Бізнес і Економіка

Конструктивна система будівель і споруд. Основи проектування

Конструктивна система будівель і споруд. Основи проектування

Конструктивна система будівель складається із взаємопов 'язаних між собою елементів будови. Всі вертикальні і горизонтальні складові працюють в єдиній сукупності і забезпечують стійкість, жорсткість і міцність споруджуваних споруд. Горизонтальні конструкції сприймають на себе побутові та експлуатаційні навантаження і передають їх вертикальному несучому каркасу. Елементи остова будівлі протидіють вітровим зусиллям, сприймають навантаження від людської діяльності, несуть на собі вагу горизонтальних складових і передають впливу на фундамент і основу.


Горизонтальні несучі елементи

Ці конструкції представлені в споруді елементами, які в плані становлять велику протяжність. Конструктивна система будівель передбачає, що плити, монолітні ділянки, балки, ригелю і ферми проектують з бетону, металу, дерева залежно від необхідного навантаження і прогонових розмірів.


Спочатку, на зорі епохи будівництва, горизонтальні перекриття будувалися за принципом опорних балок з настилом з матеріалу покриття. Але сучасне проектування будівель і споруд використовує залізобетонні пустотні, ребристі, п-подібні, коритні плити перекриття, які одночасно об 'єднують у своїй роботі опорні ригелі і площу, придатну для експлуатації.

Передача навантажень з горизонтальних елементів

Здійснюється за схемою, коли вплив передається на всі несучі вертикальні елементи або розподіляється на вибрані для цієї мети конструктивні жорсткі стіни, діафрагми, зв 'язки між стійками або колони. Для індустріальних споруд конструктивна схема передбачає суміщений спосіб передачі навантажень з розподілом горизонтальних зусиль на елементи жорсткості і пропорційно між вертикальними складовими.

Плити перекриття відносять до несучих діафрагм жорсткості, вони поєднують горизонтальний розподіл навантажень і передачу їх вертикальним елементам. Залізобетонні плити вирівнюють площу в приміщенні і переміщують зусилля, завдяки жорсткому з 'єднанню з вертикальними конструкціями.

Застосування залізобетону обумовлено тим, що за вимогами протипожежної безпеки, плити висотних будівель повинні виконуватися з незгорянного матеріалу. Економічне обґрунтування витрат на виготовлення панелей перекриття дозволило застосовувати їх масово в будівлях будь-якого типу. Плити в конструкції будівлі виконують збірними, монолітними або збірно-монолітними.

Різноманітність вертикальних несучих елементів

Відповідно до застосовуваного виду вертикальних елементів, що збирають зусилля, конструктивна схема будівель підрозділюється на чотири основні види:

  • площинна система містить у складі тільки стіни і ребра жорсткості;
  • каркасна та рамна, що складається зі стрижневих та огороджувальних (діафрагмових та стінових) складових;
  • ствольна, що вміщує на всю висоту споруди внутрішні стрижні об 'ємно-просторового полого перерізу;
  • оболонкова система, що застосовує зовнішні об 'ємні рішення у вигляді панцира замкнутого типу з тонкими елементами.

Індустріальні конструктивно-технологічні системи будівель

Житлові будинки мають власні типологічні ознаки, до них відносять вертикальні несучі елементи, що розташовуються в площині стін. Використання колон в якості основних конструкцій вже на початковому етапі індустріального розвитку дозволило виділити чотири схеми проектування:


  • з поперечним розміщенням опорних ригелів;
  • з поздовжнім розташуванням несучих балок;
  • з перехресною системою пристрою довгомірних елементів;
  • без застосування в конструкції будь-яких прогонів.

Проектування будівель і споруд за індустріальним методом дозволило не тільки зробити роботу перекриттів більш взаємопов 'язаною, але і розширити число типів вертикальних несучих елементів. Зовсім недавно застосовується конструктивне рішення з використанням стовбурів жорсткості замкнутого типу. Ці елементи мають зазвичай центральну частину будови, щоб зручно було розташувати там вентшахти, ліфти, сміттєпроводи. Великі за протяжністю споруди вимагають встановлення декількох стовбурів жорсткості.

Конструктивна схема у вигляді несучих оболонок є молодим архітектурним рішенням. Її зовнішній вигляд може імітувати велику кількість призм, циліндрів, пірамід або інших об 'ємних геометричних фігур.

Вибір конструктивного вирішення

Схема будівлі є узагальненою статичною характеристикою споруди, що не ставить за мету визначити матеріал виробництва і метод будівництва. Наприклад, безкаркасна стінова плоска конструкція одночасно ефективно працює у виконанні з цегли, дерева, бетону, пінобетону та багатьох інших сучасних матеріалів.

Комбінована конструктивна система будівель описує варіант проектувального рішення щодо складу і типу розташування основних поздовжніх і поперечних елементів у різних напрямках. Її тип обирають на первісному етапі проектування з урахуванням висунутих технологічних експлуатаційних вимог та раціонального об 'ємно-планувального рішення.

Крім цих аспектів, до уваги при виборі проектної схеми приймають характер розподілу горизонтальних зусиль і взаємодію їх з вертикальними каркасними елементами. Конструктивні системи промислових будівель визначають з урахуванням впливу архітектурного рішення та типу будови. На вибір проекту впливають поверховість будівництва та умови будівництва в інженерно геологічному плані.

Застосування різних конструктивних рішень у проектуванні будинків та будівель

Каркасне рішення з рамним просторовим варіантом застосовується в будівництві стійких до сейсмологічних катаклізмів будівлях і будівлях висотного типу більше дев 'яти поверхів, а також в інших будівлях в звичайних умовах. Це основна розвинена система проектування будівель, у житловому будівництві застосовується рідко через необґрунтовану економічну дорожнечу.

Безкаркасний тип просторового рішення використовується в будівництві житлових будівель, застосовують для проектування висоток до 30 поверхів. Об 'ємно-блочна конструктивна система будівель складається з несучих елементів, складених з поміщених один на інший об' ємних самонесучих блоків. Так звані стовпи працюють у зв 'язці, завдяки міцному з' єднанню між собою за допомогою жорстких іди гнучких зв 'язкових елементів.


Каркасно-діафрагмове рішення споруди

Система належить до комбінованих схем з неповним каркасом і ґрунтується на розподілі функцій стаціонарної рівноваги між стрижневими і стіновими несучими виробами. Конструктивні системи висотних будівель побудовані на принципі передачі горизонтальних навантажень на вертикальні стінові діафрагми, а на стрижневі елементи діють вертикальні зусилля, що виникають в каркасі. Таким методом зводиться більшість висотних панельно-каркасних будівель житлового типу в звичайних умовах будівництва і в сейсмологічних небезпечних районах.

Каркасно-блочне просторове рішення

Ґрунтується на спільній роботі блоків і елементів каркасу, причому об 'ємні конструкції виступають як несучі або навісні елементи. За допомогою залізобетонних блоків заповнюють простір у несучій каркасній решітці. Навантажувані елементи встановлюють один на інший на горизонтальних платформах каркаса, які влаштовуються через 3-5 поверхів. Така система відмінно себе зарекомендувала в будівлях вище 12 поверхів.

Архітектурні та економічні вимоги визначають схему каркасу при виборі проекту. Довгомірні елементи проектують так, що вони не обмежують планувальне рішення, при цьому стельові ригелі не виступають на поверхні в житлових будівлях. Поперечне розташування прогонів характерне для висотних будівель з регулярною осередком структури в плані (готелі, гуртожитки), при цьому крок несучих ригелів чергується зі стінами і перегородками. Поздовжнє розташування довгомірних навантажуваних балок застосовується в проектах житлових будівель квартирного типу.

Безрігельний каркас застосовується при зведенні житлових будинків, якщо використання збірних залізобетонних конструкцій недоцільне через відсутність в даному регіоні великих виробничих об 'єднань. Безбалочна система характеризується невисокою надійністю і дорожнечею, використовується в будівництві монолітних і комбінованих збірно-наливних будівель за методом підйому поверхів і ковзної опалубки.

Будівельні системи будівель

Це поняття характеризує конструктивне рішення в комплексі технологічного рішення за способом зведення будови і вибору матеріалу для застосовуваних елементів і вузлів. Конструктивні будівельні системи будівель проектуються з несучими стінами з дрібнорозмірних блоків, цегли, природного каменю, кераміки або бетону. Системи підрозділяють на повносборні та традиційні.


Традиційна будівельна схема

В основі системи лежить ручне виконання кладки стін. Говорячи про індустріальний метод будівництва, слід зазначити, що від традиційної схеми залишається зведення огороджувальних елементів. Всі інші деталі будівлі, такі як перекриття, сходи, прогони, колони та інші, запозичені в індустрії від повносборного проекту, що зводить традиційне будівництво на високий рівень індустрії.

У традиційної системи перевага полягає в тому, що малі розміри стінових каменів дозволяють будувати будинки різної форми, будь-якої висоти. Цегляні стіни надійно експлуатуються тривалий час, мають високий поріг вогнестійкості, лицьова кладка не потребує штукатурних робіт. До недоліків відносять велику трудомісткість і залежність міцнісних характеристик від технології виробника і майстерності муляра.

Повносборна система

За цією схемою виконують проекти будинків, зведення яких ґрунтується на монтажі великих збірних елементів (панелей, блоків), виготовлених з цегли, кераміки, залізобетону. Повносборні об 'єкти будують за системами:

  • з великих блоків;
  • із застосуванням панелей;
  • з навіскою стінових плит на каркасі;
  • з об 'ємних блоків;
  • з монолітного бетону.

Великоблочна система будівництва

Такі види конструктивних систем будівель використовуються в будівництві житлових будівель висотою до 22 поверхів. Великі горизонтальні блоки ставляться за типом цегляної кладки з перев 'язкою швів. Перевагами великоблочної системи є простота і швидкість установки елементів, можливість застосовувати різні матеріали. Обмежена кількість типорозмірів вимагає невеликого вкладення коштів, при цьому зводяться різноманітні форми.

Панельні конструкції споруд

За цією схемою проектуються будинки висотою від 14 до 30 поверхів, відповідно, в сейсмічних районах і в звичайних умовах. Конструкція стіни складається з окремих панелей, встановлених одна на іншу без перев 'язки швів на цементному розчині. Їх стійкість забезпечується зварюванням закладних деталей, а при експлуатації міцним з 'єднанням зв' язків і стиків. Застосування системи знижує трудомісткість до 40%, вартість зведення до 7%, зменшує загальну масу будови на 20-30%.


Каркасно-панельне рішення проекту

Споруди зводяться з несучим каркасом з металу або збірного залізобетону і обрамляються навісними панелями з різних матеріалів. Дозволяється будувати будівлі за таким типом до 30 поверхів. В основному використовується в громадських будівлях, оскільки в житловому будівництві вона поступається панельній за економічними і технічними показниками.

Об 'ємно-блочне будівництво

Цей метод зведення відноситься до індустріальних видів і полягає в установці просторових елементів із залізобетону масою до 25 т, що містять в обсязі одне приміщення (кухню, кімнату, санвузол та ін.) Блоки вибудовують без перев 'язки швів. Такий спосіб дозволяє зменшити трудомісткість ще на 15% порівняно з панельним методом. Виробництво крупнопанельних блоків на 15% дорожче, ніж панелей. Будують будинки малої поверховості в сейсмічних районах і 16-поверхові в звичайних умовах.

Монолітні системи будівництва

Їх використовують для побудов підвищеної поверховості. Конструктивні системи монолітних будівель включають споруди, в яких всі несучі елементи і вузли зроблені із застосуванням залізобетону. Комбіновані схеми збірно-монолітного будинку передбачають збір навантажень на каркас зі збірних залізобетонних елементів. Монолітні будови проектують без пристрою каркаса, а збірно-монолітні будують з каркасом або без нього.

До індустріальних методів у цій галузі відносять будівництво із застосуванням бетонування в опалубці:

  • ковзної;
  • об 'ємної переставної;
  • щитової великорозмірної.

Зведення монолітних будівель на каркасі виконують методами:


  • підйому перекриттів;
  • преставлення поверхів.

Монолітна система відповідає за міцністю збірним типам будівель, розширено застосовується в тих районах, де можна активно використовувати місцеві матеріали і не вкладати кошти в розвиток виробничої бази.

Image

Publish modules to the "offcanvas" position.