их выше, чем у каркасных зданий.
Бескаркасные здания с несущими кирпичными стенами используют для сооружения предприятий вместимостью менее 50 мест, в том числе пристроенных и встроенных в бескаркасные здания такой конструкции другого назначения (жилые дома и пр.).
Рисунок 1 Бескаркасные здания
Здания каркасной конструкции
Здания каркасной конструкции могут быть с полным и неполным каркасом.
Здания с полным каркасом целиком собираются из готовых железобетонных и бетонных элементов заводского изготовления: фундаментов, колонн, ригелей (балок), плит перекрытий и покрытий, лестничных маршей и площадок, панелей наружных и внутренних стен и перегородок. В этих зданиях нагрузки от собственной массы конструкций, людей и оборудования воспринимаются каркасом (ригели и колонны) и через колонны передаются их фундаментами на основание – грунт под зданием. Наружные панельные стены не воспринимают нагрузок здания. Они крепятся к периферийным (у наружных стен) колоннам здания. В этом случае масса панелей воздействует на основание через колонны и их фундаменты.
Рисунок 2 Здание каркасного типа (с полным каркасом). 1 — колонны основного каркаса; 2 — фахверковые колонны; 3 — поперечные навесные стены; 4 — продольные навесные стены.
Здания с неполным каркасом
Здания с неполным каркасом имеют несущие кирпичные наружные стены, которые сооружаются на стройплощадке. У них отсутствуют периферийные колонны у наружных стен, а имеются только колонны внутреннего несущего каркаса. Ригели и плиты перекрытия, перекрытия в таких зданиях опираются частично на наружные несущие нагрузки стены, частично на каркас (ригели и колонны). При этой схеме частично нагрузки от собственной массы строительных конструкций, массы людей и оборудования воспринимается наружными стенами, частично колоннами и передаются через их фундаменты на основание. В таких зданиях применяются те же железобетонные элементы заводского изготовления (колонны, ригели, плиты перекрытия и др.), что и в зданиях с полным каркасом.
Полносборные каркасные здания являются предпочтительными и преимущественным типом зданий предприятий общественного питания вместимостью 50 и более мест.
Рисунок 3 Здание каркасного типа (с неполным каркасом)
Здания с неполным каркасом и кирпичными наружными стенами используются при тех же размерах предприятий, но когда предъявляются определенные архитектурные требования к его фасадам (нетиповые решения).
Габариты каркасных зданий в плане определяются размерами пролета (расстояния между опорами балок–ригелей) и шага (расстояния между опорами плит перекрытия, т.е. балками–ригелями). Эти расстояния называют разбивочной сеткой здания (или сеткой колонн) и обозначают как произведение пролета на шаг, выраженное в метрах, например, 6х6 м; 9х6 м; 7,2х6 м и т.д. На чертежах планов здания через геометрические центры колонны проводят осевые линии. Расстояние между горизонтальными осевыми линиями является пролетом, а между вертикальными – шагом. Горизонтальные оси маркируют буквами, а вертикальные – цифрами. Для здания, как правило, должна применяться сетка разбивочных осей с одним размером пролета и шага. Изменение размера пролета или шага в здании допускается лишь крайнем случае.
Фрагмент плана здания заключенный между двумя смежными горизонтальными и вертикальными осями называют конструктивно–модульной ячейкой (КМЯ) здания. ЕЕ площадь получают путем умножения длины пролета на размер шага, например 6х6 = 36 м².
Рекомендуемые размеры сетки колонн для стандартных железобетонных изделий заводского изготовления даны в таблице, где указана площадь КМЯ
Таблица 1 – Рекомендуемыеразмеры сетки колонн
Стены
Кирпичные наружные стены выполняют в зданиях с неполным каркасом. Для этого используют глиняный (красный) или силикатный кирпич. С внутренней стороны кирпичные стены оштукатуривают, либо облицовывают плитами естественного или искусственного камня (керамические плиты и плитки). Стены также могут быть отделаны в процессе их возведения облицовочным керамическим кирпичом. Толщина кирпичных стен без штукатурки и облицовки для средней климатической зоны России принимается 0,51 м.
Панельные наружные стены выполняют в зданиях с полным каркасом. Панели наружных стен делают однослойными из керамзитобетона. С наружной стороны их окрашивают или в процессе изготовления панелей облицовывают плитами естественного или искусственного камня. Толщина панелей для средней климатической зоны 0,3–0,35 м. Для устройства наружных стен используют рядовые горизонтальные панели длиной 3, 6 и 7,2 м, высотой 1,2 и 1,5 м (при высоте этажа 3,3 м и 4,2 м). Кроме того, используют простеночные панели (между окнами) шириной 0,6 и 1,2 м и угловые панели такой же ширины. Высота простеночных панелей 1,8 и 2,8 м, угловых ) и 1,2; 1,5; 1,8 и 2,8м.
Внутренние стены выполняют из кирпича и бетонных блоков. Их толщина без отделки соответственно равна 0,25 и 0,2 м. Внутренние стены устраивают в стационарных холодильных камерах, лестничных клетках и технических помещениях.
Перегородки выполняют из кирпича (0,12 м), керамзито–бетонных, пенобетонных или других плит (0,08–0,1 м).
Фундамент
Фундаменты наиболее часто выполняют сборными из бетонных и железобетонных блоков.Фундаменты ленточного типа устраивают под кирпичные наружные и внутренние стены. Они состоят из двух типов блоков – стенки и подушки. Подошва фундамента (опорная плоскость подушки) должна быть на 0,2–0,3 м ниже глубины промерзания грунта. Для условий средней климатической полосы России глубина промерзания грунта – 1,5 м. Значит глубина заложения фундамента от поверхности земли должна быть 1,7–1,8 м. Для внутренних стен достаточна глубина заложения фундамента 0,9–1,0 м. Ширина блоков стенки принимается близкой к толщине стен здания; стан-дартная ширина блоков стенки 0,4;0,5 и 0,6 м, а высота 0,58 м. Высота блока подушки – 0,3 м, а ширина в общем случае в одноэтажных зданиях – 1,0;1,2 и 1,4 м.
Фундаментные блоки стаканного типа устанавливают под колонны. Под фундаментальный блок стаканного типа может быть установлен блок – подушка. Глубина заложения фундаментов под наружные колонны мо-жет быть принята 1,7-1,8 м, а под внутренние – 0,9/1,0 м. Фундаменты под наружные колонны служат фундаментами под цокольные панели наружных стен.
Колонны и блоки–ригели
Каркас зданий включает два железобетонных элемента: колонны и блоки–ригели.Колонны имеют в сечении размер 0,3х0,3 м, а при тяге 9 м и 12 м и пролете 9 м – 0,4х0,4 м. Колонны в средней части здания имеют две консоли для опирания ригелей, а крайние (колонны по периметру наружных стен зданий с полным каркасом) имеют одну консоль.
Ригели – это балки таврового сечения с полкой внизу. Полка служит опорой для плит перекрытия. Размеры поперечного сечения ригеля зависят от сетки колонн: пролета–расстояния между опорами на колоннах для них и шага колонн – расстояния между рядами ригелей. Размеры ригеля в зависимости от сетки колонн:
6х3 м и 6х6 м – высота 0,45 м, ширина 0,4 м;
9х6 м и 9х9 м –высота 0,6 м, ширина 0,4 м;
12х6; 12х9; 12х12 м – высота 0,9 м, ширина 0,5 м.
Междуэтажные перекрытия в многоэтажках каркасных и бескаркасных зданиях выполняют в виде сборных настилов из железобетонных плит, опирающихся на ригели или несущие стены. Для этих целей используют плиты с круглыми пустотами длиной 3, 6 и 9 м и шириной до 3 м, а также ребристые плиты длиной 9 и 12 м и шириной 1,5 –3,0 м. В первом случае толщина плит длиной 3 и 6 м – 0,22 м; длиной 9 м – 0,3 м; во втором случае – 0,5 м.
Полы
Полы первого этажа (в зданиях без подвала) укладываются на монолитную армированную бетонную плитку толщиной 0,1 м, расположенную на грунте. Полы второго этажа располагаются на перекрытии первого этажа. Конструкция пола делится на «чистый пол» – лицевое покрытие и «черный пол» – подготовительная конструкция под укладку «чистого пола».В предприятиях массового питания конструкция «черного пола» не должна содержать пустот, а чистый пол должен быть износостойким и влагостойким (допускать влажную уборку).
Потолки
Потолки – могут быть отделаны путем оштукатуривания, окраски, оклейки рулонными или плитными материалами, облицовки листовыми материалами, а также деревянными, пластмассовыми и металлическими рейками.
В помещениях для посетителей иногда устраивают подвесные потолки. Они располагаются на расстоянии 0,3–0,5 м от перекрытия. В пространстве между перекрытием и подвесным потолком возможно располагать трубопроводы, воздуховоды вентиляционных систем, светильники и электрические коммуникации.
Покрытие и кровля в современных зданиях устраиваются совмещенными (бесчердачными). Кровля при этом делается малоуклонной (1,5-3%) с внутренним отводом атмосферных осадков через систему ливневой канализации с водосборными воронками на кровле. По периметру кровли здания устраивают парапетную стенку, возвышающуюся над кровлей на 0,5–0,9 м.
Покрытие включает ряд слоев:
– железобетонная плита покрытия – 220мм,
– пароизоляция (2 слоя рубероида на мастике) – 5 мм,
– теплоизоляция (керамзит или пенопалистерол) – 100–150 мм,
– цементная армированная стяжка – 50мм.
Лестницы
Лестницы монтируют из двух железобетонных элементов стандартных размеров: площадки и марша. При высоте этажа 3,3 м лестницы делают двухмаршевые, а 4,2 м –трехмаршевые. Ширина стандартных маршей 1,05 м; 1,2 м и 1,35 м. Площадка должна иметь на меньшую чем марш ширину. Размер ступеней марша: проступь 0,30 или 0,31 м, подступенок 0,15 или 0,14 м. Количество ступеней в марше определяется высотой подъема – расстоянием между площадками. Высота подъема в первом случае 1,65 м – 11 ступеней (двухмаршевые лестницы), во втором – 1,40 м (трехмаршевые лестницы) – 10 ступеней. Для главных лестниц ширина марша должна быть не менее 1,2 м, служебных 1,05 м.
Стены лестничных клеток выполняют панельными (толщина 0,15 м), кирпичными (0,38 м) или из бетонных блоков. Входы на лестничные клетки должны быть обеспечены естественным освещением.
Окна и двери
Окна и двери являются элементами конструкции наружных и внутренних стен, а также перегородок.Окна и витрины служат для освещения и вентиляции помещений. Конструкция окон (коробка и створки–переплеты) выполняются из дерева, металлопластика, стеклопластика и металлодеревянными. В створки окон может устанавливаться оконное стекло или стеклопакеты (одно– и двух камерные). В первом случае переплетов бывает два ряда и окна могут быть со спаренными или раздельными переплетами. Во втором случае окно имеет один ряд переплетов.
В здании желательно иметь не более двух (в крайнем случае, трех) типоразмеров окон.
В залах ресторанов и кафе допустимо использование витрин.
Двери в предприятиях общественного питания применяют преимущественно деревянные. В отдельных случаях возможно использование пластмассовых дверей (входные двери, двери санузлов, бытовых помещений и пр.).
В зданиях применяются распашные двери с притвором в четверть (вращающиеся и откатные не применяются). Наружные двери должны быть не менее 1,2 м. Максимальная ширина входных дверей – 2,4 м (загрузочная). Двери в производственные и складские помещения площадью более 10 м² должны иметь ширину 1,2 м, а менее 10 м² – 0,9 м.
При использовании грузовых тележек с поддонами ширину дверей назначают 1,8 м. Двери административно–бытовых помещений имеют ширину 0,8 м. Высота входных дверей, дверей для приема грузов и в производственные помещения – 2,3 м, в остальные помещения – 2,0 м.
После выбора принципиальной конструктивной схемы здания и основных конструкций (частей) здания приступают к определению количества конструктивно–модульных ячеек, соответствующего величине полезной площади предприятия.
Здание с полным каркасом:
А — аксонометрия; Б — план перекрытий; В — план этажа; 1- колона; 2 — ригель; 3 — плита перекрытия; 4 — навесные стеновые панели
Большепролетные несущие конструкции
Крупнопанельные здания
Целью индустриализации является сокращение сроков и снижение стоимости строительства, улучшение качества работ и повышение производительности труда.
Основным направлением в разработке проектов жилых зданий является достижение максимальной сборности. Степень сборности и экономическая эффективность жилых зданий зависит, прежде всего, от принимаемых конструктивных решений.
Здания, у которых стены и перегородки из крупных элементов сравнительно небольшой толщины — называются крупнопанельными.
Возведение таких зданий ознаменовало переход от полукустарных методов строительства к индустриальным.
Преимущества крупнопанельного строительства :
— высокая степень индустриальности строительства с монтажным краном готовых элементов весом 3 и более тонн;
— снижение сроков строительства (2-3 месяца);
— снижение трудоемкости на монтаже по сравнению с кирпичными в 2 раза;
— снижение веса конструкций в 2,5-3 раза;
— снижение стоимости строительства.
Принципы решения наружных ограждающих конструкций здания :
— принцип совмещения ограждающих, утепляющих и несущих функций наружных ограждающих конструкций в одном конструктивном слое и образование однородной (однослойной) конструкции.
— принцип разделения ограждающих, утепляющих и несущих функций наружных конструкций между отдельными слоями и образование неоднородной или слоистой конструкции.
Панели внутренних стен обычно – однослойные.
Эффективные современные теплоизоляционные материалы
Вес панелей снижают за счет эффективного утеплителя :
( λ — коэффициент теплопроводности материала в ккал/м час град.)
Пенобетон
γоб =300-500 кг/см 2 ; λ=0,11- 0,15 — утеплитель; γоб = 800-1000 (несущий)
Минераловатные плиты (полужесткие)
γоб=300-350кг/см 2 ; λ=0,08 — 0,1
Пеностекло — получают из стеклянного песка с добавкой газообразователей. Очень эффективный материал, отличается стойкостью от атмосферных воздействий.
γоб=300-400кг/м 3 ; λ=0. 11 — 0.14
Пенокералит— получают из легко плавленых глин при обжиге с добавкой газообразователей
γоб=350-500кг/м 3 ; λ=11-0.17; «М»=10.40.50
Керамзит — получают из глин при обжиге и вспучивании без добавок. γоб=500-900кг/м 3 ; λ=0.18-0.35
Пермет
Термозитобетон (конструкция теплозащитная)
γоб=800-1400кг/м 3 ; λ=25-0,60
Керамзытобетон
Перметобетон
γоб=300-500кг/м 3 ; λ=0.11-0,14
Конструктивные схемы крупнопанельных бескаркасных зданий :
— с несущими наружными стенами и внутренними поперечными и продольными перегородками;
— с тремя несущими продольными стенами;
— с поперечными несущими перегородками, работающими на сжатие.
Конструктивные схемы крупнопанельных каркасных зданий :
— с полным поперечным каркасом;
— с полным продольным каркасом;
— с пространственным каркасом;
— с неполным внутренним каркасом и несущими панелями наружных стен.
Схемы членения наружных стен на панели
Выбирая схему разрезки здания на панели нужно предусматривать минимальное количество типоразмеров монтажных элементов при максимальном их укрупнении. Предпочтения следует отдавать той схеме разрезки стен, в которой протяженность швов будет наименьшей.
Конструкции и сопряжения элементов крупнопанельных здании
Помимо общих требований, предъявляемых к наружным стенам (прочность, устойчивость, малая теплопроводность, морозостойкость, огнестойкость, небольшой вес, экономичность) конструкция наружной стеновой панели должна обеспечивать простоту заводской технологии и ее изготовления, совершенство конструкции стыка, высокую степень заводской готовности.
Форма и отделка панелей должна соответствовать архитектурным требованиям, предъявляемым к зданию данного типа.
Эксплуатационные качества панельных домов в значительной степени зависят от конструкции стыков между панелями.
Основными требованиями, предъявляемыми к стыкам крупнопанельных наружных стен, является герметичность, а также невозможность образования в месте стыка зимой конденсата.
Кроме того, в несущих и самонесущих панелях конструкция вертикального стыка должна надежно воспринимать растягивающие, сжимающие, а иногда и поперечные усилия, чтобы предохранить стык от образования в нем трещин .
Наиболее ответственные места — это стыки наружных панелей между собой и с перекрытием.
Требования : прочность, долговечность, простота монтажа, теплоизоляция и герметизация.
По способу соединения : на сварке; на петлях; на болтах .
Различают замоноличенные с заполнением полости стыка бетоном или раствором, т.е. выполнение мокрым способом (несущие и самонесущие);
Сухие, которые не требуют выполнения мокрых процессов на месте работ, за исключением зачеканки швов цементным раствором (навесные панели).
Сухие стыки — заполнены упругим теплоизоляционным материалом, воспринимающим деформации без образования трещин и обладающим компенсационными свойствами, т.е. способностью плотно заполнять стык независимо от сужения или расширения шва (черный герметик УМ-30, уплотняющая мастика УМ-40 — экспериментальный характер).
Полусухие, в которых часть полости заполняется сухим вкладышем из эффективного утеплителя, а другая часть — тяжелым бетоном.
Прочность и долговечность крупнопанельных домов в значительной степени зависит от долговечности металлических связей между основными конструкциями зданий. Поэтому защита стальных деталей от коррозии является одной из важнейших задач крупнопанельного строительства.
Антикоррозионное покрытие — детали на заводе покрываются со всех сторон цинком путем металлизации распылением, горячим цинкованием или гальванизацией. Последующая защита оцинкованных стальных элементов осуществляется их замоноличиванием цементно — песчаным раствором (1:1,5-1:2) толщиной не менее 20 мм.
Применяемые для облицовки наружных панелей керамическая плитка, стекломозаика, различные каменные фактуры получили широкое распространение
Крепление облицовочных материалов — тонкопиленного камня (толщина 10мм), керамической и стеклоплитки — к керамзитобетону осуществляется без использования крепежных деталей за счет адгезии к бетону панели.
В последние годы для отделки наружных панелей применяется «архибетон», представляющий собой наружный слой бетона на белом цементе.
Для надежности герметизации стыков в последнее время изменяют саму структуру стены.
Первый вариант — решение вертикальных стыков внахлестку с дополнительной защитой горизонтальных стыков балконными плитами.
Второй вариант — размещение вертикальных швов только в пределах стен лоджий. Наружные стены в каркасных зданиях решаются навесными и являются заполнением каркаса.
Панели выполняются двух разновидностей: однослойные керамзитобетонные толщиной 300-350мм; многослойные — с внутренними и наружными слоями из железобетона и эффективным утеплителем .
Панели опираются на специальные элементы перекрытия и крепятся к железобетонному каркасу с помощью монтажных сварных соединений.
Для требований долговечности и декоративности применяют алюминиевые конструкции, которые в течение длительного времени сохраняют хороший внешний вид.
Применение их позволяет создать многообразные архитектурные решения, добиваться выразительного внешнего оформления здания.
Широкое применение получили в каркасном строительстве ограждения в виде легких навесных стеклопанелей.
Схемы членения наружных стен на панели
Бетонные панели наружных стен
а – однослойная; б – двухслойная; в — трехслойная;
1 – конструктивно – теплоизоляционный бетон; 2 – защитно – отделочный слой; 3 – конструктивный бетон; 4 – эффективный утеплитель
Поэтажный панельный жилой дом с продольными несущими стенами (по серии 108)
Рядовая секция 1- 2 -3 широтной ориентации 
Разрез по лестничной клетке
План на уровне 1 –го этажа
Основные железобетонные панели и стены из них
а – порядовка наружной стены из трехслойных панелей; б – порядовка внутренней стены; в – разрезка наружной стены из одношаговых трехслойный панелей; г-е – трехслойная панель наружной стены, рядовая одношаговая, подбалконная двушаговая, торцевая; ж – панель внутренней стены; з – вентиляционная панель
Основные легкобетонные однослойные панели и наружные стены из них
а – порядовка наружной стены толщиной 300 мм и менее (с противодождевым барьером); б – то же, с толщиной более 300 мм (без барьера); в – разрезка наружной стены из двушаговых панелей с барьерами; г, д – двушаговая панель соответственно рядовая (с барьером) и подбалконная; е, ж – одношаговая панель (без барьера) рядовая и подбалконная; з – фрагмент конструкции стен у лоджий
Наружные стены каркасных зданий из легкобетонных плит
Разрезка стены трёхрядная Разрезка стены двухрядная
Панель рядовая ленточная Панель простеночная Панель угловая
Стыки в наружных стенах из бетонных панелей
Конструкции стеновых панелей
Трёхслойная стеновая панель с утеплителем из цементного фибролита
Керамзитобетонная однослойная стеновая панель
Наружные стены из однослойных панелей однорядной разрезки зданий высотой до 9 этажей (по серии 1.132-1)
Наружные стены из трёхслойных панелей однорядной разрезки зданий высотой до 16 этажей (по серии 1.132-3)
Девятиэтажный жилой дом с «малым» шагом поперечных несущих стен и наружными стенами из керамзитобетонных панелей (по серии 90)
36 – квартирный блок- секция 1б-2б-3б-3б план типового этажа
Стыки 3-х слойных железобетонных панелей наружных стен
а – вертикальный стык с декомпрессионной полостью; б – сопряжение панелей выступа (ризалита) у лоджии; в – горизонтальный стык; г – крепление панели перекрытия к наружной стене
Вертикальные стыки панелей внутренних стен
а,в – стыки панелей поперечных и продольных стен; б, г – примыкание панелей поперечных стен к продольной стене (условно не показана приварка закладных деталей)
Стены каркасных зданий из алюминиевых панелей (приминительно к серии ии-04)
Панели высотой «на этаж» и на «этаж с парапетом», с горизонтальной разрезкой в уровне верха перекрытий
