Силовой каркас дома

Здание в целом и отдельные его элементы, подвергающиеся воздействию больших статических и динамических нагрузок, должны обладать:
прочностью, которая определяется способностью здания и его элементов противостоять действию нагрузок, не разрушаясь при этом;
устойчивостью — способностью здания сопротивляться силам опрокидывания при действии горизонтальных нагрузок;
пространственной жесткостью, которая характеризуется как способность здания в целом и его отдельных элементов сохранять первоначальную форму при действии приложенных сил.

В домах бескаркасной конструкции силовыми элементами дома служат стены. При этом несущими могут быть продольные или поперечные стены, или те и другие вместе. В домах, где силовыми являются только продольные или только поперечные стены (дома с неполным силовым каркасом), для монтажа самонесущих стен устанавливают ригели. В некоторых случаях в домах с неполным силовым каркасом прибегают к безригельной конструкции, когда самонесущие стены опираются непосредственно на фундамент здания.

Рис. 1. Типовая каркасная конструкция с прямой передачей нагрузок по несущим элементам (размеры в мм):
1 — цоколь (фундамент); 2 — столб фундамента; 3 — нижняя обвязка; 4 — стойка; 5 — обрешетка; 6 — балка чердачного перекрытия; 7 — стропильная нога; 8 — верхняя обвязка; 9 — раскос

Общая устойчивость и пространственная жесткость здания бескаркасной конструкции обеспечивается ограждающими конструкциями и междуэтажными перекрытиями. Каркасные силовые схемы зданий состоят из колонн (стоек), обвязок, балок, ригелей, раскосов и других элементов, которые вместе с перекрытиями воспринимают все нагрузки, действующие на здание (рис.1). От воздействия внешней среды помещения защищаются наружными стенами, которые придают каркасу дополнительную жесткость. Каркасный тип здания целесообразен там, где требуются большая свободная площадь помещений, а также в условиях, когда здания воспринимают большие статические и динамические нагрузки. Типы каркасов различают по следующим признакам:

1. По материалам:
железобетонные каркасы (монолитные, сборные, сборно-монолитные);
металлические каркасы;
деревянные каркасы.

2. По устройству горизонтальных связей:
с продольным расположением ригелей;
с поперечным расположением ригелей;
с перекрестным расположением ригелей;
безригельное решение, когда перекрытия непосредственно опираются на колонны или стойки.

3. По характеру восприятия статических нагрузок:
рамные с жесткими соединениями элементов в узлах каркаса;
связевые со сварными соединениями, отличающиеся простотой конструктивного исполнения. Для обеспечения геометрической неизменяемости такие системы снабжаются связями жесткости, которые устанавливают между колоннами и ригелями каркаса.

Рис. 2. Обеспечение конструкционной жесткости каркасной конструкции дома:
1 — колонна; 2 — раскос; 3, 4 — верхняя и нижняя балки обвязок; 5 — лаги; 6 — доски пола; 7 — ригель

В зданиях каркасной конструкции пространственная жесткость обеспечивается совместной работой колонн, ригелей и перекрытий, которые образуют геометрически неизменяемую схему (рис. 2). Для обеспечения жесткости в каркас здания могут вводиться дополнительные раскосы, подпорки и связи. Соединения в узлах конструктивно должны обеспечивать необходимую жесткость каркаса.