Особенности конструктивно-планировочной структуры крупнопанельных зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особенности конструктивно-планировочной структуры крупнопанельных зданий

В процессе архитектурно-строительного проектирования крупнопанельных зданий решающее значение имеет выбор конструктивно-плакировочной структуры, представляющей собой планировочное решение здания, увязанное с объемно-пространственной его конструктивной схемой. Конструктивно-планировочная структура здания в первую очередь определяется модульной (разбивочной) сеткой вертикальных опор и их конструктивным решением.

Крупнопанельные здания по принципу конструктивно-планировочной структуры могут быть разделены на две группы (системы).

Первая группа -- с поперечными несущими конструкциями в виде несущих панельных стен или стоечно-ригельного каркаса. При поперечных схемах показанных на рисунке 2-1, элементы перекрытия опираются на поперечные несущие конструкции. (Приложение 1)

Вторая группа -- с продольными несущими конструкциями, аналогичными первой системе. При продольных схемах (рис. 2-2) перекрытия опираются на наружные и внутренние продольные несущие конструкции, В решениях с частым расположением поперечных несущих панельных стен применяется смешанная система с опиранием перекрытий по контуру или по трем сторонам, т. е, в поперечном и продольном направлениях (рис. 2-1 а).(Приложение 2)

Система с поперечными несущими конструкциями

Система с поперечными несущими конструкциями позволяет четко разграничить элементы здания--на несущие поперечные стены или рамы каркаса и на ограждающие легкие наружные навесные панели, при которых размеры оконных проемов не ограничиваются.

В практике крупнопанельного строительства широко применяется конструктивная схема с поперечными стенами, что объясняется следующими ее преимуществами: простотой и технологичностью изготовления сборных крупноразмерных изделий получаемых в результате четкого конструктивно-планировочного решения жилых домов с поперечными несущими стенами; разнообразием возможных конструктивных решений наружных стен, которые могут быть несущими, самонесущими или навесного типа; удобством и простотой монтажа крупнопанельных зданий из конструктивных элементов, образующих замкнутые пространственные ячейки.

В крупнопанельном жилищном строительстве применяются два типа схемы с поперечными несущими стенами.

Схема с малым шагом поперечных несущих стен, соответствующим ширине комнат и лестничных клеток (шаг на комнату). В крупнопанельных домах с частым расположением поперечных несущих стен обычно применяются два шага размеров 2,6 и 3,2 метра или один шаг размером 3,2 м. В части типовых проектов 9-этажных домов размеры между поперечными несущими панельными стенами приняты 2,7, 3 и 3,3 м.

Малые пролеты между поперечными несущими перегородками позволяют применять для устройства перекрытий небольшой толщины плоские железобетонные панели, экономичные по расходу материалов, затратам труда и стоимости. Недостатком такого решения является то, что при наличии жестко закрепленных часто расположенных межкомнатных несущих перегородок исключается вариантная планировка квартир. Примерами решения крупно-панельных типовых жилых домов с малым шагом поперечно несущих стен являются 5-этажные дома серии 1-464, 1-464А, К-7 и с поперечным несущим каркасом дома серии 1-335, а также 9-этажные дома серии II-49 и II-57.

Схема с широким большепролетным шагом поперечных несущих панельных стен или колонн и ригелей каркаса дает возможность размещать между поперечными несущими конструкциями две комнаты (шаг на 2 комнаты).

В крупнопанельных зданиях с широким шагом поперечных стен или колонн каркаса применяется унифицированный шаг размером 6 метров, а местах лестничных клеток, как правило, принимается узкий шаг равный половине большого шага, т. е. 3 м. В практике крупнопанельного строительства применяется широкий шаг размером 5,2 и 6,4 м.

Схема поперечных несущих конструкции с широким шагом обеспечивает достаточную вариантность планировки квартир и дает возможность свободно располагать межкомнатные перегородки в пределах между несущими поперечными конструкциями. Примеры домов с широким шагом поперечных несущих стен: 5-этажные дома серий 1-468, 1-468А, 1-467А и 12-этажный дом на Ленинградском проспекте.

Система с продольными несущими стенами или продольным каркасом

Преимуществам бескаркасных крупнопанельных зданий с поперечными несущими стенами относится отсутствие каких-либо конструктивных элементов, выступающих в помещения, а их недостатком является жестко заданное расположение несущих поперечных стен по основным разбивочным осям, наличие которых даже при широком шаге (размером 6 м) затрудняет устройство больших помещений. Поэтому первые этажи жилых домов с поперечными несущими стенами при необходимости размещения в них торговых предприятий или помещений культурно-бытового обслуживания решаются по каркасной конструктивной схеме.

Система с продольными несущими стенами или продольным каркасом удобна для ряда планировочных решений жилых секций и квартир, так как при этой системе не ограничивается размер квартир и секций по длине здания и обеспечивается свободное размещение межкомнатных перегородок в квартирах. Наличие же средней продольной несущей стены или продольного ригеля несколько ограничивает планировочное решение жилых домов. Конструктивная схема с продольными несущими стенами и большепролетными перекрытиями применена в 5-этажных домах серии 1-515, а на основе каркасной схемы с продольным расположением ригелей разработан 16-этажный дом серии МГ-601, построенный в 10-м квартале Новых Черемушек. планировочный поперечный несущий конструкция

При бескаркасных и смешанных системах с продольным расположением конструкций наружные панельные стены выполняют одновременно несущие и теплозащитные функции, поэтому для их устройства применяются материалы, достаточно эффективные в теплотехническом и надежные в конструктивном отношениях. Полного использования обоих свойств стеновых материалов при этом, как правило, не достигается. В зданиях с продольными несущими стенами размеры оконных проемов по ширине ограничиваются несущими простенками, а по высоте -- перемычками или продольными прогонами в каркасных зданиях.

Характерная особенность крупнопанельных зданий заключается в том, что при их проектировании возникает противоречие между естественным стремлением к свободе и разнообразию объемно-планировочного решения зданий, с одной стороны, и требованием сокращения типоразмеров изделий, отражающим закономерности крупнопанельного домостроения, с другой стороны. Это противоречие в значительно меньшей мере относится к зданиям из мелкоштучных элементов.

При назначении размеров планировочных параметров крупнопанельных зданий, а также конструктивных размеров сборных изделий необходимо учитывать особенности конструктивного решения узлов опирания элементов перекрытия на несущие конструкции. Различные способы опирания панелей перекрытия на несущие стеновые панели или ригели, а также опирание ригелей на колонны или стены приводят к тому, что при полной унификации объемно-планировочных параметров зданий и при одной и той же конструктивной схеме сборные изделия имеют различные размеры. Все разнообразные случаи опирания конструкций могут быть приведены к двум принципиальным схемам (рис. 2-3),(Приложение 3)

Платформенное опирание

Платформенное опирание, когда панели перекрытий укладываются впритык по верхней плоскости несущих стеновых панелей или по верху ригелей, а ригели опираются на торцы колонн. В этом случае изгибаемые конструктивные элементы перекрытий перерезают вертикальные несущие конструкции.

Консольное опирание

Консольное опирание, когда панели перекрытий укладываются враздвижку на выступающие консоли из несущих стеновых панелей или на консольные полки ригелей, а ригели опираются на консоли колонн.

В этом случае конструктивные элементы перекрытий не перерезают вертикальные несущие конструкции.

В практике крупнопанельного строительства применяются обе рассмотренные системы опирания, существенное различие которых заключается в том, что если при платформенной схеме цепочки горизонтальных размеров включают конструктивные размеры сборных изделий и зазоры между ними, то при консольной схеме появляется дополнительное слагаемое -- толщина несущей стеновой панели, ригеля или колонны (схемы з, и, рис. 2-3),

Для полносборного домостроения большое значение имеет укрупнение сборных строительных изделий и снижение веса зданий за счет применения легких эффективных материалов. При увеличении размеров крупнопанельных элементов сокращается их общее количество, а также уменьшается число-узловых соединений и длина швов. Наглядным примером в этом отношении являются наружные стены, при устройстве которых из панелей размером на две комнаты количество стыков и вертикальных швов между панелями сокращается вдвое по сравнению со стенами из панелей размером на одну комнату.

Одной из наиболее важных проблем в конструкциях крупнопанельных зданий является качественное решение вертикальных стыков между наружными панелями, в которых температурные колебания вызывают знако-переменные усилия. Вследствие этого вертикальные стыки находятся постоянно в движении и попеременно испытывают растяжение или сжатие. Поэтому длина наружных панелей должна назначаться в зависимости от коэффициента линейного расширения материалов, из которых предполагается делать панели, и в зависимости от конструктивного решения вертикальных стыков между панелями, обеспечивающих соответствующую деформативность.

Примечания

В числителе приведена длины отсеков зданий, в которых соединения панелей наружных стен располагаются только в уровне перекрытий; в знаменателе приведены длины отсеков здании с соединениями наружных стен по высоте этажа несколькими шпонками или часто расположенными арматурными выпусками.

Данные приведены для зданий с поперечными несущими стенами при однорядной-разрезке наружных стен. Для зданий с продольными несущими стенами при такой же разрезке длины температурных отсеков должны быть уменьшены на 10%. Для зданий с навесными наружными стенами и при ленточной мнгогорядной разрезке наружных стен, при соответствующем обосновании, допускается принимать большие длины отсеков.

В горных районах длина отсеков назначается е соответствии с местными климатическими условиями по аналогии с данными настоящей таблицы для различных строительно-климатических зон.

Устройство температурных швов в крупнопанельных зданиях более подробно рассматривается в гл. 10 п. 17.

В целях уменьшения возможности образования трещин в наружных крупнопанельных стенах от переменно действующих температур наружного воздуха установлены допустимые расстояния между температурными швами в зданиях, возводимых в различных климатических условиях, с учетом применяемых материалов для наружных панелей и конструкции связей между ними (Приложение 4).

Снижение веса зданий, укрупнение сборных изделий, уменьшение количества узловых соединений сокращают транспортные расходы, трудоемкость, стоимость и сроки возведения крупнопанельных зданий. Таким образом, для дальнейшего совершенствования крупнопанельного домостроения необходимо расширение производства эффективных тепло-звукоизоляционных, отделочных и герметизирующих материалов, а также развитие производства новых видов конструкций из легких бетонов и различных сплавов.

По конструктивным схема крупнопанельные здания подразделяются: на каркасные, бескаркасные и здания с неполным каркасом.

Каркасные крупнопанельные дома основной несущей конструкцией имеют каркас, состоящий из колонн и ригелей. Колонны каркаса имеются как у наружных, так н у внутренних стен; ригели могут располагаться поперек или вдоль здания. Важным преимуществом каркасной схемы является возможность возводить здания большой этажности и, вследствие разделения функций между ненесущими стенами и несущими все нагрузки колоннами, сделать стены предельно легкими, а колонны выполнять из высокопрочного бетона.

К недостаткам каркасно-панельных домов относятся большое количество монтажных элементов, ухудшенный интерьер комнат из-за выступающих ребер колонн и ригелей в углах и над перегородками(Приложение 5)

Бескаркасные дома состоят из панельных наружных и внутренних стен, перегородок н перекрытий. Конструктивная идея бескаркасных зданий заключается в том, чтобы использовать несущую способность наружных и большинства внутренних стен, обладающих известной прочностью. Это относится в первую очередь к железобетонным утепленным панелям и внутренним межквартирным стенам, которые по условиям звукоизоляции делают тяжелыми, а следовательно, и прочными. Поэтому отказ от каркаса н использование несущей способности стен является вполне целесообразным.

Крупнопанельные бескаркасные здания могут быть разделены на следующие две группы: а) с несущими наружными стенами и несущими внутренними поперечными и продольными перегородками, при этом панели перекрытий опираются по контуру или с несущими поперечными перегородками и несущими наружными стенами, в этом случае панели перекрытий опираются по трем сторонам; б) с несущими продольными наружными и внутренними стенами или -- поперечными перегородками с опиранием перекрытий по двум сторонам. При конструктивной схеме с поперечными несущими стенами возможен вариант решения наружных стен по типу самонесущей или навесной конструкции.

В домах с неполным каркасом отсутствуют колонны у наружных стен; по конструктивной схеме они занимают промежуточное положение между каркасными и бескаркасными зданиями. В домах с такой схемой используется несущая способность наружных стен, которые выполняются из материалов, могущих воспринимать нагрузки от перекрытий.(Приложение 6)

Пространственная жесткость и устойчивость зданий с неполным внутренним каркасом и при каркасной схеме обеспечивается непосредственно каркасом, связями или панелями, устанавливаемыми в плоскости каркаса, а также отдельно стоящими стенами, образующими вертикальные диафрагмы жесткости. В бескаркасных зданиях устойчивость обеспечивается поперечными и продольными несущими панельными стенами.

В крупнопанельном домостроении нашла широкое применение наиболее экономичная и простая в монтаже конструктивная схема с поперечными несущими стенами, которая рационально используется не только в массовом 5-этажном жилищном строительстве, но успешно применяется при проектировании и строительстве зданий повышенной этажности (9--12 и более этажей). В настоящее время внедряется в практику крупнопанельного строительства схема с редким расположением несущих поперечных стен, что обеспечивает известную свободу планировки квартир.

В массовом 5-этажном крупнопанельном жилищном строительстве в прошлом получила распространение схема с неполным внутренним каркасом, применение которой в настоящее время не рекомендуется. Сейчас для строительства в Москве, Ленинграде, Киеве и других крупных городах разрабатываются крупнопанельные здания повышенной и большой этажности, решаемые по каркасной схеме.

Бескаркасные схемы с поперечными и продольными несущими стенами показаны на рис. 2-9, а каркасно-панельные и с неполным каркасом схемы -- на рис. 2-6; безригельные перекрытия показаны на рис. 2--6, в.

В бескаркасных крупнопанельных зданиях перекрытия устраиваются по типу безригельных конструкций с опиранием панелей перекрытия непосредственно на вертикальные несущие опоры; в каркасных зданиях перекрытия решаются с поперечными или продольными ригелями.

Анализ конструктивных схем, применяемых в массовом 5-этажном строительстве, показал, что стоимость жилой площади в домах с внутренними поперечными несущими стенами, расположенными через б м, примерно на 2% выше, чем в домах с частым шагом внутренних поперечных стен. Это удорожание вызвано увеличением пролета перекрытий (с 3 до 6 м), а также повышением на 10 см высоты этажа из-за увеличенной толщины перекрытий.

Сопоставление конструктивных схем домов с несущими продольными стенами показало, что стоимость жилой площади дома с продольной внутренней несущей стеной на 1,5% выше, чем в доме с внутренним часто расположенным каркасом. Это объясняется, как и в предыдущем случае, наличием большепролетных перекрытий и увеличением высоты этажа в доме с внутренней продольной несущей стеной. Крупнопанельные дома с тремя продольными стенами применяются главным образом в тех районах, где местные материалы по их строительно-технической характеристике наиболее целесообразно использовать для несущих наружных стен.

Следует упомянуть о панельно-каркасной или так называемой рамно-панельной конструктивной схеме, при которой пространственный каркас здания создают замоноличенные соединения вертикальных и горизонтальных элементов контурных рам смежных панелей. Эта система не получила распространения в нашем строительстве, но была применена в Чехословакии. (Приложение 7)

При этой схеме стены лестничных клеток вместе с поперечными несущими стенами и перекрытиями создают жесткость и устойчивость здания.

Наружные стены применяются трех видов;

1.несущие, воспринимающие вертикальные нагрузки от собственного веса стен и от опирающихся на них конструктивных элементов здания;

2.самонесущие, воспринимающие вертикальные нагрузки только от собственного леса стен;

3.навесные, опирающиеся на элементы каркаса или поперечные несущие стены.

При замоноличенных стыках, обеспечивающих совместную работу продольных наружных и поперечных несущих панелей, запроектированные самонесущие стены будут в действительности несущими.

Приложение 1

Рис. 2-1. Системы с поперечными несущими конструкциями

а -- с малым шагом поперечных несущих стен и несущими продольными стенами; б--с широким шагом поперечных несущих стен; в -- с наружными несущими степами и внутренним поперечным каркасом; г -- с полным поперечным каркасом

Приложение 2

Рис. 2-2. Системы с продольными несущими конструкциями

а -- с продольными несущими стенами; б -- с наружными несущими стенами и внутренним продольным каркасом; а --с полевым продольным каркасом

Приложение 3

Рис. 2-3. Схемы опирания и назначение размеров конструктивных элементов

а -- опирание панелей на стены; 6 -- то же на ригели прямоугольного сечения; в -- платформенное оттирание ригелей на колонну; г --опирание панелей на стены с консолями; д -- опирание панелей на полки ригелей; и- опирание ригелей на выступающие консоли; ж -- то же, на скрытые консоли; з --конструктивные длины элементов при платформенном опирания: и--то же при опирании консольного типа; 1 -- несущая стековая панель; 2--панель перекрытия; 3 -- ригель; 4 --колонн

Приложение 4

Приложение 5

Рис. 2-5. Конструктивные схемы бескаркасных крупнопанельных домов

а -- с несущими наружными стенами и несущими поперечными и продольными перегородками; б--с несущими наружными стенами и несущими поперечными перегородками; в--c несущими наружными и внутренними продольными стенами; г--с несущими поперечными стенами

Приложение 6

Рис. 2-6. Конструктивные схемы каркасно-панельных домов

а --с поперечным каркасом; б -- с продольным каркасом; в--с безригельным перекрытием, опертым на четыре точки; е --с неполным (внутренним) каркасом и несущими панелями наружных стен

Приложение 7

Рис. 2-7. Конструктивные схемы, применяемые в бывшей Чехословакии

а --рамно-панельная схема; б-- комбинированная схема: 1 -- поперечные несущие стены; 2--несущие простенки; 3 --колонны

Размещено на Allbest.ru