Каркасные и бескаркасные панельные системы

Каркасные и бескаркасные панельные системы

Конструктивный тип зданий представляет собой вариант конструктивной системы по признаку вида вертикальных несущих конструкций.

Различают следующие виды вертикальных несущих конструкций:

Стержневые (колонны каркаса);

Плоскостные (стены);

Объемно-пространственные (объемные блоки);

Объемно-пространственные внутренние несущие конструкции на высоту здания в виде тонкостенных стержней открытого или замкнутого профиля (стали жесткости), который располагают обычно в центре здания;

Объемно-пространственные внешние несущие конструкции на высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого профиля, образующий одновременно и наружную ограждающую конструкцию здания.

Классификация конструктивных типов зданий (основных и комбинированных) приведены на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Классификация конструктивных типов зданий.

Основные и комбинированные конструктивные типы зданий приведены на рис. 3.7. и рис. 3.8.

Горизонтальные несущие конструкции (перекрытия) зданий, как правило, однотипные и представляют собой жесткий диск (сборный, монолитный или сборно-монолитный).

Горизонтальные несущие конструкции (перекрытия) зданий, как правило, однотипные и представляют собой жесткий диск (сборный, монолитный или сборно-монолитный).

несущие наружные стены

ненесущие наружные стены

внутренние стены

несущий объемный блок

Рис. 3.7. Основные конструктивные типы зданий: а – каркасный; б – бескаркасный; в – объемно-блочный (столбчатый); г – ствольный; д – оболочковый

Конструктивная система

Вид вертикальной несущей конструкции

Схема плана здания

Схема разреза здания

каркасная

стержневая

стеновая

объемно-блочная

объемно-пространственная

на высоту этажа

ствольная

на высоту здания

внешние внутренние

оболочковая

Рис. 3.8. Основные конструктивные типы зданий. Ординарные (обыкновенные, простые) конструктивные системы: 1 – колонна каркаса; 2 – ригель каркаса; 3 – несущая стена; 4 – перекрытие; 5 – объемный блок; 6 – ствол жесткости; 7 – перекрытие консольного типа; 8 – стена-оболочка здания; 9 – ферма или балка перекрытия

Рис. 3.9. Комбинированные конструктивные типы зданий: а – с неполным каркасом; б – каркасно-диафрагмовый; в – каркасно-ствольный; г – каркасно-блочный; д – блочно-стеновой; е – ствольно-стеновой; ж – оболочково-стволовой; и – каркасно-оболочковый

В комбинированном каркасно-стеновом конструктивном типе здания (неполный каркас) несущие стены расположены по периметру, а внутри здания – колонны каркаса. Возможно обратное расположение стен и колонн. Здание может иметь смешанный конструктивный тип, когда, например, каркас расположен в пределах нижних 1-2 этажей, а выше стеновой конструктивный тип.

3.3. Конструктивные схемы зданий

Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы конструктивного типа здания по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций – продольному, поперечному или др., также по характеру статистической работы (тип соединения основных конструкций между собой). Классификация конструктивных схем зданий приведена на рис. 3.9.

Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы конструктивного типа здания по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций – продольному, поперечному или др.

Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы конструктивного типа здания по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций – продольному, поперечному или др.

Рис. 3.10 Стеновые конструктивные схемы зданий: 1 – перекрестно-стеновая; ІІиIII– поперечно-стеновые;IVиV– продольно-стеновые; А – варианты с несущими или самонесущими продольными наружными стенами; Б – то же, с несущими; а – план стен; б – план перекрытий.

При стеновом конструктивном типе зданий применяют 5 конструктивных схем (рис. 3.9.).

Перекрестно-стеновая схема (рис. 3.10.І) характеризуется малыми размерами помещений (до 20 м 2), ее применяют, в основном, для многоэтажных панельных жилых зданий со сплошными железобетонными плитами перекрытий, опертыми по контуру.

Схемы с поперечными несущими стенами со смешанным шагом (чередующиеся с большим (более 4,8 м), малым (менее 4,5 м)) и большим шагом (рис. 3.10.ІІиIII) позволяют более разнообразно решать планировку жилых зданий, размещать встроенные нежилые помещения в первых этажах, обеспечивают удовлетворительные планировочные решения школ и детских учреждений.

Продольно-стеновая схема (рис. 3.10.IV) традиционно применяется при проектировании гражданских зданий различной этажности с каменными и крупноблочными конструкциями. Она обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях.

Схема с продольными наружными несущими стенами (рис. 3.10.V) применяется в жилых 9-10-этажных зданиях. Она обеспечивает максимальную свободу планировки и многократной трансформации планировочных решений в течение срока эксплуатации здания.

В каркасных зданиях горизонтальные и вертикальные элементы, соединенные между собой в поперечном и продольном направлениях, образуют конструкции, называемые рамами. Соединение элементов в раме может быть шарнирным и жестким. При шарнирном соединении балки и стойки изгибающие усилия, возникающие в балке, на стойку не передаются, так как она может повернуться (рис. 3.1,е). Жесткое соединение балки со стойкой позволяет передавать на стойку не только сжимающие, но и изгибающие усилия и поперечные силы (рис. 3.1,ж). Рамы могут быть одноярусными или многоярусными, однопролетными и многопролетными.

Таким образом, существуют два способа обеспечения жесткости плоских систем – по рамной и посвязевой схемам. Комбинируя ими при расположении элементов несущего остова в обоих направлениях здания, можно получить три варианта пространственных конструктивных схем здания: рамную, рамно-связевую, связевую. В третьем направлении – горизонтальном – перекрытия обычно рассматриваются как жесткие диафрагмы. Все эти варианты встречаются при проектировании каркасного несущего острова (рис. 3.11.).

Таким образом, существуют два способа обеспечения жесткости плоских систем – по рамной и посвязевой схемам. Комбинируя ими при расположении элементов несущего остова в обоих направлениях здания, можно получить три варианта пространственных конструктивных схем здания: рамную, рамно-связевую, связевую.

Рис. 3.11. Конструктивные схемы каркасов: а — рамная; б – рамно-связевая; в — связевая; 1 — колонна; 2 — ригель; 3 – жесткий диск перекрытия; 4 – диафрагма жесткости.

Рамная схема представляет собой систему плоских рам (одно- и многопролетных; одно- и многоэтажных), расположенных в двух взаимно перпендикулярных (или под другим углом) направлениях – систему стоек и ригелей, соединенных жесткими узлами при их сопряжениях в любом из направлений.

Рамно-связевая схема решается в виде системы плоских рам, шарнирно соединенных в другом направлении элементами междуэтажных перекрытий. Для обеспечения жесткости в этом направлении ставятся решетчатые связи или стенки (диафрагмы) жесткости. Плоские рамы удобнее устанавливать поперек здания.

Связевая схема решения каркаса здания наиболее проста в осуществлении. Решетчатые связи, или диафрагмы жесткости, вставляемые между колоннами, устанавливаются через 24…30 м, но не более 48 м и в продольном, и в поперечном направлениях; обычно эти места совпадают со стенами лестничных клеток.

Рамная схема применяется сравнительно редко. Трудоемкость построечных работ по обеспечению жесткости узлов, повышенный расход стали и т.п. ограничивают их применение в сейсмических районах, зданиях, в которых на большом протяжении (48-54 м) не допускается установка стен, перегородок и других преград и т.п. Чаще, особенно в производственных зданиях, применяют рамно-связевую схему.

Связевая схема оправдывает свое широкое применение большей простотой построечных работ, меньшими затратами труда и материалов и т.п.

При стеновом несущем остове и при различных системах остовов с неполным каркасом обычно применяют связевую схему; при этом наружные или внутренние стены выполняют функции диафрагмы или ядер жесткости, т.е. не требуется установка дополнительных стен.

В каркасных зданиях вторым определяющим признаком конструктивной схемы является расположение ригелей. Различают 4 конструктивных схемы споперечными, продольными или перекрестными ригелями и безригельную (рис. 3.12.).

В каркасных зданиях вторым определяющим признаком конструктивной схемы является расположение ригелей. Различают 4 конструктивных схемы споперечными, продольными или перекрестными ригелями и безригельную (рис.

Рис. 3.12. Конструктивные схемы каркасных зданий: а – с продольным расположением ригелей; б – с поперечным расположением ригелей; в – с перекрестным расположением ригелей; г – безригельная

При выборе конструктивной схемы каркаса учитывают экономические и архитектурные требования: элементы каркаса не должны связывать планировочное решение; ригели каркаса не должны пересекать поверхность потолка в жилых комнатах и т.д. В связи с этим каркас с поперечным расположением ригелей применяют в многоэтажных зданиях с регулярной планировочной структурой (общежития, гостиницы), совмещая шаг поперечных перегородок с шагом несущих конструкций.

Каркас с продольным расположением ригелей применяют в жилых домах квартирного типа и массовых общественных зданиях сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.

Безригельный (безбалочный) каркас, в основном, используют в многоэтажных промышленных зданиях, реже в общественных и в жилых, в связи с отсутствием соответствующей производственной базы в сборном жилищном строительстве и относительно малой экономичностью такой схемы. В то же время благодаря отсутствию ригелей эта схема среди каркасных в архитектурно-планировочном отношении – наиболее благоприятная. Преимущество безригельного каркаса используется в жилых и общественных зданиях при их возведении в сборно-монолитных конструкциях методом подъема перекрытий или этажей.

В зданиях объемно-блочного конструктивного типа классификационным признаком является расположение в пространстве объемных блоков и способ их опирания (линейный по контуру, линейный по двум противоположным сторонам или точечный в углах), который определяет характер статической работы здания.

Классификация основных конструктивных схем зданий объемно-блочного конструктивного типа приведена на рис. 3.9., а схемы зданий из объемных блоков на рис. 3.13.

Классификация основных конструктивных схем зданий объемно-блочного конструктивного типа приведена на рис. 3.9., а схемы зданий из объемных блоков на рис.

Рис. 3.13. Основные конструктивные схемы зданий из объемных блоков: а – плоская; б – со сдвижкой по продольной оси; в – со сдвижкой по двум осям; г – со сдвижкой по вертикали; 1 – объемные блоки

Рис. 3.14. Конструктивная схема с монолитным стволом, поддерживающим на консолях панельные конструкции: 1 – монолитный железобетонный ствол; 2 – консоль; 3 – фундамент; 4 – несущие поперечные панели; 5 – навесные наружные панели

Конструктивная схема с консольными платформами здания стволового конструктивного типа приведен на рис. 3.14.

Наряду с основными, широко применяются и комбинированные конструктивные типы и схемы зданий . В этих схемах вертикальные несущие конструкции компонуются с различных несущих элементов: стен и колонн каркаса (с неполным каркасом), стен и объемных блоков и т.п. (рис. 3.15.).

Наряду с основными, широко применяются и комбинированные конструктивные типы и схемы зданий . В этих схемах вертикальные несущие конструкции компонуются с различных несущих элементов: стен и колонн каркаса (с неполным каркасом), стен и объемных блоков и т.

Рис. 3.15 Блочно-ствольные системы: а – с ядрами жесткости и опертыми на них блоками; б – подвешенными блоками; в – консольно-вантовая схема; 1 – ядро жесткости; 2 – объемные блоки; 3 – ванты; 4 – подвески

Технологии неполного сборного каркаса

Схемы неполного каркаса применяют в случаях:

Когда в реконструируемом здании демонтируют все внутренние продольные и поперечные стены и нагрузка от ригелей или плит перекрытия передается на стеновые конструкции;

Когда внутри реконструируемого здания демонтируют только поперечные стены, а существующую продольную стену включают в работу встроенной системы.

В технологических схемах неполного каркаса используют сборные железобетонные колонны и монолитные преднапряженные ригели. В качестве диска перекрытия применяют сборные железобетонные многопустотные плиты.

В первом случае при устройстве несущих ригелей поперек здания, последние одним концом опирают на колонны каркаса, а вторым — на продольные несущие наружные стены, которые способны воспринять нагрузку от ригелей и плит перекрытия (рис.25, а).

Рис. 25. Варианты встроенной системы неполного каркаса

а) — при установке плит перекрытия вдоль здания; б) — при установке плит перекрытия поперек здания; в) — при опирании плит перекрытия на продольную внутреннюю стену 1 — колонна; 2 — продольный ригель; 3 — наружная стена; 4 — продольная внутренняя стена; 5 — плита перекрытия; 6 — поперечный ригель

При варианте устройства несущих ригелей вдоль реконструируемого здания по оси демонтируемой внутренней стены, плиты перекрытия устанавливают поперек здания с опорой одного конца на продольный ригель, а второго — на продольную наружную стену (рис.25, б). Для опирания плит перекрытия в продольных наружных стенах необходимо устраивать горизонтальные штрабы, которые после монтажа плит должны заделываться бетонной смесью. Дополнительно следует предусмотреть анкеровку плит перекрытия с наружной стеной.

Когда несущая способность наружных продольных стен не позволяет принять нагрузку от несущих ригелей или плит перекрытия, то в этом случае у простенков продольных стен устанавливают колонны, на которые вдоль здания устраивают несущие ригели. Плиты перекрытий в этом случае одним концом опирают на существующую продольную внутреннюю стену, а вторым — на несущие ригели, установленные на колонны каркаса около внутренней грани наружных стен (рис. 25, в). Продольные наружные стены превращаются в самонесущие.

Технологическая цепочка встроенной системы неполного каркаса из сборных железобетонных колонн включает следующие циклы:

Устройство фундаментов стаканного типа под сборные железобетонные колонны каркаса или фундаментной плиты с подколонниками при надстройке этажей;

Монтаж колонн каркаса с креплением их в фундаментах стаканного типа;

Устройство опорных гнезд в наружных стенах для установки сборных железобетонных ригелей или горизонтальных штраб для опоры плит перекрытия;

Установка сборных ригелей;

Монтаж плит перекрытия;

Монтаж сантехкабин, лифтовых шахт, вентблоков, лестничных маршей и площадок;

Выполнение работ, связанных с надстройкой этажей.

Устройство опорных гнезд в наружных стенах для установки сборных железобетонных ригелей для этой системы является наиболее трудоемким процессом, так как от него зависит целостность встроенной системы неполного каркаса.

При реконструкции зданий с деревянными перекрытиями целесообразно использовать неполный железобетонный каркас из монолитных колонн с плоскими сборно-монолиными дисками перекрытий из многопустотных плит. В этом случае демонтируют деревянные перекрытия, внутреннюю продольную стену и перегородки. При этом полностью сохраняются наружные стены, ленточные фундаменты внутренней стены, а также стены лестничных клеток. Это позволяет расчистить внутренний объем здания и обеспечить гибкую планировку помещений с возможностью ее изменения на любой стадии эксплуатации.

Работы по устройству встраиваемого в существующий объем здания неполного каркаса осуществляются следующим образом. Для восприятия сосредоточенной нагрузки от колонн встраиваемого каркаса ленточные фундаменты усиливают по боковым сторонам железобетонными обоймами. Затем устанавливают щитовую опалубку и производят бетонирование монолитных колонн каркаса. После распалубки колонн в местах размещения монолитных ригелей устанавливают монтажно-технологическую оснастку из телескопических стоек, балок и щитов из ламинированной фанеры, служащую временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит (рис. 21).

Работы по устройству встраиваемого в существующий объем здания неполного каркаса осуществляются следующим образом. Для восприятия сосредоточенной нагрузки от колонн встраиваемого каркаса ленточные фундаменты усиливают по боковым сторонам железобетонными обоймами.

Рис. 21. Общий вид монтажно-технологической балочно-стоечной оснастки

На опалубку устанавливают рабочую арматуру монолитных ригелей, монтируют многопустотные плиты с зазорами между торцами и опалубкой монолитных ригелей и производят заполнение бетонной смесью зазоров между плитами с виброуплотнением глубинными вибраторами.

Опирание сборных многопустотных плит перекрытия на наружные стены осуществляют дискретно с шагом 800 мм посредством армирования монолитных железобетонных выступов крайних продольных ригелей, наглухо забетонированных в существующих нишах от демонтированных деревянных балок (рис. 10).

Опирание сборных многопустотных плит перекрытия на наружные стены осуществляют дискретно с шагом 800 мм посредством армирования монолитных железобетонных выступов крайних продольных ригелей, наглухо забетонированных в существующих нишах от демонтированных деревянных балок (рис.

10. Узел сопряжения сборно-монолитного диска перекрытия с существующей наружной стеной (а) и общий вид примыкания (б)

Для более прочного сопряжения крайнего ригеля с наружной стеной к каркасу ригеля крепят каркасы консолей, которые заводят в нишу на глубину 250 мм, а затем осуществляют заделку ниши бетонной смесью и одновременно производят бетонированием ригеля.

При использовании встроенной системы неполного каркаса возможность надстройки этажей ограничивается несущей способностью стен. Сборно-монолитная встроенная система со сборными несущими ригелями и монолитным диском перекрытия. Система применяется при реконструкции зданий с кирпичными стенами и надстройкой несколькими этажами. Она используется в зданиях прямоугольной формы в плане с различным шагом оконных проемов и высоте этажей. Технология возведения сборно-монолитная встроенная каркасная система с преднапряженными несущими конструкциями включает: цикл устройства фундаментной плиты из бетона классов В-15-В-25 с фундаментами под колонны стаканного типа; монтаж многоярусных колонн с выверкой и временным креплением с помощью подкосов; поярусный монтаж ригелей и стенок жесткости; установку элементов несъемной опалубки с дополнительным армированием и бетонированием междуэтажного диска перекрытия. В сборно-монолитной встроенной каркасной системе используются многоэтажные колонны, в которых в местах сопряжения с ригелями и перекрытиями отсутствует бетон. Стык колонн при их наращивании производится по штепсельной схеме, что исключает применение сварочных работ. Ригели выполняются предварительно напряженными из бетонов класса В-30. Их ширина принимается равной ширине колонн примыкания, а высота рассчитывается в зависимости от шага колонн, пролета и длины ригеля. Ригели изготавливаются на специальных стендах с использованием предварительно напряженной канатной арматуры. Данная технология обеспечивает получение ригелей заданной длины для зданий с различной шириной корпусов. В верхних зонах ригелей размещаются замкнутые хомуты, обеспечивающие прочную связь с монолитной плитой перекрытия. Сборно-монолитные диски перекрытия состоят из несъемной железобетонной преднапряженной опалубки толщиной 60 мм, которая устанавливается на плоскость ригелей. Перед бетонированием необходимо обеспечить шероховатость поверхности несъемной железобетонной опалубки за счет перфорации или пескоструйной обработки и выполнить дополнительное армирование, чтобы обеспечить надлежащую адгезию и проектную прочность сборно-монолитного перекрытия.

В процессе монтажа каркаса в местах примыкания ригелей и элементов перекрытия выполняются дополнительное армирование и омоноличивание. При омоноличивании образуется узел, обеспечивающий пространственную жесткость каркаса (рис 105). Омоноличивание плиты перекрытия в зоне сопряжения с ригелем создает тавровое рабочее сечение, где сборный ригель является ребром тавра, а его верхней полкой служит примыкающий участок плиты перекрытия. В верхних зонах ригелей размещаются замкнутые хомуты, обеспечивающие связь со сборно-монолитной плитой перекрытия.

В процессе монтажа каркаса в местах примыкания ригелей и элементов перекрытия выполняются дополнительное армирование и омоноличивание.

Рис.105. Узлы сопряжения колонн с ригелями и элементами перекрытия
А — с использованием несъемной опалубки; Б -с перекрытием из многопустотного настила; 1 — колонны; 2 — ригели; 3 — несъемная опалубка из преднапряженных плит толщиной 60 мм; 4 — монолитная часть перекрытия; 5 — омоноличенный узел ригелей и колонны; 6 -хомут с подкосами; 7 — многопустотный преднапряженный настил перекрытия; 8 — монолитный участок

Наиболее эффективным является использование в качестве перекрытия преднапряженного многопустотного настила, изготавливаемого по экструзионной технологии. Это позволяет получать требуемую длину изделий по резательной технологии с минимальными трудозатратами. Применение многопустотного настила исключает использование в больших объемах монолитного бетона для перекрытия, что особенно важно при реконструкции зданий в зимний период времени в условиях отрицательных температур. Толщина сборных плит перекрытий колеблется от 150 до 400 мм, что позволяет перекрывать пролеты до 20 м. На рис. 104 приведены конструктивно-технологические схемы встроенных систем с перекрытиями из несъемной опалубки по преднапряженным ригелям (рис. 104, а) и с использованием многопустотного настила (рис.104, б).

Наиболее эффективным является использование в качестве перекрытия преднапряженного многопустотного настила, изготавливаемого по экструзионной технологии.

Рис.104. Конструктивно-технологическая схема встроенного сборно-монолитного каркаса
а) — с использованием несъемной опалубки перекрытий; б) — с перекрытиями из многопустотного настила; 1- монолитная фундаментная плита; 2 -стаканы фундаментов колонн; 3 — многоярусные колонны; 4 — преднапряженный ригель; 5- железобетонная несъемная опалубка перекрытий; 6 — монолитный бетон; 7- сборный многопустотный настил; 8 — стойки с распределительными балками; 9 -подкосы; 10 — хомут

Сборно-монолитная встроенная система отличается от ранее рассмотренных меньшей трудоемкостью работ за счет использования бессварных соединений колонн, ригелей и плит перекрытия. Кроме того, применение крупногабаритных сборных плит перекрытия повышает уровень технологичности и снижает машиноемкость процесса устройства диска перекрытия.

Сборно-монолитная встроенная система с монолитными несущими ригелями. Эта система (серия Б1.020.1-7) разработана в институте «БелНИИС». Основными несущим и элементами конструктивной системы являются: железобетонный каркас с плоскими сборно-монолитными дисками перекрытий, образованными сборными многопустотными плитами и сквозными на всю ширину и длину здания монолитными несущими и связевыми ригелями, скрытыми в пределах толщины многопустотных плит перекрытия (рис.107).

Сборно-монолитная встроенная система с монолитными несущими ригелями. Эта система (серия Б1.020.1-7) разработана в институте «БелНИИС».

Рис. 107. Конструктивно-технологическая схема встроенного сборно-монолитного каркаса

1 — колонны; 2- сборные многопустотные плиты; 3 — монолитные несущие ригели; 4 — монолитные связевые ригели; 5,6 — консоли диска перекрытия (для устройства балконов, эркеров и т.п.); 7- монолитные участки перекрытия; 8 — стенки вертикальных диафрагм жесткости, совмещенные с ограждениями лестнично-лифтового узла

Монолитные несущие и связевые ригели в сочетании с монолитными бетонными швами плит перекрытий объединяют между собой все элементы каркаса в единую пространственную несущую систему, способную воспринять все приложенные к зданию нагрузки и воздействия.

Несущие ригели выполняют прямоугольного, либо таврового сечения. Они располагаются в плоскости перекрытия между торцами многопустотных плит. Несущие ригели, расположенные на краю диска перекрытия и размещаемые в наружных стенах здания, могут быть выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит, а для подвальных перекрытий — с увеличенной высотой сечения с выпусками монолитного ребра ригеля книзу на требуемую величину.

В системе могут быть реализованы следующие схемы размещения несущих ригелей:

С поперечным расположением;

С продольным расположением;

С комбинированным расположением, когда для одной ячейки каркаса один и тот же ригель является несущим, а для смежной — связевым.

Монолитные связевые ригели, размещаемые вдоль плит перекрытия, во всех случаях выполняют прямоугольными на высоту сечения плит или выступающими кверху на высоту стяжки пола (40 мм). При расположении связевых ригелей на краю диска перекрытия, они могут быть развиты по высоте книзу.

Несущий каркас встроенной системы выполняют из сборных или монолитных железобетонных колонн квадратного, прямоугольного или иного очертания. Для каркаса применяют колонны, как поэтажной разрезки, так и многоэтажные. Многоэтажные колонны по высоте содержат в уровнях дисков перекрытий сквозные проемы для пропуска несущих и связевых ригелей.

Одноэтажные колонны стыкуют в уровне дисков перекрытия, а многоэтажные — над перекрытиями в сечениях с минимальным значением изгибающего момента. Для соединения колонн по высоте разработаны специальные конструкции винтовых соединений стыков сборных одноэтажных (а) и многоэтажных колонн (б), представленных на рис. 102.

Одноэтажные колонны стыкуют в уровне дисков перекрытия, а многоэтажные — над перекрытиями в сечениях с минимальным значением изгибающего момента.

Рис.4. Конструкции винтовых соединений стыков сборных одноэтажных (а) и многоэтажных колонн (б)

1- колонны; 2- продольная рабочая арматура; 3 — арматурные сварные сетки; 4 — анкерные стержни; 5 — торцовые стальные листы; 6 — угловые ниши у торцов колонн; 7 — соединительные шпильки; 8 — гайки; 9- диск перекрытия

Винтовые соединения колонн по высоте осуществляются с помощью соединительных шпилек с нарезанной по концам резьбой. Шпильки вставляются в отверстия опорных стальных листов колонн, а затем стягиваются гайками через угловые ниши у торцов колонн. После установки верхней колонны в проектное положение зазор между торцовыми листами заполняют высокопрочным мелкозернистым бетоном.

Каркасы с несущими ригелями постоянной ширины сечения при многопустотных плитах с высотой сечения 220 мм применяют при пролетах до 7,2 м. При необходимости увеличения размера пролета используют сборные многопустотные плиты сечением 260 и 300 мм, изготовленные по экструзионной технологии, или увеличивают ширину несущих ригелей, расположенных у колонн, в 1,8-2,5 раза больше, чем в середине пролета. Для этого, многопустотные плиты, расположенные непосредственно у связевых ригелей выполняют соответственно короче по длине, чем остальные плиты (рис. 2). Таким образом, в одном здании размер шага колонн вдоль обеих осей может иметь различные значения, определяемые архитектурно-планировочным решением здания.

Применение монолитных ригелей в дисках перекрытий позволяет с наружной стороны здания устроить балконы или лоджии, плиты для которых будут устанавливаться на консоли, пропущенные сквозь кирпичную кладку стен (рис. 2).

Применение монолитных ригелей в дисках перекрытий позволяет с наружной стороны здания устроить балконы или лоджии, плиты для которых будут устанавливаться на консоли, пропущенные сквозь кирпичную кладку стен (рис.

Рис.2. Вариант конструкции каркаса с увеличенными размерами сетки колонн

а)- план диска перекрытия; б)- сечения несущего ригеля в середине пролета (А-А) и у колонны (Б-Б);

1- колонна; 2- сборная многопустотная плита; 3- несущий монолитный ригель; 4- верхние полки несущего ригеля; 5- связевой ригель; 6- бетонные шпонки несущего ригеля; 7- рабочая арматура несущего ригеля; 8- консоли несущего ригеля; 9- сборная многопустотная плита для устройства консоли балкона, 10 — теплоизоляционная прокладка между балконной плитй и наружной стеной

Пространственная жесткость каркаса обеспечивается применением сборных железобетонных диафрагм, которые одновременно являются ограждениями лестнично-лифтового узла.

В качестве сборных плит диска перекрытия используются типовые многопустотные плиты толщиной 220 мм или плиты безопалубочного формования, изготовленные по экструзионной технологии (рис.8).

В качестве сборных плит диска перекрытия используются типовые многопустотные плиты толщиной 220 мм или плиты безопалубочного формования, изготовленные по экструзионной технологии (рис.

Рис.8. Многопустотные плиты дисков перекрытия

а) — с выпусками рабочей арматуры длиной 150 мм; б) — плиты безопалубочного формования

Сборные типовые многопустотные плиты имеют по обеим торцам цилиндрические полости глубиной 100 + 20 мм и выпуски арматурных стержней длиной 150 ± 10 мм рабочей арматуры. Плиты опираются на монолитные несущие ригели посредством бетонных шпонок, образующихся при их бетонировании в открытых полостях по торцам плит. Кроме того, сопряжение торцов плит с несущими ригелями осуществляется за счет выпусков арматурных стержней рабочей арматуры плит перекрытия, которые обеспечивают прочное соединение плит с несущими ригелями каркаса. На боковых поверхностях плит выполнены шпоночные углубления, обеспечивающие их совместную работу с соседними плитами в межплитных швах (рис.8, а).

Многопустотные плиты безопалубочного формования нарезают требуемой длины согласно проекта. Номинальная ширина плит составляет 120 и 150 см. Сквозные продольные пустоты могут иметь круглое, прямоугольное, овальное или других форм сечение. Вдоль боковых поверхностей плит выполнены продольные пазы, предназначенные для образования межплитного шва. Плиты снабжены только продольным рабочим армированием и не имеют поперечного армирования. Выпусков арматуры на торцах плиты не имеют. В связи с этим соединение плит безопалубочного формования с несущими ригелями осуществляется за счет одиночных арматурных стержней (6) и плоских сварных сеток (8), которые укладывают в продольные швы плит поперек несущих ригелей на требуемую длину анкеровки с последующим заполнением швов мелкозернистым бетоном (рис. 1)

Многопустотные плиты безопалубочного формования нарезают требуемой длины согласно проекта. Номинальная ширина плит составляет 120 и 150 см.

Рис.1. Фрагмент плана диска перекрытия (а) и сечения межплитных швов (б)

1- колонны; 2- сборные многопустотные плиты; 3- несущие ригели; 4- связевые ригели; 5- межплитные швы омоноличивания; 6- верхняя и нижняя рабочая арматура межплитных швов поперек несущих ригелей; 7- сквозная арматура затяжек крайних ячеек перекрытия; 8- плоские сварные каркасы с поперечной арматурой

Для пропуска вертикальных инженерных коммуникаций (вентблоки, канализационные стояки и т.п.) через перекрытия предусмотрено применение санитарно-технических плит корытного сечения (рис. 11). В этих плитах шириной 120 и 150 мм вся продольная рабочая арматура находится в двух боковых ребрах и имеет выпуски за торцы плит. Средняя часть плиты имеет легкое проволочное армирование, позволяющее простыми средствами образовать в ней сквозные проемы требуемого размера.

Для пропуска вертикальных инженерных коммуникаций (вентблоки, канализационные стояки и т.п.) через перекрытия предусмотрено применение санитарно-технических плит корытного сечения (рис.

Технология устройства сборно-монолитного варианта встроенной системы с монолитными несущими и связующими ригелями включает следующий цикл работ. В случаях реконструкции зданий без дополнительной надстройки, фундаменты под колонны каркаса выполняют монолитными или сборными стаканного типа. Когда же при реконструкции предусмотрена надстройка дополнительных этажей, то в качестве фундамента используется железобетонная монолитная плита соответствующего размера и класса бетона. Затем осуществляют монтаж колонн с креплением их в фундаментах стаканного типа. При достижении прочности стыка колонн с фундаментами не менее 70 % в местах размещения ригелей (в створах колонн и по периметру стеновых ограждений) устанавливается монтажно-технологическая оснастка из телескопических стоек со щитами из ламинированной фанеры, которые являются временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит с зазором между торцами плит и опалубкой монолитных ригелей (рис.1, а).

Технология устройства сборно-монолитного варианта встроенной системы с монолитными несущими и связующими ригелями включает следующий цикл работ.

Рис.1. Поддерживающая монтажно-технологическая оснастка из телескопических стоек (а) и многопустотные плиты, уложенные в проектное положение (б) с арматурой ригелей

При использовании сборных двухэтажных колонн, ригели пропускают через сквозные проемы в колоннах, а арматурные каркасы несущих и связевых ригелей размещают соответственно между торцами плит или вдоль их боковых сторон (рис.1, б). Далее по месту устанавливают арматуру надопорных узлов и арматуру межплитных швов поперек несущих ригелей у концов плит. Арматурные каркасы фиксируют в проектном положении и в образовавшиеся пустоты между торцами и боковыми сторонами сборных плит укладывают бетонную смесь с уплотнением глубинными вибраторами.

После набора бетоном монолитных ригелей распалубочной прочности, оснастка демонтируется и переставляется на следующие захватки с повторением всего технологического процесса на следующих этажах здания. При этом надземная часть здания ведется с использованием 2- и 3-ярусных колонн. Монтаж колонн осуществляется последовательно по захваткам на все здание. Это обеспечивает последующую установку стенок жесткости, ригелей и плит перекрытий при достижении прочности стыка не менее 70 %.

В каркасах встроенных систем предусмотрена возможность применения монолитных железобетонных колонн . Для этих колонн применяют два варианта стыковочных соединений по высоте в уровне диска перекрытия (рис.66).

По первому варианту продольная арматура 5 нижней колонны выходит с изгибом через перекрытие кверху на высоту, требуемую для анкеровки с продольной арматурой верхней колонны (рис.6, а). В пределах напуска арматуры нижней и верхней устанавливают поперечную арматуру в виде хомутов 7 и производят бетонирование стыка высокопрочным мелкозернистым бетоном с уплотнением бетонной смеси. При втором варианте стыковочного соединения колонн рабочую арматуру выполняют с обрывом над верхом нижнего перекрытия и под низом верхнего перекрытия (рис.6, б). Затем внахлест и параллельно рабочей арматуры стыкуемых колонн размещают в обе стороны от перекрытия (кверху и книзу) арматурные коротыши 6 из той же стали, что и рабочая арматура колонн, устанавливаю сварные сетки 8 и места стыков заполняют самоуплотняющими бетонными смесями.

По первому варианту продольная арматура 5 нижней колонны выходит с изгибом через перекрытие кверху на высоту, требуемую для анкеровки с продольной арматурой верхней колонны (рис.

Рис.6. Варианты конструкции стыков монолитных колонн с дисками перекрытий

а)- рабочая арматура колонн выполнена с изгибом; б) — рабочая арматура колонн выполнена прямолинейной; 1- монолитная железобетонная колонна; 2- диск перекрытия; 3,4 — рабочая арматура соответственно нижней и верхней колонн; 5 — изгибаемая рабочая арматура колонны; 6- стыковочные коротыши; 7 — хомуты; 8 — сварные сетки

Работы по устройству каркаса с монолитными колоннами осуществляются в следующем порядке. Сначала устанавливают опалубку и бетонируют колонны подвального этажа с устройством выпусков их рабочей арматуры. Затем монтируют опалубку колонн 1-го этажа, раскрепляя ее в проектном положении и производят укладку бетонной смеси с виброуплотнением. После распалубки колонн в местах размещения монолитных ригелей устанавливают монтажно — технологическую оснастку из телескопических стоек со щитами из ламинированной фанеры, уложенной по балкам, служащую временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит с зазорами между торцами и опалубкой монолитных ригелей.

Работы по устройству каркаса с монолитными колоннами осуществляются в следующем порядке. Сначала устанавливают опалубку и бетонируют колонны подвального этажа с устройством выпусков их рабочей арматуры.

Рис. 4. Общий вид монтажно-технологической балочно-стоечной опалубки (а), монтаж сборных многопустотных плит перекрытий (б) и укладка бетонной смеси (в) в опалубку продольных ригелей и оставленные зазоры между плитами

В опалубку устанавливают рабочую арматуру продольных монолитных ригелей, после чего монтируют многопустотные плиты перекрытий (рис. 4,б) и производят заполнение бетонной смесью опалубки ригелей и зазоров между плитами с виброуплотнением глубинными вибраторами (рис.4, в). После набора бетоном монолитных ригелей распалубочной прочности осуществляют разборку оснастки, которую затем переставляют на следующие ярусы здания с повторением технологического цикла.

Надземная часть здания ведется с использованием 2- и 3-ярусных колонн. Монтаж колонн осуществляется последовательно по захваткам на все здание. Это обеспечивает последующую установку стенок жесткости, ригелей и плит перекрытий при достижении прочности стыка не менее 70 %.

Сборно-монолитная встроенная система с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами. При этой системе внутренние поперечные и продольные несущие стены выполняются в монолитном варианте, а междуэтажные перекрытия — из сборного предварительно напряженного многопустотного настила. В сборном варианте монтируются также лестничные площадки, марши, объемные блоки сантехкабин и шахты лифта. В зависимости от грунтовых условий фундаментами под встроенную систему могут служить перекрещивающиеся ленты, плиты сплошного или кессонного типа в монолитном исполнении. Основным условием создания фундаментов является учет восприятия нагрузок как встраиваемой части здания, так и надстраиваемых этажей. Имея самостоятельный фундамент, монолитные внутренние поперечные и продольные стены воспринимают все эксплуатационные нагрузки, превращая существующие наружные стены в самонесущие ограждающие конструкции.

Монолитные стеновые конструкции выполняют функции несущих стен и обеспечивают пространственную жесткость встроенной системы. Взаимодействие наружных ограждающих конструкций с внутренними поперечными стенами повышает их пространственную жесткость и в ряде случаев несущую способность.

Применение внутренних монолитных стен позволяет организовать практически любую высоту этажей в реконструируемом здании. Кроме того, внутренние несущие стены могут иметь шаг равный размеру квартиры (до 18-20 м), что позволяет осуществлять гибкую планировку и перепланировку помещений на любом этапе эксплуатации квартиры. Для возведения монолитных стен наиболее рационально применение укрупненных опалубочных щитов из водостойкой фанеры, алюминиевой опалубки ЦНИИОМТП и др.

Применение внутренних монолитных стен позволяет организовать практически любую высоту этажей в реконструируемом здании. Кроме того, внутренние несущие стены могут иметь шаг равный размеру квартиры (до 18-20 м), что позволяет осуществлять гибкую планировку и перепланировку помещений на любом этапе эксплуатации квартиры.

Рис. 9.13. Укрупненные опалубочные щиты для возведения линейных участков (а) и при пересечении стен (б)

1 — опалубочный щит; 2 — плита перекрытия; 3 — анкеры из арматурной стали; 4 — распорные анкеры; 5 — существующая стена; 6 — крепежный элемент

Наиболее важными показателями опалубочных систем являются обеспечение плотности стыковых соединений, исключение деформативности от действия гидростатического и динамического давления бетонной смеси, а также их оборачиваемость. Оснащение опалубочных щитов системой подкосов обеспечивает быструю выверку их в проектное положение. Применение специальных бортовых элементов щитовой опалубки позволяет получать высокоточные опорные поверхности внутренних стен, которые обеспечивают создание единого горизонта для монтажных работ при установке вышерасположенной щитовой опалубки.

Бетонирование стен осуществляется по захваткам, длина которых составляет 10-12 м. Укладка смеси осуществляется послойно с толщиной слоев 0,5-0,6 м с обязательным уплотнением глубинными вибраторами. Время уплотнения бетонной смеси существенно влияет на качество бетонируемой конструкции, так как повышение времени уплотнения ведет к расслоению, а недостаточная продолжительность вибродействия — к неоднородному уплотнению бетонных слоев. В связи с этим оно определяется экспериментально и оптимизируется в зависимости от подвижности и толщины бетонируемой конструкции.

Значительное внимание необходимо уделять выполнению арматурных работ, которые целесообразно осуществлять из отдельных стержней с ручной вязкой. При этой технологии исключаются сварные соединения, что обеспечивает высокую надежность и прочность монолитным конструкциям.

Для организации дверных проемов во внутренних стенах предусматриваются проемообразователи, которые устанавливаются внутри опалубочных щитов с использованием специальной системы крепления.

В качестве горизонтального диска междуэтажных перекрытий целесообразно применять большепролетные многопустотные плиты перекрытия, изготовленные по экструзионной технологии. Применение сборных перекрытий пролетом 18-20 м позволяет не только снизить удельный расход материалов, ускорить процесс реконструкции и создать свободные планировочные объемы. Использование сборных плит перекрытия дает возможность без значительных технологических перерывов осуществлять их нагружение, что весьма важно при организации поточного производства работ. Монтаж плит перекрытия осуществляется при наборе прочности монолитных стен не менее 50 % проектной.

На рис. 107 приведена конструктивно-технологическая схема встроенной сборно-монолитной системы. Она включает цикл технологических операций: бетонирование фундаментной плиты 6; установка опалубочных щитов; возведение монолитных внутренних поперечных и продольных стен; устройство пристеночных железобетонных диафрагм у торцевых стен зданий 4; монтаж многопустотного железобетонного настила перекрытия 2; сборных фрагментов лестничной клетки 5 и других встроенных элементов.

Соединение наружных стен с монолитными поперечными стенами осуществляется специальными анкерными соединениями, которые устанавливаются в наружных стенах (рис.107, узелА). Количество распорных анкеров, глубина установки и геометрические параметры определяется расчетом. Для стен из кирпича марки 75 диаметр анкера составляет 20 мм, а глубина заложения 100-120 мм.

Встроенные системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами и монолитным диском перекрытия. Дальнейшим решением встроенной системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенамиявляетсясистема, в которой вместо сборных плит перекрытия используется монолитный диск перекрытия. Она в отличие от рассматриваемой выше встроенной системы может применяться при реконструкции зданий с разнообразными архитектурными формами в плане (включая криволинейные) и с различной высотой этажа, где использование сборных конструкций затруднено из-за большого количества доборных элементов.

Встроенные системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами и монолитным диском перекрытия позволяют осуществлять планировку помещений как в сторону увеличения числа комнат, так и укрупнения их. Гибкая система планировки достигается за счет применения индустриальных перегородок из пазогребневых плит или каркасно-обшивных систем.

Безбалочные монолитные встроенные системы состоят из монолитных колонн, монолитного ядра жесткости в виде лестнично-лифтовой шахты и монолитного перекрытия. Встроенные системы с монолитными внутренними поперечными и продольными стенами могут выполняться по стеновой (рис. 9.22, а) и безбалочной каркасной системе с ядрами жесткости в виде лестнично-лифтовых узлов (рис. 9.22,б). Стеновая встроенная система применятся в тех случаях, когда наружные стены способны принять нагрузки от монолитного диска перекрытия, а безбалочная каркасная система — когда несущая способность наружных стен недостаточна для восприятия нагрузки от монолитного диска перекрытия.

Безбалочные монолитные встроенные системы состоят из монолитных колонн, монолитного ядра жесткости в виде лестнично-лифтовой шахты и монолитного перекрытия.

Рис. 9 22. Стеновая (а) и безбалочная (каркасная) (б) встроенные системы

1- внутренни несущие монолитные стены; 2 — лифтовая шахта; 3 — монолитные колонны безбалочной системы; 4 — монолитное перкрытие

Использование встроенной монолитной системы по стеновой схеме предусматривается опирание монолитного перекрытия на наружные стены путем устройства горизонтальных штраб и специальных металлических анкеров, которые обеспечивают связь перекрытия со стеновой конструкцией (рис.9.23, а).

При устройстве встроенной системы монолитного каркасного типа, когда наружные стены исключаются из работы, необходимо предусмотреть систему примыкающих к наружным стенам колонн или монолитных стеновых элементов (рис.9.23, б), которые должны располагаться в простеночном пространстве. Это обстоятельство позволяет снизить объем работ по усилению наружных стен, которые превращаются в самонесущие конструкции.

При устройстве встроенной системы монолитного каркасного типа, когда наружные стены исключаются из работы, необходимо предусмотреть систему примыкающих к наружным стенам колонн или монолитных стеновых элементов (рис.

Рис. 9.23. Варианты опирания монолитных прекрытий на наружные стены (а) и пристенные колонны (б)

1 — наружная стена; 2 — монолитное перекрытие; 3 — опалубка; 4, 5 — балки и прогоны опалубки; 6 — опорные телескопические стойки

Процесс возведения встроенной системы включает несколько технологических циклов, включающих армирование и установку опалубки вертикальных конструкций продольных и поперечных стен и колонн. После бетонирования конструкций и приобретения распалубочной прочности осуществляется демонтаж опалубки, ее очистка, перенос и установка на новой захватке. Затем осуществляется устройство опалубки горизонтального диска перекрытия с армированием его и укладкой и уплотнением бетонной смеси. При использовании монолитных встроенных систем значительное внимание необходимо уделить опалубке перекрытия, которая поддерживается системой телескопических стоек. Это особенно важно при выполнении реконструктивных работах, так как телескопические стойки обеспечивают установку опалубки на любой высоте этажа.

Важное место в технологической цепочке монолитной встроенной системы занимает процесс твердения бетона, так как от него зависит интенсивность набора прочности бетоном и сроки для выполнения последующих строительных операций.

В настоящее время разработаны современные технологии выполнения монолитных работ, которые по темпам приближаются к сборному варианту. Значительная роль при этом отводится ускоренным процессам твердения бетона с помощью использования химических добавок, применения технологии прогрева греющими проводами, гибкими графитовыми лентами, термоактивными подвесными опалубками и другими способами, позволяющими достичь требуемой прочности бетона для зимних условий за 32-48 ч и для летних условий — за 24-26 ч. Для ускорения сроков твердения применяют мягкие и жесткие режимы тепловой обработки бетонной смеси. При мягких режимах тепловой обработки используют прогрев греющими проводами и камерный прогрев теплогенераторами. Применение жестких режимах тепловой обработки с использованием термоактивных щитов обеспечивает распалубочную прочность бетона в течение 18-24 ч.

Транспортировка, укладка и уплотнение бетонной смеси занимает заметное место в системе монолитного строительства. В стесненных условиях производства работ при бетонировании фундаментов, перекрытий, колонн и других конструктивных элементов целесообразно использовать авто — и стационарные бетононасосы с подачей бетонной смеси через оконные проемы (рис. 9.25).

Транспортировка, укладка и уплотнение бетонной смеси занимает заметное место в системе монолитного строительства. В стесненных условиях производства работ при бетонировании фундаментов, перекрытий, колонн и других конструктивных элементов целесообразно использовать авто — и стационарные бетононасосы с подачей бетонной смеси через оконные проемы (рис.

Рис.9.25. Подача бетонной смеси автобетононасосом для устройства монолитных перекрытий

Использование индустриальных опалубочных систем, эффективных средств подачи и кладки бетонной смеси, а также ускоренных режимов твердения бетона обеспечивает общую продолжительность работ на каждом этаже реконструируемого здания в пределах 5-7 рабочих дней.

При выполнении работ по надстройке здания сохраняется прежняя технология, связанная с установкой опалубки и бетонирования стен или колон каркаса. Отличительной чертой является устройство наружного ограждения для надстраиваемых этажей, которое ведется после выпол

Каркас как конструктивная система известна с древнейших времен. Многие народы используют деревянный каркас при устройстве жилища. Особенно интересны свайные каркасные сооружения, в которых жилище поднято на столбы, — идея, получившая в наш век новую интерпретацию. Но о профессионально отработанной конструктивной системе каркаса можно говорить только в связи с архитектурой Древнего Китая, где она возникла уже в период Шан и затем получила законченное выражение в пяти стандартизированных типах зданий. Другая ветвь каркасной системы развивалась в странах Западной Европы, где, например в Германии (IX-XIII вв.), были построены многоэтажные здания с деревянным каркасом, заполненным глиняными панелями или камнем. Следующий этап Развития каркаса — замечательные творения мастеров готики, впервые создавших систему каменного каркаса, включавшую в себя несущие столбы, стрельчатые арки, нервюрные своды, аркбутаны.

В XIX-XX вв. перед зодчими в использовании каркаса раскрылись новые, практически неограниченные перспективы благодаря развитию металлических, а затем и железобетонных конструкций. «Исходной формой архитектуры был деревянный каркас, — писал О Перре, — рождается и железобетонный, который в недалеком будущем сделает настоящую архитектуру достоянием всей планеты». В жилом доме О. Перре (1903), московских торговых домах Ф. Шехтеля (1903-1910), в ряде промышленных зданий, построенных по проектам А. Ф. Лолейта, А. В. Кузнецова и др., в начале нашего века получает развитие многоэтажный железобетонный каркас. Это был преимущественно монолитный каркас рамного типа (колонна, балка, плита), представляющая собой жесткую пространственную систему с фахверковым заполнением стен.



1 – неполный (внутренний) каркас;
2 – полный;
3,7 – безбалочный;
4 – рамочный;
5,6,8 – рамно-консольный каркас

В настоящее время архитектура располагает разнообразием железобетонных каркасных систем, отличающихся по принципу статической работы, способам соединения элементов и их форме, параметрам, технологии изготовления и монтажа. Принцип классификации каркасных систем в архитектуре должен исходить не только из материала и конструкции, но и из присущих им пространства и Объёма. Впервые эти принципы были интерпретированы Ле Корбюзье в проекте «Домино» в 1914 г., где применены свободный план, горизонтальные окна и пр. Исходя из анализа практики проектирования железобетонных каркасных зданий, нам представляется целесообразным применить следующую архитектурную классификацию каркасов:

Неполный (внутренний) каркас — комбинированная система, в которой каркас влияет только на организацию внутреннего пространства. Несущие наружные стены определяют внешний облик здания, типичный для стеновой системы. Способом выражения тектоники такого здания могут быть пилястры наружных стен, отвечающие структуре и шагу каркаса;

Полный каркас связевого или рамно-консольного типа. Каркас связевого типа представляет собой замкнутую самонесущую систему, наружные сетки или ячейки которой заполнены вкладышами из различных материалов или панельными стенами навесной конструкции. Является основным видом каркаса для общественных зданий. В каркасе рамно-консольного типа конструкция перекрытий выходит за наружные контуры, что позволяет наружные стены сделать навесными, а несущие колонны скрыть внутри здания. Такой каркас применяется обычно в жилых зданиях;

Каркасы с безбалочными перекрытиями являются самостоятельным типом со своими архитектурными особенностями. Такая система дает максимальные возможности для решения внутреннего пространства (за счет применения широкого шага колонн), а также выбора конфигурации плана. К этой же группе следует отнести каркасы зданий, возводимых методом подъёма перекрытий.

Некоторые экспериментальные системы каркаса в силу ряда причин получили локальное применение. К их числу следует отнести рамочно-панельную систему, предложенную впервые в СССР В. В. Михайловым (1956). Особенностью ее является несущая железобетонная рамка, окаймляющая панель. При монтаже вертикальные стойки двух или четырех панелей образуют стойку каркаса. На основе этой системы были построены экспериментальные жилые дома в СССР и большое число многоэтажных жилых домов в Чехословакии. В 70-е годы подобного рода сборно-монолитный рамный каркас был предложен и внедрен в Ереване архит. Р. Бадаляном.

Каркас собирается из элементов одного типа -рамок 6,1Х3,3 м сечением 15X30 см. Для замоноличивания каркаса между рамками и по вертикали закладывается арматура, после замоноличивания узлов образуется пространственный каркас. Первые попытки унифицировать параметры каркасно-панельных зданий были предприняты в Москве (МНИИТЭП, Моспроект-1) и в Киеве. На основе длительных исследований и технико-экономического анализа установлено, что каркас связевого типа является наиболее рациональным, так как позволяет обеспечить высокую прочность сооружения и в то же время дает экономию металла на 15% по сравнению с каркасом рамного типа.

Усовершенствованный (связевый) каркас ИИ-04 был разработан в 1972-1973 гг. и утвержден Госгражданстроем. В номенклатуру этого каркаса входят колонны высотой в 1-3 этажа (при высоте этажа 3,3; 3,6; 4,2 м) и сечением 30X30 и 40X40 см; диафрагмы жесткости; панели стен и перекрытий; ригели. В Москве на основе усовершенствованного каркаса построено несколько крупных зданий, в частности Институт хирургии им. А. В. Вишневского, Институт стандартов, многоэтажные жилые дома в микрорайоне Лебедь. В этих зданиях найдены новые формы, особенно в решении первых этажей зданий, поднятых на столбы. Однако нельзя считать целесообразным повсеместное применение каркаса ИИ-04. Очевидно, в городах, имеющих крупную индустриальную строительную базу, следует разрабатывать свои разновидности каркасов, позволяющие придать городу своеобразие.

Новой по своей конструкторской идее можно считать разработку системы со скрытым сталежелезобетонным каркасом (И. Д. Дмитриев, В. И. Ленский, А. Я. Пригожий и др.). Заключается она в том, что панели из легкого бетона с бортовыми элементами из профильного металла после монтажа и сварки образуют несущий пространственный каркас, наподобие рамочно-панельной системы В. В. Михайлова. В 1977 г. в Москве начато строительство первых многоэтажных зданий по этой системе. Из новых систем, предложенных за рубежом, следует отметить каркас из крестообразных элементов и каркас с корытообразной формой перекрытия. Своеобразная форма наружной колонны этого каркаса, совмещение панели перекрытия с ограждением стены, большие пролеты (9 м) демонстрируют возможности архитектурной трансформации каркасной системы. Определяющей тенденцией в проектировании каркасных зданий является укрупнение ячейки каркаса. Так, в многоэтажных промышленных зданиях наряду с наиболее распространённой сеткой 6X6 м проектируются здания с сеткой 12X12 м.

Впервые такой шаг применен на Волжском автозаводе в г. Тольятти. Аналогичные тенденции наблюдаются и в решении общественных и жилых зданий. Однако здесь до сих пор имеется противоречие между возможностями каркасов с широким шагом и мелкой планировочной структурой, которая фактически сводит на нет эти возможности.
Каковы основные особенности формообразования зданий каркасной системы из железобетона? Какие элементы и параметры каркаса представляют особый интерес для архитектора в поисках оригинальной формы?

Свободное композиционное решение плана и Объёма является главной архитектурной особенностью каркасных зданий. Поэтому предпочтение следует отдавать таким планировкам, структура которых не совпадает с сеткой каркаса. В малоэтажных каркасных зданиях это легко достигается широким шагом каркаса. Предусмотренные Единым каталогом сетки колонн размером 6X6, 6X9 и 9X9 м дают достаточно большие пространства и в многоэтажных зданиях. В них колонны можно или скрывать в перегородках, или делать акцентами пространства. Колонны можно оставлять снаружи, компонуя их с открытыми лестницами и другими элементами. Объёмная форма каркасных зданий может быть разнообразной. Следует применять не только прямоугольную, но и другие виды компоновки Объёмов (уступчатую, круглую, трапециевидную и др.).

Формы железобетонных колонн каркасных зданий могут быть индивидуальными по сечению и профилю. В массовом строительстве используются только два вида колонн (прямоугольные и круглые) сечением 30X30 и 40X40 см для зданий высотой до 16 этажей. Созданные П. Л. Нерви формы колонн в зданиях ЮНЕСКО в Париже и вокзала в Савоне показывают, как многообразны их архитектурные возможности. Эти возможности могут быть реализованы и в сборных колоннах.