Массивные диафрагмы для обеспечения жесткости зданий

Если в здании необходимы массивные, например брандмауэрные стены, стены лестничных клеток, стены лифтовых шахт или шахт инженерного оборудования, то они используются для обеспечения жесткости здания. Так как при строительстве с применением стального каркаса жесткость здания может быть обеспечена с помощью решетчатых связей, то массивные стены неэкономичны.

Ядро жёсткости с размещением средств вертикального транспорта

Из железобетонного строительства взято представление о массивном «ядре», т. е. о башнях, в которых размещены лифтовые шахты, лестничные клетки и шахты технического оборудования, а часто и санитарные узлы. Эта конструкция целесообразна также и для сооружений со стальным каркасом; но часто другие решения лучше, ибо для вертикальных коммуникаций в сооружениях со стальным каркасом часто необходимы только отверстия в перекрытиях. Лестничные марши и площадки лестниц в этом случае подвешиваются к балкам. Для противопожарной защиты вертикальных путей сообщения при стальном каркасе необязательны тяжелые железобетонные стены. Имеются конструкции из легких и дешевых строительных материалов. Санитарные узлы также необязательно размещать в массивном ядре жесткости. Для пропуска средств сообщения и коммуникаций зачастую требуются такие большие отверстия в стенах шахт, что использование их как ветровых дисков жесткости становится сложным. Жесткость против воздействия ветра в этих случаях часто лучше осуществлять с помощью большепролетных вертикальных решетчатых связей, однако это не единственное решение.

Производство работ

Монолитные способы работ

Массивные стеновые диафрагмы или ядра жесткости могут быть изготовлены из монолитного железобетона. При высоких ядрах жесткости можно применять переставную или скользящую опалубку.

Сроки строительства

В календарном плане строительства изготовление железобетонных деталей и монтаж стального каркаса должны быть тщательно согласованы друг с другом. Жесткие стеновые диски должны быть выполнены одновременно с монтажом каркаса. Ядра жесткости целесообразно полностью изготовлять заранее. Это дает возможность использовать подъемные механизмы для монтажа стального каркаса.

Допуски

Необходимо учитывать различие принятых допусков при строительстве из монолитного железобетона и при стальном каркасе. Это нужно иметь в виду при проектировании соединений между каркасом и бетонными ядрами жесткости, оставляя в этих соединениях достаточные зазоры, заделываемые по месту во время монтажа.

Соединения

Балки стального каркаса должны быть прочно соединены с обеспечивающими жесткость здания железобетонными стенами. Балки передают на железобетонные стены вертикальные опорные реакции, а частично и горизонтальные силы.

Сборные железобетонные элементы

Органичный строительный процесс получается в том случае, когда стены монтируются из готовых железобетонных элементов. Усилия в стыке между стенами и стальной конструкцией передаются через обетонированный стальной профиль. Благодаря этому уже во время монтажа возникает плотное соединение. Однако этот способ строительства применим только в зданиях ограниченной высоты.

Для объективности решения сопоставим различные точки зрения.

Массивные стены или ядра жёсткости выгодны:

• если лифтовая или лестничная клетка может обеспечить жесткость здания и одновременно его огнезащиту (при применении тяжелого бетона достаточно 14 см для брандмауэрной стены и 10 см для огнестойких стен);
• если установленные в каркасе решетчатые связи недостаточно жестки или если их нет совсем;
• если бетонные башни лифтов и лестничных клеток стоят снаружи здания, а для гибкого использования площади этажей применен большой шаг колонн.

Решетчатые связи целесообразны:

• если возможно редкое расположение легких вертикальных связей;
• если лифты и лестницы не прилегают друг к другу;
• если лестницы расположены не друг над другом, а установлены в отдельных этажах в разных местах;
• если лифтовые и лестничные башни запланированы в легком, остекленном каркасе снаружи здания;
• если время строительства массивного ядра жесткости не допускает его применения как жесткой связи;
• если стены шахты имеют большие отверстия.

1. Противопожарная стена, обеспечивающая поперечную жесткость.

2. Две стены лестничной клетки, обеспечивающие поперечную жесткость.


3. Башня лестничной клетки вне здания, обеспечивающая жесткость обеих частей здания в месте их соединения.


4. Четырнадцатиэтажное административное здание окружено широким пятиэтажным корпусом. Жесткость здания обеспечивается ядром жесткости со средствами вертикального сообщения, двумя низкими вспомогательными ядрами и противопожарной стеной. Ядра жесткости сооружены до начала монтажа каркаса методом переставной опалубки. Присоединение балок к железобетонным стенам ядер жесткости получило достаточную прочность только после замоноличивания, а потому необходимо было применить монтажные связи. — Администрация страховой компании в Гамбурге. Архитектор Хермкес.

5. Жесткость 20-этажного административного здания обеспечивается треугольным ядром жесткости, сооруженным в скользящей опалубке. На ядре жесткости были установлены подъемные механизмы для монтажа стальных конструкций. После окончания основного строительства осуществлена надстройка в два этажа. — «Юнилевер-хауз» в Гамбурге. Архитекторы: Хентрих и Петчниг.


6. Двадцатидвухэтажное административное здание усилено железобетонным ядром жесткости, которое включает лифтовые шахты, лестничные клетки и шахты технического оборудования. Ядро жесткости выполнено до начала монтажа в скользящей опалубке. К ядру присоединены две консоли для монтажа стальных конструкций. Для закрепления балок перекрытий в железобетоне замоноличены стальные плиты, которые во время передвижения скользящей опалубки удерживались с помощью анкеров из уголковой стали. — Европейский центр в Западном Берлине. Архитекторы: Хентрих и Петчниг.