Дипломная работа на тему: Составные элементы конструктивных систем и их значение. Конструктивные системы остова многоэтажных

Введение

Фундаменты - подземные конструктивные элементы зданий воспринимающие все нагрузки от выше расположенных вертикальных элементов несущего остова и передающие эти нагрузки на основание.

Работа фундаментов протекает в постоянно изменяющихся условиях под воздействием больших нагрузок поэтому к их качеству предьявляют повышенные требования. Материалы из которых делают фундаменты, должны обладать высокой морозостойкостью, механической прочностью ,долговечностью и не разрушаться под агрессивным воздействием грунтовых вод. Таким качеством отвечают такие материалы, как бутобетон, бетон, железобетон. В настоящее время в конструкциях фундаментов используется в основном железобетон, который находит применение как в монолитных фундаментах так и для изготовления сборных элементов.

По характеру конструктивного решения и особенностям выполнения различают следующие типы фундаментов:

а) ленточные, состоящие из непрерывной в плане стеновой опоры под всей длиной нагруженной стены здания (рис.1}

б)столбчатые или отдельно стоящие, представляющие собой ряд отдельных опор, устанавливаемых под стойками или колоннами, а также под стенами, опертыми на фундаментные балки (рис.2)

в] свайные, устраиваемые из свай, опускаемых в грунт (рис.3)

г) сплошные илц плитные, состоящие из обшей фундаментной плиты, принимающей вес всего здания или сооружения в целом (рис.4)

Разновидностью сплошных фундаментов являются так называемые ребристые и коробчатые конструкции {рис.5)

По технологии возведения фундаменты разделяются на монолитные и сборные;

по величине заглубления - на фундаменты мелкого заложения(менее 2 м) и глубокого(более 3ч).

Рис.1

Конструкции ленточных фундаментов:

а - из сплошных стеновых фундаментных блоков

б - из пустотелых блоков

в - вариант с устройством подвала

г - монолитный фундамент

1 - фундаментная плита

2 - фундаментный блок

3 - стеновой блок подвала

4 - монолитный бетон(бутобетон)

Рис.2

Конструкция столбчатых фундаментов

а - конструкция на фундаментной подушке

б - конструкция фундамента стаканного типа

1 - наружная цокольная панель

2 - пирамидальное основание колонны

3 - фундаментная балка

4 - фундаментный стакан

Рис.3

Конструкция свайных фундаментов

а - сопряжение сборного оголовка под одиночную сваю

б - однорядное расположение свай

в - шахматное расположение свай

г - двурядное расположение свай

д - куст свай под одиночную колонну

1 - свая

2 - сборный оголовок

3 - монолитный ж.б. ростверк

4 - ж.б.ростверк под колонну

Рис.4

Конструкция сплошных фундаментов

а - перекрестная конструкция

б, в- варианты устройства сплошной фундаментной плиты

г - коробчатая конструкция фундамента

Конструктивно-технологические решения фундаментов. ВЗ принимаются на основании оценки геотехнической опасности территории строительства и технико-экономического сравнения возможных вариантов обеспечивающих наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и подземных конструкций. Три геотехнические особенности ВЗ обуславливают следующие основные типы фундаментов для них:

- массивные плитные (предпочтительно повышенной жесткости, в т.ч. коробчатые с развитой подземной частью) на естественном или укрепленном основании.

- свайные (предпочтительно глубокие опоры);

- комбинированные, в т.ч. свайно-плитные (СПФ), плитно-анкерные, щелевые.

Подробно об этих видах фундаментов:

Плитные фундаменты. 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. Пространство между ребрами в плитах с ребрами вверх заполняют песком или гравием, а поверх устраивают бетонную подготовку. Бетонные плиты не армируют. Железобетонные армируют по расчету. 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.

Показаны различные варианты решений сплошных фундаментов. (Рис.5)

Рис.5. Плитные фундаменты

а - в виде ребристой железобетонной плиты;

б - в виде плиты сплошного сечения

Свайные фундаменты. Основными элементами свайных фундаментов являются собственно сваи, оголовки и ростверки. Сваи представляют собой железобетонные, бетонные и реже деревянные или металлические стержни, погруженные в грунт ударным или вибрационным способом, ввинчиванием, или бетонируемые на месте, в заранее пробуренных скважинах.

В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, сваи-оболочки, буроопускные и винтовые сваи.

Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов. Эти сваи получили наибольшее распространение в массовом строительстве. Железобетонные забивные сваи и сваи-оболочки могут иметь обычную и предварительно напряженную арматуру и изготовляться цельными и составными, из отдельных секций. В поперечном сечении они могут быть квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью и полые круглые: обычные сваи диаметром до 800 мм, а сваи-оболочки - свыше 800 мм. По продольному сечению сваи могут быть призматические и с наклонными боковыми гранями - пирамидальными, трапецеидальными и ромбовидными. Нижние концы свай могут быть заостренными или плоскими, с уширением или без него, а полые сваи - с закрытым или открытым концом и с камуфлетной пятой. В последнее время получили распространение новые конструкции свай с корневидным основанием.

На рис. 3. представлены различные виды забивных свай и свай-оболочек.

Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно-влажностные условия. Деревянные сваи могут быть цельные или срощенные по длине; из одиночных бревен или пакетные. Их изготовляют из бревен хвойных пород, очищенных от коры и сучьев. Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).

Буроопускные сваи отличает от набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цёментным раствором.В зависимости от свойств грунтов все сваи могут или передавать нагрузку от здания на практически несжимаемые грунты, опираясь на них своими нижними концами (так называемые сваи-стойки), или при сжимаемых грунтах передавать нагрузку на грунт боковыми поверхностями и нижним концом за счет сил трения (висячие сваи).

Для равномерного распределения нагрузки на сваи по их верхним концам непосредственно на сваи или на специально устраиваемые уширения верхних концов - оголовки укладывают распределительные балки или плиты, называемые ростверками. Железобетонные ростверки могут быть сборные и монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов без ростверков. Плиты перекрытия в этих случаях опирают на сборные оголовки свай. Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии со специальными нормами на основе результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий исходя из конструктивных особенностей и нагрузок, характерных для здания.

( 1 - СНиП П-17-77 "Свайные фундаменты. Нормы проектирования". М., 1978.)

Свайные фундаменты в плане могут состоять из одиночных свай - под опоры; лент свай - под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов; кустов свай-под тяжело нагруженные опоры; сплошного свайного поля - под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по плану здания нагрузками.

Рис. 6 Свайные фундаменты

а - фрагмент плана фундамента под несущие стены; б - фундамент под колонну; в - фундамент на сваях-стойках; г - тоже на висячих сваях; д - стык сборного ростверка с забивной сваей; е - свая; 2 - ростверк; 3 - оголовок сваи; 4 - колонна; 5 - монолитный ростверк стаканного типа под колонну; 6 - арматура сваи: 7 - свая-стойка; 8 - висячая свая; 9 - монолитный ростверк; 10 - бетон замоноличивания; 11 - закладная деталь; 12 - стальная деталь; 13 - панель перекрытия; 14 - панель стены; 15 - цементный раствор

Рис.7

Гидроизоляция подземной части здания. Фундаменты подвергаются увлажнению грунтовой влагой и просачивающейся в грунт атмосферной влагой. Увлажнение фундаментоз может снизить их долговечность, вызвать отсыревание стен подвала и повысить влажность стен, наземной части здания вследствие капиллярного подсоса влаги. Для исключения капиллярного подсоса наземную часть стен (наружных и внутренних) изолируют от фундаментов горизонтальной гидроизоляцией в уровне низа цокольного перекрытия. В зданиях с подвалами предусматривается еще один ряд горизонтальной гидроизоляции в уровне пола подвала. Горизонтальная гидроизоляция устраивается обычно из двух слоев рубероида на битумной мастике. Если проектом предусмотрена совместная статическая работа наземной и подземной частей здания на горизонтальные нагрузки, гидроизоляция осуществляется из цементного раствора состава 1:2. По всей внешней поверхности фундаментов устраивается вертикальная обмазочная гидроизоляция горячим битумом за два раза. Возможность увлажнения фундамента дождевыми и талыми водами должна исключаться планировкой территории застройки и устраиваемой по внешнему периметру здания отмосткой из плотных водонепроницаемых материалов - асфальта, асфальтобетона. Отмостка имеет уклон от здания 3%.

Колонны. Стойки каркасных систем - колонны, пилоны и другие аналогичные элементы возводят с применением так называемого высокопрочного (HSC - High Strength Concrete) и высококачественного бетона (HQC - High Quality Concrete).

В современных небоскребах крайне редко можно встретить "чисто" стальные или железобетонные в традиционном понимании (с обычным процентом армирования) конструкции. Габаритные размеры колонн и количество рабочей арматуры определяются целым рядом факторов и зависят от тех конкретных требований, которые инженер предъявляет к несущей системе здания. Варьируя прочность бетона и количество продольного армирования (рис. 4), можно добиться оптимизации конструктивных решений и минимизации их стоимости без снижения надежности, что для высотных зданий весьма и весьма актуально. При недостаточной несущей способности, жесткости или продольной устойчивости стоек каркаса применяют сталебетонные колонны с внешней стальной оболочкой либо с внутренней жесткой арматурой). Такие решения позволяют также повысить и огнестойкость конструкций.

Наружные стены. Стены, в зависимости от воспринимаемых ими вертикальных нагрузок, подразделяются на несущие, самонесущие и ненесущие.

Несущей называется стена, которая помимо вертикальной нагрузки от собственного веса, воспринимает и передает фундаментам нагрузки от перекрытий, крыши, ненесущих наружных стен, перегородок в т.д.

Самонесущей называется стена, которая воспринимает и передает фундаментам вертикальную нагрузку только от собственного веса (включая нагрузку от балконов, лоджий, эркеров, парапетов и других элементов стены).

Ненесущей называется стена, которая поэтажно или через несколько этажей передает вертикальную нагрузку от собственного веса на смежные конструкции (перекрытия, несущие стены, каркас). Внутренняя ненесущая стена называется перегородкой. В жилых зданиях рекомендуется, как правило, применять несущие и ненесущие стены. Самонесущие стены допускается применять в качестве утепляющих стен ризалитов, торцов здания и других элементов наружных стен. Самонесущие стены могут применяться также внутри здания в виде вентиляционных блоков, лифтовых шахт и тому подобных элементов с инженерным оборудованием.

Рис.8. Наружные стены

а - несущие; б - самонесущие; в - ненесущие

Несущие и ненесущие наружные стены могут быть применены в зданиях любой этажности. Высота самонесущих стен ограничена в целях предотвращения неблагоприятных в эксплуатационном отношении взаимных смещений самонесущих и внутренних несущих конструкций, сопровождающихся местными повреждениями отделки помещений и появлением трещин. В панельных домах, например допустимо применение самонесущих стен при высоте здания не более 4 этажей. Устойчивость самонесущих стен обеспечивают гибкие связи с внутренними конструкциями.

Несущие наружные стены применяют в зданиях различной высоты. Предельная этажность несущей стены зависит от несущей способности и деформативности её материала, конструкции, характера взаимосвязей с внутренними конструкциями, а также от экономических соображений. Так, например, применение панельных легкобетонных стен целесообразно в домах высотой до 9-12 этажей, несущих кирпичных наружных стен - в зданиях средней этажности, а стен стальной решетчатой оболочковой конструкции - в 70-100-этажных зданиях.

Внутренние стены и перегородки - основные внутренние вертикальные ограждающие конструкции в зданиях. Кроме того, внутренние вертикальные ограждающие конструкции образуют конструктивные элементы, совмещенные с инженерным оборудованием: санитарно-технические кабины, вентиляционные блоки и шахты, лифтовые шахты и пр.

Внутренние стены выполняют в здании ограждающие и несущие функции, перегородки только ограждающие. Конструкции стен и перегородок должны удовлетворять нормативным требованиям прочности, устойчивости, огнестойкости, звукоизоляции, быть паро- и газонепроницаемыми, легковозводимыми Перегородки и стены влажных помещений, кроме того, должны быть водостойкими и водонепроницаемыми.

Общая ограждающая функция внутренних стен и перегородок - обеспечение звукоизоляции от воздушного шума. В связи с этим уровень требований к звукоизоляционным качествам этих конструкций совпадает и зависит не от их статической роли в здании, а от расположения в нем. Для межквартирных и межсекционных стен и перегородок, для ограждений, отделяющих жилые комнаты от лестничных клеток и лифтовых холлов требуемый главой СНиП "Защита от шума" индекс изоляции должен составлять не менее 50 дБ, для межкомнатных - 41, для стен и перегородок, разделяющих жилые комнаты и санитарные помещения квартиры, - 45, а для ограждений между жилыми комнатами и встроенными магазинами или кафе - соответственно 55 и 60 дБ.

Для обеспечения звукоизоляции применяют акустически однородные или неоднородные конструкции. В качестве акустически однородных используют массивные однослойные ограждающие конструкции сплошного или многопустотного сечения, в качестве неоднородных- двойные стены и перегородки, стены с гибким экраном, многослойные легкие перегородки. Способ звукоизоляции выбирают исходя из целесообразного использования свойств применяемых материалов.

Ригели железобетонные - в строительстве - линейный несущий элемент (сплошной или решетчатый) в конструкциях зданий и сооружений. Соединяет стойки, колонны (ригель рамы); служит опорой прогонов, плит (ригель перекрытия, покрытия). Выполняется из железобетона.

Ригели подразделяют на типы: РДП - для опоры много пустотных плит на две его полки (двух полочный);

РДР - то же, для опоры ребристых плит;

РОП - для опоры много пустотных плит на одну его полку (одно полочный);

РЛП - то же, применяемый только в лестничных клетках;

РОР - для опоры ребристых плит на одну его полку (одно полочный);

РЛР - то же, применяемый только в лестничных клетках;

РКП - консольный для опоры много пустотных плит балконов;

Рис.9. Схема крепления ригелей.

Перекрытия - это внутренние горизонтальные ограждающие конструкции здания, членящие его по высоте на этажи. Их назначение - воспринять и передать на стены или колонны постоянные и временные нагрузки от людей, мебели и оборудования, а также изолировать помещения друг от друга и от влияния внешней среды. Эти функции и определяют их прочностные, а также тепло-, влаго-, газо- и звукоизолирующие качества. В многоэтажных жилых зданиях перекрытия служат связями - жесткими диафрагмами, способными придавать зданию повышенную устойчивость.

Для изготовления несущих элементов перекрытий многоэтажных зданий обычно применяются несгораемые материалы; железобетон на тяжелом и на легком заполнителях (керамзито-.шла-ко-, перлитобетонах и др.}; стальной профилированный настил, металлические балки, защищенные от непосредственного воздействия огня, и т. п. Перекрытия выполняются сборными, монолитными и сборно-монолитными.Монолитные железобетонные перекрытия изготовляют на стройке в специально изготовленной опалубке, их выполняют чаше трех видов: ребристыми, кессоннированными и безбалочными (плитными)

Рис.10. Типы междуэтажных монолитных перекрытий.

а - ребристое, 6- кессонированное, в - безбалочное 1 - плита, 2 - главная балка(ригель)

3 - второстепенная балка, 4 - колонна, 5 - капитель.

Первый состоит из плиты, второстепенных и главных балок. На рисунке балки (или ребра) направлены вниз; при необходимости получить гладкий потолок устраивают перекрытие ребрами вверх, что менее экономично, так как площадь поперечного сечения верхней сжатой зоны уменьшена. Кессонированное перекрытие получают при пересечении равномерно расположенных в двух направленииях ребер одной высоты; его применяют из эстетических соображений в интерьерах обшественных зданий, а также как средство облегчения собственной

Массы плиты при больших пролетах. Безбалочные перекрытия опираются на колонны или через капители.

Типы междуэтажных сборных перекрытий.

а-балочные; б - плитные; 1 - балки; 2 - межбалочное заполнение; 3 - плиты

Перекрытия разделяют по видам и по типу конструкций.

Расположенные над подвальными (полуподвальными) этажами - называют подвальными (полуподвальными),

расположенные над техническими подпольями - цокольными,

отделяющие верхний этаж от чердака - чердачными,

расположенные между смежными этажами - междуэтажными.

1 - опирание элементов здания; 2 - собственный вес; 3 - движение теплового потока; 4 - диффузия водяных паров; 5 - воздухопроницание; 6-ударный шум; 7 - воздушный шум; 8- эксплуатационные нагрузки; 9 - специфические воздействия

Рис. 12. Перекрытия по металлическим балкам

1 - балки; 2 - гипсобетонная плита; 3 - промазка щелей раствором или подстилка толя; 4 - усиление изоляции воздушного шума (песок); 5 - изоляция ударного шума (упругие прокладки); 6 - пол по лагам; 7 - пароизоляция; 8 - теплоизоляция; 9- стяжка; 10 - затирка; 11 - металлическая сетка; 12 - деревянный короб

Перекрытие по железобетонным балкам(используются редко)

а - с заполнением из плит; б - с заполнением из пустотелых блоков: 1 - балки; 2 - плиты; 3 - пустотелые блоки; 4 - промазка щелей раствором или подстилка толя; 5 - усиление изоляции воздушного шума (песок); 6 - изоляция ударного шума (упругие прокладки); 7 -- изоляция воздушного и ударного шумов; 8 - пол по лагам; 9 - пол по стяжке; 10 - пароизоляция; И - теплоизоляция; 12 - стяжка; 13 - затирка

Перекрытие по железобетонный плитам

а -виды несущих плит; б- конструкции перекрытий; 1 - сплошная плита (Y=400 кг/м2); 2 - круглопустотная; 3 - ребристая; 4 - типа ТТ; 5 - изоляция ударного шума; 6 - пол по стяжке; 7 - усиление изоляции воздушного шума (гипсобетонные плиты по лагам); 8 - пол; 9 - пароизоляция; 10-теплоизоляция; 11 - стяжка.

Крыша - верхняя конструкция, отделяющая помещения здания от внешней среды и защищающая их от атмосферных осадков и других внешних воздействий. Состоит из несущей части {стропил} и изолирующих (ограждающих) частей, в том числе - наружной водонепроницаемой оболочки - кровли. Крыши устраивают чердачные и бесчердачные. Чердачные (над чердаком) бывают холодными (теплозащитные функции выполняет чердачное перекрытие) и утепленными. Утепленная или как говорят, "теплая крыша устраивается при наличии и при отсутствии чердака, когда функции чердачного перекрытия и кровли совмещаются (в последнем случае применяются названия: совмещенная крыша, совмещенное покрытие, и бесчердачное перекрытие.

Основные типы покрытий с ж.б. плитами и рулонными кровлями.

а-в - невентилируемые; г, д - частично вентилируемые; е - вентилируемые; 1 - защитный слой;2 - гидроизоляционный ковер; 3 - стяжка; 4 - несущая плита; 5 - утеплитель; 6 - пароизоляция; 7 - однослойная ограждающая и несущая конструкция; 8 - каналы и борозды; 9 - воздушная прослойка; 10 - подкладки.

Покрытия со стальным профилированным настилом и с волнистыми асбестцементными листами.

а-в - применение стального профилированного настила(а,б - профили;в - утепленное покрытие)

г - покрытие с асбестцементными волнистыми листами усиленного или унифицированного профиля;

д, е - то же с применением плоских асбестцементных листов; 1 - балка покрытия;2 - настилк;

3 - рулонная пароизоляция ; 4 - утеплитель; 5 - гидроизоляция; 6 - гравий; 7 - болт; 8 -асбестцементный волнистый лист; 9 - прокладка; 10 - деревянный брус; 11 - прижимная пластина; 12 - крюк; 13 - швеллер из асбестцемента; 14 - плоский асбестцементный лист; 15 - мастика; 16 - утеплитель;17 - то же типа мин.ватных плит; 18 - нащельник; 19 - деревянный каркас панели; 20 - гернит; 21 - рейка, фиксирующая положение утеплителя.

Оглавление

- Составные элементы конструктивных систем и их назначение

- Конструктивные системы остова многоэтажных зданий

- Типы лестничных клеток

- Типы лестнично-лифтовых блоков

- Конструктивные решения фасадных систем многослойные, вентилируемые, светопрозрачные

- Конструктивные решения крыш Используемая литература