Здания с внутренними жесткостными конструкциями характеризуются большим разнообразием конструкций по их форме и расположению: в центре, на периферии или в различных участках плана (рис. 70). Наибольшей жесткостью и экономичностью отличаются ствольные конструкции замкнутого сечения.
 |
При компактной форме плана наиболее целесообразно предусматривать один центрально расположенный ствол. Переходить от одного ствола к нескольким элементам жесткости- открытого или замкнутого сечения при компактном плане можно только по функциональным или композиционным соображениям. Сечение стволов занимает от 10 до 25 % площади плана в зависимости от приходящейся на них нагрузки. Система вертикальных несущих конструкций ствольного здания может содержать единую вертикальную несущую конструкцию, передающую все вертикальные и горизонтальные нагрузки на фундамент, или комбинироваться со стенами или каркасом, которые также воспринимают вертикальные нагрузки от перекрытий, а иногда и горизонтальные. Рис. 70. Системы с внутренними вертикальными элементами жесткости: а - характерные формы пилонов и стволов жесткости: размещение элементов, жесткости в зданиях компактной формы; б - центральное; в - периферийное; г - комбинированное; д - то же, в протяженных зданиях; е - пример устройства и размещения пилоном в 32- этажном административном здании фирмы «Пирелли» аа Милане |
Достаточно широко распространены системы, в которых несущий ствол сочетается с другими вертикальными несущими элементами (стенами, колоннами, подвесками), не доходящими до фундамента, а передающими нагрузки на ствол через консоли, консольные оголовки и пр. По приему передачи на ствол нагрузок от вертикальных элементов и перекрытий различают две группы конструктивных решений зданий: с подвешенными и консольными этажами (рис. 71).
 |
В обеих группах здание получает характерный внешний облик с открытым нижним ярусом ствола. Система с подвешенными этажами может быть единой, когда перекрытия всех этажей подвешены к оголовку на вершине ствола или непосредственно к стволу, либо члениться на отдельные группы по 5-9 этажей, подвешенных к промежуточным консольным опорам. Система подвесок может работать на вертикальные нагрузки или воспринимать совместно со стволом горизонтальные нагрузки. В последнем случае подвески должны быть заанкерены в основание ствола или его фундамент. Рис. 71. Конструктивные варианты ствольной системы: а - каркасно-ствольная; б - ствольно-стеноная; в - каркасно-ствольная с консольными этажами; г - ствольная с консолированием перекрытии каждого этажа: д, е - ствольная с консольным поясом в нижнем уровне; ж - с консольными поясами в двух уровнях; и - с трапециевидной консолью на высоту здания; к - с подвеской перекрытии к консольному оголовку в верхнем уровне: л - то же, к оголовку и промежуточному поясу; м - к вершине ствола на оттяжках и подвесках; н - с преднапряженными подвесками, работающими совместно со стволом на горизонтальные воздействия; о - комбинированная система с консольными поясами н подвесками |
В зданиях с консольными этажами их опирают на единую мощную консоль в основании ствола или же членят их на группы, опертые на регулярно расположенные по высоте ствола консоли, либо консолируют каждое перекрытие. Возможно решение всей системы здания с профилем опрокинутой пирамиды или трапецеидальной призмы как единой консоли высотой в здание. При этом все нагрузки передают на ствол через наклонные стойки, выполняющие роль подкосов, и перекрытия, работающие как затяжки. Применяют также сочетание в одном здании консольной и подвесной конструкций с установкой на консоль и подвеской к ней групп этажей.
Системы с единой несущей конструкцией (консольным оголовком или нижней консольной опорой) отличаются технико-экономическими преимуществами перед системой разбивки этажей на отдельные группы. Последнее решение может получить предпочтение только по композиционным (нарушение монотонности архитектурной формы) или функциональным (использование свободного пространства между ярусами) соображениям.
Подвесная система обладает некоторыми функциональными преимуществами перед консольной, позволяя более свободно менять высоту этажей. К ее экономическим преимуществам относится возможность сокращения расхода стали на 10—12 % на подвесках по сравнению с колоннами за счет работы подвесок на растяжение.
Основные конструктивные элементы ствольных зданий таковы. Ствол имеет монолитную железобетонную конструкцию, стенки которой могут быть выполнены постоянной или переменной (от 40-120 см в нижних этажах до 20-60 см в верхних) толщины, консольные пояса - преимущественно железобетонной коробчатой конструкции либо из перекрестных преднапряженных железобетонных или стальных балок; колонны - железобетонные преимущественно из сборных элементов высотой в два-три этажа; оголовки подвесной системы - перекрестная решетка из стальных балок или ферм, либо из предварительно напряженных железобетонных балок; подвески - железобетонные преднапряженные либо стальные (из пакета полос или прокатных профилей). Наибольшее распространение получили предварительно напряженные железобетонные подвески, которые выгодно отличаются от стальных меньшими деформациями удлинения, огне- и коррозиестойкостью. Фундаменты проектируют из монолитных железобетонных плит под ствол. При слабых грунтах применяют фундаменты из буронабивных свай (иногда с уширенной пятой) и плитным монолитным ростверком.
Перекрытия в соответствии с величиной их консольного вылета проектируют балочными или плоскими. В зарубежной практике наиболее распространены монолитные перекрытия по стальному профилированному настилу, выполняющему функции стационарной опалубки и рабочей арматуры плиты перекрытия.
Для наружных стен применяют преимущественно слоистые конструкции из небетонных материалов в виде панелей или фахверковых систем.
Все варианты ствольных систем отличает повышенная сопротивляемость сейсмическим и ветровым воздействиям благодаря податливости системы и повышенной способности к амортизации динамических воздействий, что подтверждено хорошей сохранностью таких зданий при землетрясениях. К достоинствам систем относится также устойчивость к неравномерным деформациям оснований, что определило применение объектов на подрабатываемых территориях. В экономическом отношении выгодны малые территории застройки под такими зданиями и небольшой объем конструкций фундаментов.
