5.2 Классификация конструктивных схем зданий
5.2.1 По способу восприятия горизонтальных усилий каркасы делят на три конструктивные схемы (таблица 5.1), в наименованиях которых содержатся две их основные характеристики – тип узлов сопряжения горизонтальных и вертикальных элементов каркаса и способ восприятия горизонтальных усилий:
- связевые;
- рамно-связевые;
- рамные.
В таблице 5.2 приведены примеры расположения элементов жесткости в плане здания и их конструктивные решения.
Т а б л и ц а5.1 – Расчетные схемы вертикальных рам каркасно-балочных (ригельных) зданий
| Типы рамы | Схемы каркасов | ||||||||||||||
| Связевые | Рамно-связевые | Рамные | |||||||||||||
| Поперечные |
|
|
| ||||||||||||
| Продольные |
|
|
| ||||||||||||
| Обозначения: 1 – колонна; 2 – перекрытие; 3 – шарнирный узел; 4 – жесткий узел. | |||||||||||||||
Т а б л и ц а 5.2 – Расположение элементов жесткости в плане здания и их конструктивные решения
| Металлические связи | Диафрагмы жесткости | Ядра жесткости | ||||||||||||
|
|
| ||||||||||||
|
|
| ||||||||||||
| Обозначения: 1 – колонна; 2 – ригель перекрытия;3 – металлическая связь (связевая панель); 4 – диафрагма жесткости; 5 – ядро жесткости. | ||||||||||||||
5.2.2 В каркасных (ригельных) зданиях усилия от вертикальных нагрузок и воздействий следует воспринимать плитами перекрытий и покрытий, а затем через ригели (балки) передавать на колонны. Горизонтальные нагрузки и воздействия (ветровые, температурные, силовые) следует передавать через жесткий диск перекрытия на рамы или вертикальные элементы жесткости (связевые панели, диафрагмы и ядра жесткости), обеспечивающие устойчивость здания в поперечном и продольном направлениях.
5.3 Связевые каркасы
5.3.1 В связевом каркасе предусмотрено максимальное разделение несущих элементов по назначению и минимальное их взаимовлияние. Вертикальные несущие элементы колонны каркаса следует сопрягать с элементами перекрытия – ригелями и плитами, условно шарнирно (рисунок 5.2).
5.3.2 Устойчивость каркаса следует обеспечивать вертикальными элементами жесткости, воспринимающими горизонтальные нагрузки, передаваемые диском перекрытия.
В качестве вертикальных элементов жесткости следует использовать: - диафрагмы жесткости (сплошные или с проемами) (рисунок 5.3):
- связевые панели с треугольной, портальной или крестовой решеткой (рисунок 5.4);
- ядра жесткости (рисунок 5.5).
5.3.3 На температурный блок в каждом направлении должно быть не менее двух вертикальных элементов жесткости (кроме ядер жесткости), т. е. не менее четырех на блок, за исключением двухпролетных зданий, где их число должно быть не менее трех. Минимально необходимое число элементов жесткости следует определять расчетом с учетом 6.1.9.
 | |
| 842 × 862 пикс. Открыть в новом окне | |
а– сопряжение ригеля с колонной со скрытой прямоугольной консолью; б – сопряжение ригеля с колонной со скрытой консолью и верхней монтажной соединительной пластиной
Рисунок 5.2 – Конструкции сопряжений ригеля с колонной в связевом каркасе
 | |
| 417 × 340 пикс. Открыть в новом окне | |
а – с полкой для опирания плит; б – плоская
Рисунок 5.3 – Диафрагмы жесткости
 | |
| 672 × 278 пикс. Открыть в новом окне | |
а– треугольная решетка; б – портальная решетка; в – крестовая решетка
Рисунок 5.4 – Связевые панели с металлической решеткой
 | |
| 628 × 180 пикс. Открыть в новом окне | |
а– сборные; б – монолитные
Рисунок 5.5 – Ядра жесткости
5.3.4 Геометрические оси всех связевых панелей, расположенных в одном температурном блоке, не должны пересекаться в одной точке.
5.3.5 В одном температурном блоке возможно применение разных вертикальных элементов жесткости в зависимости от объемно-планировочных решений. Наряду со связевыми панелями допускаются диафрагмы жесткости, образуемые конструктивными решениями стен (ограждений) вокруг лестниц и лифтов.
5.3.6 Для зданий с симметричным планом вертикальные элементы жесткости следует располагать симметрично. Для зданий с несимметричным планом вертикальные элементы жесткости следует располагать таким образом, чтобы линия действия результирующей ветровой нагрузки совпадала с центром жесткости зданий. При несовпадении горизонтальной нагрузки с центром жесткостей зданий дополнительно следует учитывать горизонтальные перемещения от неравномерных вертикальных деформаций и кручения зданий вокруг центра вращения. Допускается не учитывать дополнительно горизонтальные перемещения при несовпадении до 6 м.
5.3.7 Расстояние между вертикальными элементами жесткости на плане зданий следует определять с учетом возможности восприятия горизонтальных нагрузок связевыми плитами, ригелями и их узловыми сопряжениями в плоскости дисков перекрытий. При этом диски перекрытий и покрытия из сборных железобетонных плит допускается рассматривать как высокие изгибаемые составные элементы, опоры которых – вертикальные элементы жесткости.
5.3.8 Совокупность вертикальных и горизонтальных нагрузок вызывает в элементах диска перекрытий и в их соединениях усилия растяжения, сжатия и сдвига.
Сжимающие усилия воспринимаются всем поперечным сечением элементов диска, а на растяжение работает дополнительная арматура межколонных плит, ригели и сварные швы в узлах их крепления к колоннам и плит к ригелям.
Сдвигающие усилия в дисках перекрытия и покрытия воспринимаются плитами по площадкам опирания на ригели, межплитными боковыми и торцевыми швами, сварными соединениями в зонах опирания плит и ригелей. Для обеспечения восприятия сдвиговых усилий швами на стыкуемых поверхностях сборных элементов следует предусматривать углубления для образования растворных шпонок (рисунок 5.6).
 | |
| 558 × 125 пикс. Открыть в новом окне | |
а– замкнутые круглые; б – трапециевидные, открытые к верху; в – сплошные продольные
Рисунок 5.6 – Пример боковой поверхности пустотных плит, образующих после омоноличивания межплитные шпонки
5.3.9 Для обеспечения работы диска перекрытия и покрытия по 5.3.7 и 5.3.8 все сопряжения сборных железобетонных элементов каркаса (стыки колонн, горизонтальные стыки диафрагм жесткости, вертикальные швы составных диафрагм и между диафрагмами и колоннами, швы между элементами перекрытий) должны заделываться мелкозернистым бетоном (В15) или раствором (М50) с контролем качества выполненных работ.
5.3.10 В связевых панелях вертикальные стальные связи следует устанавливать в пролетах между колоннами на всю высоту здания. Соединения элементов связи с колоннами осуществляются их приваркой к закладным деталям.
Раскосы связевого блока на первом этаже, следует соединять непосредственно с фундаментами колонн.
Точки пересечения вертикальной оси колонны с осями элементов связи должны быть максимально сближены.
П р и м е ч а н и е – Допускается, при соответствующем расчетном обосновании, не устанавливать связи на верхнем этаже здания.
5.3.11 Диафрагмы жесткости следует устанавливать в пролете между колоннами и соединять между собой и с колоннами жесткими соединениями
– сваркой накладок с закладными деталями вдоль вертикальных граней, а также заделкой горизонтальных и вертикальных швов раствором.
5.3.12 Лестничные клетки, шахты лифтов и инженерно-технических коммуникаций (в промышленных зданиях – технических разводок), рекомендуется использовать в качестве элементов жесткости, обеспечивающих устойчивость зданий.
5.3.13 Для зданий длиной более 60 м с ядром жесткости рекомендуется установка дополнительных плоских вертикальных элементов жесткости, располагаемых в ортогональных плоскостях в несопрягаемых ячейках сетки колонн.