Железобетонные колонны с жесткой арматурой 5 страница

Когда в сжатом бетоне появляются микротрещины, возникают продольные деформации, а наличие внешних стальных труб ограничивает продольные деформации бетона. Бетон находится в сжатом трехосном напряженном состоянии и его прочность намного повышается. В то же время благодаря существованию бетонного ядра ограничивается локальный изгиб внешних обойм, и стальная труба полностью используют свою прочность. Поэтому фактически несущая способность бетонных колонн с круглыми стальными обоймами значительно выше, чем при сложении несущей способности стальных труб и бетона.

7. Комбинированные колонны со стальными обоймами квадратного (прямоугольного) сечения.Квадратное (прямоугольное) сечение обойм комбинированных колонн также обеспечивает эффект обоймы для бетона внутри сечения трубы, но этот эффект слабее, чем у комбинированных колонн с круглыми стальными обоймами. Этот эффект связан с толщиной и длиной стальных труб и рядом других факторов.

Комбинированные колонны со стальными обоймами в сравнении с обычными железобетонными колоннами имеют следующие достоинства:

1) стальные обоймы хорошо сопротивляются горизонтальному давлению, а при заливке бетона можно уменьшить количество технологических процессов и снизить стоимость;

2) стальные обоймы сами являются арматурой и несут функцию продоль­ной и поперечной арматуры. Производство стальных труб более технологично, чем у стальных каркасов, из открытых профилей и более пригодно для заливки бетона;

3) стальные трубы сами работают как каркас и скорость их возведения такая же, как и у стальных конструкций.

Комбинированные колонны в сравнении со стальными колоннами из открытых профилей, имеют следующие достоинства:

а) хорошая огнестойкость;

б) большая жесткость и более высокие диссигативные свойства, что полезно для ограничения перемещений конструкций.

Комбинированные колонны с обоймами из круглых стальных труб, в сравнении скомбинированными колоннами с прямоугольными обоймами более рациональны по несущей способности. Комбинированные колонны с круглыми обоймами являются самыми экономичными и рациональными конструкциями. Их несущая способность также сравнительно высокая. С точки зрения архитектурного проектирования, при условии обеспечения одинаковой жесткости, размер сечения квадратной стальной трубы может быть меньше и обеспечить лучшую архитектурную выразительность. Поэтому такие колонны все больше используются во внешних каркасах смешанных конструктивных систем зданий, тем не менее комбинированные колонны с круглыми обоймами это самый рациональный тип конструкций.

3.2.8 Структуры узлов комбинированных конструкций

Самым сложным вопросом в проекте, при проектировании комбинированных конструкций, является соединение разных элементов. Данные различных землетрясений показали, что много разрушений при землетрясении происходит из-за непригодной структуры узлов.

Узлы железобетонной колонны с профилями.При соединениях железобетонной колонны с жесткой арматурой и железобетонной балки с жесткой арматурой, железобетонной балки или стальной балки, лучше всего использовать крестообразные соединения. Одновременно при этом необходимо удовлетворять условиям соединения стальных конструкций.

Соединение между конструкциями должны быть жесткими, продольная арматура балки должна пересекать узлы колонн. В то же время необходимо удовлетворять условиям анкеровки арматуры.

Соединение колонны и балки с жесткой арматурой.Соединение колонны и балки с жесткой арматурой или колонны со стальной балкой лучше выполнять жесткими. Металлическое ребро профиля балки и металлическое ребро профиля колонны должны полностью стыковаться между собой и свариваться. Соединение стенки балки и колонны выполняют на высокопрочных болтах. Соединение консолей балки с колонной выполняют полностью сварными (рисунок3.19, 3.20).

3

9

8

7

5

1

2

6

5

1

2

4

7

6

4

3

                                       а                                                          б

Рисунок3.19 – Соединения профилей колонны и балки:

а –сварное на стройплощадке; б– болтовые на стройплощадке;1– профиль в колонне;
2 –профиль в балке; 3– отверстия; 4 – главная арматура в колонне; 5 – сварки при монтаже;
6 –высокопрочные болты; 7 – главная арматура балки; 8 –сварка
на заводе-изготовителе; 9 – средняя часть металлической балки

2

5

6

7

4

3

1

Рисунок 3.20 – Узел соединения колонны с балкой:

1 – профиль в колонне; 2 – профиль в балке; 3 –бетонное ядро; 4 –горизонтальное нижнее
ребро с отверстиями для выхода воздуха; 5 – отверстие в профиле колонны; 6 –горизонтальное верхнее ребро с отверстиями для выхода воздуха; 7 – монтажные отверстия в балке

Соединение железобетонной колонны и балки с жесткой арматурой.Для соединения балки с колонной в балке добавляют горизонтальное ребро. Толщина этого ребра назначается такой же, как и ребра профиля и не меньше 12 мм. При бетонировании конструкции на горизонтальных ребрах должны устраиваться отверстия для выпуска воздуха). Сечения профиля колонны должны быть выбраны таким образом, чтобы удобно было пропускать продольную арматуру балки, пересекающую область узла соединения балки с колонной. В проекте должно максимально уменьшаться количество продольной арматуры, которая пересекает профиль колонны. На профиле колонны, когда оставляют отверстия в стенке для пропуска арматуры, коэффициент потери сечения не должен превышать 25%. При потере сечения более 25% нужно применять усиление колонны. Если на стенке профиля колонны устраиваются отверстия, то проверка несущей способности колонны выполняется при самом неблагоприятном сочетании усилийV, М.И если условия проверки не выполняются, то конструкцию необходимо усиливать.

Соединение между железобетонной колонной с жесткой арматурой и железобетонной балкой.Соединение железобетонной колонны с жесткой арматурой и железобетон­ной балки можно выполнять тремя способами:

1) способ, когда продольная арматура пересекает узел. В колонне вырезаны отверстия на стенке профиля, и вся продольная арматура про­ходит прямо через узел;

2) соединение продольной арматуры железобетонной балки и коротких стальных балок вставок выполняется внахлестку. Сваривают двутавровую ме­таллическую балку с профилем колонны и на этой балке приваривают болты. Больше 1/3 продольной арматуры балки должно пересекать узел. Остальная продольная арматура соединяется внахлестку с короткими стальными балками-вставками (рисунок 3.21);

3) метод соединения продольной арматуры балки и стальных двутавров-вставок.

К профилю колонны приваривают двутавры, длина которых должна удовлетворять условиям длины сварных швов для приварки продольной арматуры балки. Часть про-дольной арматуры балки проходит через узел, остальная приваривается к двутаврам-вставкам (рисунок 3.22).

Рисунок 3.21 – Соединение внахлест между продольной арматурой балки и короткими стальными балками: 1 – профиль в колонне; 2 –исход воздуха; 3 – внахлест продольной арматурой; 4 –бетонныебалки с профилем; 5 –болты; 6 –двутавр

Рисунок 3.22 – Сварное соединение продольной арматуры и стальных двутавров-вставок: 1 – профиль в колонне; 2 –исход воздуха; 3 – внахлест продольной арматурой; 4 –бетонные балки с профилем; 5 –болты; 6 –двутавр

 

Соединение между железобетон­ными колоннами с жесткой арматуройи железобетонными колоннами. В разных конструктивных системах в нижней части конструкции применяются бетонные колонны с профилями, а верхняя часть – железобетонные колонны. Между двумя колоннами необходимо установить переходный этаж, который должен удовле­творять следующим условиям:

1) если в проекте по расчету определено, что какие-то бетонные колонны с профилями можно менять на железобетонные колонны, профиль бетонной ко­лонны с профилем нижней части должен продляться вверху на один или два эта­жа, которые станут переходными. Сечение профиля колонны, которая находится на переходном этаже, на основе конкретных условий расположения армированиясоответственно изменяется. Расположение продольной арматуры, которая нахо­дится на переходном этаже, должно рассчитываться как для железобетонных ко­лонн и при этом увеличивается количество хомутов по всей высоте колонны;

2) профили переходного этажа должны устанавливаться на болты, диаметр болта не меньше 19 мм, горизонтальный и вертикальный шаг болтов принимает­ся не меньше 200 мм, расстояние до края профиля не менее 50 мм (рисунок3.23).

Рисунок3.23– Соединение между бетонными колоннами с профилем
и железо­бетонными колоннами

Соединение между бетонными колоннами с профилем и стальными колоннами.В разных конструктивных системах в нижней части конструкции прини­маются бетонные колонны с профилями, в верхней части – железобетонные колонны. Между двумя колоннами необходимо установить переходной этаж, который должен удовлетворять следующим условиям:

1) если в проекте по расчету определено, что какие-то бетонные колонны с профилями можно менять на стальные колонны, профиль бетонной колонны с расположенной в нижней части должен продлеваться вверх на один или два этажа, которые станут переходными этажами. Отметка расположения сечения профиля колонны, которая находится на переходном этаже, должна считаться по требованию проекта стальных конструкций;

2) в зоне от переходного этажа до нижележащего этажа на длине, равной двум высотам сечения профиля, необходимо установить болты. Горизонтальный и вертикальный шаг болтов принимаются не меньше 200 мм, расстояние до края профиля не меньше 50 мм. В железобетонной колонне увеличивается количест­во хомутов по всей высоте колонны;

3) при соединении крестовых и прямоугольных сечений колонн, стенки крестовых колонн необходимо смещать по высоте в сечение прямоугольныхколонн (рисунок 3.24).

 

Рисунок 3.24 – Соединение между железобетонными колоннами с жесткой арматурой
и стальными колоннами

Узлы каркаса бетонной колонны со стальными трубами

Узлы каркаса бетонной колонны со стальными трубами в проекте должны проверять на действие усилий М и Q.

В соединении между бетонными колоннами с внешними стальными обой­мами и балками из профилей, передача поперечной силы может осуществлять­ся как в стальных конструкциях: через соединительную стенку, которая прива­ривается на обойму – стальную трубу. Передачу момента с балок на колонну осуществляется с помощью устройства усиливающего кольца, вокруг стальной обоймы, которое приваривается к нижним и верхним ребрам стальной балки. В средних, крайних и угловых колоннах, кольцо усиления должно быть выполне­но в виде замкнутого полного кольца (рисунок3.25).

 

Рисунок 3.25 – Устройство кольца усиления

В случае, когда диаметр стальной трубы достаточно велик, усиливающее кольцо можно установить внутри стальной обоймы. В этом случае оно станет элементом, который воспринимает поперечную силу. Внутренние кольца уси­ления и стенки стальных труб-обойм обязательно свариваются между собой встык по периметру.

Для передачи усилий с внешней стальной обоймы в данном соединении используется несущее кольцевое ребро (рисунок 3.26).

Указанный метод восприятия поперечной силы с помощью несущего кольцевого ребра позволяет распределить поперечную силу равномерно по всему сечению. К недостаткам такого узла можно отнести неудобство его замоноличивания бетоном, сложность технологий, необходимость высокого качест­ва сварных швов. В настоящее время при строительстве высотных зданий пре­имущественно принимают круговые двутавры.

в–в

Рисунок3.26 –Вариант расположения несущего кольцевого ребра

При проектировании узла соединения бетонных колонн смешанными стальными обоймами и железобетонных балок для ограничения воздействия стальных обойм на внутренний бетон стенки стальных обойм не свариваются с растянутой арматурой. Соединение может осуществляться с балками прямо­угольного (рисунок3.27), кругового (рисунок3.28) сечения, балок с сечением уве­личенной ширины, с помощью арматуры пересекающей балки (рисунок3.29).

Рисунок 3.27 – Соединение контурного двутавра: а – двутавр в виде кольца; б – двутавр в виде конуса; 1 –стенки; 2 –верхняя часть усиливающего кольца; 3 – нижняя часть усиливающего кольца; 4 – трубобетонные колонны; 5 – капители; 6 – железобетонная платформа

Рисунок 3.28 – Кольцевое соединение для восприятия поперечной силы: 1 – бетонные колонны со стальными трубами; 2 – железобетонные кольцевые балки; 3 – железобетонное перекрытие; 4 – кольцо, которое сопротивляет поперечную силу; 5 – ленточная сталь; 6 – круглая сталь

Рисунок 3.29 – Арматура, пересекающая тело балки:

1– двойной стержень; 2 – внутреннее ребра; 3 –стальные трубы колонны; 4 –соединение стержней

Когда у железобетонной колонны верхнего этажа, диаметр больше, чем у колонны нижнего этажа и продольная арматура колонны верхнего этажа не мо­жет пересекать стальную обойму колонны нижнего этажа, требуется навари­вать вертикальные коротыши на стальную обойму колонны нижнего этажа, и сваривать их внахлест с продольными арматурными стержнями колонн верхне­го этажа (рисунок3.30).

Рисунок3.30 – Соединение между бетонными колоннами со стальными внешними
обоймами и железобетонными колоннами:

1 – продольная арматура балки; 2 –хомут; 3 –железобетонные колонны; 4 –балка каркаса;
5 –бетонные колонны со стальными внешними обоймами; 6–коротыши из арматурной стали
(навариваются на внутренние стенки стальной обоймы); 7 – соединительные стержни

Шарнирное соединение.Соединение балок из металлических профилей с железобетонными стена­ми-диафрагмами, как правило, шарнирное. Для удобства таких состояний на железобетонных стенах-диафрагмах устанавливают вспомогательные элемен­ты. На вспомогательных элементах предусматривают специальную накладку, к которой стенки металлической балки крепятся с помощью высокопрочных бол­тов. Также можно на железобетонных стенах-диафрагмах установить заклад­ные детали. Узел соединения стальных балок с железобетонными стенами-диафрагмами с помощью закладных деталей в теле диафрагмы приведен на рисунке 3.31.

Рисунок3.31 – Вариант соединение стальных балок с железо­бетонными и стенами-диафрагмами:

1 – железобетонный элемент; 2 –стальная балка; 3 –закладная деталь;
4 – железобетонная стена; 5 – стальные пластины; 6 – арматурные стержни

Когда требуется создать жесткое соединение, можно установить в железо­бетонной стене специальные элементы из металлического профиля (рисунок3.32).

Рисунок 3.32 – Жесткое соединение железобетон­ных стенам-диафрагмам со стальными балками
или профилями бетонных балок:

1 – железобетонная стена; 2 –специальный элемент в теле стены; 3 – стальная балка

3.3 Конструктивные элементы

Высотные здания состоят из различных конструктивных элементов, располагаемых как в подземной, так и в надземной частях высотного здания.

Подземные конструкции. В системе «высотное здание – фундаменты – основание» наиболее нагруженными конструкциями являются конструкции подземной части, на которые передаются все действующие на здание вертикальные, ветровые (или сейсмические) нагрузки. Промежуточным звеном в этой системе являются фундаменты, от выбора тина которых зависит как надежное функционирование остальных несущих конструкций высотного здания, так и комфортное пребывание в них людей.

3.3.1 Фундаменты высотных зданий

Фундаментом называется подземная часть здания или сооружения, воспринимающая все нагрузки, как постоянные, так и временные, возникающие в надземных частях, и передающая давление от этих нагрузок на основание.

Одним из основных факторов, влияющих на выбор типа фундаментов, являются инженерно-геологические условия площадки строительства. Результаты этих изысканий обеспечивают предварительную оценку несущей способности основания, его возможность осадок и их неравномерности, общей устойчивости основания. Неблагоприятные результаты могут служить основанием для отказа от выбранной площадки строительства по требованиям безопасности или из-за высокой стоимости мероприятий по понижению интенсивности влияния этих процессов. Кроме того, изыскания позволяют выявить возможное влияние строительства высотного здания на окружающую застройку.

В результате геотехнической оценки площадки строительства могут быть откорректированы глубина заложения ограждающей конструкции и фундаментов, размеры в плане проектируемого строительства, расположение и ориентация на площадке строительства отдельных частей высотного комплекса, изменение или корректировка конструктивной схемы и расположения ядра(ядер) жесткости высотного здания, определяются основные мероприятия по недопущению развития чрезвычайных ситуаций.

Глубина заложения фундаментов принимается такой, чтобы обеспечить жесткость подземной части здания, заделку здания в основание и уменьшение осадок и кренов сооружения.

С учетом изложенного выше для высотных зданий наиболее эффективными решениями фундаментов могут быть следующие варианты:

– плитные фундаменты повышенной жесткости (рисунок 3.33, а), плитные переменной толщины (рисунок 3.33, б), а также коробчатого типа (рисунок 3.33, в) с развитой подземной частью, на естественном или укрепленном основании;

---

Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 1550; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!