Железобетонные колонны с жесткой арматурой 6 страница
– свайные фундаменты (рисунок 3.33, г), в том числе в виде глубоких опор с заделкой нижних концов в коренные породы грунтов известняки;
– комбинированные свайно-плитные (КСП) фундаменты (рисунок 3.33, д).
Выбор конструкции фундамента осуществляется на основании технико-экономического сравнения вариантов и зависит от конструктивно-планировочной схемы здания, характера напластований грунтов, их физико-механических характеристик и взаимодействия строящегося здания с массивом грунта и окружающей застройкой.
Плитный фундамент представляет собой сплошную железобетонную плиту повышенной жесткости (толщиной 1,5 и более метров), расположенную под всей площадью возводимого здания (см. рисунок 3.33, а). Нагрузки от здания распределяются по всей поверхности фундаментной плиты и передаются ни грунты основания главным образом через подошву.
Применяются фундаментные плиты переменной толщины с утоньшением в области краев плиты (см. рисунок 3.33, б).
а б в
гд
Рисунок 3.33 – Конструктивные типы фундаментов высотных зданий:
а – плитный; б – плитный переменной толщины; в – плитный коробчатого типа; г – свайный со сплошным плитным ростверком; д – комбинированный свайно-плитный
Плитные фундаменты традиционно являются наиболее простым конструктивным решением. Однако условия взаимодействия таких фундаментом с основанием при применении их для высотных зданий требуют тщательного расчетного обоснования из-за возможного возникновения кренов, выпоров грунта из-под края фундамента, значительных изгибающих усилий в конструкции фундамента, потенциальной возможности потери общей устойчивости здания.
|
|
|
При достаточно прочных и малодеформируемых грунтах плитные фундаменты могут применяться при больших (более 500 кПа) удельных нагрузках на основание, если расчетами доказано отсутствие сколько-нибудь значительного локального выпора грунта из-под фундамента и прогнозируются допустимые для нормальной эксплуатации величины осадок. Для обеспечения перечисленных условий могут применяться следующие мероприятия:
– усиление грунтов в основании;
– устройство консольных выпусков из фундаментной плиты за пределы контура здания;
– устройство отсечных стенок, препятствующих выпору грунта из-под фундаментной плиты;
– организация деформационных швов;
– разработка оптимальных схем передачи нагрузок на основание, учитывающих очередность возведения зданий, входящих в комплекс строящегося объекта.
Плитные (сплошные) фундаменты проектируют в виде балочных или безбалочных, бетонных или железобетонных плит. Ребра балочных плит могут быть обращены вверх и вниз. Места пересечения ребер служат для установки колонн каркаса. При большом заглублении сплошных фундаментов и необходимости обеспечить большую их жесткость фундаментные плиты можно проектировать коробчатого сечения с размещением между ребрами и перекрытиями коробок помещений подвалов.
|
|
|
Фундаменты в виде коробчатого сечения применяются при возведении высотных зданий с большими нагрузками. Ребра такой плиты выполняются на полную высоту подземной части здания и жёстко соединяются с перекрытиями, образуя, таким образом, замкнутые различной конфигурации сечения. Этот тип фундамента формирует под зданием развитое подземное пространство, представляя собой нижнюю фундаментную плиту, наружные и внутренние вертикальные несущие конструкции (стены, колонны, стволы) и перекрытия одного или нескольких подземных этажей. Количество участвующих в работе перекрытий определяется по расчету.
Вместе с подземной частью такой плитный фундамент еще называется «плавающим». Применение его может оказаться эффективным при строительстве высотных зданий на основаниях, сложенных не столь прочными грунтами, которые рекомендуются для сплошных фундаментных плит. В то же время повышение этажности подземной части высотою здания потребует, как геотехническою обоснования проектов, так и решения ограждающих конструкций котлованов.
|
|
|
Свайные фундаменты устраивают при строительстве зданий на слабых сильносжимаемыхводонасыщенных грунтах, а также при передаче на основание больших нагрузок от колонн и стен. Этот тип фундамента обеспечивает передачу нагрузки на более плотные грунты, расположенные на некоторой глубине. Свайный фундамент под высотным зданием предполагает устройство свайного поля чаще всего из буронабивных или буроинъекционных свай различной конфигурации, объединенных сплошным массивным жестким ростверком, вжимающим всю площадь пятна застройки возводимого здания. Работа этого типа фундамента заключается в следующем: нагрузки от здания воспринимаются ростверком, распределяются на сваи и передаются на грунты основания за счет трения по боковой поверхности и сопротивления под нижним концом сваи (см. рисунки 3.34 а). Классическим вариантом свайного фундамента для высотного здания является фундамент здания Коммерцбанка во Франкфурте-на-Майне: 111 свай длиной 45 м передают нагрузку от надфундаментной конструкции настой прочного франкфуртского известняка.
|
|
|
а б
Рисунок 3.34 – Схемы работы свайного и комбинированного свайно-плитного (КСП) фундамента:
а – свайный фундамент; б – комбинированный свайно-плитный фундамент (КСП)
При недостаточной несущей способности плита фундамента может быть эффективно дополнена мощными буронабивными опорами и превратиться в комбинированный свайно-плитный фундамент, повышающий взаимодействие здания с основанием. Однако применение такого конструктивного варианта допустимо лишь при отсутствии в основании высоко расположенных водоносных пластов или при осуществлении водопонижения.
Комбинированный свайно-плитный фундамент (КСП) состоит из свай и железобетонной плиты, располагаемой при наличии подъемных этажей у иола нижнего этажа. В отличие от свайного фундамента нагрузка в KCП-фундаменте воспринимаемся и плитой, и сваями одновременно (см. рисунок 3.34, б), причем доля нагрузки, воспринимаемая плитой или сваями, зависит от расстояния между сваями, которое обычно принимается равным 5–6 диаметрам. Примером применения комбинированного свайно-плитного фундамента является высотный жилой комплекс с подземной автостоянкой, проектируемый по ул. Краснобогатырская, 28 в г. Москве, где приняты буронабивные сваи диаметром 1,2 м, длиной 17 м и фундаментная плита толщиной 1,8 м.
В зависимости от несущей способности и конструктивной схемы здания сваи размещают в один или несколько рядов или кустами, верхним концам последних укладывают монолитные или сборные железобетонные ростверки, а на кусты свай – головки.
Мировой опыт показывает, что слабый учет приведенных выше условий приводит к негативным явлениям. Так, в частности, в Шанхае, в центре города, где размещено значительное количество небоскребов, подстилающая порода начинает проседать под их тяжестью.
3.3.2 Наземные конструкции высотных зданий
Колонны
Надземные конструкции высотных зданий представляю собой наружные и внутренние стены, каркас, стволы и оболочки. Конструкции внутренних стен и колонн высотных зданий по существу технического решения мало отличаются от применяемых в зданиях высотой до 75 м. Наиболее существенное отличие заключается и увеличении их сечений как по требованиям увеличения несущей способности, так и по резко возросшим требованиям к пределу огнестойкости (до REI 180 в зданиях высотой до 100м REI 240 в более высоких зданиях).
Процент армирования трубобетонных колонн составляет 15%, не превышая, таким образом, процента армирования железобетонных колонн с жесткой арматурой.
Размеры сечений колонн, толщину стен диафрагм и ядер жесткости допускается принимать переменными по высоте здания.
При проектировании несущих железобетонных конструкций с гибкой арматурой дополнительно к указаниям действующих нормативных документов следует принимать:
– для колонн – симметричное продольное армирование с расположением арматуры как у граней колонн, так и, при необходимости, внутри колонн; минимальный размер поперечного сечения – 400 мм;
– для пилонов, стен и ядер жесткости – симметричную вертикальную и горизонтальную арматуру, расположенную у боковых граней стен; минимальная толщина пилонов – 250 мм, стен – 200 мм;
– диаметры продольной арматуры в несущих железобетонных конструкциях следует принимать не менее: для колонн – 20 мм; для стен, балок и плит перекрытий – 12 мм;
– толщину защитного слоя бетона рабочей гибкой арматуры следует принимать не менее диаметра арматуры, но не менее 25 мм.
Обеспечение совместной работы сборных элементов с монолитным бетоном в сборно-монолитных конструкциях следует осуществлять путем устройства шпонок, создания рифленой поверхности сборного элемента и выпусков поперечной арматуры.
Стальные конструкции высотных зданий следует проектировать с учетом возможности их разделения на отправочные элементы, не превышающие транспортныхгабаритов (автомобильных или железнодорожных).
Конструкции колонн и балок стальных каркасов следует проектировать прокатными или составными из листа в виде двутавров, коробчатых сечений, крестовых или сплошных прямоугольных сечений из листа.
Монтажные стыки стальных колонн, а также сопряжение стальных колонн с опорными плитами следует выполнять с фрезерованными торцами со сварным стыковым соединением либо на фиксирующих накладках (на сварке или болтах).
Стволы жесткости представляют собой наиболее специфичную для высотного строительства внутреннюю вертикальную несущую конструкцию.
Она присуща большинству высотных зданий различных конструктивных систем –ствольных, каркасно-ствольных, ствольно-стеновых и оболочково-ствольных. Применяется в различных вариантах планировочного решения здания с размещением (в центре или по углам высотной башни), расчетной схемы (с восприятием вертикальных или горизонтальных и вертикальных нагрузок и воздействий), по материалу конструкций и технологии возведения (монолитный или сборный железобетон, либо сталь).
Самый распространенный вариант конструкции – центрально расположенный монолитный железобетонный ствол. В зависимости от нагрузки (этажности) толщина ствола в нижнем ярусе может достигать 60–80 см, а в верхних сокращаться до 20–30 см. Минимальный класс бетона для вертикальных несущих конструкций В30, но в нижних этажах высотных зданий приемлемо применение высокопрочных бетонов классов В50 и В60. Стенки ствола имеют двухстороннее армирование до 0,5% и работают на внецентренное сжатие с изгибом (под воздействием вертикальной и ветровой нагрузок).
В конструктивно-планировочном отношении удачна относительно редко принимаемая конструкция ствола открытого профиля, например крестообразного сечения.
Она исключает трудоемкое и металлоемкое устройство многочисленных надпроемных перемычек, необходимых в стволах закрытого сечения (двери в лифтовый холл, в лестничные клетки и пр.), и упрощает установку лифтов. Ограничение в их применении оправдано только в особо высоких сооружениях, когда жесткость ствола открытого сечения может оказаться недостаточной.
Рисунок 3.35 – Тунис. Гостиница «Дю-Лак» (арх. Р. Континдиани):
а – общий вид гостиницы, б, в – продольный и поперечный разрезы но решетчатой стальной конструкции ствола, г – план; 1–4 – номера разных типов, 5 – помещения обслуживающего персонала;
6 – лифтовый холл
Стальные конструкции стволов представляет собой в большинстве случаев решетчатую систему, обетонируемую после монтажа (см. рисунок 3.35). Исключения из этого правила встречаются крайне редко, когда ствол имеет не только несущие, но и архитектурно-композиционные функции.
Наиболее яркий пример ствольного здания со стальными стволами здание Китайского банка в Гонконге, построенного в стиле хай-тек «отцом стиля» арх. Н. Фостером в 1986 г.
Конструктивную систему здания образуют восемь стальных стволов, расположенных по четыре у торцов здания и опертые на них (через 5–8 этажей) однопролетные двухконсольные фермы, к которым подвешены междуэтажные перекрытия. Все стержневые элементы системы имеют закрытое сварное сечение (стойки ствола – круглое, перемычки ствола, элементы ферм и связей – прямоугольное). В зоне опирания ферм стволы объединены между собой (в плоскости, перпендикулярной пролету ферм) крестовыми связями. Вес сопряжения: перемычек ствола с его стойками, ферм со стволом, крестовых связей со стволом – рамные с сильно развитыми сечениями стержней в узлах. Гипертрофия сечений стержней и их узлов определена не расчетом, а эстетикой хай-тека, связанного с метафорами техницизма.
Перекрытия.Междуэтажные перекрытия высотных зданий отличаются большим разнообразием и зависят от конструктивной системы несущего остова, этажности здания, его габаритных размеров в плане и действующих на перекрытия вертикальных и, что особенно важно, горизонтальных нагрузок.
Конструктивные решения перекрытий подчинены требованиям пожарной безопасности обеспечения их прочности и минимальной деформативности в плоскости (на горизонтальные), из плоскости (на вертикальные нагрузки и воздействия).
Первое требование ограничило вариантность конструкции перекрытий по их материалу: они должны быть несгораемыми и соответственно железобетонными. Основные варианты железобетонных перекрытий – монолитная плоская или ребристая плита, монолитная с оставляемой сборной железобетонной опалубкой, сборная из многопустотных, сплошных или ребристых настилов (рисунок 3.36). В зарубежной практике основным вариантом перекрытия является сталежелезобетонная конструкция из стальных балок и монолитной железобетонной плиты по профилированному стальному настилу, который служит одновременно несъемной опалубкой и отчасти армированием плиты. Этот вариант конструкции перекрытия, как правило, проектируют с подвесным потолком, который скрывает в интерьере стальные балки и создает пространство для разводки многочисленных коммуникаций – электрических, вентиляционных и др.
Однако в отечественных условиях складывается неблагоприятная обстановка для расширенного внедрения сталежелезобетонные конструкции перекрытий в связи с предусмотренным МГСН 4.19 – 2005 требованием увеличения предела огнестойкости перекрытий в зданиях выше 100м до REI 240.
Это потребует омоноличивания стальных балок (при меньших пределах огнестойкости пожарную безопасность обеспечивает ее огнезащитная, вспучивающаяся при воздействии огня окраска).
Не способствует таким высоким противопожарным требованиям также система стальных подвесок и каркаса подвесных потолков.
Общая толщина монолитной плиты перекрытия по профилированному настилу, который используется в качестве несъемной опалубки, должна быть не менее 125 мм. Толщина бетона над верхней поверхностью гофров настила должна быть не менее 50 мм, над верхним концом анкерного упора – не менее 30 мм. Листы профилированного настила должны соединяться между собой по продольным краям внахлест крайними полками с помощью комбинированных заклепок или самонарезающих винтов диаметром от 4,8 д5,5 мм с шагом не более 400 мм. Настил должен крепиться к стальным опорным балкам перекрытия самонарезающими винтами или дюбелями диаметром от 4,5 до 6,3 мм в каждом гофре. Ширина нижних полок настила, в гофрах которого располагаются анкерные упоры, должна быть не менее 50 мм. Упоры располагаются симметрично относительно оси опорной балки с шагом по длине балки от 50 до 400 мм. Необходимую звукоизоляцию принимают с учетом 12.3.Защитный слой бетона для арматуры плиты по несъемной палубке из профилированного настила должен удовлетворять требованиям СП 63.13330.
а
б
| 
в
|
Рисунок 3.36 – Сборно-монолитное перекрытие:
а – установка сборной железобетонной скорлупы (оставляемой опалубки); б –опирание перекрытия
на монолитную наружную стену (пилон), в то же на внутреннюю; 1– железобетонная скорлупа;
2 – арматурный выпуск; 3 – опорный брус; 4 – телескопическая стойка; 5 – верхняя арматурная сетка;
6 – монолитный бетон верхнего слоя перекрытия; 7 – нижняя арматурная сетка
При проектировании конструкций следует:
– применять рациональные профили проката, эффективные стали и прогрессивные типы соединений; элементы конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящего свода правил, с учетом сортаментов на прокат и трубы;
– предусматривать технологичность и наименьшую трудоемкость изготовления, транспортирования и монтажа;
– учитывать производственные возможности и мощность технологического и кранового оборудования предприятий-изготовителей конструкций, монтажных организаций;
– учитывать допускаемые отклонения от проектных размеров и геометрической формы элементов конструкций при изготовлении и монтаже.
Наружные стены.В зависимости от конструктивной системы здания применяют те или иные виды наружных стен, которые проектируют несущими и ненесущими (навесными).При этом несущие стены конструируются различно в зависимости от того, являются ли они несущей оболочкой здания или образованы ствольно-стеновой системой.
Несущие стены участвуют в работе конструктивной системы здания на все виды силовых воздействий и воспринимают переменные по высоте здания ветровые нагрузки, включая их пульсационную составляющую.
Следует отметить, что наружные стены подвергаются в процессе строительства и эксплуатации значительным силовым и температурно-климатическим воздействиям, поэтому их проектируют с учетом конструктивных систем высотных зданий. В каркасных системах и их разновидностях с колоннами, расположенными по периметру, применяют навесные конструкции. Как правило, это легкие элементы с листовыми обшивками из стали или алюминия и средним теплоизоляционным слоем.
В последнее время получили распространение навесные стеновые панели с применением закаленного и армированного стекла. Такие конструкции при требуемой по условиям эксплуатации прочности и жесткости имеют малый вес, что весьма актуально для высотных зданий, высота которых может достигать нескольких сотен метров, с точки зрения максимально возможного снижения нагрузок на несущие элементы каркаса, фундаменты и грунты основания. На конструирование наружных стен в целом влияет нормативные требования к их огнестойкости, тепловой защите и несущей способности.
Если для несущих стен, как и для колонн, регламентированы пределы огнестойкости по несущей способности в КЕ1 180 и КЕ1 240 в зависимости от высоты здания, то для ненесущих – только по целостности – в КЕ1 60.
Назначение тепловой защиты для глухой части наружных стен дифференцировано в зависимости от их высоты: в зданиях высотой до 150 м величина приведенного сопротивления теплопередаче определяется по методике СНиП 23.02-2003, для более высоких – ее увеличивают на 8%.
Регламентированы также величины сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций. Оно регламентировано при площади светопрозрачных ограждений свыше 18 % – в жилых и 25% – в общественных зданиях. При этом сопротивление теплопередаче конструкций окон должно быть не менее 0,56 (м2С)/Вт, а витрин и витражей – 0,65 (м2С)/Вт.
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 828; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!