Фундаменты каркасно-панельных жилых домов
В предисловии уже было сказано, что стоимость подвальной части дома — фундаментов и стен подвалов — составляет до 8% общей стоимости строительных работ. Но по трудоемкости значение этих конструкций более ощутительно. Известно, что «в земле» строительство всегда идет очень медленно, и как только строитель «выходит из земли», здание начинает расти значительно быстрее.
Особенно затруднительно возведение фундаментов при наличии влажных, водонасыщенных грунтов, а также в зимнее время, когда требуется обогрев материалов и уход за свежеуложенной бутовой кладкой.
Исследование трудовых затрат на возведение фундаментов и стен подвалов и многочисленные примеры строительной практики показали, что затраты труда и сроки строительства фундаментов и стен подвалов зависят от конструкции этих элементов и от способов организации работ.
Так, например, САКБ установлено, что при обычных бутовых фундаментах и стенах подвалов с облицовкой кирпичом, при ручной разгрузке бута с автотранспорта, с подачей бута, кирпича и раствора к рабочему месту тачками, на каждые 100 пог. м затрачивается 261 человеко-день.
Если та же конструкция выполняется при доставке кирпича в контейнерах, бута — в ковшах с автотранспорта и других материалов — монтажным краном, то затрата труда снижается до 115 человеко-дней, то есть более чем наполовину.
Если обычную бутовую конструкцию заменить буто-бетоном в опалубке, то при ручной установке и разборке опалубки, при подаче бетона и бута монтажным краном и при уплотнении его вибратором потребность в рабочей силе снизится до 86 человеко-дней, то есть до 33% от первоначальной.
Переход на сборные железобетонные подушки фундамента, монтируемые краном, и устройство кирпичных стен подвала позволяют снизить затраты труда до 62 человеко-дней, то есть в 4 раза против первоначальных трудовых затрат.
Наконец, монтаж фундаментов и стен подвала из сборных железобетонных и бетонных блоков требует затраты лишь 13 человеко-дней на 100 пог. м конструкции, то есть в 20 раз меньше, чем при бутовой кладке.
Этот анализ с полной очевидностью показывает преимущество индустриальных методов возведения фундаментов.
Казалось бы, уже давно назрела необходимость отказаться от устарелых конструкций подземной части здания и от кустарных методов их возведения. К сожалению, процесс индустриализации строительства почти не коснулся области возведения фундаментов и стен подвалов. До последнего времени эти конструкции выполняются преимущественно из рваного бутового камня, и только на отдельных стройках начато применение сборных фундаментов.
Следует сказать, что возможность и целесообразность устройства сборных фундаментов и стен подвалов доказаны не только теоретически. Еще в 1939—1940 гг. в Москве, на Дербеневской набережной для крупноблочного шестиэтажного десятисекционного дома были возведены подвалы из блоков длиной до 2 м. В 1940—1941 гг. в Ленинградском районе сборные фундаменты были применены также для зданий школьного типа.
Каковы же причины столь медленного внедрения в строительство сборных элементов оснований зданий?
Одна из причин заключалась в общей большой продолжительности и большой трудоемкости возведения жилых и гражданских зданий. Поскольку же объем работ по фундаментам в сравнении с работами по всему зданию невелик, то на общем фоне длительного строительства вопрос о сокращении сроков этих трудоемких работ не привлекал к себе должного внимания.
В настоящее время, когда подавляющее большинство элементов жилых домов становится сборным и сроки возведения зданий резко сократились, стало очевидным, что фундаменты и стены подвалов задерживают темпы строительства. Их требуется возводить возможно скорее. Таким образом, первая причина отпадает, и вопрос применения сборных фундаментов приобретает первостепенное значение.
Второй причиной является неясное представление части проектировщиков и строителей о роли и значении разрезки фундаментов на части. До сих пор еще существует мнение, будто при устройстве фундаментов из отдельных блоков вместо монолитных лент они теряют необходимую для основания здания жесткость.
Подобные опасения ни теорией, ни практикой строительства не подтверждаются. Проведенные Академией архитектуры СССР исследования показали, что при сборных фундаментах статическая работа здания нисколько не хуже, чем при монолитных. Это доказывается и практикой строительства множества жилых, гражданских и особенно промышленных зданий, основанных на отдельно стоящих опорах, а не на ленточных фундаментах.
В сильно сжимаемых грунтах возможность появления растягивающих усилий вдоль продольной оси здания может быть локализована сборными фундаментами с большим успехом, нежели бутовыми монолитными фундаментами, которые, как известно, плохо воспринимают растягивающие усилия.
Наконец, целесообразность устройства сборных фундаментов и надежность их в эксплуатации были подтверждены опытом строительства последних лет в Москве и Ленинграде, когда такие конструкции были применены на строительстве многих школ, ‘более двух десятков многоэтажных домов по улицам Левитана и Песчаной, 14-этажного жилого дома объемом 250 тыс. м 3 для профессорско-преподавательского состава Московского государственного университета и т. д.
Таким образом, практикой доказано, что оснований для отказа от сборных фундаментов нет. Наоборот, их применение будет способствовать ускорению строительства и снижению потребности в рабочей силе, а также в инертных и вяжущих материалах.
Какими же должны быть сборные фундаменты?
В настоящее время имеется каталог 16 тип о-размеров прямоугольных и трапецоидальных фундаментных блоков с весом деталей от 0,35 до 2,73 т. Они показаны в таблице 2.
Столь же важна разработка сборных индустриальных конструкций наружных стен подвалов.
Подвальные стены из бетонных блоков также были успешно применены в 1952. г. на строительстве пятиэтажных общежитий, семиэтажного дома по Песчаной улице (корпус № 71) и на других объектах.
Обычно сборные стены подвала состоят из бетонных блоков-параллелепипедов, установленных на сборные подушки фундаментов. Начиная с 1953 г. такие сплошные и пустотелые блоки утверждены к изготовлению на заводах и применению в проектах строительства жилых и гражданских зданий.
Помещаемая таблица 3 выпущенного каталога предусматривает изготовление 27 отдельных типо-размеров блоков с размером по ширине от 0,38 до 0,98 м, по высоте — 0,38 и 0,58 м и по длине — от 0,78 до 2,38 м, с весом от 0,22 до 2,88 г.
Указанным ассортиментом блоков можно обеспечить строительство любых жилых и гражданских зданий.
При применении каркаса, колонны которого проходят непосредственно за наружной стеной, естественно, возникает вопрос: где наиболее целесообразно начинать каркас — с уровня земли или же с верха подвала?
Это обстоятельство имеет значение, в первую очередь, для каркасно-панельных домов, где, как известно, наружные стены являются самонесущими и основываются на общих фундаментах с каркасом.
В случае, если каркас будет начинаться с уровня пола подвала, то есть от земли, колонна должна как бы прорезать стену подвала, расчленив ее на отдельные вставки между колоннами, на которые опираются стены дома.
Если же каркас начать с верха подвала, то есть с первого этажа, то стены подвала в этом случае колоннами не перерезаются, остаются сплошными. Коробка стен подвала получается жесткой, что позволяет загрузить и использовать их несущую способность, — это улучшает условия работы сборных фундаментов, особенно в легко сжимаемых грунтах.
Проектные исследования показали, что если стены подвала ограждают теплые помещения складского или специального назначения и, следовательно, выполняются из блоков значительной толщины, то башмаки колонны целесообразно ставить на наружные стены из блоков. Что же касается внутренних колонн, то для них такое опирание необязательно и, в зависимости от конкретных условий планировки, может быть решено и с каркасом, начинающимся с земли, и с каркасом, установленным на уровне пола первого этажа.
Источник
Конструктивные решения элементов каркасно-панельных зданий. Узлы
Элементами каркасно-панельных зданий являются: фундаменты, колонны, ригели, плиты перекрытия, диафрагмы жесткости, лестничные марши и площадки.
1) Фундаменты. В многоэтажных каркасных зданиях применяют столбчатые фундаменты в виде монолитных или сборных конструкций для отдельно стоящих колонн или столбов. Колонны каркаса в большинстве решений опирают на фундаментные блоки стаканного типа (блок-стакан). Монолитный фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Сборные фундаменты могут иметь различные варианты решения устройства блок-стаканов.
а) монолитный фундамент:
б) сборный фундамент:
Для передачи нагрузки от стен на фундамент используют фундаментные балки, которые могут опираться на бетонный столбик, ступень фундамента или на подколонник.
трапециевидного сечения: таврового сечения:
Опирание фундаментной балки на подколонник фундамента
Схема расположения элементов фундамента
2) Колонны применяют сечением 300×300 мм в зданиях высотой до 4 этажей и сечением 400×400 мм в зданиях от 4 до 16 этажей.
Выпускают колонны высотой на 1, 2 и 3 этажа, что позволяет в малоэтажных зданиях применять бесстыковые колонны, а в многоэтажных – обходится минимальным числом стыков. Стыки колонн – контактные со сваркой выпусков продольной арматуры, установкой хомутов и омоноличиванием стыков.
В зданиях этажностью более 16 этажей применяют колонны увеличенного сечения или колонны, изготовленные из бетона повышенного класса с увеличением процента армирования.
Колонны применяют крайнего и среднего ряда. Стык колонн должен находиться на 600 мм выше уровня перекрытия.
3) Ригель изготовляют таврового сечения с одной или двумя полками для опирания плит перекрытий, лестничных маршей и аналогичных конструкций.
4) Плиты перекрытий подразделяют на:
а) межколонные связевые – пристенные и средние шириной 1490 мм с пазами для колонн глубиной 100 мм;
б) рядовые шириной 1490 и 1190 мм, укладываемые между связевыми.
Плиты связывают между собой стальными анкерами, продетыми сквозь монтажные петли.
5) Диафрагмы жесткости. Для обеспечения пространственной жесткости каркасно-панельного здания в зданиях устанавливают диафрагмы жесткости, представляющие собой совокупность несущих и ограждающих конструкций. Стены диафрагм выполняют из железобетонных панелей, которые снабжены по верху одной или двумя консольными полками для опирания плит перекрытия. Диафрагмы проектируют высотой в один этаж глухими или с дверными проемами. Жесткие связи диафрагм с колоннами предусматривают не менее чем в двух уровнях по высоте этажа. Соединение выполняют при помощи сварки закладных деталей. Устанавливают диафрагмы на фундамент.
6) Лестничные марши и площадки. В каркасных зданиях применяют с марши с полуплощадками или лестницы, выполняемые из отдельных ступеней, уложенных по косоурам (металлическим или железобетонным балкам).
1 – марш с двумя полуплощадками; 2 – дополнительная площадка верхнего этажа; 3 – ригель; 4 – заделка бетоном; 5 – фрагмент ограждения; 6 – закладные детали
7) Стеновые панели в каркасных зданиях применяют самонесущими (в зданиях небольшой этажности) и навесными. Применяют однослойные или трехслойные панели.
Герметизация и утепление стыков стеновых панелей
а) вертикальный стык
б) горизонтальный стык
Опирают стеновые панели на краевой элемент перекрытия или на наружный продольный ригель. К колонне панели крепят с помощью стальных элементов, привариваемых к закладным деталям. УЗЛЫ
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Каркасно-панельные здания: виды, схемы каркасов, конструктивные элементы
В производственных, общественных и жилых зданиях – особенно повышенной этажности (более 30 этажей) – предпочтительным типом несущего остова является каркасный. Существуют два типа каркаса: легкий и тяжелый каркас, которые применяются только в связевой конструктивной схеме, поэтому в состав каркаса входят также стены жесткости.
Легкий каркас применяется в жилых и общественных зданиях, а тяжелый – в многоэтажных промышленных зданиях.
В большинстве случаев применяются как монолитные железобетонные каркасы, так и каркасы из унифицированных сборных изделий. Разработан ряд унифицированных каталогов. При этом, основываясь на методе открытой типизации, получены достаточно разнообразные решения каркасов, в которых принята одинаковая конструктивная система – ригельная, с расположением ригелей в одном направлении (предпочтительно в поперечном)
Каркасный несущий остов представляет собой пространственную систему (каркас; см. схему ниже), образованную: (для производственных зданий) колоннами, подкрановыми балками, стропильными и подстропильными фермами или же (для гражданских зданий) колоннами, ригелями и плитами междуэтажных перекрытий и покрытий, которая воспринимает все нагрузки, действующие на здание. Для зданий каркасного типа характерно четкое разделение конструкций по особенностям их работы (на несущие и ограждающие).
Таким образом, определяющим признаком при каркасном несущем остове является расположение ригелей каркаса. Ригелем называется стержневой горизонтальный элемент несущего остова (главная балка, ферма и т.п.), передающий нагрузки от перекрытий непосредственно на стойки каркаса.
Различают четыре типа конструктивных каркасных систем:
с поперечным расположением ригелей; с продольным расположением ригелей
1 – столбчатый фундамент; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – колонны; 4 – ригели; 5 – панели перекрытия.
Рисунок 10.1 – Конструктивные системы с поперечным продольном расположением ригелей
| с перекрестным расположением ригелей; | с безригельным каркасом | ||
 |
| ||
| 1 – столбчатый фундамент; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – колонны; 4, 6 – ригели; 5 – панели перекрытия. | 1 – столбчатый фундамент; 2 – наружная самонесущая стена; 3 – колонны; 4 – панели перекрытия |
Рисунок 10.2 – Конструктивная система с перекрестным расположением ригелей и с безригельным решением
В безригельном каркасе ригели отсутствуют, а гладкие или кессонированные плиты перекрытий (так называемые безбалочные) опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.
Серия унифицированных сборных железобетонных изделий 1.020-1 предназначь для строительства общественных и многоэтажных производственных каркасно-панельных зданий. Сборный железобетонный каркас серии запроектирован по связевой схеме, в которой роль горизонтальных диафрагм жёсткости выполняют диски сборных железобетонных перекрытий, а вертикальных – поперечные и продольные панельные стены, шаг между которыми определяется расчётом.
Габаритные схемы общественных и производственных зданий в серии 1.020-1 разработаны на основе следующих условий:
— оси колонн, ригелей и стен диафрагм жёсткости совмещены с разбивочными г дульными осями здания;
— шаги колонн в направлении пролёта ригелей 3; 6; 7.2 и 9 м;
— шаги колонн в направлении пролёта перекрытий 3; 6; 7.2; 9 и 12 м;
— высоты этажей в соответствии с функцией здания и укрупнённым модулем ЗМ составляет 3,3; 3,6; 4.2; 4,8; 6,0 и 7,2.
Конструктивные элементы серии 1.020-1
Колонны сечением 300×300 мм применяют для зданий высотой до 5 этажей, а сечением 400×400 мм для всех остальных случаев.
Предельная высота колонн составляет 15, 12 м, что позволяет в малоэтажных зданиях применять бесстыковые колонны, а в многоэтажных – обходиться минимальным числом стыков.
Стыки колонн – контактные со сваркой выпусков продольной рабочей арматуры, установкой хомутов и омоноличиванием стыка.
В номенклатуру входят следующие типы колонн – нижние высотой в два этажа с положением низа колонны ниже нулевой отметки на 1,1 м; средние – высотой в три–четыре и верхние в один-три этажа.
Колонны в пределах каждого этажа снабжены двумя (для средних ряд каркаса) или одной (при одностороннем примыкании диафрагм жесткости) консолью 150 x 150 мм. В случае, если необходимо размещение ригелей в двух взаимноперпендикулярных направлениях к колоннам приваривают дополнительные консоли (рисунок 10.3).
1 – закладная деталь для крепления ригелей; 2 – закладная деталь для крепления связей (устанавливается только у крайних колонн, расположенных у наружных стен); 3 – дополнительная консоль, изготавливаемая из отрезков листовой стали и привариваемая к закладной детали колонны.
Рисунок 10.3 – Консоли колонн
Все типы колонн (одно– и двух консольные) центрируются по разбивочным осям зданий. Колонны двухконсольные располагаются по средним и крайним рядам при применении навесных панелей наружных стен. Колонны одноконсольные устанавливают по крайним рядам при самонесущих наружных стенах и по средним рядам при одностороннем примыкании стен – диафрагм жёсткости в лестничных клетках.
Стыки колонн по высоте контактные со сваркой выпусков продольной арматуры и с омоналичиванием узла сопряжения, (рисунок 10.4).
1 – колонна; 2 – ригель, 3,4,5 – плиты фасадные (3), рядовые (4) и распорные (5); 6 – ригели двухполочные; 7 – ригели однополочные; 8 – арматуры колонны; 9 – сварка; 10 – стальные хомуты; 11 – цементный раствор; 12 – бетон замоноличивания
Рисунок 10.4 – Схема компоновки каркаса и стык колонны
Ригели – таврового сечения с полкой по низу для опирания плит перекрытий, что уменьшает их суммарную конструктивную высоту. Применяют два типа размера ригелей по высоте – 450 и 600 мм, а по ширине – 550 и 600 мм. Выбор типа ригеля обусловлен нагрузкой на перекрытие и типом плит его составляющих. Сопряжение ригеля с колонной – шарнирное со скрытой консолью и приваркой низа ригеля к закладной детали консоли колонны
Перекрытия решены с использованием трёх типов изделий:
— многопустотных панелей высотой 220 и 300 мм, применяют для перекрытий пролётов до 9,0 м включительно;
— плит типа 2Т (и 1Т — добор) высотой 600 мм для пролётов 9 и 12 м;
— ребристые изделия высотой 220 мм — в качестве сантехнических панелей в местах проводки вертикальных инженерных коммуникаций, ребристые панели высотой 300 мм — в промышленных зданиях, при тяжёлых нагрузках. Элементы перекрытий разделяют на рядовые и связевые (плиты — распорки), передающие горизонтальные усилия на колонны.
Основные координационные размеры элементов перекрытий по ширине:
— для рядовых многопустотных плит 1,2 и 1,5 м;
— для пристенных и связевых 1,5 м;
— для ребристых сантехнических 1,5 м;
— для связевых плит типа 2Т — 3 м;
— для доборных типа 1Т-1.3, 1.5 и 1.7 м.
Стены-диафрагмы жёсткости выполняются из железобетонных панелей высотой в этаж и толщиной в 140 мм с одно- или двухсторонними консольными полками в верхней зоне для опирания перекрытий – СТБ 1331-2002 «Диафрагмы жесткости железобетонные. Технические условия».
При шаге колонн до 6.0 м ширина панели диафрагмы соответствует расстоянию в свету между колоннами; при шаге колонн 7.2 и 9.0 м стены диафрагмы проектируются составными из двух- трёх изделий с координационными размерами по длине 1, 2; 3.0 и 5.6 м.
Панели стен-диафрагм изготовляют глухими или с дверными проёмами. Шаг вертикальных диафрагм жёсткости, определяемый расчётом и должен быть не более 36,0 м (с кратностью в 6,0 м) по длине здания и не больше 18 м от края здания или температурно-деформационного шва.
    | 1 — стенки жесткости; 2 — ригели; З — панели-распорки; 4 — колонны. |
| Рисунок 10.4 – Элементы, обеспечивающие пространственную жесткость каркас зданий |
Пространственная жесткость каркасных зданий (рисунок 10.5) обеспечивается:
— совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически не изменяемую систему;
— установкой между колоннами стенок жесткости 1 или стальных вертикальных связей;
— сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса;
— укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок 3.
Деформационные швы решены с применением парных колонн, величину зазора между которыми назначают в зависимости от принятых толщина наружных стен и сечения колонн (по таблице 10.1 и на рисунке 10.5) с устройством шва скольжения (по прокладке из двух слоев рубероида) между монолитным участком перекрытия и одной из его опор. Максимальная длина температурного отсека каркасно-панельного здания составляет 60 м.
Таблица 10.1 – Ширина деформационного шва (размер А)
| Толщина стеновых панелей, м | Ширина деформационного шва, мм, при сечении колонн |
| 300х300 | 400х400 |
1 – защитный слой; 2 – эластичная мастика; 3 – упругий шнур; 4–колонна; 5 – кирпичная кладка; 6 – цементный раствор; 7 – ригель; 8 – плита перекрытия; 9 – бетон замоноличивания; 10 – два слоя рубероида; 11 – доска; 12 – просмолённая пакля; 13 – стальные уголки; 14 – штукатурка
Рисунок 10.5 – Решение деформационного шва в плоскости перекрытия
Наружные стены решаются в двух конструктивных вариантах:
— ненесущими, с двухрядной разрезкой на простеночные и поясные панели.
Конструкция панелей однослойная из лёгкого автоклавного ячеистого бетона или трёхслойная железобетонная с эффективными утеплителями. Номенклатуру сборных элементов наружных стен составляют поясные, простеночные, подкарнизные, парапетные, цокольные панели. Толщина легкобетонных панелей равна 250, 300, 350 и 400 мм, а из ячеистого бетона -250 и 300 мм.
Панели самонесущих стен устанавливают по цементно-песчаному раствору на цокольные и простеночные и крепят поверху на сварке по закладным деталям к колоннам. Панели ненесущих стен устанавливают на фасадные ригели, консоли колонн или опорные металлические столики колонн и закрепляются в трёх точках — к одной из опор и поверху к колоннам каркаса.
Привязка панелей наружных стен к каркасу единая – с зазором 20 мм между гранью колонны и внутренней плоскости стены. Фундаменты каркасно-панельных зданий серии 1.020-1 в зависимости от геологических условий площадки строительства могут быть решены сборными железобетонными стаканного типа, свайными с монолитным ростверком на кустах свай или в виде монолитной плиты.
Классификация и основные параметры фундаментов установлены в соответствии с СТБ 1076-97 «Конструкции бетонные и железобетонные фундаментов. Общие технические условия».
Фундаменты типа 1Ф устанавливаются под колонны сечением 300х300 мм; 2Ф – под колонны сечением 400 х 400 мм.
Источник