Существуют различные типы зданий из сборного железобетона, которые могут быть сгруппированы как полностью сборные, частично сборные и смешанные строительные конструкции. Необходимо изучить каждую систему для лучшего понимания и найти подходящее применение. Общее сборное здание состоит из различных сборных компонентов, таких как фундаменты, балки, плиты перекрытия, колонны, стены, фасады и т.д. Частично сборные здания могут быть изготовлены из сборных компонентов и монолитных бетонных элементов. Этот тип зданий также известен как гибридное строительство. Здания смешанной конструкции состоят из сборных компонентов наряду с элементами из CIP-бетона, стали, каменной кладки или древесины.
Различные системы зданий из сборного железобетона могут быть сгруппированы по следующим разделам-
- Общие структурные системы
- Системы для сопротивления поперечным нагрузкам
- Система перекрытий и кровли
Каждый из этих разделов с их типами обсуждается ниже.
Общие структурные системы
Каркасные конструкции
Каркасные конструкции обычно используются для относительно малоэтажных зданий, которые не имеют большого количества перегородок. Обычно используются в зданиях для крупномасштабных автомобильных парковок. Другими распространенными зданиями, построенными с использованием каркасов, являются офисные здания и коммерческие здания. Каркасы могут быть сконструированы как моментальные рамы и часто либо комбинируются со сборными системами стен со сдвигом, либо с монолитными стенами со сдвигом. Скорость строительства и высокое качество компонентов являются основными преимуществами использования сборных каркасных систем. Здание, использующее полностью сборную систему, часто может быть построено примерно за 10-14 дней на один этаж в зависимости от площади и логистических ограничений. Каркасная система может быть спроектирована с учетом боковых нагрузок. Однако может возникнуть необходимость в дополнительном сопротивлении боковым выступам за счет использования раскосов или стен. Следовательно, предусмотрены внутренние или поперечные стенки.
Они включают в себя сеть колонн и соединительных балок, которые поддерживают внутренние перекрытия здания и наружные стены и переносят все нагрузки на фундамент. Каркасные конструкции могут быть изготовлены из древесины, бетона или конструкционной стали, а ограждающая конструкция здания образована остеклением, кирпичом, облицовкой и так далее, подвешенными снаружи.
Каркасный каркас был введен в конце 19-го и начале 20-го веков и позволил быстро возводить здания, такие как ранние небоскребы. Это позволило освободить внутренние этажи от неподвижных стен, что сделало их более гибкими пространствами, а также позволило использовать различные материалы для отделки фасадов. Это привело к снижению значимости каменной кладки, которая превратилась из конструктивного элемента в более декоративную функцию.
Крупнопанельная система
Крупнопанельные конструкции являются одним из наиболее прогрессивных промышленных типов конструктивных элементов. В современном строительстве они используются при возведении многоквартирных домов, общественных и промышленных зданий, дорог, аэродромов, плотин и каналов. Наибольшее распространение они получили в крупномасштабном жилищно-гражданском строительстве, где возведение зданий из крупногабаритных панелей, изготовленных на жилищно-строительных комбинатах и заводах, позволяет сократить сроки строительства в 1,5–2,0 раза по сравнению с возведением зданий из кирпича или других традиционных материалов, а также снизить трудозатраты на строительной площадке на 30-40 процентов.
Все основные части здания, включая наружные и внутренние стены, плиты перекрытия, крыши и лестницы, могут быть составлены из крупнопанельных конструкций. Крупнопанельные конструкции используются в двух основных конструктивных схемах: каркасно-панельных и панельных (бескаркасных) зданиях. В каркасно-панельных зданиях все основные нагрузки несет каркас здания, и панели обычно используются для заполнения каркаса и в качестве ограждающих элементов. Бескаркасные здания собираются из панелей, которые выполняют несущую и ограждающую функции одновременно.
Крупнопанельные конструкции для наружных стен состоят из панелей высотой в один или два этажа и шириной в одну или две комнаты. Панели могут быть глухими (без проемов) или с оконными или дверными проемами. С точки зрения дизайна стеновые панели могут быть однослойными (монолитными) и многослойными (сэндвич). Монолитные панели изготавливаются из материалов, которые обладают изоляционными свойствами и в то же время могут выполнять несущие функции — например, из легкого бетона, ячеистых бетонов и пустотелого керамического камня. Стеновые панели типа «сэндвич» изготавливаются из двух или трех слоев; их толщина зависит от климатических условий региона и физико-технических свойств материалов, используемых для изолирующего слоя и для наружных (поддерживающих) слоев. Наружные слои панелей обычно изготавливаются из тяжелого, легкого или монолитного силикатного бетона или из кирпичной кладки или листового материала (асбестоцемент, сталь или алюминий). В качестве изолирующего слоя могут использоваться пенополистирол, жесткие и полужесткие панели из каменной ваты или ячеистые бетоны. Стеновые панели производятся в полностью готовом виде, с готовыми к покраске поверхностями, а также с окнами и дверями; в панелях также могут быть установлены трубопроводы для отопления и других систем, а также электропроводка. Поверхность наружных стеновых панелей покрывается декоративным раствором или облицовывается керамической или другой отделочной плиткой. После сборки стыки между панелями заполняются строительным раствором, легким или обычным бетоном, а затем герметизируются эластичной набивкой и специальными мастиками.
Крупнопанельные кровельные элементы используются в жилых и общественных зданиях в основном в виде комбинированных крыш без чердаков, а в промышленных зданиях кровельные панели имеют пролет до 12 м. Вес крупнопанельных конструкций зависит от метода разделения здания на сборные элементы; обычно он составляет 1,5–7,5 тонн.
Ячеисто-коробчатая система
Ортогональные стены и плиты отлиты вместе как единое целое, создавая конструкцию коробчатого типа. Как и в случае каркасных конструкций или сборных конструкций с несущими стеновыми панелями, модульные коробчатые системы состоят из комбинации стержней или поверхностных несущих элементов. Основная проблема в системе модульного коробчатого строительства заключается в том, как соединить отдельные коробки вместе. Допуски между отдельными коробчатыми блоками имеют важное значение. Системы коробчатых блоков являются высокоразвитыми с точки зрения индустриализации строительства зданий, другими словами, это системы с высоким уровнем индустриализации. Коробчатые блоки представляют собой трехмерные пространственные элементы, образованные комбинацией стеновых панелей и блоков пола. Предпочтение этим системам, представляющим собой усовершенствование систем из тяжелых и легких панелей, отдается для достижения высокой степени завершенности за счет заводского изготовления изделия, то есть здания. Разработка системы коробчатых блоков позволяет производить весь готовый продукт на заводе. ”Коробчато-модульные конструкции» — это здания с огнестойкой и долговечной конструкцией из стали и бетона. Здесь вся конструкция собирается на заводе, затем разбивается на модули и транспортируется на строительную площадку.
Разработка коробчатой системы позволяет производить весь готовый продукт на заводе. «коробчато-модульные конструкции” — это здания с огнестойким и долговечным дизайном из стали и бетона. Здесь вся конструкция собирается на заводе, затем разбивается на модули и транспортируется на строительную площадку. Сегодня коробчатые системы находят применение во все более разнообразных областях, поскольку использование таких систем в строительстве связано с такими преимуществами, как снижение затрат, быстрый монтаж, своевременное завершение работ и минимизация материальных потерь, что способствует созданию более качественных физических пространств.
Блочная система
Сборные блоки прямоугольной или четырехугольной призматической формы содержат гидравлическую бетонную оболочку обычного веса, легкий бетон или аналогичный материал для возведения стен или перекрытий. Армированные сталью блоки для стен, мезонина или перекрытий крыши имеют длину возводимой стены или перекрытия. Легкий акустический и теплоизоляционный материал, размещенный внутри здания, одновременно обеспечивает достаточный вес блоков для транспортировки и установки вручную на месте. Что касается стен, то блоки имеют выступы и канавки на верхней и нижней сторонах и укладываются горизонтально один на другой с использованием блочного или аналогичного клея между ними. В углах или Т-образных пересечениях блоки размещаются поочередно и образуют усиленные каркасы для обеспечения устойчивости. Для блоков для плит система шпунтов и канавок расположена по бокам, устанавливается один рядом с другим с использованием клея для блоков или аналогичного клея между ними. Поперечные стержни прикреплены к плите, чтобы избежать втягивания температуры.
Система сопротивления поперечным нагрузкам
Стихийные бедствия, такие как землетрясения, приводят к повреждению или обрушению зданий, если они не рассчитаны на боковые нагрузки, возникающие в результате землетрясений. Следовательно, для обеспечения сейсмостойкости высотных сооружений важно предусмотреть эксклюзивную систему сопротивления боковой нагрузке (LLRS), которая дополнит поведение моментостойких рам при сопротивлении боковой нагрузке. Двойная конструктивная система, состоящая из специальной моментоустойчивой рамы (SMRF) и бетонной стенки со сдвигом, обладает лучшими сейсмическими характеристиками благодаря улучшенной поперечной жесткости и поперечной прочности. Хорошо спроектированная система сдвиговых стен в каркасе здания значительно улучшает его сейсмические характеристики. Стальные крепления также являются одной из успешных систем сопротивления боковым нагрузкам. Использование стальных крепежных систем для усиления или модернизации сейсмически неадекватных железобетонных каркасов является жизнеспособным решением для повышения сейсмостойкости.
Портальные рамы
Каркасы порталов, как правило, представляют собой малоэтажные конструкции, состоящие из колонн и горизонтальных или наклонных стропил, соединенных моментостойкими соединениями. Устойчивость к боковым и вертикальным воздействиям обеспечивается жесткостью соединений и жесткостью элементов при изгибе, которая увеличивается за счет подходящего изгиба или углубления стропильных секций. Эта форма непрерывной каркасной конструкции устойчива в своей плоскости и обеспечивает четкий пролет, не стесненный креплениями. Они очень эффективны для ограждения больших объемов, поэтому их часто используют в промышленности, на складах, в розничной торговле, а также в сельскохозяйственных целях. В этой статье описывается анатомия и различные типы портальной рамы, а также ключевые конструктивные особенности.
Многоэтажная стальная каркасная конструкция
Многоэтажная стальная каркасная конструкция состоит из балок и колонн из сварной Н-образной стали, горячекатаной Н-образной стали. В этих каркасах система балок и колонн принимает на себя гравитационные нагрузки, такие как мертвые и действующие нагрузки. В настоящее время стальные каркасные конструкции в основном используются для строительства жилых, коммерческих и институциональных зданий по всему миру.
В развитых странах очень большой процент многоэтажных зданий возводится из стальных конструкций. Сталь не так часто используется в строительстве многоэтажных каркасов, но это лучший материал, чем железобетон. Использование стали в строительстве многоэтажных зданий дает множество преимуществ как строителю, так и пользователю.
Стеновые системы
Сборные стены энергоэффективны благодаря высокой тепловой массе, которая позволяет материалам поглощать и сохранять температуру с более постоянной скоростью. Благодаря этой системе снижаются колебания температур внутри здания. Поскольку сборные стеновые панели изготавливаются на производственном объекте, воздействие, оказываемое этими панелями на стройплощадку, минимально. Это помогает сократить пространство, необходимое на рабочей площадке. Сборные стеновые панели могут быть настроены по желанию архитектора или владельца. Некоторые архитектурные особенности, которые можно найти в системе стеновых панелей, включают выступы, фаски и широкий ассортимент опалубочных материалов.
Техническое обслуживание может включать периодическую очистку и, возможно, поддержание герметичности швов в течение нескольких лет. Система из сборных стеновых панелей требует очень небольшого технического обслуживания в течение всего срока службы. Будь то система внутренних или наружных стеновых панелей, эти системы могут быть установлены в кратчайшие сроки без привлечения нескольких специалистов. За счет исключения использования других профессий система стеновых панелей может снизить общую стоимость проекта.
Система кровли и перекрытий
Системы крыши и перекрытия описаны отдельно, чтобы проиллюстрировать передачу нагрузок между несколькими компонентами.
Кровельные системы
Бетонные кровельные системы обладают тремя основными преимуществами перед конкурирующими материалами — эстетической привлекательностью, экономичностью конструкции и функциональной полезностью. Двойные тройники являются наиболее широко используемым изделием из предварительно напряженного бетона с минимальным пролетом. Двойные тройники могут использоваться для многих типов зданий. Они очень экономичны, легкодоступны, легко транспортируются и монтируются и способствуют скорейшему заполнению здания. Выступы, образованные стержнями, могут использоваться для воздуховодов или систем освещения. Плиты с пустотелой сердцевиной обеспечивают минимальную глубину при скрытом потолке. Они выпускаются в виде сборных железобетонных изделий на заказ или продаются под несколькими торговыми марками. Поскольку их производство является высокоиндустриальным, их стоимость невелика. Тройники — гиганты индустрии сборного предварительно напряженного бетона. Они используются для обеспечения пролетов от 30 до 100 футов. Более длинные пролеты практичны благодаря особым конструктивным соображениям или консольным концам. Ширина фланцев варьируется от 4 до 10 футов, хотя наиболее часто используется секция шириной 8 футов. Глубина колеблется от 12 до более чем 36 дюймов. Привлекательные и экономичные настилы крыши могут быть сформированы с использованием предварительно напряженных бетонных балок в сочетании с предварительно напряженными досками. Балка keystone может быть получена на глубине от 6 до 18 дюймов, а тройниковые балки — на глубине от 8 до 20 дюймов. Балки можно обрабатывать с помощью легкого оборудования, и они хорошо подходят для строительства несущих стен. Конструкция из балок и досок обеспечивает привлекательный готовый потолок с отличными акустическими качествами и эффективностью освещения.
Система перекрытий
Существует острая потребность в прочной конструкции перекрытия из сборного железобетона, которая была бы легче, прочнее и более энергоэффективной и могла бы изготавливаться в различных размерах. Чтобы уменьшить вес настила при транспортировке, монтаже и загрузке фундамента, сборные железобетонные плиты отливаются с непрерывными круглыми пустотами по всей длине панели. Для придания дополнительной прочности в процессе производства в панели заливаются предварительно напряженные нити. Благодаря верхним и нижним продольным фланцам hollowcore является исключительно прочным конструктивным компонентом, который используется для перекрытия больших площадей между колоннами и стенами зданий.
Заключение
Концепция сборного железобетона включает в себя те здания, в которых большинство конструктивных компонентов стандартизированы и производятся на заводах, расположенных вдали от здания, а затем транспортируются на площадку для сборки. Эти компоненты производятся промышленными методами, основанными на массовом производстве, с целью строительства большого количества зданий в короткие сроки при низких затратах. В этой статье мы обсудили разделы строительных систем из бетона, в следующей мы обсудим компоненты.