Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Подземные и надземные здания

22.12.2018


Подземные здания размещают на любых территориях — со спокойным рельефом местности, с крутыми уклонами, на свободных или застроенных участках. По расположению эти здания проектируют отдельно расположенными под незастроенными и под застроенными участками, а также входящими в состав наземных зданий; по конструктивным решениям — каркасными и бескаркасными, одно-и многоярусными, одно- и многопролетными. Здания проектируют с освещением: боковым, естественным, устраиваемым через окна с приямками, через внутренние дворики; с верхним зенитным через проемы или фонари в кровле; с комбинированным естественным, иногда в сочетании со световодами и рассеивателями; с полностью искусственным (рис. 8.28).

Производственные здания мелкого заложения могут быть как каркасными, так и со смешанным (неполным) каркасом. Подземную часть под многоярусными (многоэтажными) производственными зданиями выполняют по каркасной схеме, используя унифицированные конструкции колонн и перекрытий. Многоярусные здания, возводимые открытым способом, проектируют бескаркасными, или со смешанным каркасом.

Для глубоко заложенных зданий, выполняемых закрытым способом, применяют различные типы обделок, имеющих криволинейную форму. Здания глубокого заложения можно сооружать в готовых не-эксплуатируемых выработках. Подземные здания, расположенные под наземными, должны иметь сетку колонн и шаг стен, увязанные с шагом стен и колонн вышележащего здания. Можно назначать сетку колонн в подземных производственных зданиях 6x6, 6x9, 6x12 м, используя сборные железобетонные унифицированные конструкции фундаментов, перекрытий, колонн, ригелей, стен, либо принимать практически любые необходимые по технологическим требованиям и допустимые по соображениям расчета не унифицированные размеры в монолитных зданиях (например, до 30x30, 36x36 м, и даже более при устройстве покрытий из монолитных оболочек, особенно для обвалованных зданий со сравнительно небольшими нагрузками от кровли-газона).

В одноярусных производственных зданиях используют, как правило, неполный каркас, так как наружные ограждающие конструкции обычно выполняют функции несущих стен, на которые опирают панели покрытия. Ребристые стеновые панели заделывают ребрами в стаканы фундаментов и на уступ в верхней части опирают ребристые перекрытия, рассчитанные на длительные нагрузки в 80, 100, 150 кПа; при этом на панели стен действует давление грунта удельным весом 18 кН/м3 с углом внутреннего трения 28°. Здания могут иметь один, два или несколько пролетов. Плиты покрытия монтируют на ригели, устанавливаемые на колонны, в стыках между плитами устраивают монолитные железобетонные балки с армированием их сварными каркасами, а при длительной нагрузке 150 кПа по плитам выполняют монолитную железобетонную плиту толщиной 100 мм, причем совместная работа сборного и монолитного бетона обеспечивается за счет шпонок в сборных плитах. Стыки между сборными панелями стен заполняют мелкозернистым бетоном класса В20, при этом два продольных паза в ребрах образуют бетонную шпонку. Одноярусное производственное здание может быть выполнено способом «стена в грунте». В траншее монтируют сборные железобетонные элементы — плоские или контрфорсные с плоскими плитами. Затем по ним бетонируют монолитные железобетонные пояса, на которые устанавливают блоки покрытий, далее разрабатывают грунт до проектной отметки. Допускается разрабатывать грунт до монтажа плит покрытия, но тогда сборные элементы стен необходимо закрепить от горизонтальных деформаций, устраивая грунтовые анкеры. Стены одноэтажного здания, выполняемые в открытом котловане, предусматривают в виде плоских плит, соединяемых после монтажа монолитными стыками со сваркой выпусков арматуры (рис. 8.29, г).

Для создания герметичных стыков используют бетон на напрягающем цементе НЦ. Оптимальной конструкцией покрытия является система, обеспечивающая восприятие увеличенного давления по сравнению с давлением на покрытия наземных зданий, создающая впечатление легкости, а также позволяющая устраивать гидроизоляцию, водоотвод поверхностных грунтовых вод и проемы для естественного света. В большой степени этим требованиям удовлетворяют покрытия в виде оболочек (шатровых, гиперболических параболоидов и других), а также из сборных плит в форме двойного T и коробчатого настила.

Эти конструкции дают возможность увеличить пролеты и расстояния между внутренними колоннами. При проектировании таких покрытий можно выполнить сетку колонн 12x12, 12x18, 18x18 м. Так как отдельно стоящие производственные одноярусные здания проектируют под слоем грунта небольшой толщины, то на покрытии можно выполнить регулярно расположенные световые проемы со светопрозрачными колпаками. Эти проемы предусматривают в возвышающихся участках оболочек или по полю покрытия с необходимым шагом. При неглубоком заложении одноярусных зданий, когда давление на фундаменты от конструкций стен и покрытия невелико, рационально применение арочных конструкций стен и покрытий из сборного железобетона. Наиболее эффективны сборные полуарки лоткового (и-образного) или таврового профиля, объединяемые при монтаже сварным стыком в цельную арку и заделываемые в ленточный фундамент со щелевым стыком. Сборные элементы полуарок конструируют из бетона классов В30...В40 со стержневой арматурой классов А400, А500, толщину полок назначают минимальной, соблюдая размер защитного слоя бетона при расположении арматуры посередине сечения. Из сборных полуарок сооружают здания с большим количеством пролетов, опирая полуарки на внутренние стены или прогоны, монтируемые на колоннах. Учитывая эффективность пространственных конструкций для восприятия распределенного давления грунта, одноярусные подземные здания можно выполнять павильонного типа: арочная или другая пространственная система служит для защиты внутреннего объема, а облегченные многоэтажные конструкции (этажерки) — для размещения оборудования. В этом случае не только облегчаются конструкции этажерок, но и обеспечивается возможность быстрой смены технологического процесса без замены основных несущих конструкций здания. Здания и сооружения при глубоком заложении возводят закрытым способом.

Боковое давление грунта на стены подземного сооружения возрастает по глубине, поэтому панели стен могут быть различной толщины. Перекрытия многоярусных зданий конструируют из монолитного или сборного железобетона: ребристые, реже — безбалочные. При пролетах более 12...15 м используют предварительно напряженные железобетонные блоки, а при пролетах более 25...30 м целесообразно применять железобетонные оболочки. В покрытиях подземных зданий эффективны железобетонные оболочки, не только хорошо воспринимающие распределенное давление грунта, но и позволяющие создать визуально приемлемый интерьер ввиду большой подъемистости, эффективно передать усилия распора на контурные конструкции или на вмещающий грунт, обеспечить отвод поверхностных вод с кровли, создать возможность ввода естественного освещения через фонари при отсутствии трещин и повышенной водонепроницаемости.

Жилые здания выполняют с естественным освещением, обвалованными, Аналогично проектируют общественные здания, в которых недопустимо отсутствие дневного света (например, детские учреждения и др.), остальные же можно выполнять без естественного освещения с различной степенью заглубления: например, кинотеатры — при минимальном заглублении, обеспечивающем создание озеленяемого пространства над покрытием; лечебные учреждения в соляных шахтах — при глубоком заложении. Особенность конструктивных решений заглубленных зданий — учет повышенной теплозащиты из-за обваловки грунтом. Жилые здания на ровном рельефе или на склонах проектируют в один — два этажа, как правило, в виде отдельно стоящих зданий. На склоне также может быть выполнено и многоэтажное полузаглубленное здание. По конфигурации жилые дома разделяют на возвышающиеся, сквозного типа и атриумные (рис. 8.30), а также здания на склонах. В возвышающихся зданиях одна стена свободна от засыпки. Располагают их чаще всего на наклонном рельефе с ориентацией открытой стены окнами на юг. Возвышающиеся здания характеризуются односторонней пригрузкой от обваловки на конструкции. Их строят и на ровном участке в случае возможности трехсторонней обваловки. Здания на склонах, частично заглубленные в грунт (террасного типа), имеют одну открытую для освещения и вентиляции сторону. Отдельные этажи располагают со сдвижкой в плане, зависящей от уклона рельефа, при этом на части кровли каждого этажа устраивают горизонтальную обваловку (см. рис. 8.30). Для движения людей предусматривают наклонные лифты, лестницы.

Как и в других типах зданий, у открытой стены проектируют основные помещения, за ними — коридор, освещаемый вторым светом, а далее — подсобные помещения (см. рис. 8.30).

Особенности расчета подземных зданий зависят от применяемых методов: методы строительной механики используют, если взаимодействие здания и грунта не учитывается, а конструкции рассчитывают на заданные нагрузки; активное давление грунта (или горное давление) считают известным, а пассивное (отпор) определяют исходя из соотношения деформационных характеристик грунта и конструкции. При расчете конструкций подземных зданий с учетом взаимодействия здания и грунта используют методы, ориентированные на применение современных программ расчета на компьютерах: конечных элементов, граничных элементов (МКЭ и МГЭ), граничных интегральных уравнений (ГИУ). При расчете необходимо учитывать действующую нормативную литературу. Применяемые способы практических расчетов подземных зданий связаны с особенностями производства работ, зависящих в первую очередь от степени заглубления здания, что влияет на значение и направление нагрузок от давления грунта и грунтовых вод. Как и при расчете любых зданий и сооружений, нагрузки на подземные конструкции делят на постоянные, длительные, кратковременные и особые; в расчет вводят их основные и особые сочетания. Постоянные нагрузки — вес частей сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций, вес и давление грунтов (насыпей, засыпок, грунтовых вод), нагрузка от расположенных над подземным зданием сооружений, дорожных покрытий, коммуникаций; усилия от предварительного напряжения арматуры.

Расчет по предельным состояниям первой группы должен предотвратить разрушение, опрокидывание или скольжение, всплытие заглубленных зданий или разрушение от действия силовых факторов и агрессивной среды; по предельным состояниям второй группы — образование трещин; чрезмерное или продолжительное раскрытие трещин, чрезмерные линейные или угловые перемещения. Постоянные нагрузки от собственного веса конструкций определяют в соответствии с их проектными размерами и удельным весом строительных материалов. В случае, если доля собственного веса конструкций составляет не более 5 % расчетного вертикального давления, собственный вес допускается не учитывать. В нагрузку на покрытии входят: вертикальное давление грунта; вес слоев изоляции и дорожной одежды (при расположении дорог над перекрытием), вес коммуникаций (при их расположении на покрытии). Вес слоев дорожной одежды, гидро-, теплоизоляции и коммуникаций принимают по данным проекта. Для зданий неглубокого заложения, расположенных под проезжей частью, определяют нагрузки от транспортных средств: легковых и грузовых автомобилей, троллейбусов, автобусов, а при наличии рельсового транспорта — от железнодорожных поездов, трамваев, метро. При расчете принимают расположение временной нагрузки на перекрытии и призмах обрушения. При заложении верха подземного здания менее 0,8 м временную транспортную нагрузку устанавливают вдоль и поперек здания, а при глубине заложения более 0,8 м ее заменяют весом эквивалентного слоя грунта

где pt — интенсивность временной нагрузки.

Надземные здания проектируют с устройством опор под зданиями, для их подъема над уровнем дневной поверхности на высоту 6...7 м, то есть на высоту небольших деревьев, и выше роста человека, чтобы человек мог свободно пройти под зданием (рис. 8.31).

Кроме того, соотношение ширины здания и высоты его подъема над поверхностью грунта должно обеспечивать поступление солнечного света к поверхности грунта. Здания могут опираться как на наклонные или вертикальные колонны, так и на поперечные стены с шагом до 6 м; для большей архитектурной выразительности могут быть использованы разветвляющиеся опоры. Конструктивной особенностью надземных зданий является необходимость устройства лестничной клетки и шахты лифта в нижней части здания, в пределах высоты его подъема над уровнем поверхности грунта.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: