Комбинированные сталебетонные конструкции

Особенности конструкций

Когда идет речь о комбинированных конструкциях, многие часто путают их с комплексными конструкциями. В тоже время между ними существуют принципиальные различия.

В комплексных конструкциях элементы состоят из нескольких материалов, вместе воспринимающих внешние нагрузки. Например, железобетонные балки с профилями из металлопроката, колонны со стальными профилями, трубобетонные колонны и т.д. Элементы таких конструкций состоят из стали и бетона и полностью используются достоинства разных материалов.

Комбинированные конструкции - это конструкции, состоящие из элементов, которые выполнены из разных материалов. Пример комбинированных конструкций: внутренний железобетонный каркас с внешними несущими кирпичными стенами; стальной каркас с цилиндрическими железобетонными ядрами жесткости. В этой главе рассмотрены сталебетонные комбинированные конструкции - стальной каркас с железобетонными ядрами жесткости.

В практике комбинированные конструкции часто применяются совместно с комплексными конструкциями. Так комплексные конструкции широко применяются в конструкции ядра жесткости: железобетонного, стального, железобетонного с жесткой арматурой и др. В таких конструкциях используется большая жесткость ядра жесткости для восприятия горизонтальных нагрузок (железобетонные стены-диафрагмы, профилированные железобетонные стены-диафрагмы) и прочность стальных иду,других комплексных элементов, воспринимающих вертикальные нагрузки. В результате в остове здания используются все достоинства разных материалов.

Комплексные элементы, имеющие высокую прочность часто применяются в высотных железобетонных зданиях. Например, переходные балки, опоры каркаса, стены-диафрагмы высотных зданий.

Достоинства и недостатки комбинированных и комплексных конструкций

Комбинированные конструкции в сравнении с комплексными имеют следующие достоинства:

1. меньший размер элемента конструкции. У элементов стальных и комплексных конструкций большая жесткость, поэтому при одинаковых уровнях нагруженности можно значительно уменьшать размеры колонн и увеличивать фактические эксплуатационные площади. Так же при больших пролетах, если в комплексных конструкциях использовать стальные балки, можно увеличить надежность здания;
2. собственный вес конструкции. При повышении жесткости материала и уменьшении сечения элемента собственный вес конструкции уменьшается. По сравнению с железобетонными конструкциями стоимость смешанных конструкций значительно уменьшается;
3. высокая скорость возведения. Железобетонный ствол и внешний каркас здания могут возводиться отдельно, скорость возведения смешанной конструктивной системы больше, чем у обычных железобетонных конструкций и приблизительно равна скорости возведения стальных конструкций;
4. сейсмостойкие свойства. Пластичность элементов стальных или комбинированных конструкций обычно выше, чем железобетонных конструкций. Если ведется оптимальное рроектирование, то сейсмостойкие свойства смешанных конструкций достигаются более высокие, чем у железобетонных.

Смешанные конструкции по сравнению с комбинированными имеют следующие недостатки:

1. больший расход стали при производстве конструкций. В общих случаях расход стали смешанных конструкций больше расхода стали на железобетонные конструкции и в итоге стоимость смешанных конструкций выше стоимости железобетонных;
2. высокие требования при возведении. К смешанным конструкциям предъявляются более высокие требования по технологии возведения, чем для железобетонных конструкций.

Сравнение смешанных и стальных конструкций

Смешанные конструкции по сравнению со стальными конструкциями имеют следующие достоинства:

1. меньший расход стали при производстве конструкций. Железобетонный ствол является главным элементом, который оказывает сопротивление горизонтальным силам, и расход стали на смешанный вариант ствола меньше, чем у каркасно-опорных систем стальных конструкций;
2. высокая жесткость монолитных зданий. Жесткость железобетонного ствола намного больше жесткости ствола со стальными опорами. Монолитные участки смешанной конструктивной системы здания имеют большую жесткость, и такие решения всегда удовлетворяют требованиям комфортности при нормальных условиях эксплуатации и в тоже время после землетрясения степень разрушения несущих и неконструктивных элементов очень мала;
3. конструкции имеют хорошую огнестойкость и коррозионную стойкость. Огнестойкость и коррозионная стойкость железобетонного ствола намного выше, чем у каркасно-опорных систем стальных конструкций.

Смешанные конструкции по сравнению со стальными конструкциями имеют следующие недостатки: