Головина С. Г. Многоэтажные гражданские здания на основе унифицированного каркаса
реклама
С. Г. ГОЛОВИНА, Н. В. НОРИНА МНОГОЭТАЖНЫЕ ГРАЖДАНСКИЕ ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ УНИФИЦИРОВАННОГО КАРКАСА Министерство образования и науки Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет С. Г. ГОЛОВИНА, Н. В. НОРИНА МНОГОЭТАЖНЫЕ ГРАЖДАНСКИЕ ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ УНИФИЦИРОВАННОГО КАРКАСА Учебное пособие Санкт-Петербург 2015 1 УДК 621. 753. 1/2: 389 (076) Рецензенты: д-р архит., профессор В. С. Горюнов (СПбГАСУ); канд. техн. наук, доцент Г. В. Лукьянчик (ОАО «ЛенНИИПроект») Головина, С. Г. Многоэтажные гражданские здания на основе унифицированного каркаса: учеб. пособие / С. Г. Головина, Н. В. Норина; СПбГАСУ. – СПб., 2015. – 72 с. ISBN 978-5-9227-0572-1 Приведены краткие теоретические сведения о гражданских каркасных зданиях с описанием различных конструктивных схем. Описаны сопряжения элементов каркаса. Подчеркнуты возможности унифицированного каркаса в формировании объемно-планировочных решений многоэтажных зданий различного назначения, а также принципы компоновки элементов каркаса на многочисленных примерах жилых и общественных зданий. Приведена последовательность выполнения курсового проекта № 2 «Проектирование гражданских зданий каркасной конструкции». В приложении представлен справочный материал, необходимый для выполнения курсового проекта, даны образцы графического оформления работы и пояснительной записки. Пособие предназначено для выполнения курсового проекта по дисциплине «Архитектурностроительные конструкции». Табл. 3. Ил. 30. Библиогр: 21 назв. Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве учебного пособия. По настоятельной просьбе авторов рисунки оставлены в авторской редакции. ISBN 978-5-9227-0572-1 С. Г. Головина, Н. В. Норина, 2015 Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2015 2 ВВЕДЕНИЕ Возведение зданий каркасной конструкции началось в конце прошлого века и довольно быстро распространилось по странам Америки и Европы. Конструкции каркасных зданий за это время прошли значительную эволюцию. Первым зданием каркасной конструкции следует считать 10-этажное здание с чугунными внутренними и наружными колоннами, поддерживающими перекрытия, построенное в США архитектором Дженнеем в 1883 г. В начале ХХ в. после научного обоснования методов расчета железобетонных конструкций железобетон находит применение и для каркасов многоэтажных зданий. Наиболее характерными особенностями современного многоэтажного строительства являются: • использование конструктивных схем каркасов связевой системы с выполнением диафрагм жесткости в виде монолитных стенок; • стремление к увеличению размеров модульных ячеек каркаса ради получения широкой свободы в планировочных решениях. В дальнейшем будет последовательно и настойчиво расширяться номенклатура унифицированного каркаса. Освоение всего набора изделий номенклатуры, т. е. изделий для полного модульного ряда пролетов, создает высокую вариабельность и гибкость каркаса (что является основным достоинством каркасного остова по сравнению со стеновым, панельным, блочным и т. п.). Проектные проработки последнего времени показали, что на этой номенклатуре изделий каркаса удается получить широкое разнообразие объемно-планировочных решений для зданий различного назначения, конфигурации и высоты. В отношении вариабельности сборный железобетонный каркас перестает уступать традиционному стальному, обладая значительными экономическими преимуществами и высокой индустриальностью. В данном пособии в сжатой форме даны сведения, необходимые для моделирования и проектирования многоэтажных зданий из индустриальных конструкций. Детально рассматриваются вопросы проектирования отдельных частей здания и приводятся справочные материалы, необходимые в проектной практике. 3 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1.1. Каркасные системы Каркасные многоэтажные здания – основной тип гражданских и производственных зданий. Гражданские каркасные здания подразделяются на жилые и общественные. К жилым зданиям относятся: • многоквартирные жилые дома; • общежития; • гостиницы; • дома-интернаты; к общественным относятся: • школы; • детские сады; • ясли; • больницы; • магазины; • театры; • музеи; • здания правительственных учреждений; • дворцы культуры; • спортивные сооружения и др. Каркасные здания выполняют в виде многоярусной пространственной системы, состоящей из колонн и междуэтажных перекрытий. Несущими элементами являются колонны, ригели и перекрытия, роль ограждающих элементов выполняют наружные стены (рис. 1). Рис. 1. Пространственная система каркасного здания 4 Такой конструктивный тип используют для возведения высотных∗ зданий, а также в тех случаях, когда необходимы помещения значительных размеров, свободные от внутренних опор. Пространственная жесткость в каркасных зданиях достигается устройством многоярусной рамы, которая образуется пространственным сочетанием колонн, ригелей, перекрытий и представляет собой геометрически неизменяемую систему. Конструктивные типы каркасных зданий представлены на рис. 2. Рис. 2. Конструктивные типы каркасных зданий: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – безригельное решение; г – с пространственным каркасом; д – с неполным поперечным каркасом и несущими наружными стенами; е – с опиранием панелей перекрытий на наружные стеновые панели и две стойки по внутреннему ряду; 1 – самонесущие стены; 2 – колонны; 3 – ригели; 4 – плиты междуэтажных перекрытий; 5 – надколонная плита перекрытия; 6 – межколонные плиты; 7 – панель-вставка В зависимости от типа вертикальных конструкций, используемых для обеспечения прочности, устойчивости и жесткости, различают рамные, рамно-связевые и связевые каркасные системы (рис. 3). В рамной каркасной системе вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимает и передает основанию каркас с жесткими узлами ригелей с колоннами. Рамная система каркасных зданий обладает большой жесткостью, устойчивостью и создает максимальную свободу планировочных решений. Система обеспечивает надежность в восприятии нагрузок и равномерность деформаций рам, расположенных в здании в продольном и поперечном направлениях. Недостаток – сложность в унификации узловых соединений из-за разных величин усилий в них по высоте здания. При изготовлении рамного каркаса из сборного железобетона применяется разрезка его несущих элементов на Г–Т–Нобразные элементы, позволяющая перенести узловые соединения в наименее напряжен∗ Многоэтажные здания делят на три категории в зависимости от высоты здания: 11–16 этажей (высотой до 50 м) – категория 1; 17–25 этажей (до 75 м) – категория 2; 26–35 этажей (до 100 м) – категория 3. Здания выше 100 м относятся к высотным. 5 ные участки – места нулевых изгибающих моментов от вертикальных нагрузок. Рамные каркасные системы рекомендуется применять для малоэтажных зданий, а также в сложных грунтовых условиях и в сейсмических районах. Рис. 3. Конструктивные схемы каркасных зданий: a – рамная; б – рамно-связевая; в – рамная с диафрагмами (связевая) жесткости; 1 – рама; 2 – связь; 3 – диафрагма; 4 – крепления В рамно-связевой каркасной системе вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают и передают основанию совместно вертикальные диафрагмы жесткости и рамный каркас с жесткими узлами ригелей с колоннами. Вместо сквозных вертикальных диафрагм жесткости могут применяться жесткие вставки, заполняющие отдельные ячейки между ригелями и колоннами. Рамно-связевые каркасные системы рекомендуется применять, если необходимо сократить количество диафрагм жесткости, требуемых для восприятия горизонтальных нагрузок. Связевая каркасная система все вертикальные нагрузки передает на стержневые элементы каркаса (колонны и ригели), а горизонтальные усилия воспринимают жесткие вертикальные связевые элементы (стеновые диафрагмы и ядра жесткости), объединенные между собой дисками перекрытий. В связевом каркасе ограничена прочность и жесткость стыков ригелей с колоннами. Узлы конструируют податливыми с помощью стальных связей, ограничивающих защемление, что позволяет упрощать конструктивные решения узлов каркаса, применять однотипные ригели по всей высоте здания, а колонны проектировать как элементы, работающие преимущественно на сжатие. Для сокращения требуемого количества вертикальных диафрагм жесткости их рекомендуется проектировать в плане непрямоугольной формы (уголковой, швеллерной и т. п.). В каркасных зданиях связевой и рамно-связевой конструктивных систем, наряду с диафрагмами жесткости, в плане могут применяться пространственные элементы замкнутой формы, называемые стволами. Каркасные здания со стволами жесткости называют каркасно-ствольными. Стволы образуются преимущественно стенами лестнично-лифтовых шахт, на которые непосредственно или через распределительные ростверки опираются перекрытия. 6 По способу опирания междуэтажных перекрытий различают ствольные системы с консольным, этажерочным и подвесным опиранием этажей (рис. 4). Рис. 4. Ствольные конструктивные системы (с одним несущим стволом): а, б – консольные; в, г – этажерочные; д, е – подвесные; 1 – несущий ствол; 2 – консольное перекрытие; 3 – консоль высотой в этаж; 4 – консольный мост; 5 – ростверк; 6 – подвеска Каркасные здания, вертикальными несущими конструкциями которых являются каркас и несущие стены (например, наружные, межсекционные, стены лестничных клеток), называются каркасно-стеновыми. Здания каркасно-стеновой конструктивной системы рекомендуется проектировать с безригельным каркасом или с ригельным каркасом, имеющим нежесткие узлы соединения ригелей с колоннами. 1.2. Классификация каркасных зданий Каркасные здания подразделяются по высоте этажа и по размерам ячейки в плане. 1. По высоте этажа: • для жилых каркасно-панельных зданий – 3 м; • для зданий административного назначения, лечебных учреждений, зданий торгового назначения, учебных заведений и т. п. – 3,3 и 3,6 м; • с дополнительной высотой, в основном для первых этажей, – 4,2 м; • для зданий специального назначения – бюро, научно-исследовательских институтов, лабораторных корпусов, крупных торговых предприятий и т. п. – 3,6; 4,2; 4,8; 6 м. 2. По размерам ячейки в плане: • для зданий первой группы, т. е. с высотой этажей 3; 3,3; 3,6 м, – 6×6 м; • с увеличенным шагом 9 м; • для зданий второй группы, т. е. зданий специального назначения, в которых технологические требования диктуют необходимость применения увеличенных пролетов и определяют повышенные величины нагрузок на перекрытия, приняты увеличенные ячейки 9×9; 9×6; 6×6 м с дополнительным шагом 3 м. Оптимальным решением при проектировании каркасов связевой системы является пространственная компоновка связей в виде связевого ядра жесткости (рис. 5). 7 Рис. 5. Схемы зданий с пространственными ядрами жесткости Если по архитектурно-планировочным соображениям такая компоновка связей невозможна, то связевые диафрагмы могут быть выполнены плоскими при обязательном условии проектирования их сквозными на всю ширину здания (рис. 6). а) б) Рис. 6. Варианты компоновки пространственно-связевых систем: а – диафрагмы жесткости; б – сочетание стен жесткости Благодаря высокой жесткости таких систем расстояние между связевыми стенками может быть увеличено до 48 м, что обеспечивает необходимую гибкость планировки (особенно ценную в общественных сооружениях) (рис. 7). 8 Рис. 7. План первого этажа каркасного общественного здания 1.3. Конструкции фундаментов Для каркасных зданий индустриального строительства применяют сборные фундаментные элементы в виде «стаканов», уложенных по песчаной подготовке высотой 5–10 см либо опирающихся на сваи. Колонны заводят в отверстия стаканов с последующим бетонированием (рис. 8). Рис. 8. Сборные фундаменты под отдельные опоры: а – железобетонный блок стаканного типа; б – вариант свайного фундамента под колонну; 1 – колонна; 2 – сборный фундаментный элемент в виде «стакана»; 3 – свая 9 В каркасных зданиях ленточные фундаменты устраивают из железобетонных подушек под цокольные панели стен-диафрагм жесткости и стен лестничных клеток. Цокольные наружные панели опирают непосредственно на фундаментные стаканы или на специальные фундаментные балки, уложенные на стаканы (рис. 9, 10). Рис. 9. Фундаменты стаканного типа 10 Рис. 10. План свайного фундамента 1.4. Колонны Колонны для жилых и общественных зданий принимают сечением 300×300 мм, высотой на два-три этажа (до 5 этажей) и колонны сечением 400×400 мм для всех остальных (рис. 11). Для увеличения несущей способности колонн под большие нагрузки есть несколько путей: развитие сечений колонн до размеров 600×600; 800×800 мм и т. д.; повышение марки бетона; применение в колоннах жесткой несущей арматуры. При больших нагрузках целесообразно применять сечение со стальным сердечником (рис. 12). 11 Рис. 11. План первого этажа каркасного жилого двухсекционного здания а) б) в) Рис. 12. Разные варианты составных стальных колонн: а – стальные секции; б – то же, частично погруженные в бетон; в – то же, полностью погруженные в бетон Колонны выпускаются двухконсольными и одноконсольными. Двухконсольные колонны устанавливают по средним и крайним рядам при навесных панелях наружных стен. Одноконсольные колонны располагают по крайним рядам при самонесущих наружных стенах и по средним рядам при одностороннем примыкании стен-диафрагм жесткости в лестничных клетках. Стык осуществляется на сварке выпусков арматуры с последующим омоноличиванием и расположением его выше плоскости консоли на 1050 мм. 1.5. Ригели Ригели – таврового сечения с полкой понизу для опирания плит перекрытия, что уменьшает его конструктивную высоту. Стык ригеля с колонной выполняют со скрытой консолью и приваркой к закладным деталям консоли и колонны (частичное защемление). Высота ригелей 450, 600 и 900 мм (последний для пролетов в 12 м). Различают ригели рядовые и фасадные. Ригель фасадный имеет Т-образную форму, которая диктуется особенностью его работы – опиранием плит перекрытий на нижнюю 12 полку с одной стороны и навеской наружных стеновых панелей на верхнюю полку с другой стороны. Традиционным решением узла сопряжения ригеля с колонной, общепринятым в каркасах промышленных и гражданских зданий, служит опирание ригеля на выступающую консоль. Такая конструкция узла малоприемлема в гражданских сооружениях, так как значительно ухудшает интерьеры помещений. В отличие от традиционного узла в унифицированном каркасе сопряжение ригеля с колонной решено со скрытой консолью (рис. 13, 14). Рис. 13. Узел опирания ригеля на колонну в унифицированном каркасе 13 Рис. 14. Сопряжение ригеля с колонной со скрытой консолью 1.6. Панели наружных стен Панели наружных стен могут быть запроектированы самонесущими или ненесущими (навесными) конструкциями. Разрезка стен на панели – двухрядная. В номенклатуру входят поясные простеночные, подкарнизные, парапетные, цокольные панели. Панели самонесущих стен навешивают на ригели, консоли или опорные металлические столики колонн и закрепляют в плоскости перекрытия. Привязка панелей самонесущих и несущих стен к каркасу единая – с зазором 20 мм между наружной гранью колонны и внутренней гранью панели наружной стены. Координационные размеры панелей наружных стен горизонтальной разрезки по длине соответствуют шагу колонн, а по высоте составляют – 1,2; 1,5; 1,8 и 3,0 м. Простеночные панели могут быть высотой в 1,5; 1,8 и 2,1 м, а шириной кратны модулю 300 мм. При вертикальной разрезке – все размеры панелей по высоте и длине кратны модулю 300 мм. Сопряжения колонны со стеновыми панелями приведены на рис. 15–17. 14 Рис. 15. Вертикальный стык колонны с наружными стеновыми панелями: 1 – колонна; 2 – закладная деталь; 3 – соединительная арматура; 4 – стеновая панель Рис. 16. Вертикальный угловой стык колонны с наружными стеновыми панелями: 1 – наружная угловая стеновая панель; 2 – закладные детали; 3 – соединительные элементы; 4 – ленточная стеновая панель; 5 – колонна 15 Рис. 17. Горизонтальный стык наружных стеновых панелей с колонной и ригелем 1.7. Стенки (диафрагмы) жесткости Стенки жесткости представляют собой поэтажные железобетонные стены толщиной 140 или 180 мм и длиной, соответствующей расстоянию между колоннами, в пределах которых они установлены. При шаге колонн 7,2 и 9,0 м стены-диафрагмы проектируют составными из двух-трех панелей с координационными размерами по ширине 1,2; 3,0 и 6,0 м. Они могут быть глухими или с одним дверным проемом, имеют одну или две полки для опирания настилов перекрытий. Соединение с несущими элементами каркаса осуществляется при помощи стальных сварных связей числом не менее двух по каждой стороне панели с последующим замоноличиванием. Шаг диафрагм определяется расчетом, но не превышает 36 м. Нагрузки на них передаются перекрытиями, представляющими собой жесткие горизонтальные диски. 1.8. Конструкции междуэтажных перекрытий В зданиях с унифицированным каркасом перекрытия выполняются из многопустотных настилов. Высота настила 220 мм, диаметр пустот – 16 см (рис. 18–21). Перекрытия должны обеспечивать жесткость и неизменяемость здания в горизонтальной плоскости и осуществлять передачу и распределение усилий от ветровых нагрузок на стенки жесткости. Для превращения сборного перекрытия в жесткий горизонтальный диск закладные детали свариваются, швы заливаются бетоном. Замоноличенные раствором шпонки воспринимают сдвигающие касательные усилия, возникающие между настилами при работе жесткого диска перекрытия. При таком замоноличивании перекрытия его прочность и жесткость достаточны для передачи горизонтальных нагрузок на связевые диафрагмы при расстоянии между ними в пределах до 30 м и более. Важной составной частью перекрытия служат плиты (рис. 22), расположенные по осям колонн в направлении, перпендикулярном ригелям, и являющиеся распорками между колоннами. Эти элементы обеспечивают жесткость и устойчивость колонн в монтажный период и вместе с тем благодаря соединению с колоннами участвуют в работе перекрытия как жесткого диска, играя роль поясов горизонтальной балки-диска перекрытия. 16 Рис. 18. Разрез по лестничной клетке жилого здания с продольным каркасом 17 Рис. 19. Разрез по лестничной клетке жилого здания с поперечным каркасом 18 Рис. 20. План перекрытия в здании с поперечным каркасом: ПС – плита связевая (плита-распорка); ПП – плита перекрытия сборная круглопустотная; ПСД – плита связевая доборная; ПЛ – плита лоджии 19 Рис. 21. План покрытия в здании с поперечным каркасом: ПР – плита покрытия ребристая; ПЛ – плита лоджии Рис. 22. Узел сборки перекрытия около колонны: 1 – колонна; 2 – ригель; 3 – плита связевая (плита-распорка); 4 – плита перекрытия 20 Распорки выполняются в виде ребристого корытообразного элемента, который своими ребрами опирается на полки ригеля и крепится к нему с помощью сварки закладных деталей. 1.9. Особенности конструкций каркаса Деформационные швы. Здания проектируют в виде одного или нескольких температурных блоков, разделяемых деформационными швами. Каждый блок рассматривается как отдельное сооружение со своей системой диафрагм жесткости. Расстояния между температурными швами определяются расчетом (рис. 23). Температурные швы следует выполнять между спаренными рядами колонн. Для уменьшения влияния температурных деформаций на усилия в дисках перекрытий и диафрагмах жесткости следует стремиться размещать диафрагмы жесткости ближе к центру здания. Рис. 23. Компоновочная схема каркаса с консольными свесами. Размеры: а – 6000, 9000 мм; б – 1800…9000 через 600 мм; в – 1550, 2150, 2750 мм; г – 2400, 3000, 3300, 3600, 4200, 4800, 6000, 7200 мм; д – 3000, 3300, 3600, 4200, 4800, 6000 мм; е – 3300, 3600, 4200, 6000 мм Устройство консольных свесов. В ряде случаев по архитектурно-планировочным требованиям возникает необходимость устройства в каркасных зданиях консольных свесов, представляющих достаточно сложную инженерную задачу. Для этого в номенклатуре унифицированного каркаса предусмотрены соответствующие изделия: колонны с консолями (вылет 1,9 м от оси колонн) или одноконсольные ригели с вылетом консолей 1,55; 2,15 и 2,75 м от оси колонн. 1.10. Здания с пространственными ядрами жесткости Применение в многоэтажных каркасных зданиях пространственных ядер жесткости, выполняемых в монолитном железобетоне, позволяет возводить эти здания с усложненной конфигурацией в плане, с разнообразными объемно-планировочными решениями. В конструктивном отношении образование сплошного, коробчатого в плане сечения ядра жесткости вместо плоских стен жесткости во много раз увеличивает пространственную жесткость здания, а также позволяет значительно снизить расход бетона и стали. Одним из эффективных направлений в строительстве многоэтажных объектов является возведение сборно-монолитных крупнопанельных жилых домов, поскольку строи21 тельство зданий из стандартных панелей ограничивается высотой в пределах 20–25 этажей. При такой этажности в панелях возникают значительные усилия от ветровых нагрузок, которые приводят к исчерпанию их несущей способности. Возможным решением проблемы увеличения высоты сооружений может быть сочетание панельной системы монолитным ядром жесткости, которое воспримет все горизонтальные нагрузки, действующие на здания, освобождая панели для работы только на вертикальные нагрузки. 1.11. Каркасная безригельная система «Куб» Система «Куб» (каркасная безригельная) (рис. 24): Рис. 24. Вид на каркасную безригельную систему • обладает высокой степенью трансформации; • позволяет существенно снизить материальные и энергетические ресурсы; • дает возможность оптимально использовать сложившуюся производственную базу домостроения; • позволяет в сжатые сроки и с небольшими затратами производить требуемую модернизацию; • дает возможность осуществлять строительство домов уже через 4–5 месяцев с момента начала освоения производства. Основным элементом системы служит диск перекрытия, выполняемый из плоских железобетонных элементов толщиной 160 мм, размерами в плане 3×3 и 3×6 м, объединяемых посредством арматурных выпусков в неразрезную статически неопределимую систему. Колонны сечением 400×400; 400×200 мм или других размеров на первом и втором этажах, с шагом 6×6 м, совместно с диском перекрытия создают рамно-связевую систему, позволяющую возводить здания любой этажности. 22 Система универсальна и применима для жилых, общественных, частично – для производственных зданий. Для наружных ограждений используют эффективные стеновые панели или легкие стеновые элементы из местных материалов, опирая их поэтажно на консоли плит перекрытия, что позволяет обеспечить повышенные требования к термическому сопротивлению наружных стен и возводить здания повышенной этажности (до 16 этажей при сечении колонн 400×400 мм). Стык колонн предусматривает принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень нижнего торца верхней колонны должен войти в патрубок верхнего торца нижней колонны. Арматурные выпуски колонн свариваются между собой. Последовательность монтажа перекрытия на смонтируемые колонны ведется в следующем порядке: устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные плиты, затем межколонные, и, наконец, плиты-вставки. Межколонные и плиты-вставки имеют шпонки, позволяющие легко осуществить их соединения на сварке. После замоноличивания стыков создается пространственная жесткая конструкция. Преимущество системы – в отсутствии выступающих элементов в потолочной плоскости и в простоте монтажа с помощью легких мобильных кранов. Безригельная рамная или рамно-связевая каркасная система гражданских зданий высотой до 16 этажей рассчитана на вертикальные нагрузки на перекрытие в 1250 кг/м2. При больших нагрузках (2000 кг/м2) ограничивают этажность здания – 9 этажами. 23 2. КОМПОНОВКА КАРКАСА Возможности унифицированного каркаса в формировании объемно-планировочных решений многоэтажных зданий различного назначения, а также принципы компоновки элементов каркаса можно проследить на примерах строительства на его основе жилых, административных, учебных зданий, больничных комплексов, крупных гостиниц. Жилые дома. В центральной части Москвы на ул. Марксистской с применением унифицированного каркаса построен крупный комплекс 16-этажных жилых домов (рис. 25). В первых этажах размещаются встроенно-пристроенные магазины, предприятия обслуживания. Над магазинами предусмотрен технический этаж, позволяющий собрать воедино все инженерные системы (отопление, водоснабжение, канализация). Рис. 25. Каркасно-панельный жилой дом на ул. Марксистской в Москве. План типового этажа: 1 – колонны; 2 – пространственное ядро жесткости; 3 – плоская диафрагма жесткости; 4 – керамзитобетонные панели; 5 – лоджии; 6 – сантехкабины Каркас здания запроектирован в виде поперечных рам с основными шагами 6 и 6,6 м. Для поперечного направления приняты пролеты от 1,8 до 6,6 м, позволившие создать необходимый по демографическим требованиям набор квартир и пластически выразительный силуэт дома. Диафрагмы жесткости образованы сборными стенами лестничного узла (пространственные диафрагмы жесткости) и межквартирными стенами на ширину дома (плоские диафрагмы жесткости). Односекционный каркасный 25-этажный дом в Хорошево-Мневниках (рис. 26) построен с центральным монолитным ядром жесткости. В монолитном стволе размером в плане 9×9 м размещены лифты и инженерные коммуникации – мусоропроводы, вентблоки, система дымоудаления и др. По сравнению со сборными элементами, необходимыми для решения той же технической задачи, монолитное ядро дало экономию стали на 25 % и снизило суммарную трудоемкость конструкции на 15 %. Вертикальный ствол здания, имеющего в плане размеры 26×26 м, обстроен колоннами из изделий унифицированного сборного каркаса; в целях повышения уровня Индустриальности применены укрупненные элементы перекрытий – настилы размером 3×6,6 м. Укрупненная модульная ячейка каркаса позволила получить рациональную, экономически выгодную планировку квартир. 24 Рис. 26. Каркасно-панельный 25-этажный жилой дом в Хорошево-Мневниках с монолитным ядром жесткости. План типового этажа: 1 – монолитное ядро жесткости; 2 – колонны каркаса; 3 – керамзитобетонные панели; 4 – панельные гипсобетонные перегородки; 5 – объемные сантехкабины; 6 – тюбинги лифтовых шахт Административные здания. Здание Дома Советов РСФСР на Краснопресненской набережной, г. Москва (рис. 27) может служить примером подхода к проектированию крупных уникальных сооружений на основе унифицированного сборного железобетонного каркаса в сочетании с панельными индивидуальными наружными ограждениями. Этот принцип позволил коренным образом изменить характер строительства уникальных зданий – осуществлять их на высоком индустриальном уровне и одновременно создавать индивидуальный, присущий только данному сооружению архитектурно-художественный образ. Каркас высотной части сформирован из поперечных рам с шагом 6,6 м. Пролеты ригелей 7,8 и 5,4 м. Торцы дома решены скругленными, с использованием индивидуальных элементов перекрытий при унифицированных сборных колоннах и ригелях каркаса. 25 Рис. 27. Административное здание на Краснопресненской набережной, г. Москва: 1 – колонны каркаса; 2 – пространственное ядро жесткости; 3 – навесные керамзитобетонные панели с каменной облицовкой; 4 – гипсобетонные панельные перегородки; 5 – лестничные марши Здание высотой 25 этажей выполнено в индустриальных конструкциях с монолитными пространственными ядрами жесткости и с навесными индивидуальными керамзитобетонными панелями, облицованными в заводских условиях камнем. Такое решение стен является не отклонением от принципа Единого каталога, а, напротив, его развитием. Для практической реализации такого направления на заводах строительной промышленности создаются соответствующие производства, специализированные на изготовлении индивидуальных изделий фасадов и архитектурных деталей. Распространение этого принципа на строительство подобных сооружений в Москве позволило по сравнению с решениями высотных зданий 50-х годов получить значительную экономию стали, затрат труда, стоимости. Лечебные учреждения. Доминантой всей композиции зданий ВНИИ онкоцентра АМН СССР в Москве является 22-этажная башня, в которой размещены палатные отделения. Она решена в виде трех сочлененных объемов и имеет две оси симметрии в планировке и в конструкциях (рис. 28). Скругленность крыльев здания достигается оригинальным приемом – последовательным увеличением пролета ригелей двух- и трехпролетных рам от 2,4 до 6,6 м. Общая устойчивость здания обеспечивается центральным ядром жесткости размером 16,2×10,8 м, в котором заключен вертикальный транспортнокоммуникационный и инженерно-технический узел, и дополнительных стен жесткости в крыльях – в местах лестничных клеток. Все несущие конструкции здания – типовые сборные железобетонные из номенклатуры унифицированного каркаса. 26 Рис. 28. Всесоюзный научно-исследовательский онкологический центр на Каширском шоссе, г. Москва. Конструктивная схема 22-этажного корпуса: 1 – колонны; 2 – пространственные системы диафрагм жесткости; 3 – ригели; 4 – настилы перекрытий Рис. 29. Центральный Дом туриста на Ленинском проспекте, г. Москва. План типового этажа: 1 – колонны; 2 – лестничные клетки; 3 – панельные перегородки; 4 – монолитное ядро жесткости; 5 – керамзитобетонная стеновая панель; 6 – эркерная панель 27 Гостиницы. Центральный Дом туриста на Ленинском проспекте, г. Москва (рис. 29) – 35-этажное здание гостиницы на 1300 мест – состоит из двух объемов, связанных между собой лифтовым холлом. В их конструкции использован унифицированный каркас с сеткой 6×6 м. Устойчивость зданию придают монолитные ядра жесткости, расположенные в лифтовом холле и по краям в торцах, где находятся эвакуационные лестницы. Аналогичные конструктивные принципы применены в 32-этажном гостиничном комплексе в Измайлово и ряде других крупных гостиниц последних лет. На рис. 30 показаны условные примеры компоновки каркасов зданий и перекрытий, а также возможные варианты размещения лестничных клеток. Рис. 30. Обобщенный пример компоновки каркаса и возможные варианты размещения лестниц 28 3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА «ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ КАРКАСНОЙ КОНСТРУКЦИИ» 3.1. Общие указания Курсовой проект № 2 предусматривает разработку генерального плана, объемнопланировочного и конструктивного решений жилого или общественного здания, выполненных из сборных элементов заводского изготовления. Цели выполнения данного проекта: научить студента основным приемам формирования объемно-конструктивного и архитектурно-композиционного решения гражданских зданий; овладеть навыками разработки конструктивного решения зданий из сборных элементов заводского изготовления; освоить, в рамках проекта, использование современных конструктивных элементов и строительных материалов; расширить навыки графического оформления архитектурно-конструктивных чертежей; привить навыки самостоятельной работы с технической литературой, типовыми проектами, нормами строительного проектирования и каталогами индустриальных строительных изделий. В качестве исходных данных для проектирования студент получает задание, в котором указывается тема курсового проекта, место строительства, состав курсового проекта и график его выполнения. При составлении курсового проекта № 2 необходимо соблюдать функциональные, конструктивные, архитектурно-художественные и экономические требования. В проектном решении необходимо стремиться к тому, чтобы здание наиболее полно отвечало своему назначению, имело высокие архитектурно-художественные качества, обладало необходимой прочностью, устойчивостью и экономичностью. 3.2. Состав курсового проекта № 2 Курсовой проект должен быть представлен в следующем составе: 1. Главный фасад здания в масштабе 1:100, 1:200. 2. План первого или второго (типового) этажа в масштабе 1:200. 3. Поперечный разрез здания в масштабе 1:100, 1:200. 4. Разрез стены, включая фундамент, цокольный узел, опирание перекрытий на ригель, верх и низ оконного проема, парапет, масштаб 1:20. 5. Генеральный план участка в масштабе 1:500, 1:1000 с розой ветров, условными обозначениями и экспликацией зданий и сооружений. 6. План фундаментов (фрагмент) в масштабе 1:200. 7. План перекрытий (фрагмент) в масштабе 1:200. 8. План кровли в масштабе 1:400. 9. Конструктивные узлы и детали здания (три-четыре детали) в масштабе 1:20. Объем курсового проекта – четыре листа формата А2 размером 420×594 мм. 3.3. Порядок выполнения курсового проекта № 2 Курсовой проект необходимо выполнять в следующей последовательности. Первый этап – изучение задания, рекомендуемой литературы, существующих проектных решений. Второй этап – разработка вариантов эскизов объемно-планировочного решения проекта, выбор оптимального варианта. Эскиз проекта обязательно должен быть согласован с преподавателем. Третий этап – разработка архитектурно-конструктивных чертежей здания. Проект, выполненный в тонких линиях, также должен быть согласован с преподавателем. Четвертый этап – окончательное графическое оформление чертежей. 29 3.4. Объемно-планировочное решение проектируемых зданий Прежде чем приступить к разработке объемно-планировочного решения здания, необходимо составить его функциональную схему, произвести функциональное зонирование. В каждой зоне размещаются помещения, близкие по своему функциональному назначению. Например, здание ресторана включает следующие функциональные зоны: помещения для посетителей, производственные помещения, складские помещения, административные и бытовые помещения, технические помещения. После выполнения функциональной схемы приступают к разработке объемнопланировочного решения здания, его архитектурной композиции. Архитектурное решение здания во многом зависит от конфигурации здания в плане, количества этажей и формы покрытия. Выбирается композиция внутреннего пространства: коридорная, ячейковая, анфиладная, зальная, павильонная, комбинированная. При проектировании необходимо стремиться к созданию оптимальной среды для человека, которая зависит от геометрических параметров помещений, состояния воздушной среды, освещенности и т. д. Габариты помещений в плане обычно соответствуют отношениям 1:1; 1:1,5; 1:2. Высота помещений принимается не меньше 2,2 м в чистоте, но обычно делается больше для необходимого количества воздуха и по архитектурным соображениям. Для осуществления связи между помещениями в пределах одного этажа используются горизонтальные коммуникации: коридоры, галереи, рекреации, соединительные переходы. Связи между этажами обеспечиваются вертикальными коммуникациями: лестницами, пандусами, лифтами, эскалаторами. При проектировании зданий с помещениями массового пользования очень важно обеспечить эвакуацию людей из здания (СНиП 21-01–97. Пожарная безопасность зданий и сооружений). В соответствии с противопожарными требованиями в зданиях общественного назначения должно быть не менее двух лестниц, расположенных в лестничных клетках с ограждениями повышенной степени огнестойкости и естественным освещением. Из каждой лестничной клетки необходимо предусматривать выход непосредственно наружу или через вестибюль. В зданиях 1-й и 2-й степени огнестойкости главная лестница может быть открытой при условии, если помещение, где она находится, отделено от других помещений противопожарными перегородками. Здания этажностью более 5 этажей оборудуются лифтами, здания более 9 этажей – незадымляемыми лестницами. Двери на путях эвакуации должны открываться по направлению выхода из помещения, здания. Архитектурное решение здания должно быть результатом художественного осмысления функциональной и конструктивной структуры здания, соответствовать природно-климатическим и градостроительным особенностям места строительства. 3.5. Конструктивное решение проектируемых каркасных зданий Конструктивное решение зданий в данном проекте выполняется в соответствии с заданием из сборных элементов заводского изготовления. Используется каркасная конструктивная система. При проектировании зданий из сборных элементов заводского изготовления необходимо соблюдать требование Единой модульной системы (ЕМС). При проектировании зданий каркасной конструктивной системы со сборными каркасами применяются конструктивные схемы с поперечным или продольным расположением ригелей, а также безригельная схема. Основой конструктивного решения является сборный железобетонный каркас, запроектированный по связевой схеме, в которой роль горизонтальных диафрагм жесткости выполняют диски сборных железобетонных перекрытий, а вертикальных – поперечные и продольные диафрагмы жесткости. Стык ригеля с колонной – шарнирный со скрытой консолью. 30 Габаритные схемы зданий разработаны на основе следующих условий: • оси колонн, ригелей и панелей внутренних стен – диафрагм жесткости – совмещены с модульными осями зданий; • шаг колонн в плоскости рам каркаса 3; 6; 7,2 и 9 м; • шаг колонн в плоскости настилов перекрытий 3; 6; 7,2; 9 и 12 м; • высота этажей составляет 2,8; 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 6 и 7,2 м. Предусмотрена возможность возведения зданий с техническим подпольем высотой 2 м и с верхним техническим этажом высотой 2,4 м. Предусмотрены колонны сечением 300×300 мм для зданий высотой до пяти этажей включительно при полезной нагрузке на перекрытия до 80 МПа и колонны сечением 400×400 мм для всех остальных случаев. Ригели таврового сечения – с полкой понизу для опирания плит перекрытия. Стык ригеля с колонной выполняют со скрытой консолью. Перекрытия решены с применением трех типов изделий: многопустотных панелей высотой 220 мм, ребристых – высотой 220 и 300 мм и панелей типа 2Т (1Т – добор) высотой 600 мм. Элементы перекрытий разделяют на рядовые и связевые (плиты-распорки). Стены – диафрагмы жесткости монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, толщиной 140 мм, имеющих одно- или двусторонние консольные полки в верхней зоне для опирания перекрытий. Наружные стены проектируются ненесущими. 3.6. Архитектурно-конструктивные чертежи здания 3.6.1. Генеральный план участка застройки При выполнении чертежей генерального плана необходимо руководствоваться СПДС ГОСТ 21.204–93. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов приведены в прил. 1. Чертежи выполняются в масштабе 1:500, 1:1000. Чертежи генерального плана располагают длинной стороной границы территории участка вдоль длинной стороны чертежа. Верхняя часть листа должна соответствовать северной стороне территории участка. Допускается отклонение от ориентации на север в пределах 90° влево или вправо. На чертежах генеральных планов указывают: • границу отвода территории и красные линии; • проектируемое здание; • существующие здания и сооружения; • транспортные коммуникации, тротуары и дорожки; • площадки различного назначения; • элементы озеленения (деревья, кустарники, цветники, газоны); • малые архитектурные формы и оборудование; • указатель направления сторон света с розой ветров. 3.6.2. Фасад здания Фасад проектируемого здания должен быть выполнен с применением приемов, позволяющих выявить его архитектурно-художественные особенности. На фасаде проставляют: разбивочные оси здания, проходящие в характерных местах фасадов (например, крайние, у деформационных швов, в местах уступов в плане и перепада высот); отметки уровня земли, верха стен, крыши, расположенных на разных уровнях элементов фасада (например, козырьков, выносных тамбуров). 31 3.6.3. Планы этажей При выполнении планов этажей положение мнимой горизонтальной секущей плоскости разреза принимают на уровне оконных проемов или на 1/3 высоты изображаемого этажа. На планах этажей наносят и указывают: • разбивочные оси здания; • капитальные стены, колонны, диафрагмы жесткости, перегородки, лестницы, оконные и дверные проемы, встроенные шкафы, оборудование в кухнях, санузлах и душевых; • вне контура плана наносят три размерные линии в следующем порядке, начиная от плана: первая – с указанием простенков и проемов, вторая – расстояния между разбивочными осями, третья – расстояния между крайними осями наружных стен здания. Внутри плана должны быть сквозные линии размеров с показом толщины перегородок, внутренних стен, размеров помещений; • линии разрезов с обозначением их цифрами и показом направления проектируемых плоскостей; • ссылки на фрагменты и узлы; • отметки участков, расположенных на разных уровнях. 3.6.4. Разрезы Плоскость поперечного разреза должна быть расположена так, чтобы создавалось полное представление о конструктивной системе, конструктивной схеме и конструктивных особенностях здания. Плоскость разреза, как правило, должна проходить: через оконные и дверные проемы; между колоннами, прогонами, балками, ребрами плит и панелей, по пустотам настилов и т. д.; вдоль лестничных маршей. Особое внимание следует уделить конструированию лестниц. Курсовой проект предполагает проектирование сборных крупноэлементных лестниц, состоящих из двух элементов в пределах этажа (два марша с полуплощадками) для каркасных зданий из сборных элементов. Выполнение чертежа разреза начинается с нанесения разбивочных осей, затем изображаются контуры колонн, ригелей, стен, перекрытий и других конструктивных элементов. Внутри чертежа разреза показываются числовые отметки уровня чистого пола каждого этажа, причем отметка пола первого этажа принимается за 0,00 м, отметки этажных лестничных площадок должны быть на 20 мм выше отметки перекрытия. Вне контура чертежа, слева и справа, наносят вертикальные линии размеров и числовых отметок. На горизонтальных линиях под разрезом наносят размеры подошвы фундамента, расстояния между разбивочными осями капитальных стен и колонн. На второй линии указывают общий размер между крайними разбивочными осями. Состав и толщину слоев покрытия указывают в выносной надписи. 3.6.5. План фундаментов Фундаменты каркасных зданий могут быть решены сборными железобетонными стаканного типа или свайными с ростверком на кустах свай. Вычерчивание плана фундаментов начинается с разбивочных осей, затем наносят элементы фундаментов под колонны, наружные и внутренние капитальные стены. Внутри чертежа должны быть показаны размеры элементов фундаментов с привязкой к разбивочным осям, отметки глубины заложения фундаментов, маркировки сборных элементов фундаментов. Вне контура плана наносят две размерные линии: между разбивочными и крайними осями. 32 3.6.6. План междуэтажного перекрытия Тип разрабатываемой конструкции перекрытия указывается в задании на проектирование. Может быть использовано сборное перекрытие из сплошных, ребристых или многопустотных плит. Перед вычерчиванием плана перекрытия необходимо уточнить расположение колонн, ригелей, стен жесткости, наружных и внутренних капитальных стен, лестниц и лифтов. Вычерчивание планов перекрытий начинается с нанесения разбивочных осей и контуров вертикальных несущих элементов здания. Затем наносят конструктивные элементы перекрытия. Все сборные элементы маркируются. Участки перекрытия, заделываемые по месту, заштриховываются с указанием размеров в мм. Вне контура планов наносят две размерные линии между разбивочными и крайними осями. 3.6.7. План кровли Тип разрабатываемой конструкции крыши указывается в задании на проектирование. Железобетонные крыши гражданских зданий проектируют чердачными или бесчердачными (с уклоном до 5 %). Водоотвод с покрытий проектируют внутренним. Гидроизоляцию крыш обеспечивает слой из рулонных материалов или мастик, наносимых на кровельные панели. На плане кровли наносят крайние координационные оси с указанием расстояния между ними, оси у деформационных швов, в местах уступов в плане и перепадов высот, у водосточных воронок и торцов фонарей; обозначение направления уклонов кровли; деформационные швы (двумя сплошными тонкими линиями), парапетные плиты, воронки, пожарные лестницы и т. д. 3.6.8. Узлы и детали Разрабатываемые узлы и детали должны быть обозначены на планах и разрезах и привязаны к разбивочным осям. На узлах подписываются название и марки всех конструктивных элементов и строительных материалов, размеры, закладные детали, сварные швы и т. д. Над изображением узла указывают в кружке его порядковый номер. Рекомендуются к детальной разработке следующие детали и узлы: сопряжение несущих конструкций каркаса; решение деформационных швов, детали лестниц, выходы на крышу, устройство козырьков над наружными входами, устройство межкомнатных перегородок, подвесных потолков, элементов верхнего освещения, водосточных воронок и т. д. 3.6.9. Графическое оформление проекта Оформление чертежей следует выполнять согласно требованиям ЕСКД и ГОСТ 21.101–97 и ГОСТ 21.501–93 «Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей». Листы чертежей должны иметь по периметру рамку, отстоящую от левого края бумаги на 20 мм, а от остальных краев – на 5 мм. Чертежи обводятся линиями различной толщины: • элементы здания, попавшие в сечение, – сплошными толстыми линиями; • элементы здания, не попавшие в сечение, – сплошными линиями средней толщины; • осевые – штрихпунктирными линиями; • размерные – сплошными тонкими линиями; • проекции невидимых элементов – пунктирными линиями средней толщины. 33 Листы должны быть равномерно заполнены графическим материалом при условии соблюдения необходимых разрывов между отдельными чертежами и рамкой. Элементы здания, попавшие в сечение, заштриховываются в соответствии с материалом, из которого они выполнены. Главные надписи на чертежах выполняются буквами высотой 5–7 мм, второстепенные надписи – высотой 3,5–5 мм. 34 4. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ Исходные данные для разработки архитектурно-конструктивного проекта сведены в табл. 1–3. В табл. 1 представлены исходные данные относительно района строительства, назначения и планировочного типа здания, а также его конструктива. В табл. 2 приведены значения глубины промерзания грунта для различных районов строительства. Пояснительная записка должна содержать следующие разделы: 1. Общий раздел. 1.1. Проектное задание. 1.2. Место строительства. 1.3. Климатические условия строительства. 2. Объемно-планировочное решение. 2.1. План этажей. 2.2. Разрез. 2.3. Фасад. 3. Конструктивное решение. 3.1. Основание и фундамент. 3.2. Стены и перегородки. 3.3. Перекрытия. 3.4. Крыша и кровля. 3.5. Лестницы. 3.6. Полы. 3.7. Окна и двери. 3.8. Цоколь. 3.9. Отделка. 4. Системы технического обеспечения здания. 4.1. Отопление. 4.2. Водоснабжение. 4.3. Канализация. 4.4. Энергоснабжение. 4.5. Радио, ТВ, телефон. 4.6. Мусоропровод. Список литературы. 35 Номер варианта 1 Район строительства Астрахань 36 2 Архангельск 3 Волгоград 4 Брянск 5 Дербент 6 Иваново 7 Черкесск 8 Казань 9 Сочи 10 Мурманск 11 Таганрог 12 Н. Новгород 13 Калининград 14 Омск 15 Ставрополь 16 Самара 17 Краснодар 18 Саратов 19 Курск 20 Екатеринбург 21 Тверь 22 Ульяновск 23 Тула Назначение здания 9-этажн. жилой дом 4-этажн. школа 4-этажн. поликлиника 4-этажн. зд. администр. 12-этажн. жилой дом 9-этажн. жилой дом 4-этажн. школа 4-этажн. поликлиника 4-этажн. зд. администр. 12-этажн. жилой дом 9-этажн. жилой дом 4-этажн. школа 4-этажн. поликлиника 4-этажн. зд. администр. 12-этажн. жилой дом 9-этажн. жилой дом 4-этажн. школа 4-этажн. гостиница 4-этажн. зд. администр. 12-этажн. жилой дом 4-этажн. школа 4-этажн. поликлиника 4-этажн. зд. администр. Планировочный тип здания Точечный Коридорный Коридорный 2-секционный 2-секционный Точечный Коридорный Коридорный Точечный 2-секционный Точечный Коридорный Коридорный 2-секционный 2-секционный Точечный Коридорный Коридорный Точечный 2-секционный Коридорный Коридорный 2-секционный Конструктивная система Пространственный каркас Продольный каркас Поперечный каркас Продольный каркас Пространственный каркас Пространственный каркас Продольный каркас Поперечный каркас Продольный каркас Пространственный каркас Пространственный каркас Продольный каркас Поперечный каркас Продольный каркас Пространственный каркас Пространственный каркас Поперечный каркас Поперечный каркас Продольный каркас Пространственный каркас Пространственный каркас Поперечный каркас Продольный каркас Тип и материал фундаментов Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б Свайный ж/б Сборный ж/б 36 Тип перекрытия Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Сборные плиты Конструкция наружных стеновых панелей Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Ж/б + утеплитель Таблица 1 Конструкция крыши Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Совмещенная с холодным чердаком Материал полов Паркет Линолеум Линолеум Паркет Паркет Паркет Линолеум Линолеум Паркет Паркет Паркет Линолеум Линолеум Паркет Паркет Паркет Линолеум Линолеум Паркет Паркет Линолеум Линолеум Паркет Таблица 2 Район строительства Астрахань Архангельск Брянск Волгоград Дербент Черкесск Иваново Сочи Екатеринбург Казань Таганрог Калининград Ставрополь Краснодар Курск Мурманск Нижний Новгород Омск Ростов на Дону Самара Саратов Глубина промерзания, м 0,95 1,65 1,25 1,1 0,7 0,7 1,5 0,4 1,9 1,65 0,80 0,75 0,70 0,75 1,1 2,0 1,55 2,15 0,90 1,65 1,45 Тверь Тула 1,30 1,30 37 Таблица 3 Номер варианта 1 Схема 2 1 2 3 4 38 Продолжение табл. 3 1 2 5 6 7 8 39 Продолжение табл. 3 1 2 9 10 11 12 40 Продолжение табл. 3 1 2 13 14 15 16 41 Продолжение табл. 3 1 2 17 18 19 20 42 Окончание табл. 3 1 2 21 22 23 43 Рекомендуемая литература 1. Георгиевский О. В. Единые требования по выполнению строительных чертежей / О. В. Георгиевский. – М. : Архитектура-С, 2011. 2. Казбек-Казиев З. А. Архитектурные конструкции : учебник / З. А. Казбек-Казиев. – М. : Архитектура-С, 2011. 3. Шерешевский И. А. Конструирование гражданских зданий : учеб. пособие / И. А. Шерешевский. – М. : Архитектура-С, 2011. 4. Лисициан М. В. Архитектурное проектирование жилых зданий : учеб. пособие / М. В. Лисициан. – М. : Архитектура-С, 2010. 5. Маклакова Т. Г. Архитектурно-конструктивное проектирование зданий : учебник / Т. Г. Маклакова. – Т. 1. Жилые здания. – М. : Архитектура-С, 2010. 6. Рамсей Ч. Дж. Архитектурные графические стандарты : справочник / Ч. Дж. Рамсей, Г. Р. Слипер. – М. : Архитектура-С, 2008. 7. Маклакова Т. Г. Конструкции гражданских зданий : учебник / Т. Г. Маклакова, С. М. Нанасова. – М. : АСВ, 2012. 8. Федоров В. С. Противопожарная защита зданий. Конструктивные и планировочные решения : учеб. пособие / В. С. Федоров, В. И. Колчунов, В. Е. Левитский. – М. : АСВ, 2012. 9. Антошкин В. Д. Архитектурно-строительное проектирование крупнопанельных общественных зданий : учеб. пособие / В. Д. Антошкин. – М. : АСВ, 2011. 10. Жилые и общественные здания : краткий справочник инженера-конструктора. – Т. 1–3 / под ред. Ю. А. Дыховичного, В. И. Колчунова. – М. : АСВ, 2011. 11. Лифты : учебник / под ред. Д. П. Волкова, Г. Г. Архангельского, Э. А. Горбунова. – М. : АСВ, 2010. 12. Челнокова О. Г. Архитектурные конструкции / О. Г. Челнокова. – Волгоград, 2013. 13. Головина С. Г. Секционный жилой дом / С. Г. Головина, С. Ф. Гришин; СПбГАСУ. – СПб., 2011. 14. Зейферт М. Г. Архитектура гражданских и промышленных зданий / М. Г. Зейферт, Г. М. Чупракова; КГАСУ. – Казань, 2008. 15. СП 50.13330.2010 СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий. 16. СНиП 31-06–2009. Общественные здания и сооружения. 17. СП 59.13330.2010 СНиП 35-01–2001. Доступность зданий и сооружений для инвалидов и других маломобильных групп населения. – М. : Росстандарт, 2010. 18. ГОСТ Р 51631–2008. Лифты пассажирские. Технические требования доступности, включая доступность для инвалидов и других маломобильных групп населения. – М. : Стандартинформ, 2008. 19. СП 1.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы. – М. : МЧС, 2009. 20. СНиП 23-01–99 *. Строительная климатология. – М. : Госстрой, 2000. 21. СНиП 31-01–2003. Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция. – М. : Госстрой, 2011. 44 45 Приложение 1 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 Образцы графического оформления курсового проекта 57 Приложение 2 58 59 59 Образец оформления пояснительной записки Приложение 3 1. Общий раздел 1.1. Проектное здание Вариант № ………. Место строительства – г. Волгоград. Планировочный тип здания – 12-этажное. 2-секционный жилой дом. Конструктивная система – поперечные несущие стены. Состав квартир – 1, 2, 3, 4. Общее количество квартир в доме – 96. Тип и материал фундамента – свайный железобетонный. Конструкция перекрытий – плиты ж/б сборные. ПП. Конструкция покрытий – плиты сборные. ПР. Материал стен – несущие и самонесущие трехслойные панели с утеплителем (минераловатные плиты). 1.2. Место строительства В районе г. Волгограда во 2-й климатической зоне. Запроектировано отдельностоящее 12-этажное здание на площадке со спокойным рельефом. Дом имеет полное санитарнотехническое оборудование, здание газифицировано и электрифицировано. 1.3. Климатические условия строительства Исходные данные – Волгоград, режим эксплуатации А. Параметры климата: глубина промерзания – 1,1 м; температура наиболее холодной пятидневки (t н. х. п. = –25 °С); температура отопительного периода (t о. п. = –2,2 °С); длительность отопительного периода (Z о. п. = 178 сут). 2. Объемно-планировочное решение 2.1. План этажей Проектируется жилое здание, осевые размеры секции 27 000×13 800 мм. Общее количество квартир в доме – 96. Квартиры: общая площадь, м2; жилая площадь, м2: однокомнатная квартира: 33,2; 16,2; двухкомнатная квартира: 51,8; 28,6; трехкомнатная квартира: 93,0; 53,3; четырехкомнатная квартира: 104,5; 61,1. 2.2. Разрез Высота этажа +3 м. Высота помещений +2,7 м. За относительную отметку 0.000 м примем уровень пола 1-го этажа. Отметка планировочной поверхности земли 600 мм. Окна расположены на высоте +800 мм от пола этажей. Окна имеют высоту 1500 мм. Высота дверей составляет 2100 мм. 2.3. Фасад Фасадом данного здания является вид с 1-го по 12-й этаж соответственно. Весь фасад состоит из ж/б плит, которые могут быть окрашены в различные цвета, а также могут быть декорированы кусочками глазурованной плитки. Вход в подъезд находится на отметке +0,6 м. На фасаде изображены 12 основных этажей, цокольная часть и чердак с парапетом. В цокольных и парапетных панелях находятся отверстия для вентиляции. В ограждающих панелях этажей находятся отверстия для окон и дверей. 60 3. Конструктивное решение 3.1. Основания и фундаменты Фундаменты воспринимают все нагрузки, возникающие в надземных частях, и передают давление от этих нагрузок на основание. Работа фундаментов протекает в постоянно изменяющихся условиях и под воздействием больших нагрузок, поэтому к их качеству предъявляют повышенные требования. Материалы, из которых изготавливают фундаменты, должны обладать высокими характеристиками прочности, морозостойкости, устойчивости к воздействию грунтовых вод (водопроницаемости и нейтральности к химическому составу воды). В данном здании применяются свайные ж/б фундаменты. Ширина ростверка 1200 и 1000 мм. Высота ребра 600 мм. Глубина заложения подошвы фундамента под наружные и внутренние стены установлена в зависимости от глубины промерзания и наличия подвального помещения. По расчетной формуле Г. З. = Г. П. + ц. + 0,2, где Г. З. – глубина заложения фундамента; Г. П. – глубина промерзания грунта в данном городе; ц. – высота цоколя; 0,2 – конструктивный запас на случай непредвиденных колебаний температур зимой. Г. З = 1,1 + + 0,6 + 0,2 = 1,9. Так как в здании имеется техподполье, то глубина заложения фундамента увеличивается, исходя из глубины техподполья в чистоте 2100 мм (высота техподполья) + 300 мм (высота перекрытия) + 300 мм (высота заглубления фундамента в землю). Итого: отметка заложения подошвы фундамента 2100 + 300 + 300 = 2700 мм. Минимальная отметка заложения подошвы фундамента 2,700 м. Все элементы фундамента, контактирующие с грунтом, гидроизолированы обмазкой горячей битумной мастикой два раза для предотвращения капиллярного всасывания влаги из грунта и передачи влаги на стены здания. На уровне земли устраивается отмостка для предотвращения попадания влаги от осадков на стены и для защиты фундамента. Ширина отмостки – 800 мм. 3.2. Стены и перегородки Наружные стены выполняются из трехслойных панелей с утеплителем. Внутренний слой выполнен из железобетона толщиной 80 мм. Эффективный утеплитель – минераловатная плита. Наружный защитный слой выполнен из железобетона толщиной 40 мм. Внутренние стены из железобетона толщиной 160 мм, перегородки – 80 мм. Перегородки сделаны из гипсобетона, изготавливаются на заводах поставщика. Основное преимущество панельных стен – быстрота производства работ и короткий срок возведения объектов строительства. 3.3. Перекрытия Плиты сборные. Подробно их размеры указаны в спецификации. Плиты перекрытия укладываются на несущие стены и опираются на них по двум сторонам. По плитам перекрытия укладывается конструкция пола. В чердачном перекрытии по плитам настила кладется слой пароизоляции, на который укладывается утеплитель. 3.4. Крыша и кровля Использованы ребристые плиты покрытия. Высота ребра плит покрытия 360 мм. По плитам покрытия делается бетонная стяжка с уклоном в сторону внутреннего водоотвода 0,05 %. По бетонной стяжке укладывается гидроизоляционный слой из битумной мастики в три слоя с последующим защитным слоем из щебня, утопленного в мастику (как вариант). 3.5. Лестницы Лестницы используются железобетонные. Высота ступени составляет 150 мм. Ширина ступени – 300 мм. Лестничная клетка имеет искусственное и естественное освещение через оконные проемы. Все двери по лестничной клетке и в тамбуре открываются в сторону выхода из здания. Ограждение лестничных маршей изготовлено из металлических решеток с деревянными поручнями. Ширина лестничной клетки – 1500 мм. Уклон марша составляет 1 : 2. 61 Для подъема на уровень первого этажа используют цокольный марш, который состоит из шести ступеней. Над входной дверью устанавливают железобетонный козырек. 3.6. Полы Полы в жилых зданиях должны удовлетворять требованиям прочности, сопротивляемости износу, а также обладать достаточной эластичностью. Запроектированы полы из линолеума. Полы в коридорах и кухнях также выполнены из линолеума. Стяжка выполняется из раствора по керамзитовой засыпке, являющейся звукоизоляционным слоем. В санитарных узлах полы имеют мощную гидроизоляцию. Они устраиваются из керамической плитки на цементно-песчаном растворе. 3.7. Окна и двери В данном проекте используются окна следующих типоразмеров: 2400×1500, 1350×1500, 900×1500, 1500×1500, 1800×1500 мм. Окна в значительной мере определяют степень комфорта в здании и его архитектурно-художественное решение. Окна подобраны по ГОСТу в соответствии с площадями освещаемых помещений. Верх окон максимально приближен к потолку, что обеспечивает лучшую освещенность в глубине комнаты. Оконный проем расположен на уровне 800 мм от пола. Окна деревянные двухстворчатые с раздельными переплетами и двойным остеклением. В проем стены вставляется рамакоробка, заполняемая открывающимися остекленными переплетами. В переплетах предусматриваются форточки. Оконный блок устанавливается в проем с зазорами, заполняемыми сухой конопаткой. Окна окрашиваются белой масляной краской. Двери в данном проекте используются следующих размеров: высотой 2200 мм и шириной 1200 мм (вход в подъезд), 1000 мм (вход в квартиру), 900 мм (вход в спальни), 800 мм (вход в кухню), 600 мм (вход в санузлы и кладовку), 800 мм (выход на лоджию). Двери в подъезд и санузлы открываются наружу, остальные – вовнутрь. Дверные полотна навешивают на петлях (навесах), позволяющих снимать открытые настежь дверные полотна с петель – для ремонта или замены полотна двери. Все двери окрашиваются белой масляной краской. 3.8. Цоколь Цокольную часть выполняют для защиты ее зоны от дождей и талой воды, а также от возможных механических повреждений при эксплуатации долговечных материалов. 3.9. Отделка Внутренняя отделка: в квартирах стены обклеиваются обоями после штукатурки кирпичных стен. Кухни обклеиваются моющими обоями, а участки стен над санитарными приборами облицовываются глазурованной плиткой. В санитарных узлах устраиваются полы из керамической плитки. 4. Системы технического обеспечения здания 4.1. Отопление Отопление и горячее водоснабжение запроектировано из магистральных тепловых сетей от УТ-1, с нижней разводкой по подвалу. Приборами отопления служат конвекторы. На каждый блок-секцию выполняется отдельный тепловой узел для регулирования и учета теплоносителя. Магистральные трубопроводы и трубы стояков, расположенные в подвальной части здания, изолируются и покрываются алюминиевой фольгой. 4.2. Водоснабжение Холодное водоснабжение запроектировано от внутриквартального коллектора водоснабжения с двумя вводами. Вода на каждую секцию подается по внутридомовому магистральному трубопроводу, который покрывается алюминиевой фольгой. На каждую блоксекцию устанавливается рамка ввода. Вокруг дома выполняется магистральный пожарный хозяйственно-питьевой водопровод с колодцами, в которых установлены пожарные гидранты. 62 4.3. Канализация Канализация выполняется внутридворовой с врезкой в колодцы внутриквартальной канализации. Из каждой секции и каждого встроенного помещения выполняются самостоятельные выпуски хозфекальной и дождевой канализации. 4.4. Энергоснабжение Энергоснабжение выполняется от городской подстанции с запиткой по две секции двумя кабелями – основной и запасной. Встроенные помещения запитываются отдельно, через свои электрощитовые, расположенные на первых этажах. 4.5. Радио, TВ, телефон На каждой секции устанавливаются радиостойки с устройством радиофидеров от соседних домов, расположенных вокруг строящихся зданий. В каждой квартире имеются две радиоточки – на кухне и в зале, а также в кабинах встроенных помещений. Здание оборудовано телеантенной, телефонным кабелем. 4.6. Мусоропровод Мусоропровод внизу оканчивается бункером-накопителем. Стены мусорокамеры облицовываются глазурованной плиткой, пол предусмотрен металлический. В мусорокамере должны быть холодный и горячий трубопроводы со смесителем для промывки мусоропровода, оборудования и помещения мусорокамеры. Мусорокамера оборудована трапом со сливом воды в хозфекальную канализацию. В полу предусмотрен змеевик отопления. Мусоропровод имеет выход на кровлю для проветривания мусорокамеры. Вход в мусорокамеру отдельный со стороны улицы. 63 Сборный каркас 64 Приложение 4 Сборно-монолитный каркас Основой сборно-монолитной технологии является несущий каркас, состоящий из трех основных железобетонных элементов: вертикальных опорных колонн, предварительно напряженных ригелей, плит перекрытия. Узел соединения «колонна–ригель–плита» является монолитным. Весь каркас собирается без применения сварки. 65 Сборные элементы каркаса а) б) в) г) Сборные элементы каркаса: а – плиты перекрытия; б – стеновая панель; в – колонны; г – ригели 66 Монтаж диафрагм жесткости Монтаж навесных панелей 67 Жилой и торгово-офисный комплекс зданий «Кольцо Екатерины», выполненный с применением сборно-монолитного каркаса, г. Екатеринбург 68 17-этажный жилой дом с 1–2-комнатными квартирами, выполненный с применением сборно-монолитного каркаса с пустотным настилом, г. Чебоксары 69 16-этажный жилой дом, построенный с применением сборно-монолитного каркаса, г. Тюмень 70 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение……………………………………………………………………………………………..3 1. Общие сведения…………………………………………………………………………………..4 1.1. Каркасные системы………………………………………………………………………..4 1.2. Классификация каркасных зданий……………………………………………………….7 1.3. Конструкции фундаментов…………………………………………………………….....9 1.4. Колонны…………………………………………………………………………………..11 1.5. Ригели……………………………………………………………………………………..12 1.6. Панели наружных стен…………………………………………………………………..14 1.7. Стенки (диафрагмы) жесткости…………………………………………………………16 1.8. Конструкции междуэтажных перекрытий……………………………………………...16 1.9. Особенности конструкций каркаса……………………………………………………..21 1.10. Здания с пространственными ядрами жесткости……………………………………..21 1.11. Каркасная безригельная система «Куб»………………………………………………22 2. Компоновка каркаса…………………………………………………………………………….24 3. Рекомендации по выполнению курсового проекта «Проектирование гражданских зданий каркасной конструкции» …………………………………………………………………29 3.1. Общие указания…………………………………………………………………………..29 3.2. Состав курсового проекта № 2…………………………………………………………..29 3.3. Порядок выполнения курсового проекта № 2………………………………………….29 3.4. Объемно-планировочное решение проектируемых зданий…………………………...30 3.5. Конструктивное решение проектируемых каркасных зданий………………………...30 3.6. Архитектурно-конструктивные чертежи здания………………………………………31 3.6.1. Генеральный план участка застройки……………………………………………...31 3.6.2. Фасад здания…………………………………………………………………………31 3.6.3. Планы этажей………………………………………………………………………...32 3.6.4. Разрезы………………………………………………………………………………..32 3.6.5. План фундаментов…………………………………………………………………...32 3.6.6. План междуэтажного перекрытия………………………………………………….33 3.6.7. План кровли………………………………………………………………………….33 3.6.8. Узлы и детали………………………………………………………………………..33 3.6.9. Графическое оформление проекта………………………………………………….33 4. Задание на проектирование…………………………………………………………………….35 Рекомендуемая литература………………………………………………………………………..44 Приложение 1………………………………………………………………………………………45 Приложение 2………………………………………………………………………………………57 Приложение 3………………………………………………………………………………………60 Приложение 4………………………………………………………………………………………64 71 Учебное издание Головина Светлана Геннадьевна, Норина Наталья Владимировна МНОГОЭТАЖНЫЕ ГРАЖДАНСКИЕ ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ УНИФИЦИРОВАННОГО КАРКАСА Учебное пособие Редактор А. А. Стешко Корректор К. И. Бойкова Компьютерная верстка И. А. Яблоковой Подписано к печати 01.08.15. Формат 60×84 1/8. Бум. офсетная. Усл. печ. л. 9,0. Тираж 100 экз. Заказ 73. «С» 46. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4. Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5. 72
