Основные конструктивные системы зданий

Выбор конструктивной системы, а значит и вертикальных несущих конструкций, характера распределения горизонтальных нагрузок и воздействий между ними – один из основных вопросов при компоновке конструктивной системы. Конструктивная система оказывает влияние на планировочное решение, архитектурную композицию и экономичность проекта. В свою очередь на выбор системы оказывают влияние типологические особенности проектируемого здания, его этажность и инженерно-геологические условия участка строительства.

Каркасная системас пространственным рамным, рамно-связевым или связевым по расчетной схеме каркасом – основа проектирования массовых и уникальных жилых и общественных зданий различного назначения и этажности, несмотря на то, что они уступают бескаркасной конструктивной системе по показателям трудоемкости и сроков возведения. Предпочтение, оказываемое каркасным системам, связано с функциональными требованиями к гибкости объемно-планировочных решений и возможности и необходимости их многократных перепланировок в процессе эксплуатации. В свете этих требований компоновочные преимущества каркасной системы перед бескаркасной безусловны. Каркасная система также является основой строительства промышленных зданий. Кроме того, каркасная система практически не имеет ограничений по этажности. Таким образом, по комплексу названных характеристических особенностей, в особенности по широкому спектру функционального использования каркасная система может быть определена как универсальная. Материалом каркаса может быть дерево, железобетон или металл.

В каркасной системе единственным по типу вертикальным несущим элементом является колонна, наружные стеновые ограждения никогда не выполняют несущих функций и могут быть самонесущими или навесными.

Стеновая (бескаркасная) – основа проектирования жилых домов различной этажности и назначения (квартирные дома, общежития, гостиницы, пансионаты) и для разных инженерно-геологических условий. Выбор этой системы связан с относительной стабильностью объемно-планировочных решений и их технико-экономическими преимуществами, благодаря чему расширяется применение бескаркасной системы для массовых типов общественных зданий (детские дошкольные учреждения, школы, поликлиники и др.). Предельной для стеновой системы в настоящее время считается высота в 30 этажей. В зависимости от этажности здания наряду с несущими стенами (основной и единственный тип вертикальной несущей конструкции) в здании могут присутствовать также самонесущие (при высоте менее шести этажей) и/или навесные (при любой этажности) стены. Материалом несущих стен может быть дерево, бетон в монолитном или сборном исполнении или камень.

Объемно-блочная система (столбчатая)– здание в виде группы отдельныхнесущих столбовиз установленных друг на друга железобетонных объемных блоков (единственный по типу несущий элемент) применяется при проектировании жилых зданий различных типов высотой до 16 этажей в обычных и сложных грунтовых условиях. Столбы соединяют друг с другом жесткими и гибкими связями. Главное экономическое преимущество объемно-блочных зданий – сокращение затрат труда и времени на постройке.

Ствольная система обеспечивает свободу планировочного решения, поскольку пространство между стволом и наружными ограждающими конструкциями свободно от промежуточных опор. Это позволяет использовать систему в проектировании многоэтажных (более 20 этажей) жилых и общественных зданий, преимущественно для зданий башенного типа с компактной (квадратной, прямоугольной, круглой и др.) формой плана. Возможно применение системы и для протяженных зданий при компоновке конструктивной системы из нескольких стволов. Каждый ствол решается как коммуникационно-техническая зона – вмещает лестницы, лифты, целый комплекс инженерных коммуникаций (трубопроводы различного назначения). Функции ствола как единственного по типу элемента несущего и жесткостного обеспечивается целостностью его конструкции в монолитном железобетонном или решетчатом металлическом исполнении. Наружные стеновые ограждения могут быть самонесущими или навесными.

Наиболее целесообразны компактные в плане многоэтажные здания ствольной системы в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и др.).

Оболочковая система (периферийная) характеризуется наличием единственной вертикальной несущей конструкции – наружной оболочки стен. Других внутренних несущих конструкций в системе нет. Система присуща уникальным высотным (более 40 этажей) зданиям, поскольку обеспечивает существенное увеличение жесткости сооружения. Система обеспечивает также свободу планировочных решений, что позволяет ее широко применять для жилых и общественных зданий; чаще всего такие здания многофункциональны. Оболочковая конструкция может совмещать несущие и ограждающие функции или дополняться наружными ограждающими конструкциями.

В практике строительства наряду с основными широко используют комбинированные конструктивные системы, основанные на применении двух или трех видов вертикальных несущих конструкций: каркасно-стеновую (колонны и стены), каркасно-объемно-блочную (колонны и объемные блоки), ствольно-оболочковую (стволы и оболочки наружных стен), каркасно-ствольно-оболочковую (колонны, стволы и оболочки) и др.