Проектирование несущих конструкций многоэтажных зданий

Введение

Промышленные и гражданские здания делятся на одноэтажные и многоэтажные.

В зависимости от высоты многоэтажные здания можно разделить на следующие категории:

  I.   -H<50м(9…16 этажей);

  II.  -50<H<75м(17…25 этажей);

  III.  -75< H<50м(25…40 этажей);

Высотные – H>100м (более 40 этажей).

Высота промышленных зданий принимают в зависимости от технологического процесса в пределах 3…7 этажей (при высоте до 40м), а для производств с нетяжёлым оборудованием – до 12…14 этажей.

Все многоэтажные здания можно разделить на каркасные, панельные, объёмно-блочные и комбинированные.

Каркасные здания применяют при необходимости создания больших помещений и при наличии технологических проёмов в перекрытиях. Каркасные здания могут быть с неполным каркасом при опирании ригелей на кирпичные стены и с полным каркасом, основными элементами которого являются: колоны, ригели плиты перекрытий, вертикальные элементы жёсткости (связи, диафрагмы).

Разработка конструктивной части проекта многоэтажного здания состоит в выборе конструктивной схемы, назначение его элементов, узлов сопряжений и расчёта каркаса здания.

Здания с неполным каркасом и кирпичными стенами по расходу материалов не является экономичным и в современном строительстве применяется редко, но они дают возможность рассматривать расчёт и конструирование междуэтажного перекрытия, как в сборном, так и в монолитном вариантах.

Среди перекрытий из сборного железобетона широкое распространение получили балочные панели. Они представляют собой систему балок (ригелей), расположенных в одном (продольном или поперечном) или в двух направлениях и работающих совместно с панелями перекрытий. Балки опираются на панели и стены. Пролёт их может достигать 9м при шаге колон до 6м.

С целью уменьшения строительной высоты перекрытия и более рационального расхода материалов ригели проектируются неразрезными. При изготовлении они членятся на отдельные элементы с разрезкой на опорах или в сечениях с нулевым моментом. Разрезаются и колонны длиной, равной высоте одного или двух этажей. Объединение их осуществляется при помощи монтажных стыков. Стыки колон назначаются в уровне пола  или для удобства монтажа на высоте 0,8-1,0 м от уровня панели перекрытия. Стык ригеля с колонной обладает большой жесткостью, однако допустимо рассматривать ригель как свободно опёртую неразрезную балку, а колонну принимать центрально сжатой с учётом случайных эксцентриситетов.

1.  Компоновка перекрытий и сравнение вариантов.

Компоновка перекрытий заключается в выборе типа, направления и пролётов ригеля, назначения шага колон, и ширины плит, выборе типа стыков.

Рисунок 1. Схема перекрытий с поперечным расположением ригелей

Рисунок 2. Схема перекрытий с продольным расположением ригелей

Тип плиты назначается в зависимости от полезной нагрузки и вида потолка. При временных нагрузках до 5,0 -7,0 кПа и необходимости устройства гладкого потолка принимаются плоские плиты высотой 220мм с круглыми или овально-сводчатыми  пустотами, а также ребристые с рёбрами вверх. Номинальная ширина таких плит принимается от 1000 до 2400 мм через 200мм. При временных нагрузках свыше 7,0 кПа рекомендуются ребристые плиты с рёбрами вниз шириной 1000-1600 мм (также кратной 200 мм) и шириной 1500 мм

Ширина принимаемых плит должна обеспечивать минимум их типоразмеров и увязываться с грузоподъёмностью транспортных средств и монтажных кранов.

По заданным размерам здания предложены две схемы компоновки покрытия (рисунки 1 и 2). Схема с продольным расположением ригеля менее рациональна из-за увеличения количества типоразмеров  монтажных элементов, более трудоёмка при расчёте.

Для расчёта принимаем схему с поперечным расположением ригелей (рисунок1).

2. Подбор плит перекрытия

Плиты опираются свободно одним концом на стену, другим – на ригель ил стену. Расчётный пролёт принимают равным расстоянию между центрами опорных площадок. Нагрузки складываются из постоянных и временных, в том числе кратковременно и длительно действующих (таблица 2.1),  - коэффициент безопасности принимаемый по СНиП[1].

Таблица 2.1 – Нагрузки на плиту перекрытия

В соответствии с полученными значениями нагрузок подбираем плиты по типовым сериям (приложение И [2]). Для приведённых в таблице нагрузок можно использовать пустотные панели размерами – шириной - 1,5; 1,2; 1,0 м и длиной - 6,0 м, и марок ПК 60.15 – 6АтVт;  ПК 60.12 – 6АтVт;  ПК 60.10 – 6АтVт. Плиты серии 1.141-1, вып. 2, несущая способность 6 кН/м