По способу восприятия горизонтальных воздействий схемы каркасов можно разделить на связевые, рамные и рамно-связевые. Наиболее экономичны и просты в изготовлении и монтаже связевые каркасы. Однако современные повышенные архитектурно-строительные требования, необходимость обеспечения технологической гибкости производственного здания затрудняют использование связевых схем каркасов. Только открытые этажерки решаются обычно по такой схеме. Наиболее распространенная для производственных многоэтажных зданий - рамно-связевая схема с рамами в поперечном направлении и вертикальными связями в продоль-

требованиям и позволяет использовать экономичное сечение колонн в виде двутавра, обеспечивающее простоту рамных узлов сопряжения ригелей с колоннами.

При разработке конструктивной формы каркаса многоэтажного здания требуется решать ряд технико-экономических задач.

1. Обеспечение эксплуатационно-технологических требований с учетом перспективного изменения технологии. В производственных зданиях увеличение шага колонн нередко приводит к заметному росту эффективности производства, чем окупается некоторый дополнительный расход стали. Компактность габаритов сечений элементов каркаса оправдана увеличением полезного объема здания. Однако при этом необходимо считаться и с тем, что наличие вертикальных связей, распорок, вспомогательных элементов каркаса в некоторых случаях может ухудшить объемно-планировочные решения зданий.

2. Выбор материала каркаса (сталь или железобетон) производится на основании сравнения стоимости вариантов каркасов, выполненных из различных материалов. При этом, помимо сопоставления основных технико-экономических показателей, необходимо учитывать следующие особенности. Стальной каркас значительно легче железобетонного, благодаря чему упрощаются транспортные, такелажные и монтажные работы; при стальном каркасе просто решаются узлы крепления трубопроводов, технологического оборудования, пути подвесного транспорта; размеры температурных блоков здания со стальным каркасом значительно больше, чем в зданиях с железобетонным каркасом. При изменении технологического процесса и необходимости реконструкции здания стальной каркас сравнительно легко может быть перестроен и усилен применительно к новой технологии. К недостаткам стальных каркасов относится необходимость дополнительных затрат на их огнезащиту в зданиях пожароопасных категорий. Применение огнезащитных красок, использование спринклерных установок может несколько снизить эти затраты.

3. Наиболее широкое использование связевых схем. Во всех случаях, если это позволяют объемно-планировочные решения и условия производства, следует предусматривать вертикальные связи. Они могут быть установлены в зонах глухих перегородок, лестничных и лифтовых шахт, по наружным рядам колонн.

4. Обеспечение пространственной работы каркаса. Междуэтажные перекрытия, образующие жесткие горизонтальные диски, обеспечивают пространственную работу каркаса и позволяют уменьшить число связей и рам, что создает большую свободу объемно-планировочных решений.

5. Сокращение числа монтажных элементов, их укрупнение, создание крупных монтажных блоков. Наличие башенных кранов и мобильных гусеничных кранов большой грузоподъемности обеспечивает установку в проектное положение элементов значительной массы на большую высоту. Укрупнение элементов каркаса в плоские пространственные блоки больших размеров позволяет не только ускорить монтаж, но и упростить и облегчить конструкцию каркаса.

Примером такого решения может служить каркас производственного здания, представленного на рис.3.4, в котором предусмотрены специальные узловые вставки, позволившие вести монтаж перекрытий крупными блоками размером 12x12 м.

6. Унификация элементов каркаса, позволяющая снизить трудоемкость изготовления и монтажа конструкций, а также стоимость строительства. В этих целях следует принимать шаги колонн кратными 6 м, пролеты - кратными 3 м, высоты этажей - кратными 0,6 м.

7. Обеспечение необходимой жесткости каркаса. При недостаточной жесткости каркаса может нарушаться целостность внутренних перегородок и отделочных покрытий, осложняется нормальная работа лифтов; колебания зданий могут быть чувствительны для людей. Как показывает опыт эксплуатации многоэтажных зданий, необходимая жесткость обеспечивается, если горизонтальное смещение верха здания от нормативной ветровой нагрузки не превышает 1/500 высоты здания.

На рис.3.5 и 3.6 приведены графики расхода стали на рамно-связевый каркас для четырехэтажных зданий с высотой этажа 4,8 м, шагом колонн 6 м и пролетами 6, 9 и 12 м, с перекрытиями из сборных железобетонных плит. Ориентировочное распределение массы металлического каркаса по его элементам приведено в табл.3.1.