Конструкции подземной части крупнопанельных зданий

На выбор конструкции подземной части зданий влияет ряд факторов: категория грунта по сейсмическим свойствам, сейсмичность района строительства, высота здания, его конфигурация в плане, функциональное назначение и т. д. Для малоэтажных зданий обеспечение устойчивости при расчетном сейсмическом воздействии не является серьезной проблемой, поэтому вопросу понижения центра тяжести объекта внимание не уделяется, но для высокого здания' он является весьма важным. Решать его можно двумя путями: увеличением заглубления подошвы фундамента и снижением массы верхних этажей. Существует мнение, подкрепленное наблюдениями за поведением реальных объектов во время землетрясений и исследованиями, что по мере заглубления здания снижаются ускорения и увеличивается затухание. По всей видимости, оба эти момента и учитываются в первую очередь в Японии при разработке высоких зданий: глубина подземной части принимается в пределах 1/3-1/5 высоты надземной части. Подземные части зданий эксплуатируются, что повышает оправданность затрат на их возведение.

В нашей стране опыт строительства крупнопанельных зданий с эксплуатируемой подземной частью незначителен. Одной из причин следует считать существующее в нормах проектирования зданий для сейсмических районов ограничение их высоты. Практически, массовая застройка осуществляется зданиями, не превышающими девяти этажей. Принимается во внимание также экономический фактор, поскольку с повышением этажности увеличивается расход металла на обеспечение требуемой сейсмостойкости объектов. Расчеты показывают, что переход от строительства пятиэтажных зданий к девятиэтажным приводит к увеличению затрат металла на 14-42 % в зависимости от климатического района. Таким образом, задача разработки конструкций подземной части сейсмостойких зданий не является однозначной. Прежде всего учитываются грунтовые условия площадки строительства. Выбор типа фундамента решается с учетом возможности отрыва подошвы от грунта в результате сейсмического воздействия. Частичный отрыв может быть допущен при фундаментах из монолитного железобетона, а также из перекрестных монолитных или сборно-монолитных лент. Глубину заложения подошвы фундаментов при грунтах I и II категорий по сейсмическим свойствам рекомендуется назначать в соответствии с требованиями для несейсмических районов, но не менее половины высоты надземного этажа. При грунтах III категории должны приниматься специальные меры по устройству надежного основания в соответствии с требованиями норм по проектированию оснований зданий и сооружений. В случае возведения девятиэтажных зданий на площадке сейсмичностью 9 баллов, а также зданий высотой более девяти этажей при сейсмичности 7 и 8 баллов глубину заложения фундаментов целесообразно увеличивать за счет устройства подвалов и подземных этажей с высотой помещений, равной высоте помещений надземных этажей. Следует заметить, что величина заглубления принимается не от отметки ±0,000, а от уровня спланированного грунта.

Подвалы следует располагать, как правило, под всем зданием, а в случае блокированного здания - под всей блок-секцией. При этом обязательным условием должно быть соблюдение симметрии размещения подвала в плане относительно взаимно перпендикулярных осей здания. Переход от подвальной части к бесподвальной должен производиться уступами не круче 1:2. Фундаменты примыкающих объемов рекомендуется заглублять одинаково на протяжении не менее 1 м в обе стороны от антисейсмического шва. Размеры уступов в случае скальных грунтов не ограничиваются.

Конструкции фундаментов, стен подвалов и подземных, этажей зданий до девяти этажей включительно могут выполняться как в сборных конструкциях, так и в монолитном железобетоне (рис. 1.7 и 1.8). В зданиях выше девяти этажей следует предусматривать преимущественно монолитный вариант подземной части здания.

Подземная часть зданий может иметь свайное основание с ростверком из монолитного железобетона. Возможны два типа свайных фундаментов: с высоким ростверком, опирающимся только на сваи и с низким ростверком, покоящимся как на сваях, так и на грунте.

Непременным условием при разработке конструкций подземной части сейсмостойких зданий является обеспечение надежных связей сборных элементов надземной и подземной частей. Решение связей принимается аналогично связям панелей стен и перекрытий.

Под несущие и самонесущие стены, как правило, принимаются ленточные фундаменты. Наиболее распространен вариант из сборных бетонных блоков или железобетонных панелей. Класс бетона обычно принимается не ниже В10. При использовании блоков их перевязка производится на глубину не менее 1/3 высоты в каждом ряду. С целью обеспечения совместной работы фундаментных лент продольного и поперечного направлений осуществляется перевозка вертикальных швов кладки в углах и местах пересечений.

Фундаментные блоки и панели монтируются на подушки из сборных элементов, поверх которых устраиваются растворные либо бетонные сплошные пояса, армированные стержнями диаметром не менее 10 мм в количестве трех при сейсмичности 7 баллов, четырех при сейсмичности 8 баллов и шести при 9 баллах (рис. 1.7, а и б). Эта продольная арматура связывается поперечными стержнями диаметром 6 мм не реже чем через 400 мм по длине пояса. В случае использования для фундамента панелей монолитные пояса указанной выше конструкции не устраиваются. Арматуру располагают внутри панелей, в нижних частях с выведением ее в шпоночные выемы, в пределах которых она сваривается с аналогичной арматурой соседних элементов (рис. 1.9). В этом случае количество продольных стержней принимается не менее 2еП2 A-II при расчетной сейсмичности 7 и 8 баллов и 4012 A-II при расчетной сейсмичности 9 баллов. Арматура соединяется с каркасами панелей либо представляет самостоятельные сварные плоские или пространственные каркасы. Фундаментные подушки под сборные элементы в ряде случаев выполняются из монолитного железобетона класса не ниже В7,5. Для связи с блоками и панелями подземной части из монолитного бетона подушки предусматриваются выпуски арматуры или закладные детали. В современной практике проектирования сейсмостойких зданий полностью монолитные подземные части встречаются реже сборных.

На скальных грунтах основания и сейсмичности 7 и 8 баллов исключается опасность неравномерности осадок, в связи с чем имеется возможность сократить расход стали за счет изъятия ее из поясов сборных фундаментов.

Панельные элементы подземной части должны иметь поверху такие же горизонтальные связи на сварке арматуры, как и в нижней части.

Действующими нормами площадки с уклонами выше 15° относятся к категории неблагоприятных. При меньших уклонах наиболее приемлемым следует считать вариант предварительного выравнивания грунта за счет подрезки склона и одинаковое заложение подошвы фундаментов (рис. 1.10). Подпорные стенки могут не возводиться. Осуществляется планирована откосов без их укрепления. В случае возведения подпорных стенок последние снабжаются зубом по подошве для снижения опасности соскальзывания грунта от сейсмических нагрузок в сторону здания .(рис. 1.10, а и б). На грунтах выше средней прочности возможен вариант, когда одна из стен подземной части выполняет частично функцию подпорной стенки (рис. 1.10, б). В этом случае последняя должна быть рассчитана на давление грунта с учетом усиления этого эффекта по время землятрясения. Подземная часть здания должна возводиться из монолитного железобетона. Лто же касается конструкции фундамента здания, возводимого на выровненной площадке, то она решается так же, как и для ровных площадок.

Свайное основание проектируется по нормам, специально разработанным для такого рода конструкций. Ростверк делается монолитным в виде непрерывных лент (рис. 1.8, в).

Площадки с вечномерзлыми грунтами требуют особого подхода к разработке конструкции фундаментов. Они не должны приводить к нарушениям естественного состояния основания в течение всего периода эксплуатации объекта. Последнее достигается устройством высокого ростверка. Примером может служить разработанная ЛенЗНИИЭП конструкция подземной части здания серии 122М (рис. 1.8, в).

Однако здания на частично незаглубленных сваях, подобно зданиям с первыми "гибкими" этажами, как правило, получают повреждения и даже разрушения во время землетрясений. Избежать повреждений можно введением в конструкции фундаментов включающихся и выключающихся связей.