Переходные конструкции с плоскими балками (RC-балка)

Конструкция RC-балки является промежуточным видом между обычной балкой и безбалочным перекрытием. Преимущество таких конструкций - в увеличении высоты помещения, уменьшении высоты конструкции перекрытия и, следовательно, экономичности.

Использование конструкции плоских балок уменьшает высоты переходных этажей, что удобно для размещения инженерного обрудования. Исследованиями установлено, что плоская балка способна снижать напряжения и повышать конструктивную сейсмостойкость здания.

Принципы проектирования плоских балок

1. Регулирование нагруженности и пластичности плоских балок.
2. Регулирование нагруженности и пластичности узла сопряжения плоских балок.
3. Ограничение трещиностойкости и деформативности плоских балок.
4. Регулирование сложного напряженного состояния плоских балок.

Работа под нагрузкой переходной конструкции с плоскими балками

Существует три вида переходных конструкций:

1. стены-диафрагмы выше переходного этажа поддерживаются балками и колоннами;
2. колонны выше переходного этажа опираются на балки;
3. верхние стены-диафрагмы опираются на балки.

Проводился анализ трех приведенных выше видов переходных конструкций при расположении переходных конструкций на 1-м, 5-м и 10-м этажах (этажность зданий - 20 и 30 этажей). Результаты анализа представлены в виде графиков на рисунках ниже.

Исследования влияния жесткости переходной балки на внутренние усилия элементов конструкций здания показали, что следует находить максимальную и минимальную жесткости переходной балки при проектировании зданий 7, 8-балльной сейсмостойкости. Необходимо также при сейсмическом воздействии исследовать суммарные усилия, передаваемые стенами-диафрагмами на колонны; поддерживающими колоннами на каркасные колонны, поддерживающими стенами на каркасные колонны.

Распределение сейсмического воздействия в стенах-диафрагмах с поддерживающими балками и колоннами (кН)

а - переходные конструкции на 10-м этаже; b - переходные конструкции на 5-м этаже; с - переходные конструкции на 1 -м этаже

Распределение относительных смещений в стенах-диафрагмах с поддерживающими балками и колоннами

а - переходные конструкции на 10-м этаже; b - переходные конструкции на 5-м этаже; с - переходные конструкции на 1 -м этаже

Суммарные усилия, передаваемые стенами-диафрагмами на колонны (кНм)

Балльность проектирования		Переходный этаж с плоскими балками (минимальная жесткость)		Переходный этаж с обычными балками (максимальная жесткость)
		7 баллов	8 баллов	7 баллов	8 баллов
30 этажей; переходный 10-й этаж	V	758	1018	1523	2392
	N	18 878	23 873	22 432	26 420
30 этажей; переходный 5-й этаж	V	739	922	1475	2222
	N	22 582	20 037	23 494	30496
32 этажа; переходный 1-й этаж	V	1549	1811	4034	5466
	N	27 464	33 514	28 361	35 641
20 этажей; переходный 10-й этаж	V	426	554	968	1528
	N	9149	11 249	10 665	14 435
20 этажей; переходный 5-й этаж	V	464	565	1022	1557
	N	12911	15 699	14 290	18 798
22 этажа; переходный 1 -й этаж	V	853	966	2295	3175
	N	16 606	19 530	17410	21 460

Суммарные усилия, передаваемые поддерживающими колоннами на каркасные колонны (кНм)

Балльность проектирования		Переходный этаж с плоскими балками (минимальная жесткость)		Переходный этаж с обычными балками (максимальная жесткость)
		7 баллов	8 баллов	7 баллов	8 баллов
30 этажей; переходный 10-й этаж	V	1407	2167	1989	3258
	N	16 907	22 367	17 959	24 684
30 этажей; переходный 5-й этаж	V	1454	2119	2091	3295
	N	20 342	26 372	21 597	28 952
32 этажа; переходный 1-й этаж	V	2284	3094	4621	6709
	N	23 853	30 248	25 200	32 550
20 этажей; переходный 10-й этаж	V	797	1187	1272	2082
	N	8273	10718	9345	12 860
20 этажей; переходный 5-й этаж	V	833	1193	1318	2078
	N	И 599	14 839	12 702	16 978
22 этажа; переходный 1 -й этаж	V	1248	1683	2277	3355
	N	15 204	18 930	15 997	20 417

Суммарные усилия, передаваемые поддерживающими колоннами на каркасные колонны (кНм)

Балльность проектироваиия		Переходный этаж с плоскими балками (минимальная жесткость)		Переходный этаж с обычными балками (максимальная жесткость)
		7 баллов	8 баллов	7 баллов	8 баллов
30 этажей; переходный 10-й этаж	V	1918	2753	2020	3100
	N	13 303	18 508	14 866	21 351
30 этажей; переходный 5-й этаж	V	2088	2958	1937	2882
	N	16 478	22 688	17 647	24 757
32 этажа; переходный 1-й этаж	V	3499	4794	4673	6588
	N	18 824	25 094	19 931	26 811
20 этажей; переходный 10-й этаж	V	881	1264	944	1495
	N	6790	9525	7698	11 413
20 этажей; переходный 5-й этаж	V	1013	1408	1060	1600
	N	9171	12 536	10 207	14 527
22 этажа; переходный 1-й этаж	V	1486	2006	2387	3432
	N	11 736	15 498	12 922	17 457

Из таблиц видно, что для исследуемых трех видов переходных конструкций существуют следующие общие свойства. Применение переходных плоских балок снизило жесткость конструкций. При этом суммарные усилия, передаваемые поддерживающими конструкциями на колонны относительно не высоки, что повышает конструктивную сейсмостойкость здания. При высоком уровне сейсмичности жесткость переходной конструкции с плоскими балками также достаточна.

Примеры зданий с плоскими балками

Шэньчжэньская гостиница построена в 1996 году. Конструкция каркасного ствола имеет 12 этажей, на 4-м этаже установлен переходный этаж с плоскими балками. Сечение балки составляет 1500x2000x1200 мм, пролет 8,4-10 м. Сечение колонн каркаса 900x900 мм. Отношение пролета к высоте балки равно 7:8,4. План переходного этажа представлен на рисунке.

Жилой дом, построенный в 1998 году, имеет высоту 15-18 этажей, на 1-м этаже установлен переход с плоскими балками. Сечение переходной балки составляет 2000...2500x800... 1000 мм, пролет 8,4-10 м. Сечение колонн 900x900 мм, а отношение пролета к высоте балки равно 10. План переходного этажа представлен на рисунках ниже.

План переходного этажа гостиницы

План переходного этажа жилого дома

1 - вход/выход автостоянки; 2 - полоса последующего замоноличивания

План квартир типового этажа жилого дома