Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет

А.П. Денисова

НЕСУЩИЙ ОСТОВ МНОГОЭТАЖНЫХ
И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Учебное пособие
по дисциплинам «Конструкции гражданских и промышленных зданий»,
«Архитектура гражданских и промышленных зданий»
для студентов специальностей «Архитектура»,
«Промышленное и гражданское строительство»

Саратов 2009

УДК 624.014
ББК 38.54
Д 33
Рецензенты:
Кафедра «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения»
Саратовского государственного аграрного университета
им. Н.И. Вавилова
Доктор архитектуры, профессор Н.А. Попова
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного технического университета
Денисова А.П.
Д 33 Несущий остов многоэтажных и высотных зданий: учеб. пособие /
А.П. Денисова. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. 108 с.
ISBN 978-5-7433-2070-7
Рассмотрены типы несущих остовов многоэтажных и высотных
зданий, их конструктивные системы, статические схемы, обеспечение
жесткости и устойчивости. Приведены многочисленные схемы,
диаграммы, несущие остовы существующих зданий с анализом
обеспечения их жесткости и устойчивости.
Пособие предназначено для студентов специальностей
«Архитектура», «Промышленное и гражданское строительство» и
может быть полезно для широкого круга инженерно-технических
работников проектных организаций.

УДК 624.014
ББК 38.54

© Саратовский государственный
технический университет, 2009
ISBN 978-5-7433-2070-7

© Денисова А.П., 2009

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время строятся и проектируются многоэтажные и
высотные здания для многих городов России – от Калининграда до Владивостока. Все активнее в процесс проектирования высотных зданий включаются отечественные специалисты: архитекторы, конструкторы, специалисты по производству новых материалов, технологии строительства, по
системам безопасности и методам управления этим сложным и наукоемким процессом.
Все это дало толчок дальнейшему совершенствованию подготовки
специалистов в строительных и архитектурных вузах страны. За последнее
время опубликовано много учебных изданий по многоэтажным и высотным зданиям, написанных специалистами и преподавателями г.г. Москвы
(МАРХИ, МГСУ), Самары (СГСУ), Томска.
Настоящее пособие предназначено для студентов специальностей
«Промышленное и гражданское строительство», «Архитектура» строительных вузов и соответствует специальным разделам курсов «Архитектура
промышленных и гражданских зданий», «Конструкции гражданских и
промышленных зданий».
В работе особое внимание уделено конструктивным системам
бескаркасных, каркасных и смешанных (с неполным каркасом) несущих
остовов многоэтажных и высотных зданий, обеспечению их пространственной жесткости и устойчивости, зависимости этажности здания от конструктивной системы и расчетной статической схемы несущего остова.
Рассмотрены статические схемы несущего остова, нагрузки, действующие
на здание, расчетные схемы несущего остова.
Пособие состоит из четырех глав.
Первая глава, самая небольшая, посвящена типам несущих остовов
зданий и их существенным различиям.
3

Вторая глава рассматривает различные конструктивные системы и
подсистемы бескаркасных, каркасных и смешанных несущих остовов
многоэтажных и высотных зданий. Особое внимание уделяется подсистемам конструктивных систем, уточняющих конструктивное решение несущего остова. Определены конструктивные системы для зданий с подвешенными этажами. Здесь же рассматриваются статические схемы несущего
остова, их особенности в восприятии вертикальных и горизонтальных
нагрузок, действующих на здание. Приводятся определения, схемы,
диаграммы, примеры существующих зданий с анализом их конструктивных систем, подсистем, статических схем.
Третья глава посвящена расчетным статическим схемам несущего
остова. Приведены основные нагрузки, действующие на здание, даны
рекомендации для построения статических схем несущего остова зданий.
Четвертая глава, самая большая, посвящена вопросам обеспечения
пространственной жесткости и устойчивости несущего остова многоэтажных и высотных зданий. Для бескаркасных, каркасных и смешанных
несущих остовов, их конструктивных систем и статических схем подробно
рассмотрены вопросы обеспечения жесткости и устойчивости – расположение диафрагм жесткости, устройство горизонтальных жестких дисков,
применение фасадных жестких рам. В этой части приведены многочисленные примеры зданий (построенных и проектируемых), определение типа
несущего остова, вида конструктивной системы и статической схемы,
проведен анализ обеспечения жесткости.

4

1. ТИПЫ НЕСУЩЕГО ОСТОВА МНОГОЭТАЖНЫХ
И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Несущий остов здания – это комбинация элементов конструкций,
обеспечивающая его геометрическую неизменяемость, эксплуатационную
прочность и устойчивость.
В несущем остове здания выделяют следующие конструктивные
элементы (рис. 1):
- вертикальные – колонны, стойки, столбы, стены;
- горизонтальные – покрытие, перекрытия, фундаменты;
- связевые – диафрагмы жесткости.

Рис. 1. Конструктивные элементы несущего остова зданий

Основным признаком для классификации

несущих остовов много-

этажных (МЗ) и высотных (ВЗ) зданий является конструктивное решение
вертикальных элементов (опор).
5

Известны два вида вертикальных опор:
- стержневые (столбы, стойки, колонны),
- плоские (стены).
Исходя из такого определения вертикальных опор, различают
следующие типы несущих остовов МЗ и ВЗ (рис. 2).

Рис. 2. Типы несущего остова многоэтажных и высотных зданий

1.1. Бескаркасный несущий остов
Бескаркасный (стеновой) несущий остов состоит из фундамента,
несущих стен, связевых диафрагм, перекрытий и покрытия. Функции
связевых диафрагм выполняют стены, расположенные перпендикулярно
несущим стенам (рис. 3)
Бескаркасный несущий остов применяют для жилых домов, а также
общественных зданий ячейковой структуры: гостиниц, пансионатов, санаториев, больниц, общежитий и т.п.
6

Массовым примером бескаркасных зданий являются:
- дома из крупных панелей;
- дома из объемно-пространственных блоков;
- дома из монолитного железобетона;
- дома из кирпичной кладки.

1.2. Каркасный несущий остов
Каркасный несущий остов состоит из фундамента, колонн, ригелей,
связевых диафрагм, перекрытий и покрытия (рис. 4).

В каркасном несущем остове ригели опирают на колонны, в том числе
расположенные у наружных стен здания. Наружные стены – навесные или
самонесущие. Навесные стены (панели) прикрепляются к колоннам и рабо7

тают на ветровую нагрузку в пределах одного этажа. Самонесущие стены
опираются на собственный фундамент.
Каркасный несущий остов широко применяют в промышленном
строительстве. Такой остов также используют для многих типов общественных зданий. За последнее время каркасный остов используют при
проектировании и строительстве монолитных жилых домов.

1.3. Смешанный несущий остов
Смешанный несущий остов состоит из фундамента, несущих стен,
колонн, ригелей, связевых диафрагм, перекрытий и покрытия (рис. 5).

При смешанном несущем остове ригели опираются на колонны
каркаса и несущие стены. Такие здания еще называют – здания с неполным
каркасом.
8

По расположению каркаса в плане здания различают: с внутренним
(рис. 5, а) и внешним каркасом (рис. 5, б). В зданиях с внутренним каркасом
ригели крайнего ряда опираются на колонны каркаса и внешние несущие
стены (рис. 5, а). В зданиях с внешним каркасом ригели крайнего ряда
опираются на колонны каркаса и внутренние несущие стены (рис. 5, б).
Здания с несущими
стенами, опирающиеся на
колонны в нижних этажах
(здания, приподнятые над
землей на 1-2 этажа), имеют смешанный несущий
остов (рис. 6).
Смешанный

несу-

щий остов чаще применяется

при

гражданских

строительстве
зданий.

В

промышленном строительстве

объем

применения

зданий с неполным каркасом невелик.
Рис. 6. Здание со смешанным несущим остовом

Строительство зданий, опертых на колонны, характерно для районов
с вечной мерзлотой (для сохранения температуры грунтов основания), а
также для больших городов (в целях увеличения пешеходной зоны).

9

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ НЕСУЩЕГО ОСТОВА
МНОГОЭТАЖНЫХ И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
В зависимости от конструктивного выполнения элементов и частей
несущего остова определяется конструктивная система здания.
Конструктивная система предполагает определенное размещение
несущих элементов в пространстве, способы их сопряжения, обеспечивающие прочность, устойчивость и долговечность несущего остова в целом,
а также его отдельных элементов. Пространственная работа системы
проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу
включаются и другие элементы.

Планировочное и архитектурно-художественное решение многоэтажных зданий в большой степени зависит от выбора конструктивной
системы.
Несущий остов здания может иметь несколько конструктивных систем в зависимости от расположения вертикальных опор, воспринимающих
нагрузки от перекрытий.
Особенность компоновки пространственных конструктивных систем
многоэтажных и высотных зданий различного несущего остова состоит:
1) в размещении стен в плане здания и вида сопряжения их с элементами перекрытия и покрытия (для стенового несущего остова);
2) в размещении ригелей в плане здания и сопряжении их с колоннами
(для каркасного и смешанного несущего остова);
3) в размещении диафрагм жесткости в плане здания (для всех типов
несущего остова);
10

4) в распределении горизонтальных и вертикальных нагрузок, действующих на здание, между отдельными элементами системы в зависимости
от их жесткости, материала кладки и жесткости соединений (для всех
типов несущего остова).
2.1. Конструктивные системы зданий с бескаркасным несущим остовом
При бескаркасном несущем остове вертикальными опорами являются стены. Размещение несущих стен в плане бескаркасного здания может быть: поперечное (рис. 7, а); продольное (рис. 7, б); смешанное (продольное и поперечное) (рис. 7, в).
Можно отметить, что при продольном расположении несущих стен в
зависимости от их количества в плане здания различают «двухстенки»,
«трехстенки» (рис. 7, б), «четырехстенки» и т.п.
а

б
в

Рис. 7. Расположение несущих стен
в плане:
а) поперечное; б) продольное;
11

в) комбинированное (продольное
и поперечное)

При этом необходимо помнить, что стены, расположенные перпендикулярно несущим стенам, выполняют функции диафрагм жесткости.
Действительно, при поперечном расположении несущих стен продольные стены выполняют функции диафрагм жесткости. И, наоборот, при
продольном расположении несущих стен поперечные стены выполняют
функции диафрагм жесткости (рис. 7).

Пилоны в бескаркасных зданиях выполняют глухими (стены без проемов) или с проемами (рис. 8). Материалом пилонов является железобетон
в монолитных и панельных домах или кирпичная кладка в кирпичных
зданиях. Высота пилонов соответствует высоте здания от фундамента до
покрытия.
Графически пилон представляется в виде вертикальной консольной
полосы, высотой равной высоте здания и жестко защемленной в уровне
фундамента (рис. 8).

12

Однако, наряду с равномерным распределением диафрагм жесткости
в плане бескаркасного здания (рис. 9, а), диафрагмы жесткости можно расположить сосредоточенно, сгруппировав их в один пространственный элемент
а
б

(рис. 9, б). Такой пространственный элемент называют стволом или ядром
жесткости. Ствол обычно используют для размещения вертикальных
коммуникаций.
Рис. 9. Расположение диафрагм жесткости в плане бескаркасного здания:
а) распределенное; б) сосредоточенное в виде ствола; 1 – несущая поперечная
стена; 2 – продольная самонесущая стена, выполняющая функцию диафрагмы
жесткости; 3 – плиты перекрытия; 4 – самонесущая внешняя стена;
5 – пространственный элемент из диафрагм жесткости – ствол

Площадь ядра жесткости составляет 15%÷25% S (где S – площадь
этажа). Обычно стволы выполняют сплошного сечения из монолитного
железобетона с толщиной стенки от 200 до 800 мм (рис. 10).

13

Рис. 10. Ядро жесткости здания бескаркасного несущего остова

В зависимости от протяженности здания и при сложном очертании его
плана здание может одновременно иметь один, два или более ядер жесткости (рис. 11, а), а также дополнительно отдельные плоские диафрагмы
жесткости – пилоны (рис. 11, б).

Рис. 11. Расположение ствола в плане здания

В зависимости от расположения несущих стен в плане здания и
условий их опирания ствольно-оболочковая конструктивная система подразделяется на несколько подсистем:
- с поперечным расположением несущих стен (рис. 12, а);
- с продольным размещением несущих стен (рис. 12, б);

14

Рис. 12. План бескаркасного здания со ствольно–оболочковой
конструктивной системой: а) с поперечным расположением несущих стен;
б) с продольным расположением несущих стен; в) с продольным и поперечным
расположением несущих стен; 1 – внешние несущие стены; 2 – ядро жесткости;
3 – внутренние несущие стены; 4 – литы перекрытия

- с перекрестным расположением несущих стен (рис. 12, в);
- с опиранием несущих стен на фундаменты (рис. 13, б);
- с опиранием несущих стен на жесткие консоли, расположенные в одном или нескольких уровнях по высоте ствола (рис. 13, в).

Рис. 13. Бескаркасные здания ствольно–оболочковой конструктивной системы:
а) план; б) опирание внешних несущих стен на фундамент; в) опирание внешних
несущих стен на жесткие консоли; 1 – внешние несущие стены; 2 – ядро жесткости;
3 – внутренние несущие стены; 4 – плиты перекрытия; 5 – жесткие консоли.

Таким образом, бескаркасный несущий остов многоэтажных зданий
может иметь достаточно большое количество конструктивных систем.
Вид конструктивной системы зависит от расположения несущих
стен, диафрагм жесткости и условий опирания несущих стен (рис. 14).

15

Рис. 14. Конструктивные системы бескаркасного несущего остова

Приведем примеры бескаркасных зданий с различными видами конструктивных систем. На рис. 15 приведен бескаркасный крупнопанельный
жилой дом. Конструктивная система – с поперечным расположением
несущих стен.

Рис. 15. Общий вид и план типового этажа крупнопанельного жилого дома

На рис. 16 приведен бескаркасный монолитный жилой дом. Конструктивная система – с перекрестным расположением несущих стен.

16

Рис. 16. Монолитное
здание из железобетона.
Общий вид.
Вертикальный разрез.
План этажа

На рис. 17 приведен бескаркасный монолитный жилой дом. Конструктивная система – ствольно-оболочковая с продольными несущими
стенами, опирающихся на жесткую консоль, расположенную в уровне
первого этажа.

Рис. 17. Монолитное
здание
из железобетона.
Общий вид.
Вертикальный
разрез. План
этажа
17

2.2. Конструктивные системы зданий с каркасным несущим остовом
В каркасном несущем остове вертикальными опорами являются
колонны. Однако для характеристики конструктивной системы каркасного
несущего остова используют расположение несущих элементов перекрытий –
ригелей. Внешние стены в каркасных зданиях ненесущие или навесные (высотой
на этаж), или самонесущие (высотой равной высоте здания). Размещение ригелей
в плане может быть:
- поперечное (рис. 18, а);
- продольное (рис. 18, б);
- смешанное (рис. 18, в).
Для каркасных промышленных зданий с большими нагрузками, а за
последнее время и для гражданских зданий, характерны безригельные
перекрытия и покрытия (рис. 18, г).
а

б

в

г

Рис. 18. Расположение в плане ригелей рам каркаса: а) поперечное;
б) продольное; в) перекрестное; г) безригельное; 1 – межколонные плиты;
2 – надколонные плиты; 3 – пролетные плиты
18

Для

повышения

пространственной

жесткости

и

устойчивости

каркасного несущего остова в плане здания устанавливают специальные
связевые элементы – диафрагмы жесткости. В зависимости от расположения
диафрагм жесткости в плане здания его несущий остов может иметь
различные конструктивные системы.
2.2.1. Конструктивные системы каркасных зданий
с распределенным расположением диафрагм жесткости
В каркасных зданиях диафрагмы жесткости располагаются равномерно
и, по возможности, симметрично по всему плану здания (рис. 19):
- в плоскости рам;
- в перпендикулярном направлении по отношению к раме каркаса
(из плоскости рам);
- в плоскости и из плоскости рам (смешанное расположение).

Рис. 19. Распределенное расположение
диафрагм жесткости в плане каркасного
здания: 1 – колонны каркаса; 2 – ригели
поперечных рам; 3 – диафрагмы
жесткости, расположенные из плоскости
рам; 4 – диафрагмы жесткости
в плоскости рам; 5 – навесные стены

Диафрагмы жесткости конструктивно выполняются сплошными из
железобетона (рис. 20) и сквозными ферменного типа. В зданиях с
железобетонным

каркасом

пилоны

(плоские

диафрагмы

жесткости)

выполняют в виде железобетонных стен толщиной 120 – 200 мм без проемов
(глухими) и с проемами (рис. 20).
При этом диафрагмы жесткости, расположенные в плоскости рам,
чаще всего выполняют с короткими консолями для опирания плит
перекрытий (рис. 20, а, б). В этом случае ригели не укладывают (рис. 21).
19

Рис. 20. Конструкции диафрагм жесткости из железобетона:
а), в) – глухие; б) – с проемами; а), б) – расположенные в плоскости рам;
в) – расположенные из плоскости рам

Рис. 21. Конструкция диафрагм жесткости в плоскости рамы.
4 – плита перекрытия; 6 – диафрагма жесткости; 7 – ж/б колонна; 8 – монтажная
сварка закладных деталей; 9 – бетон замоноличивания; 10 – диафрагма жесткости
верхнего яруса; 11 – плита перекрытия; 12 – выпуски арматуры

Для зданий со стальным каркасом диафрагмы жесткости выполняют как
железобетонными (рис. 20), так и стальными в виде вертикальных ферм с
раскосной, крестовой или полураскосной решеткой, расположенной в одном
пролете рамы снизу доверху (рис. 22). Использование полураскосной решетки
20

считается более рациональным в расходе металла, так как приводит к сокращению длины связевых элементов и уменьшению пролетов главных балок.
а

б

в

На рис. 23 приведен пример жилого монолитного дома. Несущий остов –
каркасный. Конструктивная система – безригельная. Диафрагмы жесткости
выполнены в виде железобетонных пилонов с проемами толщиной 100-200 мм
и размещены равномерно в плане здания.

Рис. 23. Монолитный жилой дом. Фасад,
план этажа
21

2.2.2. Конструктивные системы каркасных зданий
с сосредоточенным расположением диафрагм жесткости
Диафрагмы жесткости можно расположить как равномерно в плане
здания в виде пилонов (рис. 19), так и сосредоточенно, сгруппировав их в
один пространственный элемент – ствол (рис. 24).
Ствол или ядро жесткости представляет собой пространственную
конструкцию, в которую объединены плоские диафрагмы, распределенные
по плану здания (рис. 24).

Рис. 24. Сосредоточенное расположение
диафрагм жесткости в плане каркасного
здания: 1 – колонны каркаса; 2 – ригели
поперечных рам; 3 – навесные стены;
4 – ствол (ядро жесткости)

Ядра жесткости выполняют сплошными из монолитного железобетона с толщиной стенки 200 – 800 мм (рис. 25, а) или каркасными,
состоящими из колонн с шагом не более 6 м, соединенных связями в
а

б

каждом пролете (рис. 25, б). Площадь ствола составляет
15-25% от площади этажа здания. Ствол обычно используют
для размещения вертикальных коммуникаций.

Рис. 25. Виды конструктивного решения стволов
а) сплошные из монолитного железобетона;
б) сквозные из стального каркаса

В зависимости от протяженности здания в плане могут одновременно
быть расположены один, два или более ядер жесткости и отдельные плоские
диафрагмы жесткости – пилоны.
22

Несущий остов каркасных зданий с ядром жесткости может иметь
два вида вертикальных несущих элементов – элементы, работающие на
сжатие (колонны, стойки, столбы), и элементы, работающие на растяжение (подвески) (рис. 26).

б

а

Рис. 26. Два вида вертикальных элементов каркасного несущего остова:
а) – колонны (сжатые элементы); б) – подвески (растянутые элементы)

В зависимости от вида стержневых вертикальных элементов (колонны или
подвески) различают следующие конструктивные системы несущего остова:
ствольно–каркасные (стержневые вертикальные элементы в виде колонн) и пилоно-каркасные (стержневые вертикальные элементы в виде подвесок).
2.2.2.1. Ствольно–каркасные конструктивные системы
каркасного несущего остова
Каркасный несущий остов здания, в котором вертикальные элементы
сжаты, а диафрагмы жесткости объединены в единый пространственный
элемент – ствол, имеет ствольно-каркасную конструктивную систему.
Ствольно-каркасная конструктивная система применяется для обычных
каркасных зданий различного назначения.
23

В зависимости от расположения ригелей в плане каркаса и опирания
колонн каркаса ствольно-каркасная конструктивная система, в свою очередь,
подразделяется на подсистемы.
Так в зависимости от размещения ригелей различают следующие
подсистемы:
- с поперечным расположением ригелей (рис. 27, а);
- с продольным расположением ригелей (рис. 27, б);
- с перекрестным расположением ригелей (рис. 27, в);
- безригельные.

Рис. 27. План каркасного здания со ствольно-каркасной конструктивной системой:
а) с поперечным расположением ригелей; б) с продольным расположением ригелей;
в) с продольным и поперечным расположением ригелей; 1 – колонны каркаса;
2 – ядро жесткости; 3 – ригели; 4 – плиты перекрытия; 5 – внешние навесные стены

Кроме того, колонны, расположенные вокруг ядра жесткости, могут
опираться на собственные фундаменты или располагаться на консолях, жестко
закрепленных в стволе в одном или нескольких уровнях по его высоте.
В этом случае ствольно-каркасная конструктивная система имеет следующие
подсистемы:
- с опиранием колонн на самостоятельные фундаменты (рис. 28, б);
- с опиранием колонн на жесткие консоли ствола (рис. 28, в).
24

Рис. 28. Каркасный несущий остов здания ствольно-каркасной конструктивной
системы с опиранием колонн на: б) собственный фундамент; в) жесткие консоли;
а) план; 1 – колонны; 2 – ядро жесткости; 3 – ригели; 4 – плиты перекрытий;
5 – навесные стены; 6 – жесткие консоли

Отметим еще некоторые подсистемы ствольно-каркасной конструктивной системы, которые широко применяют при строительстве многоэтажных, высотных зданий и небоскребов.
Для повышения пространственной жесткости и устойчивости несущего
остова устраивают дополнительные каркасы в плоскости наружных стен,
жестко сопряженные с элементами перекрытий. В зависимости от конструктивного решения таких каркасов различают следующие подсистемы с фасадным (рис. 29, а) и с фахверковым каркасом (рис. 29, б).
б

а

Рис. 29. Каркасный несущий остов – ствольнокаркасный, конструктивная система:
а) с фасадным каркасом; б) с фахверковым
каркасом
25

Фасадный

каркас

состоит

из

часто

расположенных

колонн

(шаг колонн 1 - 3 м) и подоконных балок, жестко сопряженных между собой.
Подоконные балки жестко сопрягают с главными балками перекрытий
(рис. 30).
а

б

4

Рис. 30. План высотного каркасного
здания. Конструктивная система
ствольно-каркасная с фасадным
каркасом: а) формирование фасадного
каркаса; б) фрагмент фасадного
3
каркаса; 1 – ядро жесткости;
2 – главные балки перекрытия;
3 – колонны крайнего ряда каркаса;
4 – фасадная подоконная балка;
5 – стеновые панели

Фахверковый каркас представляет собой жесткую раму, расположенную на расстоянии 400-600 мм от наружных стен. Жесткая рама фасадного
каркаса состоит из мощных редко расположенных основных колонн (возможны промежуточные дополнительные стойки) и связей. Балки перекрытий
жестко соединяются с элементами фахверкового каркаса (рис. 31, а).
26

а
6

3

4
2

7
1

4

6
3

5

б

Рис. 31. План высотного каркасного
здания. Конструктивная система –
ствольно-каркасная с фахверковым
каркасом: а) формирование фахверкового
каркаса; б) фрагмент фахверкового
каркаса; 1 – ядро жесткости; 2 – угловые
колонны каркаса; 3 – средние колонны
каркаса; 4 – промежуточные колонны;
5 – диагональные элементы каркаса;
6 – стеновые панели; 7 – балочная клетка
перекрытия

2.2.2.2. Пилоно-каркасные конструктивные системы
каркасного несущего остова
Каркасный несущий остов здания, в котором вертикальные элементы
растянуты, а диафрагмы жесткости объединены в единый пространственный
элемент – ствол, имеет пилоно-каркасную конструктивную систему.

Пилоно-каркасная конструктивная система применяется для зданий
гражданского назначения с подвешенными этажами (в основном, обществен27

ных). Подвеска этажей может осуществляться в одном или нескольких уровнях по высоте ствола. На рис. 32 приведен несущий остов здания, этажи которого подвешены к системе перекрестных ферм, расположенных в верхней
части ствола.

Рис. 32. Несущий остов здания с подвешенными этажами. Конструктивная
система – пилоно-каркасная: 1 – подвески (растянутые вертикальные опоры);
2 – ствол; 3 – опорные перекрестные фермы; 4 – перекрытия; 5 – рандферма; 6 – легкие стены; 7 – рандбалка.

В некоторых зданиях может быть использована комбинированная
конструктивная система – с растянутыми и сжатыми вертикальными опорами
(рис. 33).

Рис. 33. Несущий остов здания с комбинированной конструктивной системой:
1 – колонны; 2 – ствол; 3 – опорные перекрестные фермы; 4 – перекрытия;
5 – легкие стены; 6 – подвески (растянутые вертикальные опоры)
28

Таким образом, каркасный несущий остов многоэтажных и высотных
зданий может иметь достаточно большое количество конструктивных систем, вид которых зависит от расположения ригелей рам, условий опирания
колонн и работы вертикальных несущих элементов (рис. 34).

Рис. 34. Виды конструктивных систем каркасного несущего остова

29

Приведем примеры каркасных зданий различных конструктивных систем.
На рис. 35 приведен монолитный жилой дом. Несущий остов – каркасный. Конструктивная система – ствольно-каркасная безригельная. Колонны каркаса
опираются на собственные фундаменты. Помимо ядра жесткости в плане
здания имеются диафрагмы жесткости в виде пилонов. Ядро жесткости усилено четырьмя колоннами.

Рис. 35. Монолитный каркасный
жилой дом. Фасад, план этажа

На рис. 36. приведен жилой дом. Несущий остов – каркасный. Конструктивная система – ствольно-каркасная с поперечным расположением ригелей. Колонны каркаса опираются на жесткий ростверк, жестко заделанный в стволе в
уровне второго этажа и опирающийся на дополнительные колонны. Диафрагмы
жесткости расположены сосредоточенно в виде ядра жесткости и дискретно в виде
пилонов. Ствол – каркасный.

30

Рис. 36. Каркасный жилой дом. Фасад, разрезы, план этажа.

На рис. 37
приведено общественное здание в
г. Мюнхене. Несущий

остов

–

каркасный. Конструктивная система – пилоно
–каркасная с подвеской этажей к
стволу

в

двух

уровнях.
Рис. 37. Здание в Мюнхене.
31

На рис. 38 приведено высотное здание. Несущий остов – каркасный.
Конструктивная система – ствольно-каркасная с фасадным каркасом.
На рис. 39 приведено высотное здание. Несущий остов – каркасный.
Конструктивная система – ствольно-каркасная с фахверковым каркасом.

Рис. 38. Высотное здание 72 этажа
в г. Торонто, Канада

Рис. 39. Высотное здание
100 этажей в г. Чикаго, США
32

2.3. Конструктивные системы зданий с неполным каркасом
В зданиях с неполным каркасом (со смешанным несущим остовом)
вертикальными опорами являются стены и колонны. Как и в каркасном несущем остове для характеристики комбинированного несущего остова используют положение несущих элементов перекрытий в плане здания – ригелей. Так как, в основном, применяют внутренний каркас, то внешние продольные и поперечные стены являются несущими. Размещение ригелей
может быть:
- поперечное (рис. 40, а);
- продольное (рис. 40, б);
- смешанное.
а

б

Рис. 40. Расположение в плане ригелей рам внутреннего каркаса.
а) – поперечное; б) – продольное.

В зданиях со смешанным несущим остовом диафрагмы жесткости в
виде пилонов располагаются равномерно и, по возможности, симметрично
по всему каркасу (рис. 41):
- в плоскости рам;
- в перпендикулярном направлении по отношению к раме каркаса
(из плоскости рам);
- в плоскости и из плоскости рам (перекрестное расположение).
33

Рис. 41. Распределенное расположение
диафрагм жесткости в плане здания
с неполным каркасом: 1 – колонны
внутреннего каркаса; 2 – ригели;
3 – диафрагма жесткости из плоскости рам;
4 – диафрагма жесткости в плоскости рам;
5 – несущие внешние стены; 6 – плиты
перекрытия

Пилоны (плоские диафрагмы), как и в каркасных зданиях, выполняют
глухими, с проемами и сквозными (рис. 20, 21).

Если диафрагмы жесткости расположить сосредоточенно, сгруппировав их в один пространственный элемент, то здание с неполным каркасом
будет ствольным. Ядра жесткости, как и в каркасных зданиях, выполняют
сплошными из монолитного железобетона с толщиной стенки 200 – 800 мм
(рис. 10). Площадь ствола составляет 15-25% от площади этажа здания.
Ствол обычно используют для размещения вертикальных коммуникаций.
Для зданий со смешанным несущим остовом конструктивная система
будет (рис. 42):
- ствольно-оболочковая с внутренним каркасом (рис. 42, а);
- ствольно-каркасная с внутренними несущими стенами (рис. 42, б).
Таким образом, смешанный несущий остов многоэтажных зданий
может иметь достаточно большое количество конструктивных систем, вид
которых зависит от расположения ригелей рам, диафрагм жесткости, каркаса
и несущих стен (рис. 43).
34

Рис. 42. Планы зданий со смешенным несущим остовом и конструктивной системой:
а) ствольно-оболочковой с внутренним каркасом; б) ствольно-каркасная
с внутренними несущими стенами; 1 – внешние несущие стены; 2 – ядро жесткости;
3 – колонны внутреннего каркаса; 4 – ригели; 5 – плиты перекрытия; 6 – колонны
наружного каркаса; 7 – внутренние несущие стены; 8 – наружные навесные
или самонесущие стены

Таким образом, смешанный несущий остов многоэтажных зданий
может иметь достаточно большое количество конструктивных систем, вид
которых зависит от расположения ригелей рам, диафрагм жесткости, каркаса
и несущих стен (рис. 43).

Смешанный несущий остов

К о н с т р у к т и в н ы е

С распределенным расположением
диафрагм жесткости в виде пилонов

с и с т е м ы

Со сосредоточенным расположением
диафрагм жесткости в виде ствола

С поперечным расположением
ригелей рам каркаса

Ствольно-каркасная с наружными
несущими стенами

С продольным расположением
ригелей рам каркаса

С продольным и поперечным
расположением ригелей рам

Ствольно-оболочковая
с внутренним
каркасом

С различным видом
вертикальных опор на этажах

Рис. 43. Конструктивные системы смешанного несущего остова

35

Приведем примеры зданий со смешанным несущим остовом (зданий
с неполным каркасом) различных конструктивных систем (рис. 44, 45).
На рис. 44 представлен жилой дом из монолитного железобетона. Несущий остов – смешанный. Конструктивная система – ствольно-каркасная с внутренними несущими стенами. Ствол усилен железобетонными колоннами.
На рис. 45 приведен кирпичный жилой дом. Несущий остов – смешанный. Конструктивная система – с различными видами вертикальных опор на
первом (столбы) и последующих этажах (стены).

Рис. 44. Жилой дом из монолитного железобетона.

36

Рис. 45. Кирпичный жилой дом

3. РАСЧЕТНЫЕ СТАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ НЕСУЩЕГО
ОСТОВА ЗДАНИЯ
Современная практика строительства зданий характеризуется многообразием конструктивных систем, которые классифицируются главным
образом по статической схеме и обеспечению жесткости несущего остова.
Пространственная жесткость и устойчивость несущего остова здания
обеспечивается совместной работой всех его элементов – вертикальных опор,
диафрагм жесткости, горизонтальных элементов перекрытий, покрытия и
фундаментов. Вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на
здание, воспринимаются различными конструктивными элементами несущего остова. При этом учитывается вид сопряжения между следующими несущими элементами: несущими стенами и несущими элементами перекрытий и
покрытия; колоннами и ригелями каркаса.
3.1. Нагрузки, действующие на здания
Нагрузки по времени действия подразделяются на три основных
вида: постоянные (q пост ), временные (q вр ), в том числе и особые (рис. 46).
37

Рис. 46. Виды основных нагрузок, действующих на здание

Постоянные нагрузки – это нагрузки, направление, место и время
приложения которых можно считать неизменными. К постоянным нагрузкам
относится масса элементов здания, вес и давление грунтов q0 пост .
Временные нагрузки – это нагрузки, которые в отдельные периоды
строительства и эксплуатации здания могут отсутствовать. Временные
нагрузки подразделяются на длительные, кратковременные и особые.
К длительным временным нагрузкам относятся: масса стационарного
оборудования, нагрузка на перекрытия складов, библиотек, архивов и
подобных помещений (q0 пол ).
К кратковременным нагрузкам относятся: снеговые (s), ветровые (w)
и температурные (T) климатические воздействия; нагрузки на перекрытия
жилых и общественных зданий от массы людей, мебели и подобного легкого
оборудования.
К особым нагрузкам относятся сейсмические нагрузки и нагрузки,
вызванные возникновением чрезвычайных ситуаций.
Величина нормативной полезной нагрузки на перекрытие зависит от
функционального назначения здания и помещения. Например, для жилых
зданий q0 пол = 1,5 кн/м2, для читальных, спортивных залов q0 пол = 4 кн/м2 и т. д.
38

Нагрузки разделяют на нормативные и расчетные. Нормативные
значения нагрузок приведены в нормативной литературе [СНиП 2.01.07-85.
Нагрузки и воздействия] (снеговая s 0 , полезная q0 пол , ветровая w0 пол ).
Расчетная нагрузка определяется умножением нормативной нагрузки
на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке

γf

согласно

СНиП 2.01.07-85:
q пост = γ f q0

- постоянная

( где

пост

γ f ≈1,1 – 1,3);

(1)
- снеговая

s = 1,8 (кН/м2);

(для Саратовской области);

(2)

- полезная

q по л = γ f q0 пол

(где γ f ≈1,2 – 1,4).

(3)

Коэффициент надежности по нагрузке

учитывает изменение

γf

нагрузки в большую или меньшую сторону (в неблагоприятную) за период
эксплуатации здания.
Вертикальную нагрузку на покрытие и перекрытия принимают в виде
равномерно распределенной нагрузки по их площади. Она состоит из суммы
постоянных и временных нагрузок:
- вертикальная нагрузка на покрытие:

q пост + s (кН/м2);

- вертикальная нагрузка на перекрытие: q пост + q по л (кН/м2).

(4)
(5)

Нагрузки, воспринимаемые перекрытиями и покрытием, передаются
вертикальным опорам (стенам, колоннам, диафрагмам жесткости) в виде
опорных реакций (сосредоточенных нагрузок), которые

приложены в

уровнях перекрытий и покрытия. Вертикальные опоры передают суммарную
нагрузку на фундамент (рис. 47).
Горизонтальная нагрузка от давления ветра действует на стены здания
и

через

перекрытия

(покрытие)

передается

диафрагмам

жесткости.

Различают активное (с наветренной стороны) и пассивное (с подветренной
стороны) давления ветра. Величина активного W ак

и пассивного W пас

давления ветра определяется по формулам:
W пас = (-с е )γ f k W 0 (кН/м2),
39

(6)

W ак = с е γ f k W 0 (кН/м2),
(7)
где се = +0,8;(-се) = (- 0,6) – аэродинамические коэффициенты; γf = 1,4 –
коэффициент надежности по нагрузке; k – коэффициент, учитывающий возрастание
ветровой нагрузки по высоте здания (табл. 1); W0= 0,38 (кН/м2) – нормативное
значение ветрового давления для Саратовской области (СНиП 2.01.07-85):

Рис. 47. Схема действия нагрузок на элементы несущего остова

Таблица 1.
Значения коэффициента изменения ветрового давления по высоте
(СНиП 2.01.07-85)
Высота, м

Коэффициенты k для типов местности
А
В
С
≤5
0,75
0,5
0,4
10
1,0
0,65
0,4
20
1,25
0,85
0,55
40
1,5
1,1
0,8
60
1,7
1,3
1,0
80
1,85
1,45
1,15
100
2,0
1,6
1,25
150
2,25
1,9
1,55
200
2,45
2,1
1,8
250
2,65
2,3
2,0
300
2,75
2,5
2,2
Примечания. А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни,
степи, лесостепи, тундра. В – городские территории, лесные массивы и другие
40

местности, равномерно покрытых препятствиями высотой более 10 м. С –
городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Ветровая нагрузка распределяется по высоте неравномерно (рис. 47).
Изменение нагрузки по высоте определяется коэффициентом k, величина
которого зависит от типа местности (табл. 1). Многоэтажное здание
считается расположенным в местности данного типа, если эта местность
сохраняется с наветренной стороны здания на расстоянии: 30 h – при высоте
здания h до 60 м и 2 км – для большей высоты.
С противоположной стороны здания действует пассивное давление ветра
Wпас (отсос), величина которого определяется по приведенной выше формуле (7),
в которой аэродинамический коэффициент принимается со знаком минус (-се)
(ветровая нагрузка действует от поверхности стен здания) (рис. 47).

3.2. Виды сопряжениий вертикальных и горизонтальных элементов
несущего остова здания
Вертикальные и горизонтальные элементы, образующие несущий
остов, могут иметь два вида сопряжения - жесткое и шарнирное (условное
обозначение таких сопряжений представлено на рис. 48)
б

а

Рис. 48. Виды сопряжений вертикальных и горизонтальных элементов
41

несущего остова: а) – жесткое; б) – шарнирное

3.3. Расчетные схемы несущего остова здания
Расчетная

схема

несущего

остова

здания

устанавливается

в

зависимости от его конструктивной системы, вида сопряжения элементов и
способа восприятия горизонтальных нагрузок.

3.3.1. Рамная расчетная схема
Вертикальные

и

горизонтальные

элементы

при

жестком

их

сопряжении (рис. 48, а) образуют жесткую раму, способную воспринимать
вертикальные и горизонтальные нагрузки. В этом случае диафрагмы
жесткости могут не устанавливаться. Такая расчетная статическая схема
несущего остова называется рамной (рис. 49).
Рамная схема применяется в многоэтажных зданиях в том случае,
когда по условиям эксплуатации в несущем остове невозможно разместить
связи (диафрагмы жесткости). Рамная статическая схема, в основном,
присуща каркасному несущему остову.

42

q

Н

Н

W

L

L

L

Рис. 49. Рамная схема несущего остова

3.3.2. Рамно-связевая расчетная схема
Чаще всего в рамных системах устанавливают диафрагмы жесткости. В
этом случае совместно работают жесткие рамы и вертикальные связевые
диафрагмы. Вертикальные нагрузки воспринимает рама, горизонтальные нагрузки
воспринимают рама и диафрагмы жесткости (рис. 50). Такая статическая схема
несущего остова называется

рамно-связевой. Рамно- связевая статическая

схема, в основном, присуща каркасному несущему остову.
q

Н
Н

W

Н
Н

1

L

L

L

Рис. 50. Рамно-связевая схема несущего остова:
1 – диафрагма жесткости

43

3.3.3. Связевая расчетная схема
Вертикальные опоры

в виде колонн и стен сопрягаются с

перекрытиями и покрытием шарнирно (рис. 51) с образованием шарнирных
рам (для каркасного несущего остова) или шарнирного пространственного
элемента

(для

бескаркасного

несущего

остова),

которые

способны

воспринимать, в основном, только вертикальные нагрузки. В этом случае
для обеспечения жесткости несущего остова устанавливают диафрагмы
жесткости, которые воспринимают горизонтальные нагрузки. Такая
статическая схема называется связевой (рис. 51). Связевая статическая
схема присуща каркасному и бескаркасному несущему остову.
.

q

Н

W

Н

1
L

L

L

Рис. 51. Cвязевая схема несущего остова:
1 –диафрагма жесткости.

Для примера проведем построение расчетной схемы для монолитного
жилого дома, приведенного на рис. 52. Несущий остов здания бескаркасный.
Конструктивная схема ствольно-оболочковая, безригельная, с опиранием
стен на жесткую консоль, расположенную в уровне первого этажа.
44

Рис. 52. Монолитное здание
из железобетона. Общий вид.
Вертикальный разрез. План этажа

В монолитных бескаркасных зданиях расчетная статическая схема
несущего остова здания – связевая в обоих направлениях (рис. 51).
Определим нагрузки на элементы несущего остова.
Расчетную вертикальную нагрузку на покрытие и перекрытия
принимаем в виде равномерно распределенной нагрузки (4), (5). Она состоит
из суммы постоянных и временных нагрузок (СНиП 2.01.07-85):
45

- вертикальная нагрузка на покрытие: q пост + s (кН/м2);
- вертикальная нагрузка на перекрытие: q пост + q по л (кН/м2),
где q пост = γ f q0

пост

= 1,3 х q0

пост ,

(кН/м2); s = 1,8 кН/м2, (для Саратовской

q по л = γ f q0 пол = 1,2 х 1,5 = 1,8 кН/м2..

области);

Нагрузки, воспринимаемые перекрытиями и покрытием, передаются
стенами

и

через

консоли

на

ствол

в

виде

опорных

реакций

R

(сосредоточенных нагрузок), которые приложены в уровнях перекрытий и
покрытия. Ядро жесткости передает суммарную вертикальную нагрузку на
фундамент (рис. 53).
Горизонтальная нагрузка от активного напора ветра действует на стены
здания и через перекрытия передается ядру жесткости.
Величину активного давления ветра определяем по формуле (6):
- в уровне поверхности грунта:
W ак = kс е γ f W 0 =0,5 х 0,8 х 1,4 х 0,38 = 0,21 кН/м2;
- в уровне покрытия:
W ак = kс е γ f W 0 =1,36 х 0,8 х 1,4 х 0,38 = 0,58 кН/м2,
где - нормативное давление ветра принято для г. Саратова W 0 =0,38 кН/м2,
- коэффициенты изменения ветрового давления по высоте здания k
приняты по табл. 1 для местности типа В.
Величину пассивного давления ветра определяем по формуле (7):
- в уровне поверхности грунта:
W пас = k с е пас γ f W 0 =0,5 х (-0,6) х 1,4 х 0,38 = 0,16 кН/м2;
- в уровне покрытия:
W пас = k с е пас γ f W 0 =1,36 х (-0,6) х 1,4 х 0,38 = 0,43 кН/м2.
Расчетная схема несущего остова приведена на рис. 53.
46

Рис. 53. Расчетная статическая схема монолитного здания,
изображенного на рис. 52

Таким

образом,

вертикальные

нагрузки

воспринимаются

перекрытиями, которые передают их стенам, ядру жесткости, фундаментам.
Горизонтальные нагрузки воспринимают ядро жесткости, фундаменты.
Пространственная жесткость и устойчивость бескаркасного несущего остова
здания связевой статической схемы обеспечивается монолитными стенами,
монолитными плоскими перекрытиями, ядром жесткости и фундаментом.
47

4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ МНОГОЭТАЖНЫХ
И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Все здания должны иметь элементы, обеспечивающие горизонтальную
жесткость от действия ветра, а в некоторых районах дополнительно и от
сейсмических нагрузок. Системы жесткости передают горизонтальные силы
на грунт и ограничивают деформации здания.
В высотных зданиях, небоскребах необходимо учитывать колебания
здания от воздействия ветра. Величина горизонтальных усилий в здании,
вызванных воздействием ветра, зависит от скорости ветра, формы плана
здания и структуры поверхности фасада.
Жесткость несущего остова здания обеспечивают устройством:
- железобетонных диафрагм в виде отдельных пилонов или ядер
жесткости;
- жесткого сопряжения между горизонтальными и вертикальными
элементами остова, т.е. применением жестких рамных конструкций;
- дополнительных фасадных или фахверковых каркасов в плоскости
стен;
- дополнительных горизонтальных жестких решетчатых ростверков в
одном или нескольких уровнях по высоте несущего остова.

4.1. Обеспечение жесткости бескаркасных зданий
Для бескаркасных зданий (панельных, кирпичных, монолитных
железобетонных, из объемных железобетонных блоков) характерна связевая
статическая схема несущего остова, которая предусматривает шарнирное
сопряжение перекрытий со стенами и наличие диафрагм жесткости.
Высота бескаркасных зданий (этажность) зависит от конструктивных
систем несущего остова.
48

4.1.1. Обеспечение жесткости бескаркасных зданий
с конструктивной системой с поперечным, продольным
или перекрестным расположением несущих стен
В бескаркасных зданиях с поперечным, продольным или перекрестным
расположением несущих стен вертикальную нагрузку от покрытия и
перекрытий воспринимают несущие стены, а горизонтальную (ветровую) –
диафрагмы жесткости. Функцию диафрагм жесткости выполняют стены,
расположенные перпендикулярно несущим стенам. Обычно шаг несущих
стен и диафрагм жесткости не превышает 6-9 м. То есть конструктивные
системы с поперечным, продольным или перекрестным расположением
несущих

стен

бескаркасных

зданий

характеризуются

равномерным

распределением диафрагм жесткости в плане с небольшим шагом, что
приводит к достаточно высокой пространственной жесткости здания в целом.
Однако такие здания характеризуются большой массивностью и небольшой
этажностью:
- 12 этажей – для здания из объемных железобетонных блоков;
- 12 этажей – для зданий из кирпичной кладки;
- 24-25 этажей – для крупнопанельных зданий;
- 25 этажей – для зданий из монолитного железобетона.
Ниже приведены примеры жилых бескаркасных зданий различных
конструктивных систем (рис. 54 – 59).
На рис. 54 приведен крупнопанельный 16-этажный жилой дом (г. СанктПетербург). Несущий остов – здания бескаркасный. Диафрагмы жесткости
равномерно распределены в плане. Конструктивная система – с перекрестным
расположением несущих стен. Функцию диафрагм жесткости выполняют стены,
перпендикулярные несущим стенам. Шаг несущих стен и диафрагм жесткости
составляют 2,4; 3,0 и 4,8 м. Пространственная жесткость и устойчивость
несущего остова обеспечивается несущими стенами, диафрагмами жесткости,
жесткими горизонтальными дисками перекрытий и покрытия.
49

Рис. 54. Крупнопанельный 16-этажный жилой дом (г. Санкт-Петербург).
Общий вид. План этажа (кроме верхнего)

50

На рис 55. приведен 9-этажный жилой дом из объемных
железобетонных блоков с размером «на комнату». Пространственные
блоки установлены друг на друга по четырем сторонам. Несущий
остов – бескаркасный. Диафрагмы жесткости равномерно распределены
в плане. Конструктивная система – с перекрестным расположением
несущих стен. Функцию диафрагм жесткости выполняют

стены,

перпендикулярные несущим стенам. Шаг несущих стен и диафрагм
жесткости составляют

3,0 и 6,0 м. Пространственная жесткость и

устойчивость несущего остова обеспечивается жестким сопряжением
объемных блоков между собой.

Рис. 55. 9-этажный жилой дом из объемных железобетонных блоков
с размером «на комнату»

51

12-этажный жилой дом из монолитного железобетона (г. Алматы). Несущий
остов – бескаркасный. Конструктивная система – с перекрестным расположением
несущих

стен.

Функцию

диафрагм

жесткости

выполняют

стены,

перепендикулярные несущим стенам. Пространственная жесткость и устойчивость
несущего остова обеспечивается несущими стенами, диафрагмами жесткости,
перекрытиями и покрытием.

Рис. 56. 12-этажный жилой дом
из монолитного железобетона
(г. Алматы). Общий вид. Разрез. План
этажа

52

На рис. 57 приведен кирпичный 10-этажный жилой дом (г. Протвино).
Несущий остов – бескаркасный. Конструктивная система – с поперечным
расположением несущих стен. Функцию диафрагм жесткости выполняют
продольные стены. Шаг несущих стен 6,0 м, диафрагм жесткости 2,4 и 6,0 м.
Пространственная жесткость и устойчивость

несущего остова обеспечивается

несущими стенами, диафрагмами жесткости, жесткими горизонтальными дисками
перекрытий и покрытия.

Рис. 57. Кирпичный 10-этажный жилой дом (г. Протвино). Общий вид.
План этажей
53

4.1.2. Обеспечение жесткости бескаркасных зданий
ствольно-оболочковой конструктивной системы
Повышение жесткости несущего остова, а значит и увеличение
этажности здания, достигается использованием ядер жесткости. При такой
конструктивной

системе

вертикальную

нагрузку

от

покрытия

и

перекрытий воспринимают несущие стены, а горизонтальную (ветровую) –
ядро жесткости (внешние стены воспринимают ветровую нагрузку и через
перекрытия

передают

стволу).

Здания

ствольно-оболочковой

конструктивной системы также достаточно массивны и невысоки:
- 16-20 этажей – для зданий из объемных облегченных блоков
(каркасных с применением легких материалов);
- 12-14 этажей – для кирпичных зданий;
- 25-30 этажей – для зданий из крупных панелей;
- 30-40 этажей – для зданий из монолитного железобетона.
На рис. 58, 59 приведены примеры жилых бескаркасных зданий
ствольно-оболочковой конструктивной системы.
На рис. 58 приведен 13-этажный жилой дом из объемных железобетонных
блоков с размером «на комнату» (г. Токио). Несущий остов – бескаркасный.
Конструктивная система – ствольно-оболочковая с опиранием блоков на жесткий
ростверк в уровне второго этажа. Пространственная жесткость несущего остова
обеспечивается несущими стенами, диафрагмами жесткости в виде ствола и
жестким сопряжением блоков между собой и с ядром жесткости.
На рис. 59 приведен 16-этажный жилой дом из монолитного
железобетона (г. Москва). Несущий остов – бескаркасный. Конструктивная
система – ствольно-оболочковая с перекрестным расположением внутренних
несущих стен. Диафрагмы жесткости выполнены в виде ствола и пилонов.
Пространственная жесткость несущего остова обеспечивается несущими
стенами, диафрагмами жесткости в виде ствола и отдельных пилонов,
горизонтальными жесткими перекрытиями и покрытием.
54

Рис. 58. 13-этажный жилой дом
из объемных железобетонных
блоков с размером «на комнату»
(г. Токио).
Общий вид. Разрезы. План
размещения блоков на этаже

55

Рис. 59. 16-этажный жилой дом из монолитного железобетона

Дальнейшее повышение этажности бескаркасных зданий приводит к
значительному увеличению его массы и необходимости использования более
дорогих фундаментов глубокого заложения, что значительно снижает
эффективность строительства многоэтажных зданий стенового несущего
остова.

56

4.2. Обеспечение жесткости каркасных зданий
В зданиях высотой 16 и более этажей экономически целесообразным
является применение каркасного несущего остова. При этом, как показала
практика строительства высотных зданий, стальные колонны, включая
огнезащитную облицовку, имеют значительно меньшие размеры сечений,
чем

железобетонные.

Поэтому

применение

стального

каркаса

в

многоэтажных и высотных зданиях дает возможность снизить массу здания,
а также стесненность основной площади этажей колоннами.

4.2.1. Обеспечение жесткости каркасного несущего остова
связевой статической схемы
Связевая статическая схема предполагает шарнирное сопряжение
вертикальных и горизонтальных элементов каркасного несущего остова и
наличие диафрагм жесткости.

Жесткость и устойчивость остова здания

определяется его конструктивной системой.
4.2.1.1. Конструктивная система – безригельная, с поперечным,
продольным, перекрестным расположением ригелей
Горизонтальная
обеспечивается

жесткость

системой

в

данной

вертикальных

и

конструктивной

системе

горизонтальных

дисков,

принимающих на себя всю ветровую нагрузку (рис. 60).
В

качестве

горизонтальных

дисков

используют

перекрытия,

представляющие собой монолитные железобетонные плиты, объединенные

57

в совместную работу с балками перекрытия. Такие жесткие диски
располагают обычно через 2-4 этажа (рис. 60).
В качестве вертикальных дисков используют сквозные или сплошные
диафрагмы жесткости (пилоны), жестко сопряженные с колоннами каркаса.

2

Рис. 60. Схема каркасного
несущего остова связевой
статической схемы:
1 – горизонтальные диски
перекрытий;
2 – вертикальные диски –
сквозные пилоны

1

На рис. 60 приведены сквозные пилоны, которые при сопряжении с
колоннами основного каркаса образуют связевые фермы. Диафрагмы
жесткости должны быть равномерно распределены по плану каркаса и
установлены как в плоскости, так и из плоскости рам каркаса (рис. 61).

Рис. 61. Многоэтажное каркасное здание связевой статической схемы:
а) – план; б) – виды блоков зданий; 1 – колонны; 2 – ригели с шарнирным
сопряжением с колоннами; 3 – связевые диафрагмы из плоскости рам; 4 - связевые
диафрагмы в плоскости рам; 5 – навесные стены; 6 – жесткие горизонтальные диски
перекрытий.
58

Обычно пилоны устанавливаются в одной плоскости на всю высоту
здания. В некоторых случаях пилоны можно смещать в соседний пролет. В
этом случае нижние пилоны должны заходить на верхние на высоту этажа.
Остальные элементы каркаса – колонны и балки, не входящие в
систему жестких дисков, конструируются как обычная балочная система с
шарнирным сопряжением в узлах. Они воспринимают лишь вертикальную
нагрузку.
В

протяженных

зданиях

связи

поперечного

направления

воспринимают большую ветровую нагрузку и играют главную роль в
обеспечении жесткости и устойчивости здания. Шаг диафрагм жесткости в
плоскости рам не должен превышать 24 – 32 м.

Значимость связей

продольного направления уменьшается, так как в этом направлении
расположено

большое

количество

колонн,

стены

имеют

большую

протяженность, которые обеспечивают зданию дополнительную жесткость
(рис. 62).

Рис. 62. Расположение диафрагм жесткости в плоскости и из плоскости рам
в протяженном каркасном здании связевой статической схемы

Достоинством связевой статической схемы каркасного несущего
остова является простота сопряжения балок с колоннами и небольшая
трудоемкость

возведения

каркаса.

Это

привело

к

широкому

распространению такой схемы каркаса при проектировании, в основном,
гражданских зданий.

При этом появляется возможность разнообразить

конструктивное решение

зданий с одинаковыми или разными планами,

составлять здание из различных по конфигурации и высоте блоков и т.д.
(рис. 61, б).
Однако за счет невысокой горизонтальной жесткости

несущего

остова связевой статической схемы при конструктивной системе с
59

различным расположением ригелей или без них высота каркасных зданий
ограничена до 20- этажей.
Ниже на рис. 63, 64 приведены примеры жилых зданий различных
конструктивных систем.
На рис. 63 приведен 12–этажный крупнопанельный жилой дом (г. Ереван).
Несущий остов – каркасный. Конструктивная система – с перекрестным
расположением ригелей. Сплошные железобетонные
расположены в плоскости рам.
несущего остова обеспечивается

диафрагмы жесткости

Пространственная жесткость и устойчивость
колоннами, диафрагмами жесткости и

горизонтальными жесткими дисками перекрытий и покрытия.

Рис. 63. 12–этажный крупнопанельный
жилой дом
(г. Ереван)

60

На рис. 64 приведен. 20–этажный крупнопанельный жилой дом (г. Москва).
Несущий остов – каркасный. Конструктивная система – с продольным
расположением ригелей. Диафрагмы жесткости установлены в плоскости и из
плоскости рам. Пространственная жесткость и устойчивость несущего остова
обеспечивается колоннами, диафрагмами жесткости, перекрытиями и покрытием.

Рис. 64. 20–этажный крупнопанельный дом (г. Москва)
61

4.2.1.2. Ствольно-каркасная конструктивная система
Для увеличения горизонтальной жесткости каркасного несущего остова
связевой статической схемы в здании проектируют ядро жесткости, то есть
переходят к ствольно–каркасной конструктивной системе. Сопряжение элементов
каркаса (ригелей) со стволом остается шарнирным (рис. 65, 66).
В

ствольных

каркасных

зданиях

связевой

статической

схемы

вертикальную нагрузку от покрытия и перекрытий воспринимают колонны
каркаса и передают их на фундамент (рис. 65, г). Горизонтальную (ветровую)
нагрузку воспринимают внешние стены и через перекрытия передают ее стволу.
Ствол следует размещать в геометрическом центре здания с целью
равномерной симметричной загрузки элементов несущего остова. Однако
возможно размещение стволов по периметру здания.

В этом случае

количество их увеличивается, а размещение относительно геометрического
центра

здания

сохраняется

симметричным.

Иногда

целесообразно

дополнительно в плане располагать диафрагмы жесткости в виде пилонов
(рис.65, а).
а

г
б

в

Рис. 65. Расположение вертикальных связей в плане здания:
а) – симметричное расположение стволов и пилонов;
б), в) – расположение ствола в геометрическом центре здания;
г) – разрез каркасного здания со стволом

При сложном очертании плана

нужно обратить внимание на

правильное размещение связей. На рис. 66 здание имеет три оси симметрии.
В средней

части здания расположен монолитный железобетонный ствол

62

треугольного очертания.

Прямоугольные

открылки

здания

имеют

дополнительные поперечные связи в виде сплошных пилонов. Совместная
работа ствола, пилонов

с

жесткими междуэтажными перекрытиями

обеспечивает жесткость здания во всех направлениях.

Рис. 66. Пример размещения
вертикальных связей в здании сложного
плана

В зданиях ствольно–каркасной конструктивной системы первый этаж
может быть свободен от колонн. В этом случае опирание колонн каркаса
производят на:
- поэтажные консоли;
- жесткий консольный ростверк, расположенный в одном или нескольких
уровнях (рис. 27).
Пространственная

жесткость

и

устойчивость

несущего

остова

ствольно–каркасной конструктивной системы обеспечивается за счет
совместной работы колонн, ствола, перекрытий и
покрытия. Высота таких зданий может достигать 30 – 40
этажей.
Дальнейшее увеличение горизонтальной жесткости,
а, значит, и высоты каркасных зданий ствольно–каркасной
системы, может быть достигнуто устройством в двух или
более ярусах по высоте каркаса горизонтальных решетчатых
жестких ростверков (рис. 67).
Рис. 67. Схема здания ствольно–каркасной
конструктивной системы с жесткими
решетчатыми ростверками в трех уровнях

63

Высота ствольно–каркасных зданий с жесткими горизонтальными
ростверками может достигать 60 – 70 этажей.
Ниже на рис. 68, 69 приведены примеры каркасных зданий ствольно–
каркасной конструктивной системы связевой статической схемы.
На рис. 68 приведен 16–этажный жилой дом из монолитного
железобетона (г. Каунас). Несущий остов –

каркасный. Конструктивная

система – ствольно–каркасная, безригельная. Пространственная жесткость и
устойчивость несущего остова обеспечивается колоннами, диафрагмами
жесткости в виде ствола и пилонов, горизонтальными жесткими дисками
перекрытий и покрытия.

Рис. 68. 16–этажный жилой дом из монолитного железобетона (г. Каунас)

На рис. 69 приведено 31–этажное здание Бундестага в Бонне. Фасад,
разрез. Несущий остов – каркасный. Ядро жесткости 30,8х8,3 м расположено
несимметрично в плане. Поэтому введен дополнительный внутренний ряд
колонн между ядром жесткости и наружным рядом колонн. Сетка колонн
64

7,5х7,5 м. Для повышения жесткости несущего остова шаг внешнего ряда
колонн уменьшен вдвое. Легкие стеновые панели вынесены на консоли балок
(ригелей) перекрытий. Балки

расположены как в продольном, так и

поперечном направлениях. Шаг балок 3,75 м.

Рис. 69. 31–этажное здание бундестага в Бонне. Фасад. Разрез
65

Окончание рис. 69. План расположения балок перекрытий, разрез по стене

Использование горизонтального решетчатого жесткого ростверка
(рис. 67) в одном или нескольких уровнях по высоте каркаса позволяет
повысить горизонтальную жесткость несущего остова и этажность зданий
ствольно–каркасной конструктивной системы до 60 – 70 этажей (рис. 70).
На

рис.

70

приведено

64–этажное

административное

здание

предприятия стальной индустрии высотой 256 м в г. Питтсбурге (США).
Несущий остов – каркасный. Конструктивная система – ствольно–каркасная.
Статическая схема – связевая. Ядро жесткости треугольного очертания в
плане расположено

в геометрическом центре здания. В плоскости

перекрытия верхнего этажа ядро жесткости и наружные колонны соединены
горизонтальным

жестким решетчатым ростверком, что предотвращает

поворот верхней части здания и

повышает горизонтальную жесткость

несущего остова.

66

Рис. 70.

64–этажное

административное
здание предприятия
стальной индустрии
в Питтсбурге (США).

67

Таким образом, пространственная жесткость и устойчивость
каркасного несущего остова связевой статической схемы зависит от
вида его конструктивной системы и обеспечивается следующим образом.
А. При безригельной конструктивной системе (для монолитных зданий),
при конструктивных системах с продольным, или поперечным, или
перекрестным расположением ригелей каркаса вертикальная нагрузка
воспринимается

колоннами

каркаса,

а

горизонтальная

нагрузка

–

диафрагмами жесткости. Поэтому для обеспечения пространственной
жесткости и устойчивости несущего остова такой конструктивной
системы, необходимо:
1) разместить симметрично в плане каркаса с шагом не более 24-32 м
диафрагмы жесткости в виде сплошных или сквозных пилонов;
2) установить диафрагмы жесткости как в плоскости, так и из
плоскости рам каркаса и жестко соединить их с колоннами;
3) расположить через каждые 2-4 этажа горизонтальные жесткие диски
в

уровне

перекрытий

(в

виде

монолитной

железобетонной

плиты,

объединенной в работу с балками перекрытий).
Б. При ствольно–каркасной конструктивной системе вертикальная
нагрузка воспринимается колоннами каркаса и стволом, а горизонтальная
нагрузка – стволом. Поэтому в зависимости от этажности здания для
обеспечения пространственной жесткости и устойчивости его несущего
остова ствольно–каркасной конструктивной системы, необходимо:
1) разместить ствол в геометрическом центре здания;
2) разместить ядра жесткости (при двух или более) симметрично
относительно геометрического центра здания;
3) установить дополнительные диафрагмы жесткости в виде пилонов
для зданий: протяженных, квадратных с размерами в плане 30х30 м и более;
4) установить дополнительный внутренний ряд колонн и диафрагмы
жесткости в виде пилонов для зданий с несимметричным расположением
ядра жесткости в плане;
68

5) уменьшить вдвое шаг колонн внешнего ряда (шаг колонн,
расположенных в плоскости внешних стен, не должен превышать 3–5 м) и
установить между ними связи в виде горизонтальных подоконных балок в
уровне перекрытий (устроить фасадный каркас);
6) установить горизонтальные решетчатые ростверки в двух или более
ярусах по высоте каркаса.

4.2.2. Рамная статическая схема каркасного несущего остова
Горизонтальная и вертикальная жесткость в рамной статической
схеме обеспечивается жесткостью рамного каркаса, имеющего жесткое
сопряжение ригелей с колоннами (диафрагмы жесткости отсутствуют).
Вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимаются жесткими
рамами. Рамные каркасы отличаются способностью перераспределять
горизонтальные и вертикальные усилия в случае перенапряжения отдельных
элементов каркаса.
С экономической точки зрения рамные каркасы уступают связевым
каркасам по материалоемкости, трудоемкости возведения и стоимости.
Расход стали на рамные каркасы на 20 ÷ 30% превышает расход стали на
каркасы связевой статической схемы.
Пространственная

жесткость

и

устойчивость

определяется его конструктивной системой.
69

несущего

остова

4.2.2.1. Конструктивная система с перекрестным расположением ригелей
каркасного несущего остова рамной статической схемы
Необходимо отметить следующее. Каркасный несущий остов может
иметь следующие конструктивные системы:
- с поперечным расположением жестких рам;
- с продольным расположением жестких рам;
- с перекрестным расположением жестких рам.
При

конструктивной

системе

с

поперечным

расположением

жестких рам несущий остов работает в поперечном направлении по рамной
статической схеме, а в продольном направлении – по связевой статической
схеме. Поэтому необходимо установить диафрагмы жесткости

из

плоскости рам – в продольном направлении.
При

конструктивной

системе

с

продольным

расположением

жестких рам несущий остов работает в продольном направлении по рамной
статической схеме, в поперечном направлении – по связевой статической
схеме. Поэтому необходимо установить диафрагмы жесткости

из

плоскости рам – в поперечном направлении.
При конструктивной системе с перекрестным расположением
жестких рам несущий остов работает по рамной статической схеме в обоих
направлениях.

Поэтому

диафрагмы

жесткости

в

плане здания

не

устанавливаются. Обычно такую конструктивную систему каркасного
несущего остова применяют в высотных зданиях.
На рис. 71 представлен

каркасный несущий остов рамной

статической схемы, состоящий из поперечных и продольных жестких дисков
в виде четырехэтажных двухпролетных поперечных рам и пяти пролетных
продольных рам.
Для повышения горизонтальной жесткости каркасного несущего
остова рамной статической схемы предусматривают горизонтальные диски, в
основном, в каждом уровне перекрытия (рис. 72).
70

Рис. 71. Схема каркасного несущего остова многоэтажного здания.
Конструктивная система с поперечным и продольным расположением ригелей.
Каркас работает по рамной статической схеме в обоих направлениях

Рис. 72. Схема каркасного
несущего остова рамной
статической схемы:
1 – горизонтальные диски
перекрытий;
2 – вертикальные диски жесткие рамы

1

2

Рамная статическая схема каркасного несущего остова широко
используется для зданий с тяжелыми нагрузками (рис. 73, 74).
На рис. 73 представлен каркасный несущий остов здания гаража.
Конструктивная система с поперечным и продольным расположением
ригелей (рам каркаса). Статическая схема – рамная в обоих направлениях.
Жесткость несущего остова гаража обеспечивается поперечными и
продольными жесткими многоэтажными рамами, при этом поперечные рамы
жестко сопряжены с пандусами. А продольные рамы
расположенными
коммуникаций

стойками

(пример

и

направляющими

экономичного
71

образованы часто
для

использования

инженерных

конструктивных

элементов). Жесткие горизонтальные диски решены с помощью монолитной
железобетонной плиты, объединенной в совместную работу со стальными
балками перекрытий (рис. 73).

Рис. 73. Каркасный несущий остов здания гаража

На рис. 74 приведено здание библиотеки в Париже. Несущий остов –
каркасный, конструктивная система – с перекрестным расположением
ригелей. Статическая схема рамная в обоих направлениях. Сетка колонн
7,9х7,5 м. Балки перекрытия объединены по контуру рандбалкой, жестко
сопряженной с колоннами внешнего ряда каркаса. Жесткие горизонтальные
диски образованы железобетонной плитой толщиной 140 мм, объединенной
в совместную работу с балками перекрытия. Пространственная жесткость и
устойчивость несущего остова обеспечена жесткими многоэтажными рамами
и жесткими горизонтальными дисками перекрытий.
Рамная статическая схема каркаса сложная в конструктивном
оформлении и характеризуется невысокой жесткостью, поэтому она
рациональна для сравнительно невысоких зданий до 20-30 этажей.

72

Рис. 74. Здание
библиотеки в Париже.
Общий вид. Поперечный
разрез. План этажа

Для повышения жесткости и устойчивости каркасного несущего
остова рамной статической схемы дополнительно в плоскости внешних стен
устраивают фасадный каркас, состоящий из часто расположенных колонн и
подоконных балок.
Рассмотрим это на примере двенадцатиэтажного административного
здания «Уоррен петролиум корпорейшен» в г. Тульсе, США (рис. 75).
Здание квадратное в плане. Несущий остов каркасный. Сетка колонн
11х11 м. Конструктивная система – с перекрестным расположением ригелей.
Статическая схема несущего остова – рамная в обоих направлениях (рис. 75, а).

73

а
2

7

1
4

6

5

7

3

Рис. 75. Несущий остов двенадцатиэтажного здания «Уоррен петролиум
корпорейшен» в г. Тульсе, США: а) – общий вид; б) – фрагмент плана (сопряжение
фасадного каркаса с перекрытиями); в) – ж/б плита перекрытия; 1 – колонны основного
каркаса; 2 – главные балки перекрытия; 3 - второстепенные балки перекрытия;
4 – консоли главных балок; 5 – фасадная балка; 6 – колонны фасадного каркаса;
7 – рандбалка; 8 – железобетонная плита.
74

Согласно рамной статической расчетной схеме, диафрагмы жесткости
отсутствуют. Жесткие горизонтальные диски перекрытий состоят из монолитной
железобетонной плиты, объединенной в совместную работу с балками перекрытия
(рис. 76, в). В плоскости внешних стен выполнены фасадные рамы, состоящие из
часто расположенных фахверковых колонн (шаг 2,2 м)

и горизонтальных

(фасадных) балок, расположенных в подоконной части каждого этажа (рис. 76).
Подоконные балки жестко соединены с основными рамами каркаса посредством
консолей ригелей. Жесткость несущего остова здания библиотеки обеспечивается
поперечными и продольными жесткими многоэтажными рамами, жесткими
горизонтальными дисками перекрытий и фасадными рамами.
При конструктивной системе с перекрестным расположением ригелей
и с фасадным каркасом здания рамной статической схемы строят высотой до
50-60 этажей.
Таким образом, пространственная жесткость и устойчивость
каркасного несущего остова рамной статической схемы зависит от вида
его конструктивной системы.
А. При конструктивной системе с перекрестным расположением ригелей
жесткость и устойчивость несущего остова обеспечивается жесткими
многоэтажными

рамами

каркаса,

воспринимающими

вертикальные

и

горизонтальные нагрузки.
Б. При конструктивной системе с фасадным каркасом жесткость и
устойчивость несущего остова обеспечивается жесткими многоэтажными
рамами основного каркаса и фасадным каркасом. Вертикальные нагрузки
воспринимают рамы, а горизонтальные нагрузки – рамы и фасадный каркас.

75

4.2.3. Рамно-связевая статическая схема каркасного несущего остова
Горизонтальная и вертикальная жесткость несущего остова рамно–
связевой схемы обеспечивается жесткостью рамного каркаса, имеющего жесткое сопряжение ригелей с колоннами, и связевыми диафрагмами. Вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают рамы каркаса и диафрагмы жесткости. В рамно-связевых каркасах по сравнению с рамными каркасами значительно увеличивается способность здания сопротивляться изгибу
от горизонтальных нагрузок.
Пространственная жесткость и устойчивость несущего остова рамносвязевой статической схемы определяется его конструктивной системой.
4.2.3.1. Конструктивная система с перекрестным расположением ригелей
каркасного несущего остова рамно–связевой статической схемы
При конструктивной системе с перекрестным расположением ригелей (рам) жесткость и устойчивость несущего остова обеспечивается жесткими рамами и диафрагмами жесткости. Диафрагмы жесткости в виде
сплошных или сквозных пилонов размещают симметрично относительно
главных осей здания, преимущественно в тех местах, которые по условиям
планировочной структуры здания требуют глухих стен или стен с проемами.
Рамно-связевый каркас с распределенным размещением связевых
диафрагм применяют, в основном, для многоэтажных протяженных зданий
высотой до 40 – 50 этажей.
Приведем пример обеспечения устойчивости несущего остова
23–этажного здания факультета электротехники Высшей технической школы в
г. Делфте. Здание состоит из двух смещенных относительно друг друга прямоугольных объемов с наружными размерами. 82,5х17,5 м. Высота здания 89,7 м
(рис. 76).

76

Рис. 76. Здание факультета электротехники Высшей технической школы
в Делфте (Нидерланды). Общий вид. Поперечный разрез. План перекрытия
77

Несущий остов – каркасный. Сетка колонн 5,87х4,05 м и 2,91х4,05 м. Конструктивная система – с перекрестным расположением ригелей. Ригели жестко сопряжены с колоннами с образованием поперечных жестких многоэтажных рам
(рис. 76). Диафрагмы жесткости в виде сдвоенных пилонов (для обеспечения повышенной жесткости) установлены симметрично в плоскости поперечных рам. В
продольном направлении за счет большой протяженности здания (большого количества колонн) диафрагмы жесткости не установлены. В уровне каждого перекрытия выполнены жесткие горизонтальные диски за счет объединения в совместную
работу стальных балок с монолитной железобетонной плитой толщиной 100 мм.
Статическая схема несущего остова – рамно–связевая в поперечном направлении и
связевая – в продольном направлении (рис. 76).
Пространственная жесткость и устойчивость несущего остова в поперечном направлении обеспечивается жесткими рамами каркаса, диафрагмами жесткости и горизонтальными жесткими дисками перекрытий, а в продольном направлении – рамами каркаса и горизонтальными жесткими дисками перекрытий. Вертикальная нагрузка в обоих направлениях воспринимается колоннами. Горизонтальная нагрузка воспринимается: в поперечном направлении – рамами каркаса и диафрагмами жесткости, в продольном направлении – рамами каркаса (рис. 76).
Интересно

решена

пространственная жесткость
и устойчивость здания «Сигрем билдинг» в Нью-Йорке
высотой 158,5 м (рис. 77).
Несущий остов здания –
каркасный. Диафрагмы жеРис. 77. Здание
«Сигрем билдинг»
высотой 158,5 м
в Нью–Йорке.
78

сткости в виде пилонов симметрично

расположены

в

плане.

Оригинальность

обеспечения жесткости здания состоит в изменении конструктивного решения пилонов по высоте каркасного несущего остова (рис. 77). С 1-го по
17-й этажи в плане здания были установлены диафрагмы жесткости в виде
сплошных стен толщиной 300 мм из монолитного железобетона. С 17-го по
29-ый этажи вместо диафрагм жесткости в виде сплошных стен были использованы сквозные пилоны с раскосной решеткой. А с 29-го этажа и выше
диафрагмы жесткости отсутствуют и горизонтальная жесткость несущего
остова обеспечивается только жесткими рамами.
К другому примеру можно
отнести

каркасное

здание

Первого

60-этажное
национального

банка в Чикаго (рис. 78). Высота
здания 259,1 м. Несущий остов

–

каркасный. Диафрагмы жесткости
распределены равномерно по плану
здания

и

лифтовых

расположены
шахт

и

вдоль

лестничных

клеток. Пространственная жесткость
и устойчивость несущего остова
обеспечивается совместной работой
рам каркаса, диафрагм жесткости в
виде

пилонов,

перекрытий

покрытия.

Рис. 78. Здание Первого национального банка высотой 259, 1 м в Чикаго
79

и

Необходимо отметить, что горизонтальную жесткость каркасных несущих остовов с распределенными диафрагмами жесткости можно увеличить с
помощью устройства горизонтальных решетчатых жестких ростверков в одном,
двух или более уровнях, в зависимости от высоты здания (рис. 79).

1
2
3

Рис. 79. Каркасный несущий остов
с жесткими ростверками рамно-связевой
расчетной схемы: 1 – рамы с жестким
сопряжением ригелей с колоннами;
2 – связевая диафрагма в виде сквозного
пилона; 3 – решетчатый жесткий
ростверк

Введение жестких ростверков в систему каркаса обеспечивает эффективное перераспределение усилий между связевыми
диафрагмами и жесткими рамами
каркаса, способствуя тем самым
более равномерному их загружению. Такая схема каркасного несущего остова используется для
многоэтажных зданий высотой до
50 –60 этажей.
Так, в каркасном здании адРис. 80. Административное
здание в Торонто

министративного центра в Торонто
(рис. 80) высотой 224 м пространственная жесткость и устойчивость

80

его несущего остова обеспечивается: диафрагмами жесткости, жесткими
рамами и решетчатыми жесткими ростверками (рис. 80). Диафрагмы жесткости в виде сквозных пилонов симметрично расположены в плане здания.
Жесткие ростверки расположены в двух уровнях по высоте здания в виде
ферм высотой на этаж (в местах расположения технических этажей). Устройство жестких ростверков позволило уменьшить отклонение здания от вертикали до 1/500 Н (где Н – высота здания) от действия ветровой нагрузки.
4.2.3.2. Ствольно-каркасная конструктивная система
каркасного несущего остова рамно-связевой статической схемы
Большей жесткостью в горизонтальном направлении обладает каркасный несущий остов здания, когда диафрагмы жесткости сгруппированы в
пространственный ствол. При этом сопряжения ригелей каркаса со стволом –
жесткие (рис. 81).
1
2
Рис. 81. Схема каркасного несущего остова
здания ствольно-каркасной конструктивной
системы. Статическая схема каркаса –
рамно-связевая в обоих направлениях:
1 - рамы с жестким сопряжением ригелей
с колоннами; 2 - железобетонный ствол
(ядро жесткости)

Ствольно-каркасная конструктивная система каркасного несущего
остова позволяет возводить многоэтажные здания высотой до 60 – 70 этажей.
В строительной практике выполнено большое количество высотных
зданий ствольно-каркасной конструктивной системы, при которой пространственная жесткость обеспечивается совместной работой каркаса и ствола
на горизонтальные и вертикальные нагрузки.
81

Приведем несколько примеров.
На рис. 82 представлено 70-этажное здание многофункционального
назначения высотой 296,3 м (Япония). Несущий остов – каркасный. Конструктивная система – ствольно-каркасная. Ствол расположен в геометрическом
центре здания и выполнен из монолитного железобетона. Для повышения горизонтальной жесткости в плане установлены диафрагмы жесткости в виде
сплошных пилонов из монолитного железобетона. В уровне каждого перекрытия выполнены жесткие горизонтальные диски из железобетонной плиты,
объединенной в совместную работу со стальными балками перекрытий.

Рис. 82. Многофункциональный общественный
центр в Иокогаме (Япония)

В Объединенных Арабских Эмиратах построено здание престижного
госпиталя высотой 333 м (60 этажей). Несущий остов – каркасный. Конструктивная система – ствольно-каркасная. Пространственная жесткость и устой82

чивость несущего остова обеспечивается за счет рам каркаса, ствола и горизонтальных дисков перекрытий (рис. 83).

Рис. 83. Здание госпиталя в Объединенных Арабских Эмиратах высотой 333 м

При проектировании высотных зданий возникает необходимость повысить их жесткость и устойчивость, уменьшить деформации от действия
ветровой нагрузки. Это достигается путем устройства жестких рам в плоскости внешних стен: фасадных и фахверковых каркасов.
83

На примере административного 15-этажного здания каркасного несущего
остова с поперечным расположением жестких рам покажем увеличение жесткости
при устройстве каркаса в плоскости фасадных стен. Рассмотрим три варианта
решения конструктивных систем несущего остова здания рамно-связевой статической схемы (рис. 84-86).
Вариант 1 (рис. 84). В исходном варианте использован стальной
каркас с сеткой колонн 8,4х8,4 м. Колонны крайнего ряда расположены
внутри здания на некотором расстоянии от наружной стены, при этом
наружные стены полностью независимы от колонн и жестко сопряжены с
балками перекрытий. Средства сообщения между этажами и санитарнотехнические помещения заключены в железобетонные шахты с толщиной
стен 300 мм.

Рис. 84. Вариант 1. Схема размещения элементов несущего остова рамно-связевой
статической схемы: 1 – стальные сквозные колонны; 2 – сплошные железобетонные
стены (диафрагмы жесткости)

Конструктивная система – с поперечным расположением ригелей.
Статическая схема несущего остова – рамно-связевая в поперечном
направлении и связевая в продольном направлении.
Жесткость и устойчивость несущего остова обеспечивается жесткими поперечными рамами и диафрагмами жесткости в виде пространственных элементов – железобетонных шахт (рис. 84).
Вариант 2 (рис. 85). Изменим конструктивное решение стального
каркаса: уменьшим шаг крайних колонн внутренних рядов до 5 м и защитим
их огнестойкой облицовкой. Шаг колонн крайнего ряда уменьшим до 2,8 м,
84

при этом блоки наружных стен опираем на колонны наружного ряда. В этом
случае повышается жесткость в плоскости внешних стен, поэтому ограждение лестниц, лифтовых шахт и шахт технического оборудования выполняем
только легкими огнестойкими стенами.

Рис. 85. Вариант 2. Схемы размещения элементов несущего остова рамно-связевой
статической схемы: 1 – стальные сплошные колонны наружного ряда;
2 – сквозные диафрагмы жесткости из плоскости рам; 3 – сплошные колонны
внутреннего ряда; 4 – сквозные диафрагмы жесткости в плоскости рам

Конструктивная система – с поперечным расположением ригелей.
Статическая схема несущего остова – рамно-связевая в поперечном направлении и связевая в продольном направлении.
Жесткость и устойчивость несущего остова обеспечивается жесткими
поперечными рамами, увеличенной жесткостью в плоскости внешних стен и
диафрагмами жесткости в виде сквозных пилонов, установленных как в
плоскости рам (четыре пилона), так и из плоскости (один пилон) (рис. 85).
Вариант 3 (рис. 86). Оставим решение каркаса, как и во втором варианте – колонны крайнего ряда поставлены с малым шагом 2,8 м. Но в данном
варианте колонны наружного ряда жестко сопрягаем или с подоконными
панелями с образованием фасадного каркаса, или внешними наклонными
связями с образованием фахверкого каркаса.
Колонны защищены огнестойкой облицовкой. В этом случае за счет
высокой жесткости внешних стен ограждение лестниц, лифтовых шахт и
85

шахт технического оборудования выполнено легкими огнестойкими стенами,
непривязанными к элементам каркаса.

Рис. 86. Вариант 3. Схемы размещения элементов несущего остова рамно-связевой
статической схемы: 1 – стальные сплошные колонны наружного ряда;
2 – сплошные колонны внутреннего ряда; 3 – подоконные балки или наклонные связи;
4 – фасадные жесткие рамы

Конструктивная система – с поперечным расположением ригелей и
фасадным (фахверковым) каркасом. Статическая схема несущего остова –
рамно-связевая в поперечном направлении и связевая – в продольном
направлении.
Жесткость и устойчивость несущего остова обеспечивается жесткими
поперечными рамами каркаса и диафрагмами жесткости в виде продольных
фасадных жестких рам в плоскости наружных стен (рис. 86).
Сравнение рассмотренных вариантов каркасного здания с различными
конструктивными системами (рис. 84-86) показывает, что использование
диафрагм жесткости в виде продольных фасадных

рам (фасадных или

фахверковых каркасов) дает возможность повысить жесткость несущего
остова, его сопротивляемость ветровым нагрузкам. Этажность каркасных
зданий таких конструктивных систем может достигать до 80 – 90 этажей.
Для дальнейшего повышения этажности зданий (90 и более этажей)
используют компактный план (круг, квадрат), ядро жесткости и жесткие
каркасы в плоскости внешних стен (фасадные или фахверковые каркасы).
86

Приведем примеры высотных зданий и небоскребов с фасадными жесткими рамами.
ВЫСОТНЫЕ ЗДАНИЯ СТВОЛЬНО–КАРКАСНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ С ФАСАДНЫМ КАРКАСОМ. Фасадный каркас расположен в плоскости наружных стен здания и состоит из вертикальных и горизонтальных элементов, жестко сопряженных между собой. Вертикальные
элементы – это колонны основного каркаса с уменьшенным шагом (до 3,0 –
1,2 м), величина которого зависит от разрезки окон. В качестве горизонтальных элементов используют балки, балки-стенки или фермы, которые располагают поэтажно в подоконной части фасадов здания (рис. 87).

Рис. 87. Конструкция фасадного каркаса, состоящего из часто расположенных
колонн, жестко сопряженных с фермами в подоконной части каждого этажа.

На рис. 88 приведены фрагменты фасадного каркаса с горизонтальными несущими элементами в виде балок–стенок (рис. 88, а) и ферм (рис. 88,б).
Балки–стенки выполняют из стальных листов, профилей или железобетона,
фермы – из стальных профилей.
87

а

б

Рис. 88. Фрагменты фасадного каркаса с горизонтальными несущими
элементами в виде: а) – балок–стенок; б) - ферм

Приведем конструктивное решение высотных каркасных зданий, в плоскости внешних стен которых выполнены фасадные каркасы, повышающие их пространственную жесткость и устойчивость.
Пример 1. 10–этажное высотное здание международного торгового центра
в Нью–Йорке (классический пример). Несущий остов здания – каркасный. Конструктивная система – ствольно–каркасная с фасадным каркасом (рис. 89).
Перекрытия в здании решены в виде системы перекрестных ферм
(рис. 90). Главные фермы расположены с шагом 12 м, второстепенные –
с шагом 3 м. Настил перекрытий выполнен в виде монолитной железобетонной плиты толщиной 100 мм, уложенной по профнастилу, который расположен по верхнему поясу второстепенных ферм. Система перекрестных
ферм и монолитная железобетонная плита настила образуют жесткий горизонтальный диск в уровне перекрытия каждого этажа.
Для обеспечения жесткости и устойчивости здания диафрагмы жесткости сосредоточены в геометрическом плане здания в виде ядра жесткости.
Ядро жесткости каркасной структуры со связями в каждом пролете колонн.
В плоскости наружных стен выполнен фасадный каркас, состоящий из
фахверковых колонн с шагом 1,2 м, и подоконных балок–стенок (рис. 90).
Фасадный каркас в уровне перекрытий каждого этажа сопряжен с горизон88

тальными жесткими дисками перекрытий за счет жесткого сопряжения ферм
с подоконными балками–стенками (рис. 90).

Рис. 89. 10-этажное высотное
здание международного
торгового центра в Нью-Йорке.
Общий вид. Разрез.
Конструкция перекрытия
89

Рис. 90. Фрагмент конструктивного решения перекрытия и фасадного каркаса.

Таким образом, жесткость и устойчивость несущего остова здания
обеспечивается ядром жесткости, фасадным каркасом и жесткими горизонтальными дисками в уровне перекрытия каждого этажа. Вертикальная и горизонтальная нагрузки воспринимаются ядром жесткости и фасадным каркасом. При этом необходимо отметить, что колонны фасадного каркаса работают только на поэтажную нагрузку за счет жесткого сопряжения их с подоконными балками. Поэтому сечение колонн фасадного каркаса обычно выполняют из швеллера или двутавра не выше, чем № 16.
Пример 2. Проект «СИТИ ПАЛАС» – 48–этажное здание в центре Москвы. (рис. 91, а). Несущий остов – каркасный. Колонны внешнего ряда каркаса имеют спиралевидную форму, придающую зданию трехмерную геометрию спирали. Конструктивная система – ствольно–каркасная с фасадным
90

каркасом (рис. 91, б). Фасадный каркас усилен мощными колоннами, расположенными по углам квадратного плана здания. Остальные колонны фасадного каркаса имеют малый шаг с учетом разрезки окон. Подоконные балки
решены в виде балок–стенок, жестко сопряженных с угловыми колоннами.
Пространственная жесткость и устойчивость несущего остова обеспечивается железобетонным стволом, фасадным каркасом и жесткими горизонтальными дисками перекрытий, в виде монолитной железобетонной плиты. Необходимо добавить, что в верхней части несущего остова (в уровне технического этажа) предусмотрен горизонтальный ростверк, повышающий его сопротивление горизонтальным нагрузкам.
а

б

Рис. 91. 48-этажное здание «Сити-Палас» в г. Москве
(проект): а) общий вид; б) фрагмент фасадного каркаса

91

ВЫСОТНЫЕ ЗДАНИЯ СТВОЛЬНО-КАРКАСНОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СИСТЕМЫ С ФАХВЕРКОВЫМ КАРКАСОМ. Фахверковый каркас
расположен в плоскости наружных стен здания и состоит из фахверковых
колонн, соединенных связями в жесткую пространственную раму. В настоящее время в многоэтажных и высотных зданиях применяют фахверковые
каркасы различного конструктивного решения:
- с наклонным расположением фахверковых колонн и малым шагом,
которые вместе со связями образуют ромбическую решетку каркаса с
различной разрезкой окон;
- с вертикальным расположением фахверковых колонн, соединенных
наклонными связями, расположенными равномерно по всей плоскости стен
или в шахматном порядке.
Приведем конструктивное решение высотных каркасных зданий, в плоскости внешних стен которых выполнены фахверковые каркасы, повышающие их
пространственную жесткость и устойчивость.
Пример 3 (рис. 92). Высотное здание «ИБМ-билдинг» (г. Питтсбург)
построено в 60-е годы ХХ века. Несущий остов – каркасный. Конструктивная
система – с перекрестным расположением ригелей. Статическая схема –
связевая в обоих направлениях. Для обеспечения пространственной жесткости и устойчивости здания в плоскости наружных стен выполнен фахверковый каркас с ромбовидной сеткой. За счет расположения перекрытий в плоскостях малых диагоналей сетки фахверкового каркаса разрезка окон
ромбовидная (рис. 93).

92

Рис. 92. Высотное здание «ИБМ-билдинг» (г. Питтсбург)

б

а

Рис. 93. а) ромбовидная разрезка
окон; б) узел фахверкового
каркаса: a) фахверковые
наклонные колонны и связи;
b) рандбалка; с) балка
перекрытия

В проекте 25-этажного жилого дома принята треугольная разрезка окон
(рис. 94).

а

б
93

Рис. 94. Жилой дом высотой 85 м (проект). Здание квадратное в плане
с размерами сторон 30х30 м: а) общий вид; б) схема разрезки окон

Пространственная жесткость и устойчивость несущего остова здания
обеспечивается колоннами основного каркаса, диафрагмами жесткости,
равномерно распределенными в плане, жесткими горизонтальными дисками
перекрытий и фахверковым каркасом в плоскости наружных стен. Вертикальная нагрузка воспринимается колоннами основного и фахверкового
каркасов. Горизонтальные нагрузки воспринимаются фахверковым каркасом
и диафрагмами жесткости в виде пилонов (рис. 92).
В современном строительстве и проектировании высотных зданий фахверковый каркас с ромбической решеткой выполняют из железобетона (рис. 95).
а

б

Рис. 95. Небоскреб в Санта–Фе от Rojkindarquitectos: а) общий вид;
б) фрагмент фахверкового каркаса

Пример 4. Жилой высотный дом в Париже (рис. 96). Несущий остов –
каркасный. Конструктивная система – с поперечным расположением ригелей.
Статическая схема – рамно-связевая в поперечном направлении и связевая
в продольном направлении.

94

Для обеспечения горизонтальной жесткости здания в поперечном
направлении выполнен фахверковый каркас в плоскости внешних поперечных
стен. Диагональные связи фахверкового каркаса установлены с шахматным
смещением (по 6 связей на этаж). В горизонтальном направлении жесткость
обеспечивается решетчатыми диафрагмами жесткости (пилонами), установленными из плоскости рам (диафрагмы жесткости жестко сопряжены с колоннами
средних рядов). Вертикальная нагрузка воспринимается жесткими поперечными рамами основного каркаса и колоннами фахверкового каркаса.
а

б

Рис. 96. Жилой высотный дом в Париже:
а) общий вид; б) план перекрытия;
в) фргмент фахверкового каркаса:
а) колонны фахверкового каркаса;
95

b) рандбалка (контурная балка перекрытия);
с) диагональные связи

Горизонтальные нагрузки воспринимаются: в продольном направлении –
диафрагмами жесткости, в поперечном направлении – жесткими рамами основного каркаса и фахверковым каркасом в плоскости поперечных стен (рис. 95).
Пример 5. 118–этажное высотное здание Moscow City Tower (рис. 97).
Несущий остов – здания каркасный. Конструктивная система – ствольно–
каркасная с фахверковым каркасом. Фахверковый каркас выполнен в виде
мощной внешней стальной рамы, воспринимающей как вертикальные, так и
горизонтальные нагрузки.

Рис. 97. 118–этажное
высотное здание Moscow City
Tower (проект)

96

Таким образом, пространственная жесткость и устойчивость каркасного несущего остова рамно-связевой статической схемы зависит от
вида его конструктивной системы и обеспечивается следующим образом.
А. При конструктивной системе с перекрестным расположением ригелей (рам каркаса) вертикальная и горизонтальная нагрузки воспринимаются
жесткими рамами каркаса и диафрагмами жесткости. Поэтому, для обеспечения пространственной жесткости и устойчивости несущего остова такой
конструктивной системы, необходимо:
1) разместить симметрично в плане каркаса с шагом не более 24-32 м
диафрагмы жесткости в виде сплошных или сквозных пилонов (в зависимости от этажности здания);
2) установить диафрагмы жесткости как в плоскости, так и из плоскости рам каркаса и жестко соединить их с колоннами;
3) изменять жесткость связевых диафрагм последовательно по высоте
здания снизу вверх (в целях снижения нагрузки на фундамент):
- в 1/3 высоты здания устанавливать пилоны в виде сплошных железобетонных панелей толщиной 200-300 мм;
- в середине высоты здания устанавливать сквозные диафрагмы жесткости;
- в верхних этажах (около 1/3 высоты здания) диафрагмы жесткости не
ставить, а горизонтальную жесткость обеспечивать жесткими рамами каркаса;
4) расположить горизонтальные жесткие диски в уровне перекрытий в
виде монолитной железобетонной плиты, объединенной в работу с балками
перекрытий;
5) для протяженных высотных зданий использовать различные статические схемы: в поперечном направлении – рамно-связевую статическую
схему, в продольном направлении – связевую статическую схему;
6) установить горизонтальные решетчатые ростверки в одном, двух
или более уровнях, в зависимости от высоты здания.
Б. При ствольно-каркасной конструктивной системе вертикальная и
горизонтальная нагрузки воспринимаются колоннами каркаса и стволом. По97

этому, в зависимости от этажности здания, для обеспечения пространственной жесткости и устойчивости его несущего остова такой конструктивной системы, необходимо:
1) разместить ствол в геометрическом центре здания;
2) разместить ядра жесткости (при двух или более) симметрично относительно геометрического центра здания;
3) установить дополнительный внутренний ряд колонн и диафрагмы
жесткости в виде пилонов для зданий с несимметричным расположением ядра жесткости в плане;
4) установить дополнительные диафрагмы жесткости в виде пилонов
для зданий: протяженных в плане, квадратных с размерами в плане 30 х 30 м
и более;
5) установить в плоскости наружных стен фасадные жесткие рамы в виде:
- фасадного каркаса, состоящего из часто расположенных колонн, жестко сопряженных с подоконными горизонтальными балками;
- фахверкового каркаса различного конструктивного решения в зави-

Р

е

з

ю

м

е

симости от этажности здания, размеров в плане.
Высота каркасных зданий рамно–связевой статической схемы
зависит от конструктивной системы несущего остова:
- при конструктивной системе с перекрестным
расположением ригелей и распределенными
диафрагмами жесткости в плане – до 40-50 этажей;
- при ствольно–каркасной конструктивной системе –
до 50-60 этажей;
- при ствольно–каркасной конструктивной системе
с горизонтальным решетчатым ростверком по высоте –
до 60-70 этажей;
- при ствольно–каркасной конструктивной системе
с фасадными жесткими рамами – до 80-90 этажей

Ниже в табл. 2 представлена зависимость этажности зданий от
конструктивной системы и статической схемы его несущего остова.

98

99

100

101

Таблица 2
Этажность зданий в зависимости от конструктивной системы
несущего остова
Схема несущего остова здания

1

Вид диафрагм
жесткости

Конструктивная система
несущего остова

Расчетная
статическая
схема несущего остова

Материал
элементов
несущего
остова

2
3
4
5
Бескаркасный несущий остов здания
РаспреС поперечделенные
ным,
в плане
продольным,
в виде
перекрестным
пилонов расположением несущих
стен

Сосредоточенные
в плане
в виде
ствола

Связевая

Стены
из кирпичной кладка
Стены
из крупных
ж/б панелей
Стены
из монолитного железобетона
Стены
из кирпичной кладки

Ствольнооболочковая

Стены
из крупных
ж/б панелей
Стены
из монолитного железобетона

Этажность
здания

6

12

16

25

12

25

25-50

Смешанный несущий остов здания
РаспреС поперечделенные
ным,
в плане
продольным,
в виде
перекрестным
пилонов расположением ригелей

99

Связевая
Стены,
столбы
из кирпичной кладки

12

Стены,
колонны
из сборного
железобетона

16

Продолжение табл. 2
1

2
3
4
5
Каркасный несущий остов здания
Распределенные
в плане
в виде
пилонов

С поперечным,
продольным,
перекрестным
расположением ригелей

Связевая

6

Железобетонный
каркас

25

Сосредоточенные
в плане
в виде
ствола

Ствольнокаркасная
30

Стальной
каркас
60

С поперечным,
продольным,
перекрестным
расположением ригелей

-

Рамная

50 - 60

100

Продолжение табл. 2
1

2
3
4
5
Каркасный несущий остов здания
Сосредоточенные
в плане
в виде
ствола

Ствольнокаркасная

Рамносвязевая

6

Стальной
каркас

60 - 70

Ствольнокаркасная с
дополнительным горизонтальным ростверком в одном
или нескольких
уровнях

Пилонокаркасная

70 - 80

Связевая

80 – 100
и более

101

Окончание табл. 2
1

2
3
4
5
Каркасный несущий остов здания
Сосредо- Ствольно- Связеточен- каркасная вая,
ные в
с фасад- рамноплане в
ным
связевиде
каркасом
вая
ствола

6

Стальной
каркас

80 – 90
и более

Ствольнокаркасная
с фахверковым
каркасом

Связевая

80 – 100
и более

102

ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП 2.03.01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции.
М., 2002.
2. СНиП 2.01.07-95. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.
М.,1994.
3. СНиП 2.01.02-95. Противопожарные нормы. М., 1994.
4. СНиП 2.08.-01-85. Жилые здания. М., 1984.
5. СНиП 2.08.-02-85. Общественные здания и сооружения. М., 1984.
6. СНиП II.23.81*. Стальные конструкции. М., 2006.
7. Архитектурные конструкции / под ред. З.А. Казбек-Казиева. М., 2005.
8. Айрапетов Д.П. Архитектурное материаловедение / Д.П. Айрапетов.
М., 1983.
9. Железобетонные конструкции. Общий курс / под ред. В.Н. Байков.
М., 1985.
10. Благовещенский Ф.А. Архитектурные конструкции / Ф.А. Благовещенский, Е.Ф. Букина. М., 2005.
11. Дроздов П.Ф. Проектирование и расчет многоэтажных зданий /
П.Ф. Дроздов. М., 1986.
12. Инженерные конструкции / под ред. В.В. Ермолова. М., 1991.
13. Коссаковский В.А. Архитектурная композиция жилого дома /
В.А. Коссаковский, В.А. Чистова. М., 1990.
16. Монфред Ю.Б. Здания из объемных блоков / Ю.Б. Монфред,
Н.Н. Николаев. М., 1974.
17. Харт Ф. Атлас стальных конструкций. Многоэтажные здания /
Ф. Харт, В. Хенн, Х. Зонтаг. М., 1977.
18. Генералов В.П. Особенности проектирования высотных зданий /
В.П. Генералов. Самара, 2007.

103

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................3
1. ТИПЫ НЕСУЩЕГО ОСТОВА МНОГОЭТАЖНЫХ
И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ................................................................................5
1.1. Бескаркасный несущий остов ................................................................6
1.2. Каркасный несущий остов .....................................................................7
1.3. Смешанный несущий остов ……….......................................................8
2. КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ НЕСУЩЕГО ОСТОВА
МНОГОЭТАЖНЫХ И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ…...................................10
2.1. Конструктивные системы зданий с бескаркасным
несущим остовом ..............................................................................................11
2.2. Конструктивные системы зданий с каркасным
несущим остовом ………………......................................................................18
2.2.1. Конструктивные системы каркасных зданий
с распределенным расположением диафрагм жесткости ...................................19
2.2.2. Конструктивные системы каркасных зданий с сосредоточенным
расположением диафрагм жесткости ………………………………………….22
2.2.2.1. Ствольно-каркасные конструктивные системы каркасного
несущего остова ……………............................................................................23
2.2.2.2. Пилоно-каркасные конструктивные системы каркасного
несущего остова ................................................................................................27
2.3. Конструктивные системы зданий с неполным каркасом .................33
3. РАСЧЕТНЫЕ СТАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ НЕСУЩЕГО
ОСТОВА ЗДАНИЙ .........................................................................................37
3.1. Нагрузки, действующие на здания …………….................................37
3.2. Виды сопряжений вертикальных и горизонтальных элементов
несущего остова здания....................................................................................41
3.3. Расчетные схемы несущего остова здания …………........................42
3.3.1. Рамная расчетная схема.....................................................................42
103

3.3.2. Рамно-связевая расчетная схема ……………..................................43
3.3.3. Связевая расчетная схема ……………….........................................44
4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ МНОГОЭТАЖНЫХ
И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ .............................................................................48
4.1. Обеспечение жесткости бескаркасных зданий ..................................48
4.1.1. Обеспечение жесткости бескаркасных зданий
с конструктивной системой с поперечным, продольным
или перекрестным расположением несущих стен …………………............49
4.1.2. Обеспечение жесткости бескаркасных зданий
ствольно-оболочковой конструктивной системы ………………….............54
4.2. Обеспечение жесткости каркасных зданий .......................................57
4.2.1. Обеспечение жесткости каркасного несущего остова
связевой статической схемы ............................................................................57
4.2.1.1. Конструктивная система – безригельная, с поперечным,
продольным, перекрестным расположением ригелей ………………..............57
4.2.1.2. Ствольно-каркасная конструктивная система .............................62
4.2.2. Рамная статическая схема каркасного несущего остова ...............69
4.2.2.1. Конструктивная система с перекрестным расположением
ригелей несущего остова рамной статической схемы ..................................70
4.2.3. Рамно-связевая статическая схема каркасного
несущего остова ………………........................................................................76
4.2.3.1. Конструктивная система с перекрестным расположением
ригелей каркасного несущего остова рамно-связевой
статической схемы ...........................................................................................76
4.2.3.2. Ствольно-каркасная конструктивная система каркасного
несущего остова рамно-связевой статической схемы …………..…............81
ЛИТЕРАТУРА ...................………………………………………………….103

104

Учебное издание
ДЕНИСОВА Алла Павловна
НЕСУЩИЙ ОСТОВ МНОГОЭТАЖНЫХ
И ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Учебное пособие
по дисциплинам «Конструкции гражданских и промышленных зданий»,
«Архитектура гражданских и промышленных зданий»
Редактор Н.Н. Крылова
Подписано в печать 15.04.09
Формат 6084 1/16
Бум. офсет.
Усл. печ.л. 6,27 (6,75)
Уч.-изд.л. 6,2
Тираж 100 экз.
Заказ 152
С 43
Саратовский государственный технический университет
410054, Саратов, Политехническая ул., 77
Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77