Сборный железобетонный унифицированный каркас: колонны, ригели, диафрагмы жесткости

Сборные железобетонные каркасы являются основным типом каркасов многоэтажных зданий. Этот каркас в гражданских зданиях состоит из одно- или двухэтажных стоек (колонн) -и ригелей таврового или прямоугольного сечения. По высоте стойки соединяются сваркой стальных оголовков колонн между собой или сваркой концов арматурных стержней, выпущенных из тела стоек с последующим замоноличиванием стыка. Стыки стоек при этом располагают в каждом этаже или через этаж на расстоянии 0,6—1 м от уровня пола. Ригели присоединяют к стойкам сбоку с помощью сварки закладных стальных деталей, предусмотренных в этих конструктивных элементах, и с последующей заделкой бетоном.

Схемы сборных железобетонных каркасов:

I - сборные железобетонные каркасы: а - однопролетная бесконсольная; б - двух-пролетная; в - однопролетная консольная; II - членение сборных железобетонных каркасов на составные элементы: а - многоэтажные колонны и однопролетные ригели; б - двухпролетный ригель; в - Н-образные рамы; г - Н-образные рамы при консольной схеме; д - тавровые и Г-образные колонны, ригели-вставки; е -П-образные рамы

Колонны каркасных зданий принимаются сечением 300X300 или 400X400 мм во всех этажах многоэтажных зданий. Колонны изготовляют с консолями и закладными деталями для сопряжения их с другими элементами остова. Железобетонные колонны с наибольшей несущей способностью (до 600 т) изготовляют из бетона марки 500. Такие колонны применяют при строительстве жилых зданий до 16 этажей или в верхних 16 этажах зданий повышенной этажности.

Железобетонные колонны нижних этажей зданий повышенной этажности, воспринимающие нагрузку до 1500 и даже до 2000 т, выполняют с жесткой арматурой из сварного пакета уголковой стали («капуста») или прокатных полос из легированных строительных сталей. При укрупненной сетке колонн до 12X12 м и небольшой этажности сечение колонн принимают 600X600 мм.

Стыки колонн с гибкой арматурой применяют со сварными оголовниками и безметальные.

Сварной оголовник представляет собой квадратную обойму на торце колонны, сваренную из стальных листов и приваренную к концам рабочих стержней арматуры. Между торцами колонн помещают стальную центрирующую прокладку и выверяют вертикальность положения колонны с временным закреплением в проектном положении. Затем оголовники двух торцов соединяют накладками из арматурной стали на сварке, после чего устанавливается переносная инвентарная опалубка и производится бетонирование стыка.

Другой вариант стыка разработан с ванной сваркой основных рабочих стержней (угловых) арматуры сопрягаемых колонн при сферических или плоских торцах. При сферических торцах в одном торце колонны устраивается сферическое углубление, а в другом выпуклость. Затем производится ванная сварка арматуры и бетонирование стыка. Стыки с ванной сваркой арматуры можно применять при строительстве зданий высотой до 16 этажей.

Безметальный стык может быть получен путем обнажения арматуры верхней и нижней колонн на 30—40 диаметров стержней с временным закреплением верхней колонны на весу и бетонированием зазоров для получения одинакового поперечного сечения. В этом случае требуется длительный срок для твердения бетонного заполнения, что задерживает дальнейший монтаж, а потому такой стык применяется очень редко.

Опирание железобетонных колонн с гибкой арматурой на массив фундамента производят через железобетонные башмаки с бетонированием зазоров и вибрированием. Растворный шов в этом случае работает в условиях многостороннего сжатия и хорошо воспринимает большую нагрузку. Железобетонные колонны с жесткой арматурой опирают на фундамент через подкладную стальную плиту, закрепленную анкерными болтами, и крепятся к ней на сварке. Для обеспечения правильной передачи нагрузки колонны верхняя плоскость подкладной стальной плиты и торец стального сердечника колонны фрезеруются.

Ригели воспринимают нагрузку от междуэтажных перекрытий и передают их на колонны. Железобетонные ригели при платформенном опирании имеют сечение в виде перевернутого тавра с полками для опирания панелей перекрытий, выходящими за габариты колонн, при ширине, равной ширине колонн. Ригели опираются на торцы нижних колонн, а верхние колонны устанавливаются на соприкасающиеся концы ригелей, соединяемых с колоннами на сварке. При устройстве сквозных колонн ригели опираются на консоли колонн, выступающие в интерьере из-под ригеля (открытые консоли), или на консоли скрытого типа. При скрытых консолях колонны и ригели в интерьере выглядят как цельные рамы. Высота ригелей принимается в 1/10—1/12 пролета.

При опирании концов ригелей на консоли колонн их крепят путем сварки и стальных накладок с закладными деталями колонны с тщательным последующим замоноличиванием швов.

Перекрытия каркасных зданий обычно монтируются из многопустотных панелей толщиной 220 мм при длине до 9 м. Возможно также применение многопустотных панелей пролетом до 12 м, толщиной 300 мм. Ребристые панели типа ТТ могут иметь пролет до 18 м. Монтаж перекрытия начинают с установки, на место и крепления на сварке связевых панелей (распорок), расположенных по линиям колонн, после чего приступают к монтажу основной массы панелей перекрытия. Для образования жестких дисков панелей перекрытия крепятся к ригелям путем сварки закладных деталей. В продольных швах смежных панелей, заполняемых раствором, иногда устраивают распорные шпонки, воспринимающие сдвигающие касательные усилия, так же как в крупнопанельных зданиях.

Сборные железобетонные элементы диафрагм жесткости одноэтажные толщиной 180 мм, без проемов или с проемами размером 1210X2150 мм, плоские или с консолями для опирания перекрытий. При этом в зависимости от высоты перекрытий, опираемых на диафрагмы жесткости, они подразделяются на легкие (для опирания настилов высотой 220 мм легкого каркаса) и тяжелые (для опирания настилов высотой 400 мм).

Панели диафрагм жесткости устанавливаются в пролетах от колонны до колонны и рассчитаны на совместную с ними работу.

Между собой и с колоннами в вертикальных швах панели диафрагм жесткости связаны в монтажных узлах сварными соединениями, обеспечивающими передачу вертикальных сдвигающих усилий, через закладные детали.

Передачу горизонтальных сдвигающих усилий обеспечивают монолитные бетонные шпоночные соединения панелей в горизонтальных швах. Верхние части панелей аналогично ригелям могут воспринимать растягивающие усилия в 200 кН.

Все зазоры в стыках и примыканиях панелей к колоннам и к панелям перекрытий зачеканиваются цементным раствором или бетоном.

Панели с проемами дополнительно армируют по периметру проемов с учетом концентрации напряжений в угловых зонах.

Рекомендации:

§ вертикальные швы панелей не должны перебиваться;

§ в пролете между двумя колоннами может устанавливаться только одна панель с (дверным) проемом;

§ дверные проемы по высоте должны (по возможности) размещаться один над другим; в верхнем и нижнем сечениях каждой пары элементов панелей должно предусматриваться закрепление к горизонтальным дискам перекрытий для обеспечения поперечной устойчивости диафрагмы.