устройство конструкции, разновидности, описание материалов
Методик строительства жилых и промышленных зданий существует множество. И одной из самых недорогих технологий, позволяющих возводить надежные и долговечные сооружения, является каркасная. Основой зданий, построенных таким образом, является прочный остов. Для сборки таких несущих конструкций могут использоваться разные материалы. К примеру, достаточно часто возводятся здания на железобетонном каркасе.
В каких случаях может использоваться технология
Возводиться на ЖБ-каркасах могут здания абсолютно любого назначения. Эта технология отлично подходит для строительства как жилых домов, так и производственных цехов. Чаще всего на железобетонных каркасах, конечно же, возводят многоэтажные здания. Согласно нормативам, такую методику допускается использовать для строительства домов высотой до 25 этажей. Также просто идеально эта технологий подходит для возведения цехов большой площади.
В некоторых случаях методика строительства на ЖБ-каркасах может использоваться и для возведения одно — двухэтажных зданий. Чаще всего на таких остовах сооружают, конечно же, малоэтажные производственные цеха и склады. Но иногда подобную технологию используют и владельцы загородных участков при строительстве небольших жилых домов или дач. Такие сооружения получаются не только очень удобными для проживания, но и долговечными. Выглядят дома такой конструкции при этом очень солидно и презентабельно.
Разновидности
Использоваться в строительстве может всего три основных вида железобетонных каркасов:
- сборные;
- монолитные;
- сборно-монолитные.
Первый вид остовов собирается из уже готовых, изготовленных на предприятии тяжелых ЖБ-балок, колонн и связей. Монолитные каркасы этого типа заливаются непосредственно на месте возведения зданий. Под элементы конструкции остовов этого типа предварительно собираются опалубки.
Сборные железобетонные каркасы, в свою очередь, по способу монтажа могут быть:
- рамными;
- связевыми;
- комбинированными.
Преимущества и недостатки
Основным плюсом строительства зданий на железобетонных каркасах, как и на любых других, является свобода планировки. Пролеты в таких сооружениях могут быть как узкими, так и очень широкими.
Конечно же, безусловным преимуществом зданий на ЖБ-каркасе может считаться и их дешевизна. Весят такие дома меньше кирпичных, обычных панельных и блочных. Поэтому под них не нужно возводить слишком уж мощных дорогих фундаментов.
Также к преимуществам этой технологии можно отнести возможность:
- возведения очень долговечных зданий;
- обустройства помещений большой площади.
В сравнении с металлическими и деревянными каркасами, железобетонные отличаются повышенной прочностью. Также плюсом таких несущих конструкций считается, конечно же, и то, что они не относятся к разряду пожароопасных.
Некоторым недостатком сборных ЖБ-каркасов является необходимость использования дорогой спецтехники для монтажа отдельных элементов. К минусам же монолитных конструкций этого типа относят удлинение сроков строительства. Созревает бетон, к сожалению, достаточно долго — около месяца. То есть этажи зданий при использовании такой технологии сборки каркаса приходится возводить с перерывами. Строителям нужно дожидаться, пока опоры наберут достаточную прочность для того, чтобы выдержать вес тяжелых перекрытий.
Элементы железобетонного каркаса: колонны
Готовые ЖБ-изделия, предназначенные для возведения таких зданий, делают на заводах обычно из бетонов марок от 200 до 400. Для облегчения транспортировки в них еще на этапе изготовления монтируют монтажные петли (или просверливают в их толще отверстия). В зависимости от размеров и этажности сооружений, при строительстве используют колонны, балки, связи и ригели разного сечения и прочности.
К примеру, при возведении железобетонных каркасов промышленных зданий, полы в которых в последующем в процессе эксплуатации будут подвергаться серьезным нагрузкам, применяют колонны 1.020. Такие конструктивные элементы способны выдерживать нагрузку до 500 тонн.
При возведении зданий может использоваться две разновидности железобетонных колонн:
- обычные;
- используемые для цехов с мостовыми кранами.
Колонны последней разновидности состоят из двух частей: подкрановой и надкрановой. По расположению в здании оба этих типа ЖБ-изделий классифицируются на:
- крайние пристенные;
- средние, монтируемые на стыках пролетов.
Высоту колонны сборного железобетонного каркаса могут иметь в один, два или много этажей. По форме такие элементы бывают:
- консольными;
- бесконсольными;
- Т-образными;
- Г-образными.
В строительстве могут использоваться ЖБ-колонны с квадратным, круглым, кольцевым или прямоугольным сечением.
Горизонтальные элементы
ЖБ-балки, используемые при возведении сборных железобетонных каркасов зданий, классифицируются на фундаментные и межэтажные. Элементы первой разновидности обычно имеют форму двутавра. Высота их может составлять 400 или 600 мм, а ширина в верхней части — 300-400 мм. В зависимости от длины, фундаментные балки могут быть основными и укороченными. Последний тип элементов часто используется, к примеру, около температурных швов.
Межэтажные балки железобетонных каркасов домов в сечении могут быть:
- тавровыми;
- прямоугольными;
- Z-образными.
Длину они могут иметь как на пролет или несколько, так и на шаг между колоннами.
Связи
Такие элементы железобетонных каркасов зданий могут изготавливаться из цементного раствора с использованием арматуры или из стали. Необходимы они для того, чтобы обеспечивать пространственную жесткость здания. Устанавливаться связи могут как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. В некоторых случаях они могут монтироваться также и по диагонали.
Фундаменты
Возводятся каркасные здания на сборных основаниях-блоках, представляющих собой «стакан» с плитой. Подготовку под фундаменты таких домов на сухих грунтах делают из щебня, а на влажных — из бетона марки 500.
При строительстве верхнюю плоскость оснований этого типа располагают на 150 мм ниже отметки чистового пола. Такой способ монтажа позволяет в последующем сделать засыпку котлована до установки колонн.
Под наружные стены фундаментные балки укладывают таким образом, чтобы они выходили за плоскость колонн. Под внутренние ограждающие конструкции их располагают по осевым линиям между вертикальными опорами. На заключительном этапе балки фундамента гидроизолируют двумя слоями рулонного материала.
Способы монтажа сборного каркаса
Наиболее надежной технологией возведения зданий этой разновидности является рамная. Железобетонный каркас, собранный по такой технологии, представляет собой жесткую долговечную конструкцию. Соединяются колонны и балки в таких остовах путем сварки металлической арматуры.
В рамно-связевых каркасах ЖБ-рамы воспринимают только вертикальные нагрузки. Горизонтальные в таких конструкциях приходятся на перекрытия. Последние, в свою очередь, передают нагрузки на лестничные пролеты. Также в данном случае задействованными бывают поперечные и торцевые стены.
В шарнирно-связевых каркасах нагрузки распределяются так же, как и в рамно-связевых. Единственное, крепления между элементами в данном случае используются не жесткие, а шарнирные.
Безбалочные каркасы
Такие конструкции собираются в виде сетки 6х6, 9х6 или 9х9 м. При этом наиболее популярным вариантом каркасов является первый. Основными элементами таких ЖБ-остовов являются:
- колонны с капителями;
- пролетные плиты;
- подоконные плиты.
Возводятся на таких каркасах здания гораздо реже, чем на балочных. Используют эту технологию в основном только при строительстве промышленных зданий с повышенными требованиями к чистоте. К примеру, по такой технологии часто сооружают цеха молокозаводов и хлебозаводов, а также склады-холодильники.
Возводятся каркасы этой разновидности по очень простой технологии. Межэтажные плиты в данном случае просто укладываются на капители колонн и дополнительно закрепляются.
Сборно-монолитные каркасы: строительство
На таких остовах здания также сооружаются достаточно часто. Связи в таких конструкциях, как и в сборных рамных, предусматриваются жесткие. Колонны в каркасах этой разновидности используются готовые заводские. Перекрытия же заливаются непосредственно на месте в опалубке. Такая технология строительства чаще всего используется при возведении зданий малой этажности. Ее основным преимуществом является сокращение сроков и удешевление строительства.
Технология возведения монолитного каркаса
Под такие каркасы могут использоваться как плитные фундаменты, так и ленточные или столбчатые с ростверком. Заливаются в опалубке в этом случае не только межэтажные перекрытия, но и колонны. По такой технологии в большинстве случаев возводятся не слишком большие одно- или двухэтажные жилые здания.
Включает в себя методика строительства домов на монолитном железобетонном каркасе обычно следующие шаги:
- возведение фундамента по стандартной методике;
- заливку колонн;
- заливку межэтажных перекрытий.
Элементы в монолитных железобетонных каркасах одноэтажных зданий соединяются между собой жестко. Никаких шарнирных связей в таких конструкциях не используется. Соединение колонн с перекрытиями и фундаментом в данном случае производится посредством арматуры с последующим замоноличиванием цементным раствором.
Колонны в таких зданиях заливают обычно в опалубках, имеющих квадратное или прямоугольное сечение. Это делает более удобным в последующем возведение стен. Под перекрытия опалубку в таких домах монтируют на специальных телескопических заводских стойках, расположенных с небольшим шагом друг от друга. Также в данном случае могут использоваться опоры из бревен достаточно большого сечения.
Арматурный каркас в железобетонных конструкциях остовов изготавливается из толстых стальных прутьев. При его сборке может использоваться как сварка, так и обычная вязальная проволока.
Внутренние и наружные стены
В качестве материала для ограждающих конструкций домов на сборных или монолитных железобетонных каркасах в наше время в большинстве случаев используют вспененные блоки. Применение такого материала имеет ряд безусловных преимуществ. Вспененные блоки весят не слишком много. Размеры они обычно имеют достаточно большие, что позволяет выполнять кладку в максимально короткие сроки.
Также вспененные блоки стоят не особенно дорого, что также можно отнести к их плюсам. В помещениях же зданий с такими стенами обычно создается очень приятный микроклимат. Выкладывать стены между колоннами железобетонного каркаса можно как из больших блоков в один слой, так и из маленьких — в несколько.
Возводятся стены из такого материала по стандартной технологии. То есть при кладке строители для того, чтобы избежать появления мостиков холода, используют вместо цемента специальный клей. При этом каждый четвертый ряд кладки из такого материала специалисты армируют с использованием стальных прутов с предварительным штроблением.
fb.ru
Монолитный железобетонный каркас здания
Железобетонные монолитные конструкции
Каркас называется полным, если на него передаются все вертикальные нагрузки, и неполными, если часть их передается стенам, например, при наружных несущих стенах. Конструктивные схемы каркасов и методы обеспечения их устойчивости.
Каркасные здания могут иметь два, три и более пролетов с размерами для помещений чаще всего 6—8 м, для коридора — 2—4 м
Рис. 1. Схемы постановки наружного ограждения в каркасном здании
с — при монолитном каркасе; б — при сборном каркасе; в — деталь ограждения при монолитном железобетонном каркасе; г — то же, при стальном каркасе; 1 — бортовая балка; 2 — консоль; 3 — наружная грань стойки; 4 — наружная грань балки; 5 — облицовочный кирпич; 6
Продольный шаг принимается 3—6 м. Каркасы различаются по материалу и способу изготовления: стальные, железобетонные монолитные и железобетонные сборные. Встречаются также комбинированные системы, в которых одни элементы делаются из сборного железобетона или стали, другие железобетонные монолитные.
Например, для придания зданию необходимой жесткости и обеспечения его устойчивости при стальных или сборных железобетонных колоннах перекрытия делаются иногда железобетонными монолитными. В крупных гражданских зданиях большой этажности и в зданиях с большими помещениями, имеющими разнообразные формы и размеры, применяются стальной каркас и монолитный железобетонный. В зданиях, допускающих композицию из однообразных ячеек с одинаковыми пролетами и шагом несущих конструкций, применяется сборный железобетонный каркас.
Ограждения делаются полностью или частично вынесенными на бортовых балках за грани стоек, либо ставятся заподлицо с ними с устройством отепляющих пилястр. При стальных и монолитных железобетонных каркасах рекомендуются два последних способа, не требующих большого выноса бортовых балок и скрывающих частично или полностью стойки в толще ограждения (рис. 1, а). Полностью выносное ограждение применяется при сборных железобетонных каркасах (рис. 1, б)
Температурные швы в каркасах чаще всего выполняются в виде спаренных колонн на общем фундаменте с разрезкой между ними всего здания в одной вертикальной плоскости (рис. 2, а). Размер зазора между колоннами должен обеспечить возможность горизонтального расширения элементов здания. Он заполняется в ограждающих конструкциях, так же как в массивных стенах.
Рис. 2. Схемы деформационных швов в каркасах
а и б — температурных; в и г — осадочных; 1 — шов на спаренных стойках; 2 — шов на скользящей опоре; 3 — шов с помощью вкладыша; 4 — шов между
консолями
Другой тип конструкции температурного швазаключается в опирании прогонов каркаса или обвязочных балок одной части здания на консоли стоек другой с обеспечением горизонтального сколь ния между ними (рис. 2, б). Осадочный шов в каркасном здании делает также путем спаренных колонн, но на раздельных фундаментах или в сер дине шага конструкций: при расстоянии между стойками не более 3 м на встречных консолях (рис. 2, г), при большем расстоянии — путем свободно опертого участка перекрытия, допускающего перекос (см. рис. 2)
Монолитный железобетонный каркас представляет жесткую пространственную систему, состоящую из стоек, поперечных и продольных ригелей, а также монолитных железобетонных перекрытий. По сравнению со стальным каркасом на него идет значительно меньше стали. Однако он требует возведения сложных лесов и опалубки и длительных сроков для достижения проектной прочности.
Разновидностью его является монолитный железобетонный каркас с жесткой арматурой. Он характеризуется тем, что стальной арматурой его элементов являются прокатные стальные профили, образующие стальной каркас, рассчитываемый на обеспечение 60—80% требуемой прочности. Параллельно его монтажу, с отставанием на несколько этажей, все стальные элементы обетониваются в подвижной опалубке с дополнением стержней гибкой арматуры для восприятия краевых, растягивающих напряжений в бетоне.
Монолитный железобетонный из жесткой арматуры
Каркас из жесткой арматуры используется для устройства подмостей для всех монтажных работ. По сравнению со стальным каркасом в железобетонном каркасе с жесткой арматурой экономия стали достигает 44%. Ограждения каркасных зданий нестандартного типа чаще всего делаются в виде заполнения по каркасу из мелко-штучных материалов, таких, как облегченные виды кирпича, пустотелые керамические и легко-бетонные камни: природные камни легких пород. При особых архитектурных требованиях или применении атмосферо-неустойчивых материалов ограждения выполняются разнородными с различного вида облицовками
www.masterovoi.ru
Монолитный железобетонный безбалочный каркас
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий из монолитного железобетона. Технический результат заключается в улучшении теплозащитных свойств здания и повышении несущей способности, жесткости и трещиностойкости монолитного перекрытия. Монолитный железобетонный безбалочный каркас содержит вертикальные несущие элементы, плиту перекрытия, теплоизоляционный пояс, балконные плиты и расположенную в них арматуру. При этом теплоизоляционный пояс выполнен из конструкционно-теплоизоляционного бетона в монолитном перекрытии, расположен по периметру наружных стен и образует сплошную теплоизоляционную перемычку между балконной плитой и перекрытием. Теплоизоляционный пояс может соединяться с монолитным перекрытием при помощи арматурных каркасов, сеток или отдельных арматурных стержней, а также при помощи жесткой арматуры. При этом арматура в месте устройства балконных плит проходит через теплоизоляционный пояс до края балконных плит. 2 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий из монолитного железобетона.
Известен узел сопряжения наружной стены из облегченной каменной кладки с каркасом здания, включающий внутренний и наружный слои каменной кладки, средний слой из утеплителя, двухконсольную колонну каркаса и опорную балку, конец которой оперт на наружную консоль колонны и соединен с ней сваркой закладных деталей, при этом опорная балка снабжена окнами, размещенными в створе со средним слоем и заполненными утеплителем, а боковая грань балки выходит на лицевую поверхность стены (патент RU №2260659 С1, дата приоритета 25.05.2004, дата публикации 20.09.2005, авторы Ямлеев У.А. и др.).
Недостатками аналога являются: во-первых, неэффективное напряженно-деформированное состояние конструкции, обуславливающее всплески напряжений в местах расположения отверстий, наличие крутящего момента в опорной балке и отсутствие совместной работы диска перекрытия с опорными балками; во-вторых, низкие теплозащитные свойства в связи с прерывистым расположением теплоизоляции в окнах опорной балки.
В качестве прототипа принято конструктивное решение по уменьшению потерь тепла в здании с монолитным железобетонным безбалочным каркасом, содержащим вертикальные несущие элементы, плиты перекрытия, балконные плиты, арматуру и теплоизоляционные вкладыши в плитах перекрытия, при этом в перекрытиях по периметру наружных стен, включая места сопряжения плит перекрытия и балкона, выполнены часто расположенные отверстия, заполненные теплоизолирующим материалом, образующим теплоизоляционные вкладыши. При таком конструктивном решении балконные плиты соединены с перекрытием железобетонными перемычками шириной 150-200 мм, армированными пространственными каркасами (Яров В.А. Экспериментальные исследования участка монолитного перекрытия многоэтажного здания / В.А.Яров, А.А.Коянкин, К.В.Скрипальщиков // Вестник МГСУ, 2009. №3, с.150-153, прототип).
Недостатками прототипа являются: во-первых, всплески напряжений в зонах расположения отверстий, обуславливающих снижение несущей способности, жесткости и трещиностойкости перекрытий, во-вторых, низкие теплозащитные свойства в связи с прерывистым расположением теплоизоляции в виде теплоизоляционных вкладышей по наружному периметру перекрытия.
Задача изобретения — улучшение теплозащитных свойств здания и повышение несущей способности, жесткости и трещиностойкости монолитного перекрытия.
Поставленная задача решается тем, что в монолитном железобетонном безбалочном каркасе, содержащем вертикальные несущие элементы, плиты перекрытия, балконные плиты, арматуру и теплоизоляцию в перекрытиях, согласно изобретению теплоизоляция выполнена в виде пояса из конструкционно-теплоизоляционного бетона и расположена по периметру наружных стен с образованием сплошной теплоизоляционной перемычки между балконной плитой и перекрытием.
На фиг.1 схематично изображен фрагмент монолитного железобетонного безбалочного каркаса, вид сверху; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.
Монолитный железобетонный безбалочный каркас содержит вертикальные несущие элементы 1 (колонны, диафрагмы, стены), плиту перекрытия 2, теплоизоляционный пояс 3, балконные плиты 4 и расположенную в них арматуру (условно не показано). При этом теплоизоляционный пояс 3 выполнен из конструкционно-теплоизоляционного бетона в монолитном перекрытии, расположен по периметру наружных стен и образует сплошную теплоизоляционную перемычку между балконной плитой 4 и перекрытием 2. Теплоизоляционный пояс 3 может соединяться с монолитным перекрытием 2 при помощи арматурных каркасов, сеток или отдельных арматурных стержней, а также при помощи жесткой арматуры. При этом арматура в месте устройства балконных плит 4 проходит через теплоизоляционный пояс 3 до края балконных плит.
Монтаж здания с монолитным железобетонным безбалочным каркасом осуществляют следующим образом. Выполняют вертикальные несущие элементы 1 нижележащего этажа. Далее одновременно или с небольшим технологическим перерывом, который позволяет произвести монтаж без технологического шва, производят заливку перекрытия 2, теплоизоляционного пояса 3 и балконных плит 4. После этого выполняют монтаж вертикальных несущих элементов 1 вышележащего этажа.
Предлагаемое конструктивное решение, ввиду отсутствия концентраторов напряжений в виде отверстий в перекрытии, имеет равномерно распределенное поле напряжений, с повышенной несущей способностью, жесткостью и трещиностойкостью, не требует больших материальных затрат при производстве работ.
Монолитный железобетонный безбалочный каркас, содержащий вертикальные несущие элементы, плиты перекрытия, балконные плиты, арматуру и теплоизоляцию в перекрытиях, отличающийся тем, что теплоизоляция выполнена в виде пояса из конструкционно-теплоизоляционного бетона и расположена по периметру наружных стен с образованием сплошной теплоизоляционной перемычки между балконной плитой и перекрытием.
findpatent.ru