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
Источник
Технологии неполного сборного каркаса
Схемы неполного каркаса применяют в случаях:
— когда в реконструируемом здании демонтируют все внутренние продольные и поперечные стены и нагрузка от ригелей или плит перекрытия передается на стеновые конструкции;
— когда внутри реконструируемого здания демонтируют только поперечные стены, а существующую продольную стену включают в работу встроенной системы.
В технологических схемах неполного каркаса используют сборные железобетонные колонны и монолитные преднапряженные ригели. В качестве диска перекрытия применяют сборные железобетонные многопустотные плиты.
В первом случае при устройстве несущих ригелей поперек здания, последние одним концом опирают на колонны каркаса, а вторым — на продольные несущие наружные стены, которые способны воспринять нагрузку от ригелей и плит перекрытия (рис.25, а).
Рис. 25. Варианты встроенной системы неполного каркаса
а) — при установке плит перекрытия вдоль здания; б) — при установке плит перекрытия поперек здания; в) — при опирании плит перекрытия на продольную внутреннюю стену 1 — колонна; 2 — продольный ригель; 3 — наружная стена; 4 — продольная внутренняя стена; 5 — плита перекрытия; 6 — поперечный ригель
При варианте устройства несущих ригелей вдоль реконструируемого здания по оси демонтируемой внутренней стены, плиты перекрытия устанавливают поперек здания с опорой одного конца на продольный ригель, а второго — на продольную наружную стену (рис.25, б). Для опирания плит перекрытия в продольных наружных стенах необходимо устраивать горизонтальные штрабы, которые после монтажа плит должны заделываться бетонной смесью. Дополнительно следует предусмотреть анкеровку плит перекрытия с наружной стеной.
Когда несущая способность наружных продольных стен не позволяет принять нагрузку от несущих ригелей или плит перекрытия, то в этом случае у простенков продольных стен устанавливают колонны, на которые вдоль здания устраивают несущие ригели. Плиты перекрытий в этом случае одним концом опирают на существующую продольную внутреннюю стену, а вторым — на несущие ригели, установленные на колонны каркаса около внутренней грани наружных стен (рис. 25, в). Продольные наружные стены превращаются в самонесущие.
Технологическая цепочка встроенной системы неполного каркаса из сборных железобетонных колонн включает следующие циклы:
— устройство фундаментов стаканного типа под сборные железобетонные колонны каркаса или фундаментной плиты с подколонниками при надстройке этажей;
— монтаж колонн каркаса с креплением их в фундаментах стаканного типа;
— устройство опорных гнезд в наружных стенах для установки сборных железобетонных ригелей или горизонтальных штраб для опоры плит перекрытия;
— установка сборных ригелей;
— монтаж плит перекрытия;
— монтаж сантехкабин, лифтовых шахт, вентблоков, лестничных маршей и площадок;
— выполнение работ, связанных с надстройкой этажей.
Устройство опорных гнезд в наружных стенах для установки сборных железобетонных ригелей для этой системы является наиболее трудоемким процессом, так как от него зависит целостность встроенной системы неполного каркаса.
При реконструкции зданий с деревянными перекрытиями целесообразно использовать неполный железобетонный каркас из монолитных колонн с плоскими сборно-монолиными дисками перекрытий из многопустотных плит. В этом случае демонтируют деревянные перекрытия, внутреннюю продольную стену и перегородки. При этом полностью сохраняются наружные стены, ленточные фундаменты внутренней стены, а также стены лестничных клеток. Это позволяет расчистить внутренний объем здания и обеспечить гибкую планировку помещений с возможностью ее изменения на любой стадии эксплуатации.
Работы по устройству встраиваемого в существующий объем здания неполного каркаса осуществляются следующим образом. Для восприятия сосредоточенной нагрузки от колонн встраиваемого каркаса ленточные фундаменты усиливают по боковым сторонам железобетонными обоймами. Затем устанавливают щитовую опалубку и производят бетонирование монолитных колонн каркаса. После распалубки колонн в местах размещения монолитных ригелей устанавливают монтажно-технологическую оснастку из телескопических стоек, балок и щитов из ламинированной фанеры, служащую временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит (рис. 21).
Рис. 21. Общий вид монтажно-технологической балочно-стоечной оснастки
На опалубку устанавливают рабочую арматуру монолитных ригелей, монтируют многопустотные плиты с зазорами между торцами и опалубкой монолитных ригелей и производят заполнение бетонной смесью зазоров между плитами с виброуплотнением глубинными вибраторами.
Опирание сборных многопустотных плит перекрытия на наружные стены осуществляют дискретно с шагом 800 мм посредством армирования монолитных железобетонных выступов крайних продольных ригелей, наглухо забетонированных в существующих нишах от демонтированных деревянных балок (рис. 10).
.10. Узел сопряжения сборно-монолитного диска перекрытия с существующей наружной стеной (а) и общий вид примыкания (б)
Для более прочного сопряжения крайнего ригеля с наружной стеной к каркасу ригеля крепят каркасы консолей, которые заводят в нишу на глубину 250 мм, а затем осуществляют заделку ниши бетонной смесью и одновременно производят бетонированием ригеля.
При использовании встроенной системы неполного каркаса возможность надстройки этажей ограничивается несущей способностью стен. Сборно-монолитная встроенная система со сборными несущими ригелями и монолитным диском перекрытия. Система применяется при реконструкции зданий с кирпичными стенами и надстройкой несколькими этажами. Она используется в зданиях прямоугольной формы в плане с различным шагом оконных проемов и высоте этажей. Технология возведения сборно-монолитная встроенная каркасная система с преднапряженными несущими конструкциями включает: цикл устройства фундаментной плиты из бетона классов В-15-В-25 с фундаментами под колонны стаканного типа; монтаж многоярусных колонн с выверкой и временным креплением с помощью подкосов; поярусный монтаж ригелей и стенок жесткости; установку элементов несъемной опалубки с дополнительным армированием и бетонированием междуэтажного диска перекрытия. В сборно-монолитной встроенной каркасной системе используются многоэтажные колонны, в которых в местах сопряжения с ригелями и перекрытиями отсутствует бетон. Стык колонн при их наращивании производится по штепсельной схеме, что исключает применение сварочных работ. Ригели выполняются предварительно напряженными из бетонов класса В-30. Их ширина принимается равной ширине колонн примыкания, а высота рассчитывается в зависимости от шага колонн, пролета и длины ригеля. Ригели изготавливаются на специальных стендах с использованием предварительно напряженной канатной арматуры. Данная технология обеспечивает получение ригелей заданной длины для зданий с различной шириной корпусов. В верхних зонах ригелей размещаются замкнутые хомуты, обеспечивающие прочную связь с монолитной плитой перекрытия. Сборно-монолитные диски перекрытия состоят из несъемной железобетонной преднапряженной опалубки толщиной 60 мм, которая устанавливается на плоскость ригелей. Перед бетонированием необходимо обеспечить шероховатость поверхности несъемной железобетонной опалубки за счет перфорации или пескоструйной обработки и выполнить дополнительное армирование, чтобы обеспечить надлежащую адгезию и проектную прочность сборно-монолитного перекрытия.
В процессе монтажа каркаса в местах примыкания ригелей и элементов перекрытия выполняются дополнительное армирование и омоноличивание. При омоноличивании образуется узел, обеспечивающий пространственную жесткость каркаса (рис 105). Омоноличивание плиты перекрытия в зоне сопряжения с ригелем создает тавровое рабочее сечение, где сборный ригель является ребром тавра, а его верхней полкой служит примыкающий участок плиты перекрытия. В верхних зонах ригелей размещаются замкнутые хомуты, обеспечивающие связь со сборно-монолитной плитой перекрытия.
Рис.105. Узлы сопряжения колонн с ригелями и элементами перекрытия
А— с использованием несъемной опалубки; Б-с перекрытием из многопустотного настила; 1 — колонны; 2— ригели; 3— несъемная опалубка из преднапряженных плит толщиной 60 мм; 4— монолитная часть перекрытия; 5 — омоноличенный узел ригелей и колонны; 6-хомут с подкосами; 7 — многопустотный преднапряженный настил перекрытия; 8— монолитный участок
Наиболее эффективным является использование в качестве перекрытия преднапряженного многопустотного настила, изготавливаемого по экструзионной технологии. Это позволяет получать требуемую длину изделий по резательной технологии с минимальными трудозатратами. Применение многопустотного настила исключает использование в больших объемах монолитного бетона для перекрытия, что особенно важно при реконструкции зданий в зимний период времени в условиях отрицательных температур. Толщина сборных плит перекрытий колеблется от 150 до 400 мм, что позволяет перекрывать пролеты до 20 м. На рис. 104 приведены конструктивно-технологические схемы встроенных систем с перекрытиями из несъемной опалубки по преднапряженным ригелям (рис. 104, а) и с использованием многопустотного настила (рис.104, б).
Рис .104. Конструктивно-технологическая схема встроенного сборно-монолитного каркаса
а) — с использованием несъемной опалубки перекрытий; б) — с перекрытиями из многопустотного настила; 1- монолитная фундаментная плита; 2 -стаканы фундаментов колонн; 3 — многоярусные колонны; 4 — преднапряженный ригель; 5- железобетонная несъемная опалубка перекрытий; 6 — монолитный бетон; 7- сборный многопустотный настил; 8 — стойки с распределительными балками; 9 -подкосы; 10 — хомут
Сборно-монолитная встроенная система отличается от ранее рассмотренных меньшей трудоемкостью работ за счет использования бессварных соединений колонн, ригелей и плит перекрытия. Кроме того, применение крупногабаритных сборных плит перекрытия повышает уровень технологичности и снижает машиноемкость процесса устройства диска перекрытия.
Сборно-монолитная встроенная система с монолитными несущими ригелями. Эта система (серия Б1.020.1-7) разработана в институте «БелНИИС». Основными несущим и элементами конструктивной системы являются: железобетонный каркас с плоскими сборно-монолитными дисками перекрытий, образованными сборными многопустотными плитами и сквозными на всю ширину и длину здания монолитными несущими и связевыми ригелями, скрытыми в пределах толщины многопустотных плит перекрытия (рис.107).
Рис. 107. Конструктивно-технологическая схема встроенного сборно-монолитного каркаса
1 — колонны; 2- сборные многопустотные плиты; 3 — монолитные несущие ригели; 4 — монолитные связевые ригели; 5,6 — консоли диска перекрытия (для устройства балконов, эркеров и т.п.); 7- монолитные участки перекрытия; 8 — стенки вертикальных диафрагм жесткости, совмещенные с ограждениями лестнично-лифтового узла
Монолитные несущие и связевые ригели в сочетании с монолитными бетонными швами плит перекрытий объединяют между собой все элементы каркаса в единую пространственную несущую систему, способную воспринять все приложенные к зданию нагрузки и воздействия.
Несущие ригели выполняют прямоугольного, либо таврового сечения. Они располагаются в плоскости перекрытия между торцами многопустотных плит. Несущие ригели, расположенные на краю диска перекрытия и размещаемые в наружных стенах здания, могут быть выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит, а для подвальных перекрытий — с увеличенной высотой сечения с выпусками монолитного ребра ригеля книзу на требуемую величину.
В системе могут быть реализованы следующие схемы размещения несущих ригелей:
— с поперечным расположением;
— с продольным расположением;
— с комбинированным расположением, когда для одной ячейки каркаса один и тот же ригель является несущим, а для смежной — связевым.
Монолитные связевые ригели, размещаемые вдоль плит перекрытия, во всех случаях выполняют прямоугольными на высоту сечения плит или выступающими кверху на высоту стяжки пола (40 мм). При расположении связевых ригелей на краю диска перекрытия, они могут быть развиты по высоте книзу.
Несущий каркас встроенной системы выполняют из сборных или монолитных железобетонных колонн квадратного, прямоугольного или иного очертания. Для каркаса применяют колонны, как поэтажной разрезки, так и многоэтажные. Многоэтажные колонны по высоте содержат в уровнях дисков перекрытий сквозные проемы для пропуска несущих и связевых ригелей.
Одноэтажные колонны стыкуют в уровне дисков перекрытия, а многоэтажные — над перекрытиями в сечениях с минимальным значением изгибающего момента. Для соединения колонн по высоте разработаны специальные конструкции винтовых соединений стыков сборных одноэтажных (а) и многоэтажных колонн (б), представленных на рис. 102.
Рис.4. Конструкции винтовых соединений стыков сборных одноэтажных (а) и многоэтажных колонн (б)
1- колонны; 2- продольная рабочая арматура; 3 — арматурные сварные сетки; 4 — анкерные стержни; 5 — торцовые стальные листы; 6 — угловые ниши у торцов колонн; 7 — соединительные шпильки; 8 — гайки; 9- диск перекрытия
Винтовые соединения колонн по высоте осуществляются с помощью соединительных шпилек с нарезанной по концам резьбой. Шпильки вставляются в отверстия опорных стальных листов колонн, а затем стягиваются гайками через угловые ниши у торцов колонн. После установки верхней колонны в проектное положение зазор между торцовыми листами заполняют высокопрочным мелкозернистым бетоном.
Каркасы с несущими ригелями постоянной ширины сечения при многопустотных плитах с высотой сечения 220 мм применяют при пролетах до 7,2 м. При необходимости увеличения размера пролета используют сборные многопустотные плиты сечением 260 и 300 мм, изготовленные по экструзионной технологии, или увеличивают ширину несущих ригелей, расположенных у колонн, в 1,8-2,5 раза больше, чем в середине пролета. Для этого, многопустотные плиты, расположенные непосредственно у связевых ригелей выполняют соответственно короче по длине, чем остальные плиты (рис. 2). Таким образом, в одном здании размер шага колонн вдоль обеих осей может иметь различные значения, определяемые архитектурно-планировочным решением здания.
Применение монолитных ригелей в дисках перекрытий позволяет с наружной стороны здания устроить балконы или лоджии, плиты для которых будут устанавливаться на консоли, пропущенные сквозь кирпичную кладку стен (рис. 2).
Рис.2. Вариант конструкции каркаса с увеличенными размерами сетки колонн
а)- план диска перекрытия; б)- сечения несущего ригеля в середине пролета (А-А) и у колонны (Б-Б);
1- колонна; 2- сборная многопустотная плита; 3- несущий монолитный ригель; 4- верхние полки несущего ригеля; 5- связевой ригель; 6- бетонные шпонки несущего ригеля; 7- рабочая арматура несущего ригеля; 8- консоли несущего ригеля; 9- сборная многопустотная плита для устройства консоли балкона, 10 — теплоизоляционная прокладка между балконной плитй и наружной стеной
Пространственная жесткость каркаса обеспечивается применением сборных железобетонных диафрагм, которые одновременно являются ограждениями лестнично-лифтового узла.
В качестве сборных плит диска перекрытия используются типовые многопустотные плиты толщиной 220 мм или плиты безопалубочного формования, изготовленные по экструзионной технологии (рис.8).
Рис.8. Многопустотные плиты дисков перекрытия
а) — с выпусками рабочей арматуры длиной 150 мм; б) — плиты безопалубочного формования
Сборные типовые многопустотные плиты имеют по обеим торцам цилиндрические полости глубиной 100 + 20 мм и выпуски арматурных стержней длиной 150 ± 10 мм рабочей арматуры. Плиты опираются на монолитные несущие ригели посредством бетонных шпонок, образующихся при их бетонировании в открытых полостях по торцам плит. Кроме того, сопряжение торцов плит с несущими ригелями осуществляется за счет выпусков арматурных стержней рабочей арматуры плит перекрытия, которые обеспечивают прочное соединение плит с несущими ригелями каркаса. На боковых поверхностях плит выполнены шпоночные углубления, обеспечивающие их совместную работу с соседними плитами в межплитных швах (рис.8, а).
Многопустотные плиты безопалубочного формования нарезают требуемой длины согласно проекта. Номинальная ширина плит составляет 120 и 150 см. Сквозные продольные пустоты могут иметь круглое, прямоугольное, овальное или других форм сечение. Вдоль боковых поверхностей плит выполнены продольные пазы, предназначенные для образования межплитного шва. Плиты снабжены только продольным рабочим армированием и не имеют поперечного армирования. Выпусков арматуры на торцах плиты не имеют. В связи с этим соединение плит безопалубочного формования с несущими ригелями осуществляется за счет одиночных арматурных стержней (6) и плоских сварных сеток (8), которые укладывают в продольные швы плит поперек несущих ригелей на требуемую длину анкеровки с последующим заполнением швов мелкозернистым бетоном (рис. 1)
.
Рис.1. Фрагмент плана диска перекрытия (а) и сечения межплитных швов (б)
1- колонны; 2- сборные многопустотные плиты; 3- несущие ригели; 4- связевые ригели; 5- межплитные швы омоноличивания; 6- верхняя и нижняя рабочая арматура межплитных швов поперек несущих ригелей; 7- сквозная арматура затяжек крайних ячеек перекрытия; 8- плоские сварные каркасы с поперечной арматурой
Для пропуска вертикальных инженерных коммуникаций (вентблоки, канализационные стояки и т.п.) через перекрытия предусмотрено применение санитарно-технических плит корытного сечения (рис. 11). В этих плитах шириной 120 и 150 мм вся продольная рабочая арматура находится в двух боковых ребрах и имеет выпуски за торцы плит. Средняя часть плиты имеет легкое проволочное армирование, позволяющее простыми средствами образовать в ней сквозные проемы требуемого размера.
Рис. 11. Санитарно-техническая плита корытного сечения с выпусками продольной арматуры
Технология устройства сборно-монолитного варианта встроенной системы с монолитными несущими и связующими ригелями включает следующий цикл работ. В случаях реконструкции зданий без дополнительной надстройки, фундаменты под колонны каркаса выполняют монолитными или сборными стаканного типа. Когда же при реконструкции предусмотрена надстройка дополнительных этажей, то в качестве фундамента используется железобетонная монолитная плита соответствующего размера и класса бетона. Затем осуществляют монтаж колонн с креплением их в фундаментах стаканного типа. При достижении прочности стыка колонн с фундаментами не менее 70 % в местах размещения ригелей (в створах колонн и по периметру стеновых ограждений) устанавливается монтажно-технологическая оснастка из телескопических стоек со щитами из ламинированной фанеры, которые являются временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит с зазором между торцами плит и опалубкой монолитных ригелей (рис.1, а).
Рис.1. Поддерживающая монтажно-технологическая оснастка из телескопических стоек (а) и многопустотные плиты, уложенные в проектное положение (б) с арматурой ригелей
При использовании сборных двухэтажных колонн, ригели пропускают через сквозные проемы в колоннах, а арматурные каркасы несущих и связевых ригелей размещают соответственно между торцами плит или вдоль их боковых сторон (рис.1, б). Далее по месту устанавливают арматуру надопорных узлов и арматуру межплитных швов поперек несущих ригелей у концов плит. Арматурные каркасы фиксируют в проектном положении и в образовавшиеся пустоты между торцами и боковыми сторонами сборных плит укладывают бетонную смесь с уплотнением глубинными вибраторами.
После набора бетоном монолитных ригелей распалубочной прочности, оснастка демонтируется и переставляется на следующие захватки с повторением всего технологического процесса на следующих этажах здания. При этом надземная часть здания ведется с использованием 2- и 3-ярусных колонн. Монтаж колонн осуществляется последовательно по захваткам на все здание. Это обеспечивает последующую установку стенок жесткости, ригелей и плит перекрытий при достижении прочности стыка не менее 70 %.
В каркасах встроенных систем предусмотрена возможность применения монолитных железобетонных колонн. Для этих колонн применяют два варианта стыковочных соединений по высоте в уровне диска перекрытия (рис.66).
По первому варианту продольная арматура 5 нижней колонны выходит с изгибом через перекрытие кверху на высоту, требуемую для анкеровки с продольной арматурой верхней колонны (рис.6, а). В пределах напуска арматуры нижней и верхней устанавливают поперечную арматуру в виде хомутов 7 и производят бетонирование стыка высокопрочным мелкозернистым бетоном с уплотнением бетонной смеси. При втором варианте стыковочного соединения колонн рабочую арматуру выполняют с обрывом над верхом нижнего перекрытия и под низом верхнего перекрытия (рис.6, б). Затем внахлест и параллельно рабочей арматуры стыкуемых колонн размещают в обе стороны от перекрытия (кверху и книзу) арматурные коротыши 6 из той же стали, что и рабочая арматура колонн, устанавливаю сварные сетки 8 и места стыков заполняют самоуплотняющими бетонными смесями.
Рис.6. Варианты конструкции стыков монолитных колонн с дисками перекрытий
а)- рабочая арматура колонн выполнена с изгибом; б) — рабочая арматура колонн выполнена прямолинейной; 1- монолитная железобетонная колонна; 2- диск перекрытия; 3,4 — рабочая арматура соответственно нижней и верхней колонн; 5 — изгибаемая рабочая арматура колонны; 6- стыковочные коротыши; 7 — хомуты; 8 — сварные сетки
Работы по устройству каркаса с монолитными колоннами осуществляются в следующем порядке. Сначала устанавливают опалубку и бетонируют колонны подвального этажа с устройством выпусков их рабочей арматуры. Затем монтируют опалубку колонн 1-го этажа, раскрепляя ее в проектном положении и производят укладку бетонной смеси с виброуплотнением. После распалубки колонн в местах размещения монолитных ригелей устанавливают монтажно — технологическую оснастку из телескопических стоек со щитами из ламинированной фанеры, уложенной по балкам, служащую временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит с зазорами между торцами и опалубкой монолитных ригелей.
Рис. 4. Общий вид монтажно-технологической балочно-стоечной опалубки (а), монтаж сборных многопустотных плит перекрытий (б) и укладка бетонной смеси (в) в опалубку продольных ригелей и оставленные зазоры между плитами
В опалубку устанавливают рабочую арматуру продольных монолитных ригелей, после чего монтируют многопустотные плиты перекрытий (рис. 4,б) и производят заполнение бетонной смесью опалубки ригелей и зазоров между плитами с виброуплотнением глубинными вибраторами (рис.4, в). После набора бетоном монолитных ригелей распалубочной прочности осуществляют разборку оснастки, которую затем переставляют на следующие ярусы здания с повторением технологического цикла.
Надземная часть здания ведется с использованием 2- и 3-ярусных колонн. Монтаж колонн осуществляется последовательно по захваткам на все здание. Это обеспечивает последующую установку стенок жесткости, ригелей и плит перекрытий при достижении прочности стыка не менее 70 %.
Сборно-монолитная встроенная система с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами. При этой системе внутренние поперечные и продольные несущие стены выполняются в монолитном варианте, а междуэтажные перекрытия — из сборного предварительно напряженного многопустотного настила. В сборном варианте монтируются также лестничные площадки, марши, объемные блоки сантехкабин и шахты лифта. В зависимости от грунтовых условий фундаментами под встроенную систему могут служить перекрещивающиеся ленты, плиты сплошного или кессонного типа в монолитном исполнении. Основным условием создания фундаментов является учет восприятия нагрузок как встраиваемой части здания, так и надстраиваемых этажей. Имея самостоятельный фундамент, монолитные внутренние поперечные и продольные стены воспринимают все эксплуатационные нагрузки, превращая существующие наружные стены в самонесущие ограждающие конструкции.
Монолитные стеновые конструкции выполняют функции несущих стен и обеспечивают пространственную жесткость встроенной системы. Взаимодействие наружных ограждающих конструкций с внутренними поперечными стенами повышает их пространственную жесткость и в ряде случаев несущую способность.
Применение внутренних монолитных стен позволяет организовать практически любую высоту этажей в реконструируемом здании. Кроме того, внутренние несущие стены могут иметь шаг равный размеру квартиры (до 18-20 м), что позволяет осуществлять гибкую планировку и перепланировку помещений на любом этапе эксплуатации квартиры. Для возведения монолитных стен наиболее рационально применение укрупненных опалубочных щитов из водостойкой фанеры, алюминиевой опалубки ЦНИИОМТП и др.
Рис. 9.13. Укрупненные опалубочные щиты для возведения линейных участков (а) и при пересечении стен (б)
1 — опалубочный щит; 2 — плита перекрытия; 3 — анкеры из арматурной стали; 4 — распорные анкеры; 5 — существу.щая стена; 6 — крепежный элемент
Наиболее важными показателями опалубочных систем являются обеспечение плотности стыковых соединений, исключение деформативности от действия гидростатического и динамического давления бетонной смеси, а также их оборачиваемость. Оснащение опалубочных щитов системой подкосов обеспечивает быструю выверку их в проектное положение. Применение специальных бортовых элементов щитовой опалубки позволяет получать высокоточные опорные поверхности внутренних стен, которые обеспечивают создание единого горизонта для монтажных работ при установке вышерасположенной щитовой опалубки.
Бетонирование стен осуществляется по захваткам, длина которых составляет 10-12 м. Укладка смеси осуществляется послойно с толщиной слоев 0,5-0,6 м с обязательным уплотнением глубинными вибраторами. Время уплотнения бетонной смеси существенно влияет на качество бетонируемой конструкции, так как повышение времени уплотнения ведет к расслоению, а недостаточная продолжительность вибродействия — к неоднородному уплотнению бетонных слоев. В связи с этим оно определяется экспериментально и оптимизируется в зависимости от подвижности и толщины бетонируемой конструкции.
Значительное внимание необходимо уделять выполнению арматурных работ, которые целесообразно осуществлять из отдельных стержней с ручной вязкой. При этой технологии исключаются сварные соединения, что обеспечивает высокую надежность и прочность монолитным конструкциям.
Для организации дверных проемов во внутренних стенах предусматриваются проемообразователи, которые устанавливаются внутри опалубочных щитов с использованием специальной системы крепления.
В качестве горизонтального диска междуэтажных перекрытий целесообразно применять большепролетные многопустотные плиты перекрытия, изготовленные по экструзионной технологии. Применение сборных перекрытий пролетом 18-20 м позволяет не только снизить удельный расход материалов, ускорить процесс реконструкции и создать свободные планировочные объемы. Использование сборных плит перекрытия дает возможность без значительных технологических перерывов осуществлять их нагружение, что весьма важно при организации поточного производства работ. Монтаж плит перекрытия осуществляется при наборе прочности монолитных стен не менее 50 % проектной.
На рис. 107 приведена конструктивно-технологическая схема встроенной сборно-монолитной системы. Она включает цикл технологических операций: бетонирование фундаментной плиты 6; установка опалубочных щитов; возведение монолитных внутренних поперечных и продольных стен; устройство пристеночных железобетонных диафрагм у торцевых стен зданий 4; монтаж многопустотного железобетонного настила перекрытия 2; сборных фрагментов лестничной клетки 5 и других встроенных элементов.
С 
Рис . 107. Сборно-монолитная встроенная система
1 — монолитные внутренние несущие стены; 2 — многопустотный настил перекрытий; 3 — сборные ж/б лестничные марши и площадки; 4 — пристеночная железобетонная диафрагма; 5 — лифтовая шахта; 6 -плитный фундамент; 7 — диафрагма жесткости; 8 — металлический ерш
Соединение наружных стен с монолитными поперечными стенами осуществляется специальными анкерными соединениями, которые устанавливаются в наружных стенах (рис.107, узелА). Количество распорных анкеров, глубина установки и геометрические параметры определяется расчетом. Для стен из кирпича марки 75 диаметр анкера составляет 20 мм, а глубина заложения 100-120 мм.
Встроенные системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами и монолитным диском перекрытия. Дальнейшим решением встроенной системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенамиявляетсясистема, в которой вместо сборных плит перекрытия используется монолитный диск перекрытия. Она в отличие от рассматриваемой выше встроенной системы может применяться при реконструкции зданий с разнообразными архитектурными формами в плане (включая криволинейные) и с различной высотой этажа, где использование сборных конструкций затруднено из-за большого количества доборных элементов.
Встроенные системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами и монолитным диском перекрытия позволяют осуществлять планировку помещений как в сторону увеличения числа комнат, так и укрупнения их. Гибкая система планировки достигается за счет применения индустриальных перегородок из пазогребневых плит или каркасно-обшивных систем.
Безбалочные монолитные встроенные системы состоят из монолитных колонн, монолитного ядра жесткости в виде лестнично-лифтовой шахты и монолитного перекрытия. Встроенные системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами могут выполняться по стеновой (рис. 9.22, а) и безбалочной каркасной системе с ядрами жесткости в виде лестнично-лифтовых узлов (рис. 9.22,б). Стеновая встроенная система применятся в тех случаях, когда наружные стены способны принять нагрузки от монолитного диска перекрытия, а безбалочная каркасная система — когда несущая способность наружных стен недостаточна для восприятия нагрузки от монолитного диска перекрытия.
Рис. 9 22. Стеновая (а) и безбалочная (каркасная) (б) встроенные системы
1- внутренни несущие монолитные стены; 2 — лифтовая шахта; 3 — монолитные колонны безбалочной системы; 4 — монолитное перкрытие
Использование встроенной монолитной системы по стеновой схеме предусматривается опирание монолитного перекрытия на наружные стены путем устройства горизонтальных штраб и специальных металлических анкеров, которые обеспечивают связь перекрытия со стеновой конструкцией (рис.9.23, а).
При устройстве встроенной системы монолитного каркасного типа, когда наружные стены исключаются из работы, необходимо предусмотреть систему примыкающих к наружным стенам колонн или монолитных стеновых элементов (рис.9.23, б), которые должны располагаться в простеночном пространстве. Это обстоятельство позволяет снизить объем работ по усилению наружных стен, которые превращаются в самонесущие конструкции.
Рис. 9.23. Варианты опирания монолитных прекрытий на наружные стены (а) и пристенные колонны (б)
1 — наружная стена; 2 — монолитное перекрытие; 3 — опалубка; 4, 5 — балки и прогоны опалубки; 6 — опорные телескопические стойки
Процесс возведения встроенной системы включает несколько технологических циклов, включающих армирование и установку опалубки вертикальных конструкций продольных и поперечных стен и колонн. После бетонирования конструкций и приобретения распалубочной прочности осуществляется демонтаж опалубки, ее очистка, перенос и установка на новой захватке. Затем осуществляется устройство опалубки горизонтального диска перекрытия с армированием его и укладкой и уплотнением бетонной смеси. При использовании монолитных встроенных систем значительное внимание необходимо уделить опалубке перекрытия, которая поддерживается системой телескопических стоек. Это особенно важно при выполнении реконструктивных работах, так как телескопические стойки обеспечивают установку опалубки на любой высоте этажа.
Важное место в технологической цепочке монолитной встроенной системы занимает процесс твердения бетона, так как от него зависит интенсивность набора прочности бетоном и сроки для выполнения последующих строительных операций.
. В настоящее время разработаны современные технологии выполнения монолитных работ, которые по темпам приближаются к сборному варианту. Значительная роль при этом отводится ускоренным процессам твердения бетона с помощью использования химических добавок, применения технологии прогрева греющими проводами, гибкими графитовыми лентами, термоактивными подвесными опалубками и другими способами, позволяющими достичь требуемой прочности бетона для зимних условий за 32-48 ч и для летних условий — за 24-26 ч. Для ускорения сроков твердения применяют мягкие и жесткие режимы тепловой обработки бетонной смеси. При мягких режимах тепловой обработки используют прогрев греющими проводами и камерный прогрев теплогенераторами. Применение жестких режимах тепловой обработки с использованием термоактивных щитов обеспечивает распалубочную прочность бетона в течение 18-24 ч.
Транспортировка, укладка и уплотнение бетонной смеси занимает заметное место в системе монолитного строительства. В стесненных условиях производства работ при бетонировании фундаментов, перекрытий, колонн и других конструктивных элементов целесообразно использовать авто — и стационарные бетононасосы с подачей бетонной смеси через оконные проемы (рис. 9.25).
Рис.9.25. Подача бетонной смеси автобетононасосом для устройства монолитных перекрытий
Использование индустриальных опалубочных систем, эффективных средств подачи и кладки бетонной смеси, а также ускоренных режимов твердения бетона обеспечивает общую продолжительность работ на каждом этаже реконструируемого здания в пределах 5-7 рабочих дней.
При выполнении работ по надстройке здания сохраняется прежняя технология, связанная с установкой опалубки и бетонирования стен или колон каркаса. Отличительной чертой явля
Источник