Фундаменты, стены, отдельные опоры и перекрытия являются основными несущими элементами здания. Они образуют несущий остов - пространственную систему, обеспечивающую прочность и устойчивость здания.
В состав несущего остова могут входить различные конструктивные элементы, которые определяют конструктивную схему здания.
По характеру конструктивной схемы различают следующие основные типы зданий: с несущими наружными и внутренними стенами (бескаркасные), с полным каркасом, с несущими наружными стенами и внутренним каркасом.
В зданиях с несущими стенами все нагрузки воспринимают продольные и поперечные стены. Пространственную жесткость здания обеспечивают перекрытия, внутренние стены и лестничные клетки.
В зданиях с продольными несущими стенами плиты перекрытий располагают поперек здания. Устойчивость такой конструктивной схемы в поперечном направлении обеспечивается специально устраиваемыми поперечными стенами, которые не несут нагрузки от перекрытий (рис. 2, а). Такие поперечные стены возводятся лишь для ограждения лестничных клеток и в местах, где они нужны для придания устойчивости наружным стенам. Применение этой конструктивной схемы дает большие возможности для решения планировки помещений.
Рис. 2. Здание с продольными (а) и поперечными (б) несущими стенами: 1 - поперечная стена; 2 - продольная стена; 3 - перекрытие
В зданиях с поперечными несущими стенами плиты перекрытий располагают вдоль здания (рис. 2,б). В таких зданиях обеспечена большая жесткость системы, однако увеличивается общая протяженность несущих внутренних стен. Но такое решение часто является рациональным, так как к конструкциям наружных ненесущих продольных стен предъявляются только теплозащитные требования и для их устройства можно применить легкие эффективные материалы.
Иногда применяется смешанный вариант, при котором опорами для перекрытий служат как продольные, так и поперечные стены.
Рис. 3. Гражданское здание с полным каркасом: 1 - колонна; 2 - ригель; 3 - навесная стена.
В каркасных зданиях (рис. 3 и 4) несущий остов состоит из колонн, размещаемых по периметру и внутри здания, и горизонтальных связей (балок, ригелей), на которые опираются перекрытия. Такой каркас называется полным. В этом случае наружные и внутренние стены выполняют только ограждающие функции и могут быть самонесущими или навесными.
Рис. 4. Одноэтажное промышленное здание: 1 -колонна; 2-ферма покрытия; 3 -плита покрытия; 4 - самонесущая стена; 5 - фундаментная балка
По характеру работы каркасы бывают трех типов: рамные, связевые и рамно-связевые. Стойки и ригели рамного каркаса (рис. 5,а) соединяются между собой жесткими узлами и образуют поперечные и продольные рамы, воспринимающие все действующие на каркас вертикальные и горизонтальные нагрузки.
В зданиях со связевым каркасом (рис. 5,б) узлы между стойками и ригелями нежесткие, поэтому для восприятия горизонтальных нагрузок (например, ветровых) необходимы дополнительные связи. Роль этих связей в многоэтажных зданиях выполняют чаще всего перекрытия, образующие горизонтальные диафрагмы и передающие горизонтальные нагрузки на жесткие вертикальные диафрагмы (стены лестничных клеток, шахты лифтов, железобетонные перегородки и др.).
Рис. 5. Схемы рамного (а) и связевого (б) каркасов: 1 - элементы каркаса; 2 - жесткий узел; 3 - горизонтальная диафрагма; 4 - вертикальные поперечная и продольная диафрагмы
В практике строительства часто применяют здания с комбинированным типом каркаса, который называется рамно-связевым. В нем в одном направлении ставят рамы, в другом связи.
Рис. 6. Здание с неполным каркасом: 1-несущая стена; 2-внутренняя колонна; 3- ригель; 4 - перекрытие
Если стойки (колонны) расположены только внутри здания с несущими наружными стенами, каркас называется неполным (рис.6).
В гражданском строительстве применяются все перечисленные конструктивные схемы зданий.
При проектировании промышленных зданий применяют, как правило, каркасную схему. Конструктивными элементами этих зданий являются колонны, подкрановые балки, стропильные балки или фермы, плиты покрытий. Стойки (колонны) и несущие элементы покрытий (балки или фермы) образуют поперечные рамы каркасов, которые в продольном направлении связаны плитами покрытия, подкрановыми балками и связями.
Материалом для конструкций каркаса служит, как правило, сборный железобетон, реже сталь. В малоэтажных зданиях стойки внутреннего каркаса иногда выкладывают из кирпича, в деревянном строительстве каркас выполняют из дерева.
Ю. М. Соловей Основы строительного дела. - М.: Стройиздат, 1989г. - 429с.