Каркасно-панельные многоэтажные жилые дома и их конструкции

Для жилых зданий высотой в 16—25 этажей в каталоге индустриальных изделий предусмотрена каркасная конструктивная схема. Каркасы крупнопанельных жилых зданий высотой в 16—25 этажей делают сборными из Железобетонных элементов заводского изготовления.

По характеру статической работы различает три вида каркасов: рамный, связевой и рамно-связевой. В рамных каркасах все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают рамы с жесткими узлами.

В связевых каркасах колонны и ригели каркаса рассчитаны только на вертикальные нагрузки при шарнирных соединениях в узлах, а ветровые и другие горизонтальные нагрузки через перекрытия передаются на жесткие поперечные вертикальные связи (диафрагмы жесткости).

В некоторых случаях каркас проектируют по комбинированной рамно-связевой схеме с передачей вертикальных нагрузок на поперечные рамы с жесткими узлами, а горизонтальных — на вертикальные связи диафрагмы жесткости (как в связевой системе).

В современных каркасных крупнопанельных жилых зданиях повышенной этажности применяют главным образом связевую конструктивную схему. При этой схеме по сравнению с рамной снижается расход стали примерно на 20%, достигается большая жесткость и упрощается конструкция узлов. Кроме того, связевая схема обеспечивает независимость усилий в ригелях от их положения в плане и по высоте здания, благодаря чему создается возможность полной унификации ригелей и их опорных узлов.

Унифицированный каркас, принятый каталогом унифицированных изделий по связевой системе, был рассмотрен в §52 (см. рис. 99). Этот каркас состоит из двухэтажных колонн сечением 400x400 мм, имеющих консоли вылетом 150 мм, рядовых ригелей сечением 400Х Х450 мм и пустотных настилов-распорок толщиной 220 мм, шириной (номинальной) внутренних 1200, 1800 и 2400 мм и наружных — 1080 мм.

Пространственная жесткость каркаса обеспечивается диафрагмами жесткости, которые рекомендуется проектировать в виде пространственных стенок на всю ширину здания из железобетонных панелей толщиной 180 мм, соединенных с колоннами сваркой выпусков арматуры или закладных деталей и замоноличиванием.

На рис. 253 показаны элементы унифицированного сборного железобетонного каркаса; колонны двухэтажные, рядовой ригель, наружный ригель, диафрагма жесткости и ее соединение с колонной, а также расположение в плане диафрагм жесткости.


Наиболее ответственной в сборном железобетонном каркасе является конструкция стыков колонн. Применяют два основных типа стыков, в которых усилия передаются через стальные оголовки и с бетона на бетон.

Для устройства стыков первого типа требуется много металла и они трудоемки в изготовлении. Более рациональны стыки второю типа, в которых усилия с бетона на бетон передаются через сферические торцовые поверхности колонн (рис. 254, в). Стыки арматуры выполняют с помощью ванной сварки.

Такая конструкция стыка была принята для унифицированного каркаса. Однако позже было установлено, что более простые стыки с плоскими торцами колонн, армированные сетками, при центральном сжатии могут выдерживать на смятие огромные напряжения, превышающие призменную прочность бетона в 5—10 раз. Изготовлять эти стыки гораздо проще, чем сферические. Поэтому для каталога индустриальных изделий были приняты плоские стыки. При этом концы колонн усилены армированием поперечными сварными сетками, плоские торцы имеют центрирующую бетонную площадку, выступающую на 20—25 мм и снабженную сеткой (рис. 254, б). Выпуски арматуры соединяют ванной сваркой и стык замоноличивают.

Для перекрытий каркасных зданий каталогом предусмотрены круглопустотные панели толщиной 220 мм и шириной 800, 1200, 1800, 2400 и 3000 мм.

Конструкция узла опирания ригеля на колонну и настила-распорки па ригель показана на рис. 255. Сопряжение ригеля с колонкой выполнено со «скрытой консолью». Навесные панели наружных стен в каркасных зданиях предусмотрены каталогом те же, что и в панельных, за исключением панелей наружных и внутренних углов зданий, пилястр и угловых панелей уступов наружных стен (рис. 256). Эти панели выполняют из керамзитобетона: толщина их принята 340 и 300 мм.


Панели наружных стен устанавливают относительно модульных разбивочных осей со следующими привязками (рис. 257): внутренняя грань стены вынесена наружу за модульную ось на 400 мм или внутренняя грань стены заходит внутрь здания на 200 мм за модульную ось. Внутреннюю плоскость угловых панелей уступов наружных стен в 1200 и 1800 мм выносят наружу на 220 мм за модульную ось.

Принятая система привязок дает возможность пропускать стояки отопления между стеной и колонной, устанавливать в необходимых случаях панели наружных стен так, чтобы внутренняя плоскость стены совпадала с внутренней гранью колонны, благодаря чему колонны не выступают в помещение. Кроме того, привязка угловых панелей уступов наружных стен обеспечивает их максимальное приближение к колонне и ригелю, что облегчает их навеску на каркас.

Наружные стеновые панели в каркасных зданиях опирают либо на краевой элемент перекрытия настил-распорку, либо на наружный продольный ригель. Крепят стеновые панели к колонне с помощью стальных пластин, приваренных к закладным деталям.

На рис. 258 показаны узлы опирания наружных стеновых панелей на элементы унифицированного каркаса и конструкции креплений. На рис. 259 изображен другой вариант опирания панелей наружных стен на наружный ригель каркаса, соответствующий типу ригеля и привязке, предусмотренных каталогом унифицированных изделий для Москвы.

Для устройства лоджий в каркасных зданиях предусмотрены железобетонные навесные стенки 1 лоджий, вставляемые в вертикальный шов между панелями наружных стен и опираемые на консоли пристенных колонн (рис. 260).


Плиты лоджий укладывают поверх их навесных стен, а самую нижнюю плиту подвешивают к нижней стенке лоджии на сварке, так что эта стенка несет, таким образом, две плиты.

Толщина средних стен лоджий принята равной 200 мм, крайних — 100 мм. Плиты лоджий опирают на стенки лоджий на 90 мм.

Все плиты, за исключением плит для западающих лоджий и плит, устанавливаемых в местах уступов наружных стен, применяют одновременно и в каркасных и в панельных зданиях. Плиты лоджий шириной 1200 мм являются одновременно и плитами балконов каркасных домов, по их опирают не на стены лоджий, а на консоли, привариваемые в тех же местах к колоннам (рис. 261).

Кроме железобетонных плит балконов, укладываемых на консоли, в номенклатуре предусмотрены керамзитобетонные плиты балконов, являющиеся продолжением перекрытия, которое выпускается наружу сквозь горизонтальные швы между панелями.

В качестве примера каркасно-панельного здания повышенной этажности рассмотрим 20-этажный пятисекционный каркасный жилой дом на 807 квартир, проект которого выполнен на основе каталога индустриальных изделий для Москвы. В доме имеются квартиры в 1, 2, 3, 4 и 5 комнат.

Квартиры запроектированы по принципу зонирования. Группа помещений, общих для всей семьи — общая комната и первая прихожая, выделена в первую зону, расположенную ближе к входу. Спальные комнаты, санитарный узел с ванной и второй коридор составляют вторую зону.

Между зонами размещена кухня, вход в которую находится вблизи от главного входа и в то же время незаметен для входящих (рис. 262, а). В 4—5-комнатных квартирах запроектировано по два санитарных узла: совмещенный — в зоне спальных комнат и малый санузел (унитаз и умывальник) — в зоне кухни и первой передней.


При разработке проекта дома была сделана попытка по возможности устранить характерные для каркасного здания выступы колонн в углах комнат (см. рис. 262, а).

В каждой секции дома имеется три лифта: один пассажирский и два грузопассажирские. В целях лучшей противопожарной безопасности эвакуационная лестница вынесена за пределы объема здания с устройством открытых переходов к ней. При таком решении полностью исключается возможность задымления лестницы при пожаре, тогда как в обычных незадымляемых лестницах (с переходом через лоджии) все же не исключается задымление через шахты лифтов, вентиляционные системы и другие коммуникационные шахты.

На рис. 262, б показав план рядовой секции каркасного 20-этажного дома с выносной лестничной клеткой.

При проектировании каркасно-панельных домов высотой 25 м и более используют конструктивную схему с монолитным ядром жесткости, которое воспринимает все действующие горизонтальные нагрузки и обеспечивает пространственную жесткость здания. Ядро жесткости располагают в сред-пей части (в домах башенного типа) или симметрично относительно центральных осей (в зданиях большой протяженности, рис. 263), в нем обычно размещают все вертикальные коммуникации (лифтовые шахты, лестницы).

Ядро жесткости целесообразно возводить в подвижной опалубке с помощью специального агрегата, в котором совмещены скользящая опалубка и подъемные домкраты.

Конструктивная схема здания с монолитным ядром жесткости по сравнению со схемами о плоскими стенками жесткости выгоднее по трудоемкости на 6%, по себестоимости изготовления и монтажа конструкции — на 14%, по капитальным вложениям на возведение конструкций — на 15%, по расходу стали — на 10%.

В зданиях высотой выше 16 этажей, в которых на одну опору нагрузки достигают 800 Т и выше, целесообразно применять сплошные железобетонные монолитные фундаментные ребристые плиты, распределяющие давление по всей площади основания дома. Так, под 25-втажными домами на проспекте Калинина в Москве уложены монолитные ребристые фундаментные плиты толщиной 600 мм с ребрами общей высотой 2000 мм.

При больших сосредоточенных нагрузках и расположении прочных материковых грунтов на глубине более 10—12 м перспективными типами фундаментов являются буронабивные сваи системы «Беното», которые выполняют следующим образом. При помощи двух вертикальных гидравлических домкратов, закрепленных па буровой установке ЕДФ-55 (французской фирмы «Беното»), погружают в грунт металлические обсадные трубы, имеющие на нижних концах режущие приставки. Для облегчения бурения обсадной трубе сообщают попеременное вращательное движение с помощью двух других горизонтальных гидравлических домкратов. Грунт из трубы удаляют ударным грейфером. После опускания трубы на требуемую глубину в нее устанавливают арматуру и укладывают бетонную смесь.

Во время бетонирования обсадную трубу при помощи вертикальных домкратов то поднимают, то опускают, в результате чего бетон уплотняется. Затем обсадную трубу извлекают из скважины и на ее месте остается железобетонная свая.

Буровая установка «Беното» дает возможность бурить и бетонировать опоры диаметром 88, 108 и 120 см на глубину до 70 м. Такие сваи были впервые применены в Москве па строительстве 16-этажного каркасно-панельного жилого дома на Воробьевском шоссе. Под 32 колоннами каркаса здания были сооружены набивные сваи глубиной до 20 м с нагрузкой на каждую сваю до 600 Т. Большая глубина свай была принята из-за наличия под зданием насыпного грунта.