Архитектурные конструкции многоэтажных зданий

 

РЕФЕРАТ

Конструктивные решения многоэтажных зданий

Выполнил студент

Вечернего отделения

4 курса, группы №6

Капустина Ю. В.

Москва, 2010г

Содержание

1. Составные элементы конструктивных систем и их назначение

2. Конструктивные системы остова многоэтажных зданий

3. Типы лестничных клеток

4. Типы лестнично-лифтовых блоков

5. Конструктивные решения фасадных систем: многослойные, вентилируемые, светопрозрачные

6. Конструктивные решения крыш

Используемая литература

1. Составные элементы конструктивных систем и их назначение

 

Фундаменты — подземные конструктивные элементы зданий воспринимающие все нагрузки от выше расположенных вертикальных элементов несущего остова и передающие эти нагрузки на основание.

Работа фундаментов протекает в постоянно изменяющихся условиях под воздействием больших нагрузок поэтому к их качеству предьявляют повышенные требования. Материалы из которых делают фундаменты, должны обладать высокой морозостойкостью, механической прочностью ,долговечностью и не разрушаться под агрессивным воздействием грунтовых вод. Таким качеством отвечают такие материалы, как бутобетон, бетон, железобетон. В настоящее время в конструкциях фундаментов используется в основном железобетон, который находит применение как в монолитных фундаментах так и для изготовления сборных элементов.

По характеру конструктивного решения и особенностям выполнения различают следующие типы фундаментов:

а) ленточные, состоящие из непрерывной в плане стеновой опоры под всей длиной нагруженной стены здания (рис.1}

б)столбчатые или отдельно стоящие, представляющие собой ряд отдельных опор, устанавливаемых под стойками или колоннами, а также под стенами, опертыми на фундаментные балки (рис.2)

в] свайные, устраиваемые из свай, опускаемых в грунт (рис.3)

г) сплошные илц плитные, состоящие из обшей фундаментной плиты, принимающей вес всего здания или сооружения в целом (рис.4)

Разновидностью сплошных фундаментов являются так называемые ребристые и коробчатые конструкции {рис.5)

По технологии возведения фундаменты разделяются на монолитные и сборные;

по величине заглубления — на фундаменты мелкого заложения(менее 2 м) и глубокого(более 3ч).

Рис.1

Конструкции ленточных фундаментов:

а — из сплошных стеновых фундаментных блоков

б — из пустотелых блоков

в — вариант с устройством подвала

г — монолитный фундамент

1 — фундаментная плита

2 — фундаментный блок

3 — стеновой блок подвала

4 — монолитный бетон(бутобетон)

Рис.2

Конструкция столбчатых фундаментов

а — конструкция на фундаментной подушке

б — конструкция фундамента стаканного типа

1 — наружная цокольная панель

2 — пирамидальное основание колонны

3 — фундаментная балка

4 — фундаментный стакан

 

Рис.3

Конструкция свайных фундаментов

а — сопряжение сборного оголовка под одиночную сваю

б — однорядное расположение свай

в — шахматное расположение свай

г — двурядное расположение свай

д — куст свай под одиночную колонну

1 — свая

2 — сборный оголовок

3 — монолитный ж.б. ростверк

4 — ж.б.ростверк под колонну

 

Рис.4

Конструкция сплошных фундаментов

а — перекрестная конструкция

б, в— варианты устройства сплошной фундаментной плиты

г — коробчатая конструкция фундамента

 

Конструктивно-технологические решения фундаментов. ВЗ принимаются на основании оценки геотехнической опасности территории строительства и технико-экономического сравнения возможных вариантов обеспечивающих наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и подземных конструкций. Три геотехнические особенности ВЗ обуславливают следующие основные типы фундаментов для них:

– массивные плитные (предпочтительно повышенной жесткости, в т.ч. коробчатые с развитой подземной частью) на естественном или укрепленном основании.

– свайные (предпочтительно глубокие опоры);

– комбинированные, в т.ч. свайно-плитные (СПФ), плитно-анкерные, щелевые.

Подробно об этих видах фундаментов:

Плитные фундаменты. Плитные (сплошные) фундаменты проектируют в виде балочных или безбалочных, бетонных или железобетонных плит. Ребра балочных плит могут быть обращены вверх и вниз. Места пересечения ребер служат для установки колонн каркаса. Пространство между ребрами в плитах с ребрами вверх заполняют песком или гравием, а поверх устраивают бетонную подготовку. Бетонные плиты не армируют. Железобетонные армируют по расчету. При большом заглублении сплошных фундаментов и необходимости обеспечить большую их жесткость фундаментные плиты можно проектировать коробчатого сечения с размещением между ребрами и перекрытиями коробок помещений подвалов.

Показаны различные варианты решений сплошных фундаментов. (Рис.5)

 

Рис.5. Плитные фундаменты

а - в виде ребристой железобетонной плиты;

б - в виде плиты сплошного сечения

Свайные фундаменты. Основными элементами свайных фундаментов являются собственно сваи, оголовки и ростверки. Сваи представляют собой железобетонные, бетонные и реже деревянные или металлические стержни, погруженные в грунт ударным или вибрационным способом, ввинчиванием, или бетонируемые на месте, в заранее пробуренных скважинах.

В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, сваи-оболочки, буроопускные и винтовые сваи.

Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов. Эти сваи получили наибольшее распространение в массовом строительстве. Железобетонные забивные сваи и сваи-оболочки могут иметь обычную и предварительно напряженную арматуру и изготовляться цельными и составными, из отдельных секций. В поперечном сечении они могут быть квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью и полые круглые: обычные сваи диаметром до 800 мм, а сваи-оболочки - свыше 800 мм. По продольному сечению сваи могут быть призматические и с наклонными боковыми гранями - пирамидальными, трапецеидальными и ромбовидными. Нижние концы свай могут быть заостренными или плоскими, с уширением или без него, а полые сваи - с закрытым или открытым концом и с камуфлетной пятой. В последнее время получили распространение новые конструкции свай с корневидным основанием.

На рис. 3. представлены различные виды забивных свай и свай-оболочек.

Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно-влажностные условия. Деревянные сваи могут быть цельные или срощенные по длине; из одиночных бревен или пакетные. Их изготовляют из бревен хвойных пород, очищенных от коры и сучьев. Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).

Буроопускные сваи отличает oт набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цёментным раствором.В зависимости от свойств грунтов все сваи могут или передавать нагрузку от здания на практически несжимаемые грунты, опираясь на них своими нижними концами (так называемые сваи-стойки), или при сжимаемых грунтах передавать нагрузку на грунт боковыми поверхностями и нижним концом за счет сил трения (висячие сваи).

Для равномерного распределения нагрузки на сваи по их верхним концам непосредственно на сваи или на специально устраиваемые уширения верхних концов — оголовки укладывают распределительные балки или плиты, называемые ростверками. Железобетонные ростверки могут быть сборные и монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов без ростверков. Плиты перекрытия в этих случаях опирают на сборные оголовки свай. Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии со специальными нормами на основе результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий исходя из конструктивных особенностей и нагрузок, характерных для здания.

( 1 - СНиП П-17-77 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования». М., 1978.)

Свайные фундаменты в плане могут состоять из одиночных свай — под опоры; лент свай — под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов; кустов свай—под тяжело нагруженные опоры; сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по плану здания нагрузками.

Рис. 6 Свайные фундаменты

а — фрагмент плана фундамента под несущие стены; б - фундамент под колонну; в – фундамент на сваях-стойках; г – тоже на висячих сваях; д — стык сборного ростверка с забивной сваей; e - свая; 2 — ростверк; 3 — оголовок сваи; 4 — колонна; 5 — монолитный ростверк стаканного типа под колонну; 6 - арматура сваи: 7 - свая-стойка; 8 - висячая свая; 9 — монолитный ростверк; 10 – бетон замоноличивания; 11 – закладная деталь; 12 – стальная деталь; 13 – панель перекрытия; 14 – панель стены; 15 – цементный раствор

 

Рис.7

Гидроизоляция подземной части здания. Фундаменты подвергаются увлажнению грунтовой влагой и просачивающейся в грунт атмосферной влагой. Увлажнение фундаментоз может снизить их долговечность, вызвать отсыревание стен подвала и повысить влажность стен, наземной части здания вследствие капиллярного подсоса влаги. Для исключения капиллярного подсоса наземную часть стен (наружных и внутренних) изолируют от фундаментов горизонтальной гидроизоляцией в уровне низа цокольного перекрытия. В зданиях с подвалами предусматривается еще один ряд горизонтальной гидроизоляции в уровне пола подвала. Горизонтальная гидроизоляция устраивается обычно из двух слоев рубероида на битумной мастике. Если проектом предусмотрена совместная статическая работа наземной и подземной частей здания на горизонтальные нагрузки, гидроизоляция осуществляется из цементного раствора состава 1:2. По всей внешней поверхности фундаментов устраивается вертикальная обмазочная гидроизоляция горячим битумом за два раза. Возможность увлажнения фундамента дождевыми и талыми водами должна исключаться планировкой территории застройки и устраиваемой по внешнему периметру здания отмосткой из плотных водонепроницаемых материалов - асфальта, асфальтобетона. Отмостка имеет уклон от здания 3%.

Колонны. Стойки каркасных систем – колонны, пилоны и другие аналогичные элементы возводят с применением так называемого высокопрочного (HSC – High Strength Concrete) и высококачественного бетона (HQC – High Quality Concrete).

В современных небоскребах крайне редко можно встретить “чисто” стальные или железобетонные в традиционном понимании (с обычным процентом армирования) конструкции. Габаритные размеры колонн и количество рабочей арматуры определяются целым рядом факторов и зависят от тех конкретных требований, которые инженер предъявляет к несущей системе здания. Варьируя прочность бетона и количество продольного армирования (рис. 4), можно добиться оптимизации конструктивных решений и минимизации их стоимости без снижения надежности, что для высотных зданий весьма и весьма актуально. При недостаточной несущей способности, жесткости или продольной устойчивости стоек каркаса применяют сталебетонные колонны с внешней стальной оболочкой либо с внутренней жесткой арматурой). Такие решения позволяют также повысить и огнестойкость конструкций.

Наружные стены. Стены, в зависимости от воспринимаемых ими вертикальных нагрузок, подразделяются на несущие, самонесущие и ненесущие.

Несущей называется стена, которая помимо вертикальной нагрузки от собственного веса, воспринимает и передает фундаментам нагрузки от перекрытий, крыши, ненесущих наружных стен, перегородок в т.д.

Самонесущей называется стена, которая воспринимает и передает фундаментам вертикальную нагрузку только от собственного веса (включая нагрузку от балконов, лоджий, эркеров, парапетов и других элементов стены).

Ненесущей называется стена, которая поэтажно или через несколько этажей передает вертикальную нагрузку от собственного веса на смежные конструкции (перекрытия, несущие стены, каркас). Внутренняя ненесущая стена называется перегородкой. В жилых зданиях рекомендуется, как правило, применять несущие и ненесущие стены. Самонесущие стены допускается применять в качестве утепляющих стен ризалитов, торцов здания и других элементов наружных стен. Самонесущие стены могут применяться также внутри здания в виде вентиляционных блоков, лифтовых шахт и тому подобных элементов с инженерным оборудованием.

Рис.8. Наружные стены

а - несущие; б - самонесущие; в - ненесущие

 

Несущие и ненесущие наружные стены могут быть применены в зданиях любой этажности. Высота самонесущих стен ограничена в целях предотвращения неблагоприятных в эксплуатационном отношении взаимных смещений самонесущих и внутренних несущих конструкций, сопровождающихся местными повреждениями отделки помещений и появлением трещин. В панельных домах, например допустимо применение самонесущих стен при высоте здания не более 4 этажей. Устойчивость самонесущих стен обеспечивают гибкие связи с внутренними конструкциями.

Несущие наружные стены применяют в зданиях различной высоты. Предельная этажность несущей стены зависит от несущей способности и деформативности её материала, конструкции, характера взаимосвязей с внутренними конструкциями, а также от экономических соображений. Так, например, применение панельных легкобетонных стен целесообразно в домах высотой до 9—12 этажей, несущих кирпичных наружных стен — в зданиях средней этажности, а стен стальной решетчатой оболочковой конструкции — в 70—100-этажных зданиях.

Внутренние стены и перегородки - основные внутренние вертикальные ограждающие конструкции в зданиях. Кроме того, внутренние вертикальные ограждающие конструкции образуют конструктивные элементы, совмещенные с инженерным оборудованием: санитарно-технические кабины, вентиляционные блоки и шахты, лифтовые шахты и пр.

Внутренние стены выполняют в здании ограждающие и несущие функции, перегородки только ограждающие. Конструкции стен и перегородок должны удовлетворять нормативным требованиям прочности, устойчивости, огнестойкости, звукоизоляции, быть паро- и газонепроницаемыми, легковозводимыми Перегородки и стены влажных помещений, кроме того, должны быть водостойкими и водонепроницаемыми.

Общая ограждающая функция внутренних стен и перегородок - обеспечение звукоизоляции от воздушного шума. В связи с этим уровень требований к звукоизоляционным качествам этих конструкций совпадает и зависит не от их статической роли в здании, а от расположения в нем. Для межквартирных и межсекционных стен и перегородок, для ограждений, отделяющих жилые комнаты от лестничных клеток и лифтовых холлов требуемый главой СНиП "Защита от шума" индекс изоляции должен составлять не менее 50 дБ, для межкомнатных - 41, для стен и перегородок, разделяющих жилые комнаты и санитарные помещения квартиры, - 45, а для ограждений между жилыми комнатами и встроенными магазинами или кафе - соответственно 55 и 60 дБ.

Для обеспечения звукоизоляции применяют акустически однородные или неоднородные конструкции. В качестве акустически однородных используют массивные однослойные ограждающие конструкции сплошного или многопустотного сечения, в качестве неоднородных- двойные стены и перегородки, стены с гибким экраном, многослойные легкие перегородки. Способ звукоизоляции выбирают исходя из целесообразного использования свойств применяемых материалов.

Ригели железобетонные - в строительстве - линейный несущий элемент (сплошной или решетчатый) в конструкциях зданий и сооружений. Соединяет стойки, колонны (ригель рамы); служит опорой прогонов, плит (ригель перекрытия, покрытия). Выполняется из железобетона.

Ригели подразделяют на типы: РДП - для опоры много пустотных плит на две его полки (двух полочный);

РДР - то же, для опоры ребристых плит;

РОП - для опоры много пустотных плит на одну его полку (одно полочный);

РЛП - то же, применяемый только в лестничных клетках;

РОР - для опоры ребристых плит на одну его полку (одно полочный);

РЛР - то же, применяемый только в лестничных клетках;

РКП - консольный для опоры много пустотных плит балконов;

Рис.9. Схема крепления ригелей.

 

Перекрытия — это внутренние горизонтальные ограждающие конструкции здания, членящие его по высоте на этажи. Их назначение — воспринять и передать на стены или колонны постоянные и временные нагрузки от людей, мебели и оборудования, а также изолировать помещения друг от друга и от влияния внешней среды. Эти функции и определяют их прочностные, а также тепло-, влаго-, газо- и звукоизолирующие качества. В многоэтажных жилых зданиях перекрытия служат связями — жесткими диафрагмами, способными придавать зданию повышенную устойчивость.

Для изготовления несущих элементов перекрытий многоэтажных зданий обычно применяются несгораемые материалы; железобетон на тяжелом и на легком заполнителях (керамзито-.шла-ко-, перлитобетонах и др.}; стальной профилированный настил, металлические балки, защищенные от непосредственного воздействия огня, и т. п. Перекрытия выполняются сборными, монолитными и сборно-монолитными.Монолитные железобетонные перекрытия изготовляют на стройке в специально изготовленной опалубке, их выполняют чаше трех видов: ребристыми, кессоннированными и безбалочными (плитными)

 

 

Рис.10. Типы междуэтажных монолитных перекрытий.

а — ребристое, 6— кессонированное, в — безбалочное 1 — плита, 2 — главная балка(ригель)

3 — второстепенная балка, 4 — колонна, 5 — капитель.

Первый состоит из плиты, второстепенных и главных балок. На рисунке балки (или ребра) направлены вниз; при необходимости получить гладкий потолок устраивают перекрытие ребрами вверх, что менее экономично, так как площадь поперечного сечения верхней сжатой зоны уменьшена. Кессонированное перекрытие получают при пересечении равномерно расположенных в двух направленииях ребер одной высоты; его применяют из эстетических соображений в интерьерах обшественных зданий, а также как средство облегчения собственной

Массы плиты при больших пролетах. Безбалочные перекрытия опираются на колонны или через капители.

Типы междуэтажных сборных перекрытий.

а—балочные; б — плитные; 1 — балки; 2 — межбалочное заполнение; 3 — плиты

Перекрытия разделяют по видам и по типу конструкций.

Расположенные над подвальными (полуподвальными) этажами — называют подвальными (полуподвальными),

расположенные над техническими подпольями — цокольными,

отделяющие верхний этаж от чердака — чердачными,

расположенные между смежными этажами — междуэтажными.

1 — опирание элементов здания; 2 — собственный вес; 3 — движение теплового потока; 4 — диффузия водяных паров; 5 — воздухопроницание; 6—ударный шум; 7 — воздушный шум; 8— эксплуатационные нагрузки; 9 — специфические воздействия

 

Рис. 12. Перекрытия по металлическим балкам

1 — балки; 2 — гипсобетонная плита; 3 — промазка щелей раствором или подстилка толя; 4 — усиление изоляции воздушного шума (песок); 5 — изоляция ударного шума (упругие прокладки); 6 — пол по лагам; 7 — пароизоляция; 8 — теплоизоляция; 9— стяжка; 10 — затирка; 11 — металлическая сетка; 12 — деревянный короб

Перекрытие по железобетонным балкам(используются редко)

а — с заполнением из плит; б — с заполнением из пустотелых блоков: 1 — балки; 2 — плиты; 3 — пустотелые блоки; 4 — промазка щелей раствором или подстилка толя; 5 — усиление изоляции воздушного шума (песок); 6 — изоляция ударного шума (упругие прокладки); 7 —- изоляция воздушного и ударного шумов; 8 — пол по лагам; 9 — пол по стяжке; 10 — пароизоляция; И — теплоизоляция; 12 — стяжка; 13 — затирка

Перекрытие по железобетонный плитам

а —виды несущих плит; б— конструкции перекрытий; 1 — сплошная плита (Y=400 кг/м2); 2 — круглопустотная; 3 — ребристая; 4 — типа ТТ; 5 — изоляция ударного шума; 6 — пол по стяжке; 7 — усиление изоляции воздушного шума (гипсобетонные плиты по лагам); 8 — пол; 9 — пароизоляция; 10—теплоизоляция; 11 — стяжка.

 

Крыша — верхняя конструкция, отделяющая помещения здания от внешней среды и защищающая их от атмосферных осадков и других внешних воздействий. Состоит из несущей части {стропил} и изолирующих (ограждающих) частей, в том числе — наружной водонепроницаемой оболочки — кровли. Крыши устраивают чердачные и бесчердачные. Чердачные (над чердаком) бывают холодными (теплозащитные функции выполняет чердачное перекрытие) и утепленными. Утепленная или как говорят, «теплая крыша устраивается при наличии и при отсутствии чердака, когда функции чердачного перекрытия и кровли совмещаются (в последнем случае применяются названия: совмещенная крыша, совмещенное покрытие, и бесчердачное перекрытие.

Основные типы покрытий с ж.б. плитами и рулонными кровлями.

а-в – невентилируемые; г, д – частично вентилируемые; е – вентилируемые; 1 – защитный слой;2 – гидроизоляционный ковер; 3 – стяжка; 4 – несущая плита; 5 – утеплитель; 6 – пароизоляция; 7 – однослойная ограждающая и несущая конструкция; 8 – каналы и борозды; 9 – воздушная прослойка; 10 – подкладки.

Покрытия со стальным профилированным настилом и с волнистыми асбестцементными листами.

а-в – применение стального профилированного настила(а,б – профили;в – утепленное покрытие)

г – покрытие с асбестцементными волнистыми листами усиленного или унифицированного профиля;

д, е – то же с применением плоских асбестцементных листов; 1 – балка покрытия;2 – настилк;

3 – рулонная пароизоляция ; 4 – утеплитель; 5 – гидроизоляция; 6 – гравий; 7 – болт; 8 –асбестцементный волнистый лист; 9 – прокладка; 10 – деревянный брус; 11 – прижимная пластина; 12 – крюк; 13 – швеллер из асбестцемента; 14 – плоский асбестцементный лист; 15 – мастика; 16 – утеплитель;17 – то же типа мин.ватных плит; 18 – нащельник; 19 – деревянный каркас панели; 20 – гернит; 21 – рейка, фиксирующая положение утеплителя.