Конструктивные системы зданий

Фундаменты, стены, отдельные опо­ры и перекрытия — основные несущие элементы здания. Они образуют остов здания — пространственную систему вертикальных и горизонтальных несу­щих элементов.

Остов определяет так называемую конструктивную систему знания. В зави­симости от характера опирания гори­зонтальных несущих элементов (пере­крытий) на вертикальные несущие эле­менты (стены, отдельные опоры и бал­ки между ними) различают следующие конструктивные системы гражданских зданий (рис. 3.2): с несущими продоль­ными стенами; с несущими поперечны­ми стенами; с неполным каркасом; с полным каркасом и несущими стенами.

Кроме того, существуют здания, от­дельные части которых состоят из раз­личных конструктивных систем.

В зданиях с несущими продольными стенами (рис. 3.2, а) последние устраи­вают из тяжелых материалов, имеющих надлежащую прочность. Кроме того, наружные стены также должны удов­летворять теплозащитным требованиям. По такой конструктивной системе строят чаще кирпичные и крупноблочные дома.

Устойчивость такой конструктивной системыпоперечном направлении обес­печивается специально устраиваемыми поперечными стенами, которые не не­сут нагрузки от перекрытия. Такие поперечные стены возводятся лишь для ограждения лестничных клеток и в мес­тах, где они нужны для придания ус­тойчивости наружным стенам. Приме­нение указанной конструктивной системы дает большие возможности для реше­ния планировки помещений или, други­ми словами, имеется большая свобода в решении планировочных вопросов. Кроме того, при данной конструктивной системе требуется меньшее число типо­размеров сборных изделий.

В зданиях с поперечными несущими стенами (рис. 3.2, б) обеспечивается большая жесткость системы, однако увеличивается общая протяженность несущих внутренних стен. Тем не менее, такое решение в ряде случаев явля­ется рациональным, так как при этом к конструкциям наружных продольных стен предъявляются только теплозащит­ные требования и для их устройства можно применить легкие эффективные материалы.

Кроме того, иногда применяется сме­шанный вариант, при котором опорами для перекрытий служат как продоль­ные, так и поперечные стены.

Если вместо внутренних продольных или поперечных стен устраивается система столбов с опирающимися на них горизонтальными балками (прогонами), на которые, в свою очередь, опираются перекрытия, то такая система соответ­ствует зданию с неполным каркасом (рис. 3.2, в, г).

Если же вместо несущих наружных стен применены столбы, образующие вместе с внутренними столбами и бал­ками (прогонами) как бы скелет зда­ния, то такая конструктивная система определяет здания с полным каркасом (рис. 3.2, 5). В этом случае наружные стены выполняют только ограждающие функции и могут быть самонесущими или навесными. Самонесущие стены опираются на фундаменты или фунда­ментные балки и не воспринимают ни­каких нагрузок, кроме собственной мас­сы. Навесные стены опираются на го­ризонтальные элементы на уровне каж­дого этажа.

По характеру работы каркасы быва­ют рамные, связевые и рамно-связевые. Столбы и балки рамного каркаса (рис. 3.3, а) соединяются между собой жесткими узлами, образуя поперечные и продольные рамы, воспринимающие все действующие вертикальные и гори­зонтальные нагрузки. В зданиях со связевым каркасом (рис. 3.3, 6) узлы меж­ду столбами и балками нежесткие, по­этому для восприятия горизонтальных нагрузок необходимы дополнительные связи. Роль этих связей выполняют ча­ще всего перекрытия, образующие диа­фрагмы и передающие горизонтальные нагрузки на жесткие вертикальные диа­фрагмы (стены лестничных клеток, же­лезобетонные перегородки, шахты лиф­тов и др.). В практике строительства находят применение здания с комбини­рованным типом каркаса, который на­зывают рампо-связевым. В нем в одном направлении ставят рамы, а в другом — связи. В гражданском строительстве наибольшее распространение получили здания со связевыми каркасами.

Необходимо отметить, что примене­ние каркасной конструктивной системы наиболее выгодно для строительства крупнопанельных высотных жилых и общественных зданий.

Материалом для конструкций карка­са является железобетон, сталь, а для малоэтажных зданий столбы нередко выкладывают из кирпича. Для деревян­ных зданий каркас также выполняют из дерева.

В последние годы все более широкое распространение получает строительст­во зданий из объемных элементов (блок-коробок), в которых остов здания образуется коробчатыми элементами за­водского изготовления.