Вернуться к версии для экрана CADmaster » Выпуски » CADmaster #3(38) 2007

Опыт проектирования зданий с монолитным каркасом – с учетом его пространственной жесткости и взаимодействия с основанием. Примеры использования программного комплекса SCAD Office в институте БашНИИстрой (г. Уфа)

Дома с несущим каркасом из монолитного железобетона приобретают у застройщиков всё большую популярность. Вполне, впрочем, понятную: такие дома обладают несомненными преимуществами, с краткого обзора которых мы и начнем наш разговор.

Архитектурная выразительность. Нет конструктивных ограничений по конфигурации здания, расположению колонн. Здания могут приобретать любые криволинейные формы, иметь любую этажность и загруженность. Допустимо и естественно вписывается в планировку любое сложное сечение (тавровое, уголковое) основного несущего элемента каркаса – колонн.

Используются легкие теплоэффективные ограждающие стены, обладающие высокими теплозащитными показателями. Например, современным требованиям энергосбережения отвечают ячеистобетонные блоки в однослойном варианте.

Возможность строительства в стесненных условиях реконструкции. Не требуется монтаж сборных элементов, а значит не нужен и дорогостоящий кран.

Возможность обеспечения совместной работы всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания. Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

Технологические достижения последних лет обеспечили повышенную прочность монолитного бетона. Сегодня в Уфе изготавливают монолитный бетон марки М500, на ближайшее время намечен выпуск М700, а в перспективе и М1000.

Повышение марки бетона приводит к значительному сокращению расхода дорогостоящей арматуры и общему снижению стоимости строительства. Это особенно эффективно при трех и более процентах армирования железобетона, а значит необходима оптимизация монолитных каркасов по сечению железобетонных элементов, проценту армирования и марке бетона.

Сочетание жесткого каркаса с жестким фундаментом – например, плитным (на сваях или грунтовом основании) – позволяет возводить монолитные дома на территориях с неблагоприятными грунтовыми условиями (просадочных, с неоднородным напластованием, слабых глинистых обводненных, карстовых, с повышенной жесткостью грунта в периферийных зонах плиты и т.д.).

Опыт проектирования монолитных каркасов многоэтажных зданий в грунтах с карстовыми проявлениями показал незначительную деформаяцию каркаса в месте провала под несущей колонной даже со значительными нагрузками (не более 1–1,5 см) за счет совместной работы каркаса с фундаментной плитой. Это позволяет значительно сократить расход металла при строительстве здания.

Одним из способов повышения эффективности монолитных каркасов может служить заглубление коробки здания в грунт на один-два этажа с выполнением подземной и цокольной частей в монолитном варианте, включая наружные стены. Это еще более повысит жесткость здания и позволит передавать нагрузки от здания на более плотное напластование грунтов.

Одна из важнейших задач проектировщиков, работающих в области монолитного домостроения, – формирование компьютерной модели, адекватно отражающей фактическую работу монолитного каркаса в процессе строительства и эксплуатации, а также учитывающей изменяющиеся климатические воздействия. Для этих целей специалисты института БашНИИстрой используют современные программные комплексы расчета и проектирования монолитных каркасов – такие как SCAD Office.

Далее мы приведем примеры расчетов при проектировани монолитных каркасных зданий – эти работы выполнены институтом за последние 3–4 года.

Жилой пяти- и шестиэтажный дом (из трех блок-секций) в уфимском микрорайоне Т-Северный

Небольшие пролеты (максимальные – до 5,5 м) и нагрузки (q_норм = 150 кг/м²), плоские колонны сечением 60,0×25,0, 70,0×25,0 см совмещены по толщине с внутренними и наружными кирпичными стенами. Фундаментная плита с ребрами под наружные стены подвала. Наружные стены выше 0,000 – трехслойные из кирпича и утеплителя между ними. На момент строительства ячеистые блоки объемным весом γ = 400–600 кг/м² серийно в Башкортостане не выпускались. В армировании монолитных перекрытий применены так называемые «скрытые» ригели (усиленное армирование в плоскости плиты перекрытия).

Трех-четырехэтажный магазин (микрорайон Сипайлово, пересечение улиц маршала Жукова и Гагарина)

Ячейка каркаса 6,0×6,0 м, нагрузки под торговые помещения (q = 500 кг/м²), колонны сечением 40×40 см, перекрытие – безреберное, без «скрытых» каркасов. Фундамент – монолитная плита на естественном основании с полными цокольными стенами. Наружные стены – из газобетонных блоков с объемным весом γ = 500 кг/м², толщиной 500 мм с наружной штукатуркой.

25-этажный, 21-этажный и 17-этажный жилые дома в уфимском микрорайоне «Дружба»

Вместо колонны в центре здания – несущие перекрестные монолитные стены, формирующие диск жесткости в виде лифтового узла. По краям – колонны уголкового сечения. Перекрытия безреберные, частично со «скрытым» ригелем. Фундамент плитный, на свайном основании. Наружные стены – из газобетонных блоков с облицовкой кирпичом. Степень карстовой опасности – IV категория с провалом диаметром 6,0±0,5 м.

6–8 этажный производственный корпус №201 завода «ПОЛИЭФ»

Сетка колонн 7×7 м, значительные нагрузки на перекрытие, доходящие до 5 т/м². Плиты перекрытия ребристые, с системой главных и вспомогательных балок. Фундамент плитный с большим заглублением в грунт, цокольные стены – монолитные. Наружные стены – кирпичные с наружным утеплением.

Вставка между двумя павильонами Центрального рынка

Вставка между двумя павильонами Центрального рынка в виде монолитного каркаса с шагом колонн 12,0×12,0 м, торговые нагрузки (q = 500 кг/м²), сечение колонн 40×40 см ÷ 80×80 см. Перекрытие ребристое с системой главных и вспомогательных балок. Фундаменты – кустовые свайные, без подвала и цокольных стен. Наружное ограждение – трехслойные стены: внутренний и наружный слои из кирпича и слой утеплителя между ними.

Рис. 6.2. Расчетная модель