Сборный железобетонный каркас: преимущества возведения модульных зданий



Промышленное каркасное здание из сборного железобетона
Промышленное каркасное здание из сборного железобетона

Около восьмидесяти лет назад впервые была запатентована технология  строительства зданий из монолитного бетона в опалубке, применяемой многократно. В течение последующих лет в мире накоплен огромный опыт такого строительства.

Но лидирующие позиции занял сборный железобетон, как альтернативный вариант монолиту, так как его применение давало возможность монтировать каркасы зданий быстро. Это гораздо удешевляло стоимость объекта и решало задачу развития жилищного строительства.

В нашей публикации мы расскажем о видах и конструктивных особенностях каркасов того или иного типа, и предложим к просмотру видео в этой статье по теме: «Унифицированный сборный железобетонный каркас».

Несколько фактов из истории

В СССР метод модульного строительства стал повсеместно применяться в 50-х годах, и к 1990 году в стране была создана самая крупная в мире индустрия по производству сборного железобетона. Его, конечно, критиковали за то, что по всей стране тиражировались типовые дома. Но в условиях  экономики тех лет модернизация налаженных линий  домостроительных комбинатов считалась непозволительной.

  • Так появился стереотип, что при возведении каркасного здания невозможно разработать никакой архитектурный дизайн, позволяющий эстетически разнообразить его внешний вид. Таким образом, большинство строений в основном напоминали бетонные коробки или пеналы.
  • С переходом страны на новые рыночные отношения, снова возрос интерес к монолитному методу строительства, однообразие надоело. Рынок стал диктовать свои требования, особенно в жилищном строительстве: необходимо было улучшить планировку домов, расширить площади, сделать жильё максимально удобным и комфортным.
  • Помощниками в решении данной задачи и стали каркасный и монолитный методы. В индивидуальных проектах комплексов и сооружений, монолитные конструкции можно  комбинировать с кирпичными, металлическими и сборными железобетонными.
  • Применение конструкций из железобетона позволяет строить масштабно целые микрорайоны, поэтому с большой долей вероятности можно прогнозировать рост его популярности в ближайшем будущем. Тем более, что суровый холодный климат  основной территории нашей страны, несколько затрудняет применение монолитного способа строительства.

На заметку: Использование каркасного метода позволяет значительно снизить  энергозатраты в зимнее время, ведь сборные детали изготавливают заводы. На этих предприятиях контролируется качество выпускаемой продукции такими испытаниями, которые попросту невозможны на стройплощадке.

Конструктивные схемы каркасов

Сегодня применяются как полнокаркасные конструктивные схемы, так и с неполным каркасом. Могут, например, применить внутренний каркас из кирпичных столбов; металлический каркас и железобетонные стены; или использовать для обвязки железобетонных колонн, как на фото, стальные балки.

Железобетонный каркас промышленных зданий может включать в себя металлическую обвязку
Железобетонный каркас промышленных зданий может включать в себя металлическую обвязку

Полный каркас состоит из:

  1. колонн;
  2. фундаментных стаканов;
  3. ригелей;
  1. диафрагм жёсткости;
  2. балок;
  3. плит перекрытия.
Железобетонный каркас многоэтажного здания
Железобетонный каркас многоэтажного здания

Все эти конструкции, сваренные между собой с помощью закладных деталей и забетонированные в местах соединения, образуют прочные железобетонные проёмы. Существует довольно много систем каркасов, которые отличаются по форме, принципу восприятия статических нагрузок, способам крепления и монтажа. Разнообразны и технологии их производства.

Особенности каркасно-панельных зданий

Полный рамно-консольный каркас – это замкнутая несущая система, ячейки которой снаружи заполнены навесными панелями. Этот тип каркаса является классическим для строительства зданий общественного назначения.

К выпускам арматуры будут привариваться элементы перекрытия
К выпускам арматуры будут привариваться элементы перекрытия

В общих чертах, состав такого каркаса именно такой, который был упомянут выше. Только конфигурация изделий, применяемых в гражданском строительстве, отличается от примышленных вариантов.

  • Здесь колонны по длине соответствуют высоте одного или сразу двух этажей. Для монтажа в крайних рядах они имеют по одной консоли, а устанавливаемые по средним осям здания – по две.
Варианты колонн для рамно-консольного каркаса
Варианты колонн для рамно-консольного каркаса
  • Ригели в рамно-консольном каркасе имеют тавровое сечение и полку для опирания плит перекрытий. Как и в случае с колоннами, по краям они имеют одну полку, а по центру – две.
  • Роль диафрагм жёсткости здесь выполняют стеновые панели, в номенклатуре изделий так же могут присутствовать балки обвязки и элементы лестничных конструкций.
Сборные железобетонные марши
Сборные железобетонные марши

Основными преимуществами каркасно-панельной системы являются такие факторы:

  • Фиксированная передача нагрузок;
  • Возможность строительства не просто многоэтажных зданий, но и высоток;
  • Возможность проектирования шагов и пролётов довольно большой длины – до 18 метров;
  • Использование унифицированных изделий;
  • В таких зданиях можно проектировать помещения большой площади и при необходимости их перепланировать;
  • Не изменяя конструктивную схему здания, на первом этаже можно разместить, к примеру, организацию, осуществляющую бытовое обслуживание населения.

При всём при этом есть возможность обеспечить контроль качества работ на всех этапах их производства.

Монтаж сборного железобетонного каркаса не обходится без расхода металла
Монтаж сборного железобетонного каркаса не обходится без расхода металла

Недостаток у рамного каркаса единственный – увеличение примерно на 25% расхода стали, из-за чего на 7-8% увеличивается общая цена, и на 10-12% — трудоёмкость работ.

Обратите внимание: Как уже упоминалось, каркас может быть полным и неполным. В первом случае, колонны проектируются и внутри здания, и по его периметру. Они несут на себе все нагрузки от вышележащих и навешиваемых стеновых конструкций. В неполном каркасе колонны есть только внутри, а снаружи их заменяют несущие наружные стены.

Безбалочные каркасы

Каркас с безбалочным перекрытием имеет свои архитектурные особенности. В этом случае возможно максимальное расширение внутреннего пространства, и создание различных конфигураций планировки за счёт увеличения шага колонн.

Железобетонный каркас безбалочного типа: схема
Железобетонный каркас безбалочного типа: схема
  • Такое решение является наиболее привлекательным для архитекторов в поиске оригинального дизайна. Колонны можно скрыть перегородками или оставить снаружи в сочетании с открытыми лестничными маршами.
  • Формы самого каркасного здания могут быть любыми: круглые, трапецеидальные, уступами – есть простор для фантазии. Ну и конечно, железобетонные каркасы незаменимы в промышленном строительстве, где технологические нагрузки наиболее высоки.
Бетонные каркасы для складов
Бетонные каркасы для складов
  • Такой каркас представляет собой многопролётную и многоярусную раму с жёстко соединёнными узлами и сеткой колонн 6,0*6,0м. При этом поверхность потолка получается гладкой. Это даёт возможность хорошо проветривать помещения, что очень важно для многих производств.
  • Все элементы каркаса изготавливаются из бетона класса В22,5-В40. Колонны с квадратным сечением замоноличивают не только в фундаментные стаканы, а ещё вдоль наружных стен (продольных), устанавливают полукапители. В номенклатуре каркаса так же присутствуют пролётные и надколонные плиты.
  • Основные узлы сборного железобетонного каркаса безбалочного типа – это: стыки капителей с колоннами, и в свою очередь – их соединение с перекрытием.
  • Выглядит это примерно так:
    1. капитель опирается на 4-стороннюю консоль колонны;
    2. снизу приваривают закладную;
    3. сверху устанавливают арматурную обойму;
    4. получившийся зазор замоноличивают бетоном В22,5;
    5. на полки капителей устанавливают надколонные плиты;
    6. все закладные и выпуски арматуры сваривают;
    7. стык снова замоноличивают бетоном;

В завершение устанавливают пролётные плиты: их арматурные выпуски опирают на закладные надколонников, сваривают и ещё раз замоноличивают.

Схема с балками

Каркас балочного типа имеет совершенно другую структуру. Здесь, как и в рамном каркасе есть ригели, опирающиеся на колонны, которые в свою очередь служат опорой для панелей покрытий и перекрытий.

  • Вместо диафрагм жёсткости, в таком каркасе присутствуют фундаментные балки, которые обвязывают каркас по нижнему периметру. Они являются несущими, и служат опорой элементам стен. Сверху каркас усиливается металлическими связями.
Балки фундаментные для каркасов промзданий
Балки фундаментные для каркасов промзданий
  • Фундаменты в балочном каркасе тоже точечные, стаканного типа – как и во всех одноэтажных производственных зданиях. Однако колонны уже могут быть высотой даже не в два, а в три этажа – а это почти 12м.
  • Варианты колонн по длине подбирают, исходя из этажности здания. Их сечение по мере возрастания этажа может уменьшаться.
Одноэтажное промышленное здание с железобетонным каркасом
Одноэтажное промышленное здание с железобетонным каркасом
  • В каркасе данного типа предусмотрено два вида ригелей:
  1. С полками под опирание плит длиной 6м и 9м;
  2. С прямоугольным сечением и с отверстиями – их применяют под установку путей для мостовых кранов и различных коммуникаций.
Опирание покрытий на фермы и стропильные балки
Опирание покрытий на фермы и стропильные балки
  • Перекрытия и покрытия для балочных каркасов изготавливаются в виде плит с рёбрами жёсткости (как продольными, так и поперечными), и укладывают их по верху ригелей.
  • При малых нагрузках применяют пустотные варианты, укладывая вдоль центральных рядов колонн сантехнические панели.
  • При больших нагрузках – например, при необходимости монтировать тяжёлое оборудование, проектируют двутавровые балки.
Железобетонные фермы с параллельными поясами серия 1.463*9
Железобетонные фермы с параллельными поясами серия 1.463*9
  • Основные узлы, это:
  1. Сопряжения колонн – их располагают чуть выше перекрытия, фиксируют сваркой металлических оголовков со стыковыми стержнями, а потом замоноличивают.
  2. Ригель стыкуется с колонной путём приварки выпуска арматуры к закладным деталям, с последующей зачеканкой зазоров.
  3. Плиты перекрытий приваривают к закладным деталям колонн, ригелей и друг к другу. Завершающей операцией так же является замоноличивание.
Двухветвевые колонны имеют сквозное сечение
Двухветвевые колонны имеют сквозное сечение
  • Колонны для каркасов промышленных зданий могут иметь квадратное, прямоугольное или тавровое сечение, стороны которого варьируются от 400 до 800 мм, и двухветвевые, сечение которых может достигать размера 600*2400 мм.
  • Некоторые варианты являются составными – то есть, их везут на объект по частям, и уже на месте собирают. Необходимый вариант подбирают при проектировании, в зависимости от расчётных нагрузок.

На заметку: Не считая основных колонн, применяются ещё и фахверковые, которые устанавливают в торцевых частях здания, а так же при большом шаге (12м) крайних колонн.

Наша инструкция лишь в общих чертах обозначила этапы сборки ЖБ изделий в единое целое. Подробнее ознакомиться с производством работ поможет технологическая карта на монтаж железобетонного каркаса. Существуют так же ТТК на установку каждого вида конструкций в отдельности.

Добавить комментарий
Подпишитесь на новости
И будьте всегда в курсе всех строительных новинок. Следите за предложениями заводов, успевайте заключить самые выгодные контракты