Конструкция перекрытий гражданских зданий

Конструкции перекрытий испытывают силовые воздействия от постоянных, временных и особых нагрузок, подвергаются акустическим воздействиям, воздействиям тепловых потоков на чердачные перекрытия и на перекрытия над подпольями и проездами. В соответствии с воздействиями к конструкциям перекрытий предъявляют ряд требований:

Статические - обеспечение прочности и жесткости.

Прочность определяется способностью перекрытия, не разрушаясь, выдерживать нагрузки (собственный вес, полезная и временная нагрузка).

Жесткость характеризуется величиной относительного прогиба конструкции (отношение абсолютного прогиба конструкции к ее пролету'), нормируемого в пределах 1/200 пролета для жилых зданий.

Звукоизоляционные - определяются функциональными особенностями разделяемых помещений. Звукоизолирующая способность должна обеспечиваться от ударного, воздушного и структурного шумов.

Теплотехнические - предъявляются к перекрытиям, разделяющие помещения по вертикали с различными температурными режимами. Эти требования устанавливают для чердачных, цокольных перекрытий, а так же для перекрытий над проездам.

Противопожарные - устанавливают в зависимости от класса здания и диктуют выбор материала и тип несущих конструкций.

Специальные - водо- и газонепроницаемость, био- и химическая стойкость. Эти требования возникают, если перекрытия разделяют помещения с различной влажностной или агрессивно-химической средой (прачечные, санузлы и бани или химических лаборатории, котельные и т.п.)

Перекрытия можно классифицировать по следующим признакам:

• по местоположению в здании - цокольные, междуэтажные, чердачные;
• по конструктивному решению - балочные, безбалочные;
• по материалу - железобетонные (сборные и монолитные), со стальными или деревянными несущими балками;
• по звукоизоляции - на акустически однородные и неоднородные (слоистые);
• по методу монтажа - на сборные, монолитные, сборно-монолитные;
• по пожарной опасности - непожароопасные (КО), малопожароопасные (KI) и умеренно пожароопасные (К2).*

Безбалочные перекрытия

Безбалочные (плитные) перекрытия выполняются из железобетонных панелей или плит (настилов), имеющих различные конструктивные схемы опирания (рис. 19.1):

• 1. по двум сторонам на несущие - продольные или поперечные стены;
• 2. по трем или четырем сторонам;
• 3. с опорами по углам панели перекрытия на колонны здания;
• 4. по короткой стороне и двум углам;
• 5. по двум смежным сторонам и одному углу;
• 6. с опорой по двум коротким сторонам плит перекрытий на стены или ригели;
• 7. по двум коротким и одной длинной стороне.

Сечение панелей и настилов может быть: сплошным, одно, - двух или трехслойным (с расположением плотного и тяжелого бетона в нижней или нижней и верхней зонах сечения), либо многопустотными (рис. 19.2). Существует большая номенклатура изделий панелей и настилов перекрытий.

Многопустотные настилы - высотой 220 мм, используют для пролетов от 2,4 до 7.2 м (с кратностью в 60 см.), а высотой 300 мм - для пролетов - 9,0; 10,5 и 12,0 м.

Сплошные плоские железобетонные панели высотой 140 (160) мм, длиной 4,2?6.3 м и шириной 2,4?4,2 м, применяют в перекрытиях крупнопанельных зданий с опиранием по контуру или на три стороны.

Ребристые настилы или плиты типа 2Т применяют для перекрытий пролетов более 9,0 м в общественных зданиях, в сочетании с устройством конструкции подвесного потолка.

Для создания жесткого горизонтального диска, связывающего несущие элементы здания в пространственную устойчивую систему, осуществляют ряд конструктивных мероприятий:

• сборные железобетонные настилы связывают между собой и с несущими стенами стальными анкерами;
• в стыковых гранях панелей и настилов предусмотрено рифление, позволяющее создавать шпоночные швы путем заполнения цементно-песчаным раствором пазы между плитами.

Глубина заделки настилов в стенах панельных зданий колеблится от 70 мм (внутренние стены) до 90 мм (наружные). В кирпичных и крупноблочных зданиях площадка опор плит перекрытий составляет 110 мм (рис 19.3).

Зазор между торцами настилов и наружными стенами утепляют эффективными теплоизоляционными материалами.

При каркасной конструктивной системе возведения зданий возможны решения безбалочной конструкции перекрытий. Такие решения рассмотрены в главе Каркасы.

Балочные перекрытия

Балочные перекрытия собирают из несущих балок и заполнения между ними - наката. Балки могут выполняться из дерева, железобетона, металла.

Перекрытия по деревянным балкам устраивают только в малоэтажном строительстве, в районах, где лес является местным строительным материалом.

Пожарные нормы запрещают применять деревянные перекрытия в домах, высотой более двух этажей.

Деревянные балки могут иметь сплошное или составное сечение. Для опирания элементов (межбалочного заполнения - наката) по бокам балок прибивают бруски, называемые черепными.

Концы балок, заведенных в несущие стены, антисептируют, изолируют 2-мя слоями рубероида и анкеруют в каменных стенах (рис 19.4). Заполнение между балками выполняют из щитового дощатого наката.

Деревянные перекрытия относятся к акустически слоистым конструкциям. Для обеспечения звукоизоляции на накате располагают звукоизоляционный слой по водоизоляционной стяжке. Стяжка выполняется из рулонных материалов или по смазке глиняно-песчанным раствором. Для звукоизоляции используют минераловатные плиты или другие эффективные легкие пористые материалы.

Дощатые полы в деревянных перекрытиях выполняют по лагам, уложенным на балки по упругим прокладкам. Для вентиляции подпольного пространства, по углам помещения устраивают вентиляционные решетки. Потолки оштукатуриваются или подшиваются листами сухой штукатурки.

Перекрытия по железобетонным балкам состоят из балок таврового сечения, устанавливаемых с шагом 600, 800, 1000 мм и межбалочного заполнения из плит бетонного наката, пустотных легкобетонных блоков или керамических камней (рис 19.5).

Поверх наката укладывают звукоизолирующий слой. Снизу накат и балки штукатурят.

Балочные конструкции перекрытий по стальным балкам в настоящее время редко применяют в новом строительстве, но достаточно широко при реконструкции и ремонте существующих зданий.

Несущие стальные балки двутаврового сечения устанавливают с шагом 1,0-1,5 м друг от друга и используют сгораемое или несгораемое заполнение. Концы балок заанкеревают в стенах, с устройством в местах их опор распределяющих бетонных подушек.

При сгораемом заполнении на нижние полки балок укладывают дощатый накат, по которому располагают звукоизоляционный слой. На верхние полки настилают деревянные лаги с укладываемым по ним дощатым полом.

Несгораемое межбалочное заполнение выполняют из монолитного или сборного железобетона (сборные бетонные и керамические блоки и плиты).

Монолитную железобетонную плиту толщиной в 60-80 мм располагают в плоскости верхних полок балки, а балка по своей высоте омоноличивается. При таком решении получается ребристая конструкция с ребрами вниз (рис. 19.6).

При сборном варианте элементы наката укладывают по нижним полкам балок, при этом они не несут нагрузку, приходящуюся на перекрытие, что позволяет использовать керамические, шлакобетонные и гипсошлаковые блоки и плиты. При реконструкции зданий используют плиты типа ПРТМ, укладываемые по нижним полкам стальных балок.

Монолитные перекрытия

Монолитные перекрытия (рис. 19.7) взводятся на строительной площадке при помощи щитовой или туннельной опалубки. По своей, конструктивной схеме они могут быть:

• ребристыми (балочными), состоящие из главных и вспомогательных балок, объединенных монолитной плитой;
• кессонными с взаимопересекающимися балками одинаковой высоты;
• безбалочными - в виде сплошной монолитной плиты, опираемой на вертикальные несущие конструкции.

Ребристые перекрытия состоят из плиты, второстепенных(ребер) и главных (прогонов) балок. Высота главных балок выше второстепенных. При квадратном плане перекрываемого помещения применяют вариант кессонного перекрытия, в котором все ребра, поддерживающие плиту перекрытия имеют одинаковую высоту.

Все элементы перекрытия балочной (плиты и балки), а также безбалочной систем (плиты и колонны) жестко связанны между собой.

Монолитные безбалочные перекрытия работают по схеме многопролетной неразрезной конструкции, с опорами на несущие стены. Защемление несущих монолитных перекрытий осуществляется по контуру или по трем сторонам (рис. 19.8).

Получили распространение монолитно-сталежелезобетонные перекрытия, применяемые в общественных зданиях. В таком перекрытии, в качестве арматуры и, одновременно, опалубки служит оцинкованный стальной профилированный настил, высотой волны 80 мм, по которому укладывается бетонный слой в 40 мм, создавая общую высоту плиты перекрытия в 120 мм. Штампованный профилированный настил крепится к несущим двутавровым металлическим балкам при помощи штырей Для повышения несущей способности перекрытия в гофры настила могут быть проложены арматурные стержни.

Сборно-монолитные перекрытия

Сборно-монолитные перекрытия устраивают по нижним сборным плитам "скорлупам", выполняющих роль несъемной опалубки, и верхнего слоя монолитного бетона, толщиной 100-120 мм. Сборные скорлупы (толщиной 40-60 мм) опирают на несущие стены и подпирают на период монтажа телескопическими металлическими стойками (рис. 19.8).

Сборно-монолитные перекрытия могут быть решены с использованием вкладышей из легкобетонных керамических или других видов легкобетонных камней (рис. 19.9). Такой вид сборно-монолитного перекрытия представляет собой часторебристую конструкцию, с небольшим расстоянием между монолитными ребрами, определяемым размерами камня-вкладыша.

Камни-вкладыши укладываются параллельными рядами по разреженной опалубке. В образованные между камнями зазоры устанавливают арматурные каркасы, а поверху укладывают металлическую сетку и производят бетонирование. После твердения бетона образуется перекрытие с монолитными ребрами, в его толще, с плоской поверхностью потолка, подготовленной под отделочные работы.

Междуэтажные перекрытия должны обеспечивать защиту от распространения воздушного и ударного шумов. Это требование обеспечивается применением как акустически однородных, так и акустически неоднородных перекрытий (рис. 19.10).

Акустически однородные перекрытия выполняются настилкой полов непосредственно по несущим однослойным или слоистым железобетонным панелям, масса которых достаточна для погашения воздушного шума до нормативного уровня. Энергия ударного шума гасится устройством упруго -мягких полов непосредственно по железобетонным несущим элементам перекрытий. Материалами для таких полов могут служить двухслойные рулонные покрытия - теплозвукоизоляционный линолеум на мягкой пористой основе или ковровые покрытия различных видов.

Акустически неоднородные конструкций междуэтажных перекрытий применяют в следующих четырех основных вариантах:

• со слоистым полом, с раздельным полом, с раздельным потолком;
• с раздельным полом и потолком (рис. 19. 10).

Первые два вида представляют собой конструкцию, в которой полы устраивают по звукоизоляционным прокладкам (сплошным или ленточным), укладываемых по несущей части перекрытия.

Нормативный уровень звукоизоляции воздушного и ударного шумов достигается всем комплексом слоев конструкции перекрытия. При повышенных требованиях к уровню звукоизоляции перекрытия, применяют подвесные потолки.

Примечания

* Классификация приведена на основании СНиП 21 - 07 - 97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений".