На рис.3.5 и 3.6 приведены графики расхода стали на рамно-связевый каркас для четырехэтажных зданий с высотой этажа 4,8 м, шагом колонн 6 м и пролетами 6, 9 и 12 м, с перекрытиями из сборных железобетонных плит. Ориентировочное распределение массы металлического каркаса по его элементам приведено в табл.3.1.
.. 60
5 10 15 20 25
35 40 кН/м
Рис.3.5. Зависимость расхода стали на 1 м развернутой площади на каркас четырехэтажного здания от временной нормативной распределенной нагрузки на перекрытия
Рис.3.6. Зависимость расхода стали на 1 м развернутой площади на каркас четырехэтажного здания от пролета
Таблица 3.1. Относительный расход стали на элементы каркаса, %
Многоэтажные здания
Элемент
со сборными железобетонными плитами перекрытий
с монолитными железобетонными плитами перекрытий
Открытые этажерки
Колонны
50-37
42-28
Ригели
37-57
32-43
Балки
15-25
Связи и распорки по колоннам
Металлический настил
Другие элементы
Итого
Связевая схема каркаса (рис.3.7) позволяет крепить ригели перекрытий к колоннам шарнирно. Однако, в панелях с вертикальными связями из-за больших усилий в ригелях, являющихся одновременно распорками связевых ферм, неизбежно жесткое закрепление ригелей к колоннам, что вызывает в них и в опорных сечениях ригелей дополни-
Рис.3.7. Схема связей а - раскосная, 6 - крестовая, в - полураскосная
.1414 1 I /ТГГ/
тельные изгибающие моменты, подлежащие учету как в самих колоннах, так и в узлах сопряжения ригеля с колонной. При крестовой или раскосной системе связей (рис.3.7й,б) эти моменты из-за больших пролетов ригелей и больших вертикальных нагрузок на них значительны, что может привести к заметному утяжелению каркаса. При крестовых связях к тому же возникают дополнительные усилия в элементах связей от обжатия колонн.
Наиболее рапиональная схема связей в открытых этажерках - полураскосная (рис.3.7в). При этой схеме вдвое уменьшается пролет ригелей и существенно снижаются изгибающие моменты в ригелях и колоннах, что позволяет упростить и узел сопряжения ригеля-распорки с колонной, выполняя его на одной фасонке с раскосами.
При полураскосной системе связей можно пренебречь по малости дополнительными усилиями в элементах связей от обжатия колонн. В полураскосных связях раскосы выгодно располагать нисходящими, чтобы от вертикальных нагрузок они бьши растянуты. Однако часто приходится проектировать их восходящими из-за необходимости устройства 1-1 проходов. Особенно пелесооб-
разна полураскосная система связей в поперечных связевых фермах этажерок. В продольных плоскостях балки-распорки обычно не являются главными балками, поэтому наиболее распространенная система продольных связей в производственных многоэтажных зданиях и в открытых этажерках - крестовая с растянутыми раскосами или в виде порталов, обеспечивающих проходы в связевых панелях.
Па рис. 3.8 представлена весьма экономичная схема связевого пространственного каркаса с шахматным расположением поперечных вертикальных ферм, образующих пространственную связевую систему. Такой каркас имеет до 20 % меньшую массу, чем традипионный рамно-связевой каркас. Эта схема применима при коридорной планировке и наличии поперечных перегородок, в толще которых размещаются междуэтажные вертикальные фермы.
В рамных и рамно-связевых каркасах в пелях экономии стали и улучшения архитектурно-планировочных решений рекомендуется:
• использовать технические этажи для размещения в них ферм-ригелей, что позволяет сократить расход стали благодаря передаче вертикальных и горизонтальных усилий на фермы большой высоты (рис.3.9);
• применять шахматное расположение сборных плит перекрытий, позволяющее унифипировать ригели каркаса, вследствие равномерного распределения нагрузки на ри-
\к л
Рис.3.8.Связевый каркас с шахматным расположением поперечных вертикальных ферм
/WУ\
Рис.3.9. Рамный каркас с фермами-ригелями, располагаемыми в технических этажах
ппппппппппп
nnnnnnnnnnn
ппппппппппп
ппппппппппп
ппппппппппп
ппппппппппп
77 77 , 3 X 12000
План перекрытия
гели (рис.3.10); такая схема 1-1
применима при равенстве пролетов здания и шагов колонн;
• использовать в качестве ригелей балки со сквозной стенкой, что позволяет не только снизить расход стали, но и уменьшить высоту этажей в результате использования отверстий в стенках ригелей для пропуска различных коммуникаций;
• применять в качестве ригелей и балок бистальные сварные двутавры с полками из низколегированной стали и стенками из углеродистой стали;
• использовать в каркасах широкополочные горячекатаные двутавры типов Б, Ш и К.
Конструктивное решение перекрытий определяется типом настила. В качестве настила используются сборные железобетонные плиты, монолитный железобетон, рифленая сталь, стальной просечно-вытяжной настил. Строительная высота перекрытий заметно влияет на экономические показатели здания, поэтому вполне оправдано опирание железобетонного настила в одном уровне с верхними поясами ригелей, хотя в этом случае значительно усложняются ригели из-за необходимости устройства дополнительных опорных конструкций ниже верхних поясов ригелей для железобетонных плит перекрытий (рис.3.11) и обеспечения восприятия возможных крутящих моментов при односторонней загрузке ригелей.
3 X 12000
Рис.3.10. Рамный каркас с шахматным расположением плит перекрытий
Рис.3.11. Узлы опирания железобетонных нлит перекрытия на ригели
