Ствольные конструктивные системы
Ствольная конструктивная система в качестве основной несущей конструкции здания, воспринимающей нагрузки и воздействия, содержит вертикальный пространственный стержень – ствол жесткости (закрытого или открытого сечения) на всю высоту здания. Поскольку ствол чаще всего располагают в геометрическом центре плана, возник и распространенный термин «ядро жесткости». Стволы жесткости представляют собой наиболее специфичную для вы сотого строительства внутреннюю вертикальную несущую конструкцию. Перекрытия опираются непосредственно на стволы, здания могут быть одно- и многоствольными. Самый распространенный вариант конструкции – центрально расположенный монолитный железобетонный ствол. В зависимости от нагрузки (этажности) толщина стен ствола в нижнем ярусе может достигать 60–80 см, а в верхних сокращаться до 20–30 см.
Ствольные конструктивные системы рекомендуется применять при строительстве зданий, в которых необходимо свободное пространство под зданием, а также при сложных инженерно-геологических условиях.
Ствольная конструктивная система характеризуется тем, что все горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимаются конструкциями ствола, состоящего из монолитных стен или отдельных диафрагм, объединенных в пространственный элемент (рисунок 3.4.4.). Применяется в случаях, когда необходимо повысить амортизационную способность сооружения к сейсмическим толчкам. В ствольных конструктивных системах вертикальными несущими конструкциями являются стволы, образуемые преимущественно стенами лестнично-лифтовых шахт, на которые непосредственно или через распределительные ростверки опираются перекрытия. В свою очередь, стольные системы имеют свои разновидности: консольное опирание перекрытий на ствол, подвешивание внешней части перекрытия верхней несущей консоли («висячий дом») или его опирание посредством стен на нижерасположенную несущую консоль, кроме дудочное расположение несущих консолей высотой в этаж с передачей в них нагрузки отчасти этажей. Стволом или ядром высоты зданиях является жесткий (монолитно выполненный) лестнично-лифтовой узел. В первом случае перекрытия жестко защемляются в стенах ствола, во втором свободно опираются на ствол и удерживаются подвесками, закрепленными в верхней или промежуточной части ствола. В зданиях с консольными перекрытиями (этажами) наружные стены не доходят до уровня фундамента, а поддерживаются либо консольными конструкциями опертых на ствол перекрытий, либо консольными поясами. Перекрытия опирают с одной стороны на центральный лестнично-лифтовой ствол, а с другой – на вертикальные подметки (стальные пли железобетонные). Подвески в зданиях таких типов могут быть из стальных полос, прокатных профилей, каната, стержней, монолитные железобетонные предварительно напряженные, сборные, предварительно напряженные, сталежелезобетонные. Подвески закрепляют или к вершине ствола или к консольному оголовку. Размеры консольных пажей в плане превышают размеры нижнего этажа, который, как правило, остается открытым.
а) б) в) г) д) е)
Рис 3.8. Ствольные конструктивные системы ( с одним несущим стволом):
а,б – консольные; в,г – этажерочные; д,е – подвесные; 1 – несущий ствол; 2 – консольное перекрытие; 3 – консоль высотой в этаж; 4 – консольный мост; 5 – ростверк; 6 – подвеска на нижних этажах высотных зданий (приемлемо высокопрочных бетонов классов В50 и В60)
а) б) в)
г) д) е)
Рис 3.9. Ствольно-стеночные конструктивные системы:
а – открытые угловые и замкнутые наружные стволы; б – поперечные диафрагмы и угловые стволы; в – продольные диафрагмы и центральный ствол; г – открытые и замкнутые стволы по периметру; д – замкнутые угловые и центральный ствол; е – треугольные стволы по периметру.
Рис 3.1.5.1. Ствольные конструктивные системы
По типу главных опор, воспринимающих все вертикальные и горизонтальные нагрузки, конструктивные схемы зданий с подвешенными этажами условно делят на три основные группы: со ствольными опорами; со стоечными опорами; с арочными опорами. Особую группу представляют здания с комбинированными опорами, например, в виде ствола и стоек.
Данная конструктивная схема открывает широкие возможности для поиска интересных архитектурно-планировочных и композиционных решений зданий.
Еще одной системой, применяемой при строительстве высотных зданий, является подвесная система, которая обычно возводится снизу-вверх, когда этажи могут подвешиваться к ядру жесткости и фермам (покрытия). \
За последние десятилетия возведено свыше 100 уникальных зданий ствольно-подвесной системы. При этом количество подвешенных к ростверкам этажей колеблется в очень широких пределах: от 3−4 до 20.
В ходе внедрения ствольно-подвесной системы были применены различные конструкции подвесок −стальных и железобетонных. Наименее деформативными оказались преднапряженные железобетонные подвески с канатной или стержневой арматурой.
Первоначальная ориентация на стальные подвески − полосовые, канатные или из
жестких профилей − не оправдалась. Под воздействием переменных температур наружного воздуха и релаксации стали такие подвески оказались деформативными, что повлекло за собой необходимость частых косметических ремонтов в помещениях из-за возникновения трещин в отделке при перемещении подвешенных краев перекрытий.
Кроме того, стальные подвески требуют дополнительной защиты от огня и коррозии.
Обычно стальные подвески проектируют только на вертикальные нагрузки. Однако не исключено их участие в совместной работе со стволом на горизонтальные нагрузки. Для этого преднапряженные подвески должны быть целостной системой, заанкеренной в основании ствола.
Модификация ствольной системы консольного типа имеет в качестве основной горнзонтальной несущей конструкции мощную железобетонную структуру в нижней зоне ствола. Она представляет собой, как правило, пространственную консольную в двухнаправлениях преднапряжепную коробчатую конструкцию высотой в 3–5 м.
На ней монтируют различные 10–15-этажные конструкции (от стержневых до объ-
емно – блочных), воспринимающих преимущественно вертикальные нагрузки.
Рис. 3.5.1.2. Конструктивная система с поперечными несущими стенами гостиницы "Измайлово" (Москва, Россия)
Рис. 3.4. Системы зданий с несущими стенами:
Рис 3.4. Системы зданий с несущими стенами:
а, б, в, д , ж, з- с поперечными и продольными внутренними стенами; г – с перекрестными непараллельными стенами; е – с радиальными стенами
Конструкции зданий ствольной системы могут быть решены в нескольких вариантах. Например, нижняя группа этажей размещена на мощной консоли в основании ствола, а верхняя − подвешена к оголовку в его вершине. Между этими группами формируется промежуточный этаж, свободный от вертикальных несущих (кроме ствола) элементов.При наличии на различных отметках по высоте здания мощных консолей они могут быть использованы двояко: часть этажей оперта на консоль, часть – подвешена к ней. (рис. 4.11 п),Несущие конструкции ствольных зданий преимущественно железобетонные. Сечение стен монолитного ствола в зависимости от этажности меняется от 40–100 см, в нижних этажах до 2040 см в верхних.В редких случаях ствол представляет собой стоечно-балочную стальную обетонированную решетчатую клетку.Консольный и подвесной варианты ствольной системы по-разному позволяют менять размеры консольных вылетов плит перекрытий. При этом меняется силуэт и объемная форма здания: при вылетах в одном направлении оно получает силуэт трапецие видной призмы («бабочку»), при вылетах в двух направлениях – силуэт опрокинутой пирамиды (рис 4.11 в, и),Возможно решение всей трапециевидной призмы или опрокинутой пирамиды какединой консоли на всю высоту здания. При этом все нагрузки передают на ствол через наклонные стойки, работающие как подкосы, и перекрытия, работающие как затяжки (рис. 4.11 и).Ствольные системы с единой горизонтальной несущей конструкцией (оголовкомили мощной консолью) экономичней вариантов с отдельными группами этажей на повторяющихся консолях (или оголовках). Их применение оправдано при необходимости устройства технических этажей функциональной или композиционной необходимостью введения между группами повторяющихся этажей горизонтальных прослоек открытого пространства.Подвесной вариант системы обладает некоторыми функциональными и технико - экономическими преимуществами перед консольным вариантом.В ней проще менять размеры высот этажей и благодаря работе подвесок на растяжение уменьшить расход стали по сравнению с консольным.Применяют основной вариант ствольной системы преимущественно для ОФИСОВ "гостиниц высотой до 30–40 этажей, комбинированный – до 50–70.Ствольные здания имеют характерный внешний облик с открытым нижним участком ствола” и соответственно относительно малую площадку опирания на грунт. Фундаменты при этом выполняют из монолитной плиты свайными или плитно-свайными.Все варианты ствольных зданий отличает повышенная сопротивляемость ветровым и сейсмическим воздействиям благодаря податливости системы и повышенной способности к амортизации динамических воздействий, что подтверждается хорошей сохранностью таких зданий при землетрясениях.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 4203; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!