Каркасная конструкция довольно распространена в многоэтажных стальных зданиях. Многоэтажная стальная каркасная конструкция состоит из балок и колонн, большинство узлов жестко соединены. Каркасная конструкция является типичной вертикальной несущей конструкцией.
Проектирование многоэтажных стальных зданий:
Конструкция пола
Пол обладает достаточной устойчивостью, прочностью и жесткостью. Одновременно следует уменьшить толщину перекрытия для увеличения чистой высоты помещения. В настоящее время широко используется композитный пол из гофрированных металлических профилей и бетона.
Скорость строительства очень высокая, а жесткость в плане также довольно значительна, что эффективно повышает чистую высоту здания. Обычно металлические профилированные настилы укладываются на стальные балки, а затем на месте заливается бетон толщиной 100-150 мм. Благодаря сварке достаточного количества анкерных болтов к стальным балкам, стальные балки и бетон работают совместно, образуя пол.
Настенные материалы
Легкие настенные материалы обладают лучшими теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами. В настоящее время конструкции стен в основном делятся на самонесущие и несамонесущие.
В качестве самонесущих стен обычно используются блоки из автоклавного газобетона для наружных стен. Легкие бетонные плиты, гипсокартонные плиты, цементно-стружечные плиты используются для внутренних стен.
Наружные несамонесущие стеновые материалы обычно включают в себя гофрированные одноцветные панели, сэндвич-панели, армированные стекловолокном наружные панели и т. д.
При использовании несамонесущих стеновых материалов необходимо установить ригели для подвешивания внешних защитных конструкций. Ригели обычно изготавливаются из холодногнутой тонкостенной стали типа С или Z, размеры определяются пролетом и расстоянием между стенами.
Различные типы многоэтажных стальных зданий:
Стальная каркасная система
В вертикальном и горизонтальном направлениях здания используется стальная каркасная конструкция в качестве несущей и противосейсмической системы. Соединения между стальными балками и колоннами могут быть жесткими, полужесткими или шарнирными. Несущая способность и сейсмостойкость такой конструкции обеспечиваются жестко соединенным каркасом и подходят для систем с большими расстояниями между колоннами и без подкосов.
Каркасная конструкция обеспечивает гибкую и разнообразную планировку, отсутствие несущих стен, что обеспечивает большее внутреннее пространство здания. Одновременно легко удовлетворяются функциональные требования здания, использование пространства становится более удобным и гибким, дизайн фасада здания также относительно свободен, а строительные элементы легко стандартизировать в производстве и строительстве.
Система стальных каркасных подкосов
В качестве основной конструкции используется каркас, вдоль главных осей здания в продольном и поперечном направлениях размещается определенное количество подкосов.
Система каркасных подкосов используется в качестве двойной противосейсмической системы. При землетрясении конструкция автоматически регулирует свои внутренние усилия, достигая тем самым двух целей сейсмозащиты и повышая безопасность системы.
Система стальных каркасных стен
В каркасной конструкции размещается определенное количество стен, которые работают совместно с каркасом для противодействия горизонтальным нагрузкам.
В системе каркас-стена каркас в основном воспринимает вертикальные нагрузки и небольшое количество горизонтальных нагрузок, поэтому по сравнению с каркасной системой размеры сечения уменьшаются. Однако она по-прежнему обладает гибкой планировкой каркаса и удобством использования. Одновременно благодаря наличию стен она может воспринимать более 80% горизонтальных сдвиговых усилий, что значительно повышает поперечную жесткость конструкции.
Система стального каркаса с центральным ядром
Стены, расположенные вокруг центральной зоны, образуют замкнутую центральную конструктивную систему или вертикальные подкосы, расположенные по периметру центральной зоны, и стальной каркас вокруг внешней конструкции. Центральное ядро широко используется в высотных зданиях, в последние годы оно также применяется в многоэтажных стальных зданиях.
Конструкция центрального ядра обладает отличной поперечной жесткостью и высокой устойчивостью к кручению. Обычно она используется для лифтов, лестничных клеток или ванных комнат. Это не только повышает коэффициент использования материалов, но и достигает практического эффекта в строительстве. Совместная работа центрального ядра и каркаса позволяет быстро удовлетворить предельные значения межэтажных перемещений и общей деформации конструкции.
Преимущества многоэтажных стальных зданий:
Хорошая сейсмостойкость: благодаря отличной пластичности стали можно не только ослабить сейсмический отклик, но и обеспечить способность стальной конструкции противостоять значительным сейсмическим деформациям.
Легкость: это позволяет значительно уменьшить вертикальные нагрузки и сейсмическое воздействие, передаваемые от каркасной конструкции на фундамент.
Эффективное использование пространства здания: благодаря небольшому сечению колонн площадь здания может быть увеличена на 2-4%.
Быстрая скорость строительства: формирование большого пространства, гибкая планировка, относительно равномерная жесткость различных частей конструкции, простая система, простота строительства.