Классификация компоновочных и конструктивных схем каркасов

В зависимости от материала несущих конструкций каркасы бывают:

· деревянные – в зданиях до 2 этажей;

· железобетонные – до 30 этажей;

· стальные – без ограничения по высоте, но наиболее целесообразны для высотных зданий.

В зависимости от конструктивной схемы каркасы бывают полными и неполными (см. п. 10.2). При устройстве полных каркасов колонны устанавливают внутри и по наружному периметру зданий. Балки в полных каркасах располагают поперёк здания (чаще всего) или вдоль здания либо перекрёстно. При устройстве неполных каркасов колонны устанавливают только внутри здания, а роль вертикальных несущих конструкций вместо колонн крайних рядов выполняют наружные продольные несущие стены. Балки в таких каркасах располагают поперёк (неполный поперечный каркас) или вдоль здания (неполный продольный каркас).

Каркасы в зависимости от их компоновки бывают однопролётными и многопролётными, одноэтажными и многоэтажными (рис. 5.1), а в зависимости от способа обеспечения жёсткости и устойчивости каркасы бывают (рис. 19.1):

а) рамной конструктивной схемы;

б) связевой конструктивной схемы;

в) рамно-связевой конструктивной схемы.

Жёсткость и устойчивость каркасов рамной конструктивной схемы обеспечивается жёстким соединением вертикальных (колонн) и горизонтальных (балок или плит) элементов каркаса в узлах. Такие каркасы наиболее целесообразны в монолитном исполнении, но могут быть и сборными.

При связевой конструктивной схеме жёсткость и устойчивость каркаса достигается установкой продольных или поперечных связей или установкой связей в обоих направлениях. Связи могут быть в виде стальных диагональных или портальных конструкций, но чаще в виде сплошных железобетонных стенок (см. рис. 5.2), образующих в плане ломаные или замкнутые контуры (рис. 19.1).

Вертикальные связи каркасов называют вертикальными диафрагмами жёсткости и их устанавливают с шагом 24–36 м. В каркасах со связевой конструктивной схемой вертикальные нагрузки воспринимают в основном колонны каркаса, а горизонтальные – элементы связей.

Каркасы связевой конструктивной схемы целесообразны в сборном и монолитном вариантах, так как в этом случае форма и размеры сборных конструктивных элементов каркаса могут быть одинаковыми для всех этажей, т. е. балки одинаковой формы выполняют с одинаковым армированием и прочностью, а колонны нижних более нагруженных этажей устраивают с большим армированием и с более высокой прочностью бетона.

Рис. 19.1. Типы каркасов в зависи-мости от способа обеспечения жёст-кости и устойчи-вости: а – рамная; б – связевая; в – рамносвязевая; г – с ядром жёст-кости

В рамных и связевых каркасах многоэтажных зданий устраивают горизонтальные диафрагмы жёсткости, располагая их через несколько этажей в виде замоноличенных железобетонных перекрытий. Эти диафрагмы служат для перераспределения горизонтальных ветровых нагрузок между рамами или вертикальными связями.

В каркасах рамно-связевой конструктивной схемы жёсткость и устойчивость обеспечивается как элементами рам (жёсткими узлами), так и диафрагмами жёсткости (связями). Распределение усилий между элементами таких каркасов происходит в зависимости от жёсткости этих элементов. Рамно-связевая схема целесообразна в металлических и монолитных железобетонных каркасах, а сборные железобетонные каркасы такой схемы допускается применять при строительстве в сейсмоопасных районах или на просадочных территориях.