Конструктивные системы

Совокупность конструкций, обеспечивающих зданию пространственную жесткость и устойчивость, носит название несущего остова. Состав несущего остова определяется конструктивной системой здания.

По характеру конструктивной схемы различают пять основных конструктивных систем гражданских зданий: каркасную, стеновую (бескаркасную), объемно-блочную, ствольную и оболочковую (рис. 3.2, 3.3).

Рис. 3.2. Основные конструктивные системы зданий: а – стеновая;

б – каркасная; в – объемно-блочная; г – ствольная

Рис. 3.3. Схема размещения несущих и ограждающих элементов

в плане основных конструктивных систем:

а – стеновая; б – каркасная; в – объемно-блочная; г – ствольная;

д – оболочковая: 1 – несущая внешняя стена; 2 – ненесущие стены;

3 – внутренняя несущая конструкция; 4 – несущий объемный блок

Кроме основных, существуют комбинированные конструктивные системы, в которых одновременно используются несколько видов несущих элементов, например: полукаркасная с неполным каркасом (несущие наружные стены и внутренний каркас), каркасно-ствольная, ствольно-стеновая, ствольно-оболочковая и др. Выбор конструктивной системы зависит от архитектурного стиля, применяемого повсеместно, этажности здания, условий эксплуатации и назначения.

Бескаркасная система является основной в массовом жилищном строительстве домов различной этажности, каркасная и каркасно-диафрагмовая – в строительстве массовых общественных зданий, объемно-блочную и объемно-блочно-стеновую применяют в строительстве жилых домов, общежитий и гостиниц средней и повышенной этажности; ствольную, ствольно-стеновую и каркасно-ствольную – для жилых и общественных зданий высотой более 20 этажей; оболочковую, ствольно-оболочковую, оболочково-диафрагмовую – для многофункциональных зданий 40 и выше этажей. Конструктивные решения семейства ствольных и оболочковых систем применяются преимущественно в уникальных зданиях, в Западной Сибири используются редко, поэтому в данном пособии рассмотрим только каркасные, бескаркасные и полукаркасные здания.

Несущий остов бескаркасного здания, состоящий из фундаментов, стен и перекрытий, представляет собой пространственную жесткую коробку, в которой внутренние стены и перекрытия образуют систему плоских связей (диафрагм). Опорами для перекрытий служат продольные или поперечные стены, размещают их на расстоянии не более 6 м. В ближайшей перспективе будут применяться предварительно напряженные настилы, это позволит увеличить пролет до 9 и 12 м.

Несущий остов полукаркасного здания отличается тем, что внутренние несущие стены частично или полностью заменены внутренним каркасом, то есть одним или несколькими продольными рядами колонн, по которым уложены продольные или поперечные ригели.

Расстояние между осями продольных стен и колонн называется пролетами, а расстояние между осями колонн в ряду – шагом колонн. Система продольных и поперечных осей образует на плане здания прямоугольную сетку, называемую сеткой опор.

В каркасных зданиях несущий остов состоит из стоек (колонн) и горизонтальных связей – ригелей, в совокупности образующих пространственно жесткую систему, называемую каркасом. В полном каркасе, в отличие от внутреннего (неполного), стойки расположены не только внутри здания, но и по всему его наружному контуру.

Каркасная схема целесообразна для промышленных и общественных зданий с большими сосредоточенными, часто динамическими нагрузками, а также для любых зданий повышенной этажности. По бескаркасной схеме обычно возводят жилые здания с массивными стенами из кирпича, естественных камней, бетонных блоков и других материалов.