Обычные формы планов
1. Вытянутые узкие здания имеют, как правило, два ряда колонн у наружных стен и один или два дополнительных ряда внутри здания.
2. Здания с компактными планами зачастую нуждаются лишь в опорах вдоль наружных стен и около центрального ядра жесткости.
3. Сооружения с большой площадью имеют большое число колонн, которые располагаются по какому-либо определенному принципу.
Основные формы несущих конструкций перекрытий
Конструктивно несущая конструкция перекрытий каркасного сооружения разбивается на отдельные поля. Различают следующие основные формы:
Безбалочное железобетонное перекрытие
1. Простейшая массивная сплошная железобетонная плита. Большепролетные плиты имеют очень большие толщину и вес. Для уменьшения веса внутри плит устраивают пустоты или применяют часторебристые или кессонные плиты. Квадратная сетка колонн имеет преимущества благодаря равным в обоих направлениях условиям передачи нагрузки.
Перекрытие по стальным балкам
2. Перекрытие по стальным балкам характерно для стального каркасного строительства. В нем плиты перекрытия опираются лишь по двум, а не по четырем сторонам. Устройство несущих балок, обеспечивающих передачу нагрузки на колонны, весьма трудоемко, так как балки в каждой точке пересечения стыкуются с образованием жестких соединений, передающих изгибающие моменты и придающих балкам свойства неразрезности.
Толщина плит перекрытия, укладываемых по стальным балкам, часто определяется не только расчетными соображениями, но и другими требованиями, например противопожарной защиты или акустическими соображениями. Вес плит должен быть возможно меньшим, отсюда стремление к меньшим пролетам в расстановке стальных балок.
Пролет балок перекрытия между колоннами обычно составляет от 6 до 20 м, пролет плит перекрытия — от 1,5 до 3 м (рис. 2.).
Сетна колонн зданий со стальным каркасом
Квадратная сетка колонн
3. Планировка здания часто основана на квадратной сетке, в которой колонны каркаса устанавливаются в точках пересечения сетки с образованием квадратных полей перекрытий.
4. В стальном каркасе нагрузки от балок перекрытия (балок первого порядка) передаются прогона-м (балкам второго порядка). Балки перекрытий и прогоны имеют одинаковый пролет. Эта конструкция нетипична для строительства с применением стального каркаса.
Прямоугольная сетка колонн
5. Увеличение пролета балок связано с незначительным увеличением расходов. При этом образуется свободное от колонн внутреннее помещение. Оптимальная схема состоит в увеличении пролета легконагруженных балок первого порядка по сравнению с тяжелонагруженными прогонами (балками второго порядка).
Отличительная черта строительства со стальным каркасом — прямоугольная сетка колонн.
6. Этот план еще более характерен для стальных конструкций. Применена частая расстановка наружных колонн по наружной оси. При этом прогоны в наружной зоне отсутствуют. Сечение наружных колонн, которые воспринимают только нагрузку от второстепенных балок первого порядка, значительно меньше, чем сечение колонн по рис. 5 (заштрихованная зона). Общее поперечное сечение всех наружных колонн несколько больше по сравнению с сечением по рис. 5 ввиду того, что коэффициент продольного изгиба в колоннах малого сечения меньше, чем в массивных более нагруженных колоннах.
Шаг наружных колонн
Большой шаг колонн
7. Наружные колонны (рис. 5) в большинстве случаев стоят на некотором расстоянии от внутренней стены, которое оставляется для установки прогона. Поэтому они занимают сравнительно большую площадь поверхности этажа в приоконной зоне. Эта потеря площади наиболее ощутима в небольших помещениях, особенно если перегородки стоят не по оси колонн.
Малый шаг колонн
Колонны по рис. 6 почти скрыты в стеновых конструкциях. Их можно поставить перед стенами или включить в конструкцию стен. Но даже когда они размещены за стенами, они занимают площадь, не большую, чем требуется для стоящих под окнами радиаторов отопления.
8. К каждой колонне может примыкать перегородка. Это упрощает наружные стеновые конструкции, так как их можно крепить к колоннам по всей высоте этажа и нет необходимости в дополнительных стойках.
Перекрытия со стальными балками
Несущая конструкция тем экономичнее, чем короче путь, по которому нагрузки передаются на грунт, и чем меньшее число строительных элементов участвует в передаче нагрузок. При выборе направления несущих элементов, их расположения относительно Друг друга и высоты большое значение приобретает объем пространства, требуемого для проводки инженерных коммуникаций.
9. Несущее перекрытие без стальных балок. Безбалочные массивные плиты передают нагрузки кратчайшим путем непосредственно на колонны. При больших пролетах увеличивается вес плит. Эта конструкция применима лишь при малом шаге колонн.
10. Несущее перекрытие с балками в одном направлении. Балки перекрытия (балки первого порядка) соединены непосредственно с колоннами. Путь усилий при этом получается очень короткий, а конструкция поэтому весьма экономична. Сетка плана составлена из вытянутых прямоугольников, поэтому колонны в одном направлении имеют большой, а в другом направлении очень малый шаг.
11. Несущее перекрытие с балками в двух направлениях. При широком шаге колонн в обоих направлениях нагрузки от балок первого порядка через прогоны передаются на колонны. Прогон необходим как дополнительный несущий элемент, воспринимающим изгибающий момент от балок первого порядка. Пролет главных балок перекрытия h между колоннами должен быть соответственно больше, чем пролет второстепенных балок h.
12. Несущее перекрытие с трехстепенной передачей усилий. При очень больших пролетах между колоннами нагрузки от прогонов воспринимаются главными балками (балками третьего порядка) и лишь от них передаются колоннам.
13. Отверстия в перекрытиях. Устройство отверстий в перекрытиях приводит к изменению сетки балок. Поэтому размещение отверстий для вертикального сообщения между этажами должно быть тщательно согласовано с расположением балок.