Материал: Сборные каркасно-панельные здания серии 1.020-1

Сборные каркасно-панельные здания серии 1.020-1

РЕФЕРАТ

Конструкции полносборного каркаса на основе серии 1.020-1.

Объект исследования: полносборное каркасное домостроение

Предмет исследования: конструктивные решения каркасно-панельных зданий серии 1.020-1.

Цель работы: изучение различных несущих и ограждающих конструктивных элементов каркасно-панельных зданий.

В процессе исследования были изучены и представлены несущие и ограждающие конструктивные элементы каркасно-панельных зданий, а также рассмотрены способы монтажа строительных конструкций и узлов их креплений.

В выпускной квалификационной работе (далее ВКР) проводится сравнительный анализ существующих несущих и ограждающих конструкций зданий в полносборном каркасно-панельном и сборно-монолитном вариантах. Выделяются преимущества и недостатки каждой несущей и ограждающей конструкции каркасно-панельного здания, ее функционирование в условиях Республики Башкортостан. Рассматриваются типичные ошибки при проектировании, возведении, реконструкции и эксплуатации конструктивных элементов каркасно-панельных зданий.

ВВЕДЕНИЕ

Родиной каркасного дома принято считать Канаду, хотя эти дома порой называют финскими. Более примечательна причина их возникновения. Лет триста назад остро встала потребность в строительстве недорогого и быстрого домостроения. Идея каркасного строительства позволила экономить и время, и материал (одной древесины почти в 2 раза), и соответственно материальные средства. Можно только представить, как смог усовершенствоваться за это время этот метод строительства. Вначале строили по типовым проектам каркасно-щитовые дачные домики, общежития, казармы с некомфортным проживанием в них, потому что технологии были не усовершенствованные, материалы не высшего качества, но первичное впечатление было сложено и оно мешало взглянуть объективно на плюсы каркасного домостроения. За последнее время, в России и странах ближнего зарубежья стала наблюдаться устойчивая тенденция к популяризации каркасной технологии - с приходом новых поколений людей и новых познаний об уникальности и совершенстве технологии.

Возведение дома не требует использования какого-либо серьезного строительного оборудования и наличия большой рабочей силы, что экономически выгодно. Каркасное строительство позволяет избегать грязь, испорченного вида на строительной площадке. Позволяет сохранять большую часть первоначального ландшафта. К отделочным работам приступать можно практически сразу после возведения здания. Еще один положительный момент, строиться можно даже при отсутствии хороших подъездных дорог и практически в любом месте, в любое время года, так как в основе строительной технологии почти отсутствуют «мокрые» процессы.

Основные преимущества каркасно-панельного домостроения. Каркасно-панельные технологии домостроения, благодаря быстроте возведения:

позволяют в сжатое время обеспечить жильем большое количество населения; имеют меньшую стоимость, чем здания из традиционных материалов; более экономичны в эксплуатации.

Каркасно-панельные технологии условно можно разделить на три направления:

первое - северо-американская технология каркасно-панельного домостроения. В Канаде и США, где используется данная технология строительства, 85% всех элементов домов собираются непосредственно на строительной площадке, и лишь 15% - с предварительным изготовлением элементов каркаса в заводских условиях. Это стеновой каркас, обшитый только с одной стороны ориентированно-стружечной плитой и закрепленной в проектном положении изоляционной фольгой. Уже на месте строительства закладывается утеплитель и наносится внешняя обшивка. Данная технология представлена и в России.

второе - скандинавская технология. Преимущество данной технологии, по сравнению с канадской, заключается в том, что наружные стены здания в полном объеме изготавливаются на заводе. Его каркас обшивается ориентировано-стружечными плитами как изнутри, так и снаружи, внутри панелей размещается эффективная теплоизоляция и другие необходимые элементы. На заводе осуществляется предварительный монтаж окон и дверей, изготавливаются стропильные фермы с соединениями элементов на металлических зубчатых коннекторах. Затем на стройке эти стропильные конструкции монтируются и обшиваются. Что касается внутренних стен, то по скандинавской технологии они выполняются непосредственно на строительной площадке. Такие дома проектируют и строят в России.

третье - среднеевропейская технология. В данном случае все панельные элементы здания для наружных и внутренних стен, перекрытий и крыш полностью изготавливаются на заводе. Очень важно, что единственно там возможно получить предельно высокое качество изготовления всех элементов, из которых затем на строительной площадке собирается конструкция дома в течение всего лишь одного дня. Благодаря этому внутренние грани ограждающих конструкций надежно закрываются от непогоды (дождя, снега). В противном случае внутренняя обшивка панелей из гипсокартона может разрушаться. Еще одно преимущество среднеевропейской технологии по сравнению с канадской состоит в том, что расход сырья в случае первой на 30% меньше.

ГЛАВА 1. НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ

Несущие конструкции - конструктивные элементы каркасно-панельного здания или сооружения, воспринимающие основные нагрузки (напор ветра, вес снега, находящихся в здании людей, оборудования, давление грунта на подземные части здания и т.п.). По характеру этих нагрузок различают несущие конструкции: работающие на сжатие (колонны, отдельные опоры, фундаменты, стены, несущие стеновые панели и др.); работающие преимущественно на изгиб (панели и балки перекрытий, стропильные и мостовые фермы, ригели рам и др.); работающие в основном на растяжение (мембраны, ванты, подвески, оттяжки и т.д.). В зависимости от геометрической формы несущие конструкции подразделяют на линейные (балки, колонны, стержневые системы); плоскостные (плиты, панели, настилы); пространственные (оболочки, своды, объёмные элементы). Несущие конструкции здания (сооружения) в совокупности образуют его несущий остов, который должен обеспечивать пространственную неизменяемость, прочность, жёсткость и устойчивость здания (сооружения).

1.1 Фундаменты. Колонны

Фундаменты каркасно-панельных зданий - единственный конструктивный элемент, выполнение которого предусмотрено, как правило, в монолитном железобетоне.

К фундаментам предъявляют требования по обеспечению прочности,  устойчивости и долговечности (морозостойкости, сопротивлению воздействия грунтовых и агрессивных вод и др.).

Бетон и железобетон являются основными материалами для возведения фундаментов. В массовом жилищном строительстве, в основном, применяют изделия в виде сборных железобетонных элементов.

Глубину заложения фундаментов при проектировании определяют на основании исходных требований, оговоренных в задании на выполнение проекта (район строительства, тип и состояние грунтов основания, этажность, конструкции и технология возведения здания), и принимают в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

В зависимости от передаваемой нагрузки на грунт и конструктивной схемы здания фундамент под него может быть устроен ленточный (сплошной и прерывистый), столбчатый стаканный (под отдельные столбы и колонны). Свайный и сплошной в виде плоской или ребристой плиты под всем зданием.

Ленточные фундаменты проектируют сборными или монолитными. Сборные фундаменты в зависимости от строительной системы здания монтируют из различных конструктивных элементов. В каркасных зданиях сборные ленточные фундаменты устраивают из железобетонных плит - подушек, рисунок 1.1, и бетонных стеновых блоков, рисунок 1.2, для самонесущих стен из мелкоразмерных элементов толщиной 640 мм.

Глубину заложения фундаментов при переходах от подвальной к бесподвальной частям здания или в примыканиях фундаментов внутренних стен к фундаментам наружных стен изменяют ступенчато. Длина ступени должна быть в 2 раза больше разницы в отметках подошв фундаментов, при этом высота ступени не более 600 мм.

Рисунок 1.1

Фундаментные опорные плиты имеют следующие габариты: длина 1200, 2400 мм; ширина 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2400 и 2800 мм; высота 300 и 400 мм (для подушек шириной более 2000мм), марки ФЛ.

Рисунок 1.2

Стеновые блоки выпускаются следующих модульных размеров: длина 1200, 2400 мм; ширина 400, 500, 600 и 800 мм; высота 600 мм, марки ФБС.

Столбчатые фундаменты применяют в каркасных зданиях различной этажности, либо в малоэтажных зданиях, рисунок 1.3. При небольших нагрузках в малоэтажном строительстве применяют столбчатые фундаменты, устанавливаемые под всеми углами здания в местах пересечения и примыкания стен, а также на глухих участках стен на расстояниях, определяемых конструкцией вышележащих элементов, в частности фундаментных балок.

Столбы могут выполняется ступенчатой формы и возводится из бута, бутобетона, бетона, железобетона. Фундаментные балки выполняют из железобетона, а иногда из рядовой каменной или армокаменной кладки. Недостатком последнего решения является ограничение перекрываемого пролета.

Индустриальная конструкция столбчатого фундамента каркасно-панельных зданий состоит из железобетонных подушек или фундаментных блоков стаканного типа под колонны, железобетонных подушек и внутренних цокольных панелей под стены-диафрагмы жесткости и стены лестничных клеток, цокольных наружных панелей, опертых через специальные железобетонные фундаментные балки на фундаменты под колонны.

Рисунок 1.3

Свайные фундаменты устраивают при строительстве на слабых сильно сжимаемых водонасыщенных грунтах, а также при передаче на основание больших нагрузок от колонн и стен многоэтажных зданий. Применение забивных свайных фундаментов также экономически оправдано при массовом строительстве зданий средней и повышенной этажности. В зависимости от величины передаваемых на грунт основания нагрузок и механических свойств грунта сваи стены располагают в один ряд, в два ряда или в шахматном порядке. Под колонны устраивают «кусты» свай. Расстояние между смежными сваями назначают не менее трех сечений (диаметров) свай. При передаче небольших нагрузок расстояние между сваями назначают 1,5-1,75 м. сваи располагают обязательно под всеми углами здания и в точках пересечения осей стен. Глубину забивки свай назначают в зависимости от несущей способности сваи и грунта основания.

Для обеспечения равномерной передачи нагрузок от стен на сваи по верхним концам последних укладывают монолитные или сборные железобетонные ростверки, а на кусты свай - оголовки. При сборных ростверках оголовки устанавливают и на одиночные сваи. В зданиях без подвалов и технических подполий подошва ростверка должна быть на 0,1-0,15 м ниже планировочных отметок поверхности земли у здания. При наличии подвала или технического подполья под всем зданием отметки пола подвала совмещают с верхом ростверка под наружные и внутренние стены.

Прочность соединения конструкции ростверка со сваей обеспечивают заделкой торца сваи в бетон ростверка. Если ростверк устраивают из сборного железобетона и соединяют через оголовок, то оголовок устанавливают на сваю, закладные детали ростверка и оголовка сваривают стальными накладками, затем зазоры замоноличивают бетоном.

Плитные фундаменты применяются в следующих случаях:

при слабых грунтах на строительной площадке или при значительных нагрузках от здания;

при разрушенных, размытых или насыпных грунтах основания;

при неравномерной сжимаемости грунтов;

при необходимости защиты от высокого уровня грунтовых вод.

Плитные фундаменты конструируют в виде плоских и ребристых плит или в виде перекрестных лент. Для зданий с большими нагрузками, а также при использовании его подземного пространства применяются коробчатые фундаменты.

Плитные фундаменты проектируют под здания в основном каркасной конструктивной системы, рисунок 1.4. Для повышения жесткости плиты устраивают ребра в перекрестных направлениях, которые могут выполняться как ребрами вверх, так и вниз по отношению к плите.

Фундаментная плита с ребрами вниз менее трудоемка, так как уменьшается объем земляных работ. Толщина плиты и ее армирование определяются расчетом в зависимости от ее конструкции, приходящихся нагрузок и несущей способности основания.

Рисунок 1.4 - 1 - колонна каркаса; 2- подколонник; 3- ребра плиты; 4- монолитные плиты

На пересечениях ребер фундаментной плиты устанавливаются колонны по каркасной конструктивной системе, а при стеновой-ребра используются как стены цокольной части здания, на которые устанавливают несущие конструкции его надземной части.

Фундаменты в виде коробчатого сечения применяются при возведении высотных зданий с большими нагрузками. Ребра такой плиты выполняются на полную высоту подземной части здания и жестко соединяются с перекрытиями, образуя таким образом замкнутые различной конфигурации сечения.

Колонны сечением 300х300 мм применяют для зданий высотой до 4 этажей включительно, а сечением 400х400 мм для всех остальных случаев, рисунок 1.5.

Предельная высота колонн составляет 15,12 м, что дает возможность применять бесстыковые колонны в зданиях соответствующей высоты и уменьшать количетсво стыков в многоэтажных.

В номенклатуру входят следующие типы колонн- нижние высотой в два этажа с положением низа колонны нулевой отметки на 1,2 м; средние- высотой в три-четыре и верхние в один-три этажа.

Все типы колонн имеют одно- и двух консольное решение и центрируются по разбивочным осям зданий. Колонны двухконсольные располагаются по средним и крайним рядам при применении навесных панелей наружных стен. Колонны одноконсольные устанавливаются по крайним рядам и выполняются с закладными деталями для крепления самонесущих наружных стен и по средним рядам при одностороннем примыкании стен- диафрагм жесткости в лестничных клетках.

Рисунок 1.5

1.2 Ригели. Плиты перекрытия

Колонна соединяется с ригелем путем опирания последнего на скрытую консоль. Ригели - высотой 450 мм, таврового сечения, с одной или двумя полками для опирания плит перекрытия, лестничных маршей и полуплощадок, рисунок 1.6.

Ригели таврового сечения с полкой по низу проектируют для опирания плит перекрытия, что уменьшает их суммарную конструктивную высоту. Применяют два типа размера ригелей по высоте-450 и 600 мм, а по ширине-550 и 600 мм. Выбор типа ригеля обусловлен нагрузкой на перекрытие и типом плит его составляющих. Сопряжение ригеля с колонной- шарнирное со скрытой консолью и приваркой низа ригеля к закладной детали консоли колонны. Швы заливаются цементным раствором марки 200.

Рисунок 1.6

Плиты перекрытия железобетонные многопустотные плиты разработаны в соответсвии с ГОСТ 9561 - 66. Перекрытия решены с использованием трех типов изделий- многопустотных панелей высотой 220 и 300 мм и плит типа 2Т (и 1Т - добор) высотой 600 мм. Многопустотные панели применяют для перекрытий пролетов до 9 м включительно; панели 2Т и 1Т - для пролетов 9 и 12 м; ребристые изделия высотой 220 мм - в качестве сантехнических панелей в местах проводки вертикальных инженерных коммуникаций, ребристые панели высотой 300 мм - в промышленных зданиях, при тяжелых нагрузках.