Каркас это несущая конструкция здания. Вертикальные и горизонтальные нагрузки

Каркас – это несущая конструкция здания

Каркас – это несущая конструкция здания, состоящая из вертикальных конструкций (колонн), горизонтальных конструкций (ригелей) и связей. Каркас воспринимает все вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание, и передает их на фундамент (выполняет только несущую функцию).

В основном каркас применяется при проектировании промышленных и общественных зданий, но может быть использован и в жилых зданиях.

При проектировании каркасных зданий колонны располагаются на определенных расстояниях друг от друга, кратных строительному модулю:

-пролет (L) – это расстояние между продольными рядами колонн в направлении работы горизонтальных несущих конструкций каркаса (ригелей);

-шаг (B) – это расстояние между поперечными рядами колонн.

В зданиях ячейкового типа шаг и пролет несильно отличаются друг от друга -сетка колонн;

LB = 6х6 м или 6х9 м.

В зданиях пролетного типа размер пролета преобладает над размером шага колонн;

L = 12, 18, 24, 30, 36, 48, 60 м и более; В = 6, 12 м.

Каркасы классифицируются по следующим признакам:

1)по конструктивной схеме:

а) рамная схемаприменяется при проектировании зданий небольшой этажности. При этом все вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на здание, воспринимаются поперечными и продольными рамами, которые образованы жесткими стыками колонн и ригелей.

б) связевая схема позволяет применять колонны и ригели меньшего сечения, по сравнению с рамной схемой. Стыки между ними выполняются шарнирными, а не жесткими. При этом вертикальные нагрузки воспринимаются колоннами каркаса, а горизонтальные – системой продольных и поперечных связей, установленных между колоннами.

в) рамно-связевая схема сочетает в себе рамы и диафрагмы жесткости. Горизонтальные и вертикальные нагрузки воспринимают и рамы и диафрагмы, а распределение усилий между ними происходит в зависимости от соотношения жесткостей.

2)по расположению колонн:

а) здания с полным каркасом, когда колонны устанавливаются по всей площади здания. При этом колонны воспринимают все нагрузки от покрытия, перекрытий и навесных стен.

б) здания с неполным каркасом, когда колонны устанавливаются только внутри здания, а по периметру выполняются несущие стены на самостоятельных фундаментах.

3)по этажности:

а) одноэтажные каркасы;

б) многоэтажные каркасы;

4)по количеству пролетов:

а) однопролетный каркас применяется при проектировании одноэтажных общественных или промышленных зданий с большими внутренними объемами (кинотеатры, спортивные сооружения, промышленные цеха и т. п.).

б) многопролетный каркас используется, как правило, при проектировании многоэтажных жилых, общественных и промышленных зданий.

5) по материалу:

а) железобетонный каркас применяется при проектировании одноэтажных и многоэтажных гражданских и промышленных зданий. По способу возведения железобетонные каркасы делятся на три типа:

–сборные;

–монолитные;

–сборно-монолитные.

Сборный железобетонный каркас применяется в основном для возведения общественных и промышленных зданий. На рис. 3.26 и 3.27 показаны типовые железобетонные колонны и ригели, применяемые в сборном каркасе.

Монолитный железобетонный каркас более трудоемок в изготовлении, но он позволяет выполнить разнообразные архитектурные формы, которые невозможны при сборном каркасе. Поэтому данный тип каркаса применяется при проектировании жилых и общественных зданий.

3.26. Железобетонные колонны каркаса:

а– одноэтажные колонны с обычными консолями;

б – одноэтажные колонны со скрытыми консолями;

в – двухэтажные колонны с обычными консолями;

г– двухэтажные колонны со скрытыми консолями;

д – двухветвевые колонны одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами

3.27. Железобетонные ригели каркаса:

а – рядовой ригель таврового сечения;

б – фасадный ригель «Г»-образного сечения

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

Решение задач по математике

Сборно-монолитный железобетонный каркас применяется в основном при реконструкции зданий или при выполнении пристроек к существующим зданиям. При этом монолитный бетон используется при замоноличивании стыков сборных элементов, добетонировании ослабленных колонн или ригелей или при выполнении монолитных перекрытий в зданиях со сборными колоннами.

б) металлические каркасы применяются в основном при проектировании одноэтажных промышленных зданий и разделяются на два типа:

– стальные каркасы:

– каркасы из алюминиевых сплавов.

Стальной каркасобладает многими достоинствами.

По сравнению с железобетонным каркасом он характеризуется значительно меньшей массой при равной несущей способности, высокой технологичностью, легкостью усиления конструкций. Стальной каркас используют при проектировании промышленных зданий большой высоты (более 18 м), с мостовыми кранами большой грузоподъемности (более 50 тонн), а также в неотапливаемых зданиях.

На рис. 3.28 показаны основные типы колонн стального каркаса.

Каркас из алюминиевых сплавов имеет массу в 3 раза меньшую, чем стальной при той же прочности, легко формуется и обрабатывается. Алюминиевые сплавы применяются ограниченно из-за высокого коэффициента температурного расширения, ухудшения механических свойств при повышении температуры и большой стоимости.

в) деревянный каркас применяется при проектировании одноэтажных гражданских и промышленных зданий. При этом конструктивные элемента каркаса изготавливаются из многослойной клееной древесины, брусьев, досок или бревен. К достоинствам деревянного каркаса относится небольшая масса, малая теплопроводность и температурное расширение, стойкость в агрессивных химических средах, легкость изготовления и обработки. Недостатки – малая стойкость к воздействию огня и влажности.

На рис. 3.29 показаны конструкции деревянных каркасов, применяемых при возведении одноэтажных промышленных зданий.

Рис. 3.28. Стальные колонны промышленных зданий с мостовыми кранами:

а – одноветве-вые;

б – двухветвевые

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Химические расчеты

Примеры решения

Предел сложной функции

Односторонняя непрерывность. Точки разрыва

г) смешанный каркасприменяется при проектировании промышленных зданий. В этом случае колонны выполняются железобетонными, т. к. этот материал хорошо работает на сжатие, а покрытие – из стальных или деревянных ферм или балок (хорошо работают на изгиб).

Связи в каркасных зданиях могут быть двух видов: диафрагмы жесткости в виде железобетонных панелей сплошного сечения и металлические решетчатые связи.

Диафрагмы жесткости применяются

в гражданских и промышленных зданиях с железобетонным каркасом, а металлические связи – в основном в промышленных зданиях с железобетонным, металлическим или деревянным каркасом.

Вертикальные диафрагмы жесткости проектируются на всю высоту здания, начиная от обреза фундамента. Они представляют собой железобетонные стенки, которые устанавливаются между колонн и соединяются с ними сваркой закладных деталей. Совместная работа диафрагм жесткости и колонн обеспечивается путем замоноличивания горизонтальных и вертикальных швов между ними бетоном высокого класса прочности. Вертикальные диафрагмы жесткости проектируются внутри здания в продольном и поперечном направлениях с шагом 24 ¸ 36 м.

Горизонтальные диафрагмы жесткости образуются путем сварки и замоноличивания стыков между плитами перекрытий зданий. Благодаря этому образуется единый диск перекрытия, который воспринимает горизонтальные нагрузки в здании и передает их на колонны. Горизонтальные диафрагмы жесткости проектируются для обеспечения общей жесткости каркаса и устанавливаются через несколько этажей здания.

Выбор материала каркаса производится в результате комплексного анализа всех положительных и отрицательных качеств, которые должны обеспечивать прочность, надежность, долговечность и технологичность возведения здания.

Рис. 3.29. Каркасы из клееной древесины: а – стрельчатая арка; б – рама, состоящая из двух полурам.