Конструктивная схема каркаса задаёт, как здание сопротивляется вертикальным и горизонтальным нагрузкам. Выбор между рамной, связевой и рамно-связевой схемой определяет толщину колонн, расход стали на тонну каркаса, способ восприятия ветра и сейсмики, а в МКД — этажность, на которую вообще можно зайти со стальным каркасом. Ниже — рабочая классификация, спецификация типовых решений, диапазон расхода стали и условия применения, по которым проектный отдел ГК «СтилКонстракшн» считает КМ и КМД для каркасов от 200 до 6 000 тонн.
Материал применим к промышленным цехам, складам, торговым центрам, паркингам и многоэтажным жилым домам по СП 546.1325800.2025. По терминологии: «рамный каркас металлического здания» — это схема, где геометрическая неизменяемость и горизонтальная жёсткость обеспечиваются жёсткими узлами «ригель–колонна», без диагональных связей. «Связевой каркас здания» — горизонтальные нагрузки воспринимают вертикальные связи или диафрагмы жёсткости, а узлы «ригель–колонна» делают шарнирными. «Рамно-связевой каркас здания» — комбинированная схема: в одном направлении работают рамы, в другом — связевые блоки.
Что такое конструктивная схема каркаса и какие они бывают
Под конструктивной схемой понимается способ передачи нагрузок от перекрытий и покрытия на фундамент через систему колонн, ригелей и связей. От схемы зависит, какие сечения нужны для колонн, какие закладные деталями и фланцевыми узлами обеспечивается жёсткость, и сколько металла уйдёт на один квадратный метр здания.
На объектах ГК «СтилКонстракшн» применяются три базовые схемы и две комбинированные. Каждая из них — это рабочий инструмент под конкретные пролёты, этажность и нагрузки, а не теоретическая модель.
Рамный каркас металлического здания
Что такое рамный каркас металлического здания: каркас, в котором горизонтальную жёсткость обеспечивают жёсткие (рамные) узлы соединения колонн с ригелями. Связи отсутствуют или установлены только в торцевых ячейках для геометрической неизменяемости. Узел колонна–ригель собирается на фланцевых соединениях с высокопрочными болтами 10.9 или сварной заводской на полное проникание шва, проверенный УЗК по ГОСТ Р 55724.
- Применение: одноэтажные промышленные здания пролётами 18–36 м, склады, ангары, цеха с мостовыми кранами Q ≤ 32 т.
- Преимущества: свободная планировка без диагональных связей в стенах, простой монтаж стенового ограждения, удобный доступ к проёмам ворот любой ширины.
- Особенности: большой расход стали на колонны (сечения двутавр 35Ш–60Ш или сварные коробчатые), требовательность к жёсткости узлов и качеству сварки на заводе.
Связевой каркас здания
Связевой каркас здания это система, в которой все узлы «ригель–колонна» шарнирные, а горизонтальные ветровые, тормозные и сейсмические нагрузки воспринимают отдельные вертикальные связи или ядра жёсткости. Связи выполняются крестовыми, портальными, V-образными — из прокатных уголков, швеллеров, двутавров или круглых труб по ГОСТ 32931.
- Применение: многоэтажные административные и торговые здания, паркинги, технологические этажерки, отдельные блоки промышленных зданий.
- Преимущества: меньший расход стали на 15–20 % по сравнению с рамной схемой, простые узлы (фланцы со срезом, накладки), высокая ремонтопригодность.
- Особенности: связи занимают полезное пространство в стенах, требуют согласования с архитектором, в ячейках со связями нельзя ставить широкие проёмы.
Рамно-связевой каркас здания
Рамно связевой каркас здания это комбинированная схема: в одном направлении работают плоские рамы (как правило, поперёк пролёта), в другом — связевые блоки (вдоль здания). Получается оптимальный по расходу металла каркас, в котором каждая система работает по своему направлению.
- Применение: одноэтажные промышленные здания большой длины (от 60 м), производственные корпуса, многоэтажные каркасы МКД по СП 546.
- Преимущества: баланс расхода стали и архитектурной свободы, выгодная разбивка осей 6 × 12 м или 7,5 × 12 м.
- Особенности: требует точной разбивки связевых блоков по длине здания (минимум через каждые 60 м), проверки температурных деформаций.
Каркасы с диафрагмами и ядрами жёсткости
В МКД на стальном каркасе и высотных зданиях горизонтальные нагрузки часто воспринимают железобетонные ядра жёсткости (лестнично-лифтовые узлы) или стальные диафрагмы из листового проката. Стальной каркас в этом случае работает только на вертикальные нагрузки. Решение применяется на объектах от 6 этажей по СП 546.1325800.2025, в том числе для домов в сейсмических районах — подробности в материале «Сейсмостойкость стального каркаса МКД».
Сравнительные характеристики схем: таблица расхода стали и пролётов
Ниже — рабочая таблица, по которой проектный отдел ориентируется при выборе схемы каркаса под конкретный объект. Цифры взяты из практики собственного завода в Брянской области (мощность 6 000 т/год, площадь производства 5 000 м²) и подтверждаются стандартными решениями по СП 16.13330.2017 и СП 20.13330.2016.
| Схема каркаса | Оптимальные пролёты, м | Этажность | Расход стали, кг/м² | Тип узлов «ригель–колонна» | Где применяем |
|---|---|---|---|---|---|
| Рамная | 18–36 | 1–2 | 45–85 | Жёсткие, фланцевые или сварные | Цеха, ангары, склады |
| Связевая | 6–12 | 2–25 | 35–60 | Шарнирные | Паркинги, ТРЦ, офисы, МКД |
| Рамно-связевая | 12–24 | 1–10 | 40–70 | Жёсткие поперёк, шарнирные вдоль | Производственные корпуса, МКД |
| С ядром жёсткости | 6–9 | 6–30 | 40–55 | Шарнирные, ядро ЖБ | МКД, гостиницы, высотные офисы |
| С диафрагмами | 6–12 | 3–15 | 45–60 | Шарнирные, стальные диафрагмы | Многоэтажные склады, паркинги |
Расход стали указан для несущего каркаса (колонны, ригели, балки перекрытия, связи) без учёта прогонов, фахверка и ЛКМ. Для сопоставимости — изготовление каркасов зданий на заводе ГК «СтилКонстракшн» считается из расчёта расход × цена ₽/тонна, поэтому ошибка в выборе схемы +10 кг/м² на здании 5 000 м² — это 50 тонн металла, или 7–10 млн рублей разницы в смете.
Как выбрать схему каркаса под объект
Выбор схемы — это не вкусовое решение проектировщика, а ответ на четыре технических вопроса. Если хотя бы один не закрыт, спецификация металла и КМД будут переделываться по два раза.
1. Этажность и высота
До 2 этажей — рамная или рамно-связевая. От 3 до 6 этажей — связевая или рамно-связевая. От 7 этажей и выше — связевая с ядром жёсткости или диафрагмами по СП 546. На объектах ГК «СтилКонстракшн» этот блок закрывается на стадии техзадания, до выпуска КМ.
2. Пролёты и сетка колонн
Пролёт 24 м и больше — рамная схема, иначе колонны выходят с сечением, которое невыгодно по расходу металла. Пролёт 6–12 м — связевая или рамно-связевая, она же оптимальна по сетке 6 × 6 / 6 × 12 м для стального каркаса МКД для застройщиков.
3. Технологические требования
Мостовой кран Q ≥ 10 т — обязательно рамная схема с подкрановыми балками. Свободная планировка без связей в стенах — рамная. Глухие фасады без больших проёмов — связевая (диагональные связи прячутся в стенах). Подробности технологии — в материале «Металлический каркас здания: выбор схемы и расчёт».
4. Климат и нагрузки
Снеговой район V–VIII, ветровой IV–VII, сейсмика 7–9 баллов — связевая с ядром или диафрагмами. На обычные нагрузки II–IV районы — любая из трёх базовых схем. Конкретный расчёт нагрузок выполняется по СП 20.13330.2016 на стадии КМ.
5. Бюджет и сроки
Связевая схема экономит 15–20 % металла, но требует больше типовых узлов и быстрее монтируется. Рамная — меньше монтажных стыков, но дороже по стали. Заводская готовность нашего металлического каркаса — 95–98 %, на объекте остаются только болтовые сборки и сварные стыки.
Расчёт КМ и КМД для каркаса любой схемы
Заявка проходит четыре стадии: техническое задание → выбор схемы и пред-расчёт → КМ → КМД с маркировкой. Без КМ нельзя считать смету, без КМД — нельзя резать металл на заводе.
Стадия КМ — конструкции металлические
Чертежи КМ выполняются по ГОСТ Р 21.1101-2020. В состав входят: схема расположения колонн и ригелей, сечения элементов, основные узлы (3–5 шт.), спецификация металлопроката, расчётная записка по нагрузкам. На стадии КМ принимается решение по схеме каркаса. Стоимость работы проектного отдела ГК «СтилКонстракшн» — от 800 ₽/тонна при объёме от 100 т; для МКД схема выбирается с привязкой к СП 546.1325800.2025.
Стадия КМД — деталировочные чертежи
КМД содержит марочники, сборочные чертежи, отправочные марки и деталировку каждого элемента под станочный парк. Каждая отправочная марка получает уникальный шифр, по которому она режется на плазме и собирается в цехе. По объёмам — от 1 200 ₽/тонна при объёме от 50 т.
Расчёт стоимости каркаса под ключ
Полный цикл «металл + изготовление + АКЗ + доставка + монтаж» считается под объект на основании КМ. Раскладка цены каркаса под ключ:
| Статья | Цена | Условия |
|---|---|---|
| Металлопрокат (двутавр, швеллер, лист) | от 79 000 ₽/т | при объёме от 50 т |
| Изготовление на заводе | от 45 000 ₽/т с НДС | при объёме от 50 т |
| КМД | от 1 200 ₽/т | при объёме от 50 т |
| Антикоррозионное покрытие | от 12 500 ₽/т | система Г3, толщина 160 мкм |
| Доставка по ЦФО | от 2 000 ₽/т | радиус до 800 км от Брянска |
| Итого каркас «под ключ» | от 140 000 ₽/т с НДС | при объёме от 100 т |
Монтажные работы считаются отдельно по проекту производства работ (ППР) — от 25 000 ₽/тонна для каркасов средней сложности.
Узлы и элементы рамного, связевого и комбинированного каркаса
В каждой схеме набор типовых узлов разный. Это влияет на трудоёмкость на заводе и на участке монтажа.
Узлы рамного каркаса
- Жёсткий узел «колонна–ригель»: фланцевое соединение с болтами М24–М36 класса прочности 10.9, или сварной заводской стык с вспомогательными элементами жёсткости.
- База колонны: опорная плита 30–60 мм, четыре анкерных болта М30–М48, бетонный подлив 50 мм.
- Стык ригеля «по месту»: накладки и болтовые группы, размещение — в зоне минимальных моментов (1/4 пролёта).
Узлы связевого каркаса
- Шарнирный узел «ригель–колонна»: накладки и срезные болты, никаких сварных швов на полное проникание.
- Узел крепления связи: фасонка с тремя–пятью болтовыми группами, обязательная проверка на смятие и срез.
- Связи: уголки 100×100×8 — 160×160×12, или круглые трубы 89×6 — 159×8 по ГОСТ 32931.
Узлы рамно-связевого каркаса
Объединяет оба типа: поперёк здания — жёсткие фланцы, вдоль — шарнирные накладки и связевые блоки. Чаще всего применяется в стальных каркасах МКД и в производственных корпусах большой длины. Подробнее — материал по стальному каркасу многоэтажных жилых домов по СП 546.
Дополнительные элементы
- Прогоны: швеллер 14П–24П, спаренный швеллер 30С или Z-профиль гнутый по ГОСТ Р 58936.
- Фахверк: колонны фахверка из двутавра 20Б1–30Б1, ригели фахверка — швеллер.
- Подкрановые балки (только в рамной схеме с мостовыми кранами): двутавр 45Ш–70Ш или сварные коробчатые.
- Площадки и лестницы: гнутые швеллеры, рифлёный лист толщиной 4–6 мм.
Производство каркаса любой схемы на заводе ГК СтилКонстракшн
Завод в Брянской области выпускает каркасы рамной, связевой и комбинированной схемы по единой технологической карте. Все принципиальные операции — резка, сверловка, сварка, контроль, окраска — выполнены на одной площадке, без передачи на сторонние производства.
Технологическая цепочка
- Входной контроль металлопроката: УЗК листового проката, проверка сертификатов на двутавр и швеллер, контроль маркировки по ГОСТ 535-2005 и ГОСТ 27772-2015.
- Раскрой: плазма ЧПУ для листа до 30 мм, гильотина для листа до 12 мм, ленточная пила для профиля.
- Сверловка: радиально-сверлильные станки и сверлильно-фрезерные обрабатывающие центры под фланцы и стыки.
- Сварка: полуавтоматы в среде CO₂, аттестация сварщиков НАКС по НАКС-СТО 24-2014, контроль швов УЗК по ГОСТ Р 55724.
- Антикоррозионное покрытие: дробемётная очистка до Sa 2,5 по ISO 8501-1, нанесение системы Г3 (грунт + покровный) толщиной 80/160 мкм.
- Маркировка и упаковка: каждая отправочная марка получает шифр КМД, метку и обвязку под транспортировку.
Мощности и сроки
- Производственная площадь — 5 000 м², две покрасочные камеры, мостовой кран Q 32 т.
- Мощность — 6 000 тонн готовых металлоконструкций в год.
- Срок изготовления каркаса 100–300 т — 4–6 недель с момента передачи КМД в производство; объём 500–1 000 т — 8–12 недель.
- 50+ инженеров в проектном отделе, отдельная группа сварщиков-аттестованных НАКС.
По готовому каркасу выполняется монтаж на объекте: подробности технологии и оснастки — в категории «Каркасные здания из металлоконструкций» и материале «Каркасные здания из МК: от проекта до сдачи».
Применение схем в типовых объектах
Чтобы выбор схемы был не теоретическим, ниже — соответствие «тип объекта → рекомендованная схема» по практике завода ГК «СтилКонстракшн».
| Тип объекта | Площадь / этажность | Рекомендуемая схема | Особенности |
|---|---|---|---|
| Складской комплекс | 3 000–20 000 м², 1 этаж | Рамная или рамно-связевая | Пролёт 24–30 м, прогоны Z-профиль |
| Производственный цех с краном Q ≤ 32 т | 2 000–10 000 м², 1 этаж | Рамная | Подкрановые балки, фахверк по контуру |
| Торговый центр | 5 000–25 000 м², 2–4 этажа | Связевая | Сетка 6 × 12 м, ядра жёсткости |
| Многоэтажный паркинг | 3 000–15 000 м², 4–8 этажей | Связевая или связевая с диафрагмами | Сетка 7,5 × 16 м, без колонн на парковочных местах |
| МКД на стальном каркасе | до 25 этажей по СП 546 | Связевая с ядром или диафрагмами | Огнезащита R 90–R 120, акустика перекрытий |
| Сельскохозяйственный ангар | 500–5 000 м², 1 этаж | Рамная (портальные рамы) | Пролёт 18–24 м, минимум стали на м² |
| Стальной каркас здания общего назначения | любая | По расчёту, см. стальной каркас | Подбор по нагрузкам и архитектуре |
Реальный пример склада 18×30 с рамным каркасом — в кейсе «Склад 18х30»: пролёт 18 м, расход стали 52 кг/м², срок изготовления 5 недель, монтаж 2,5 недели.
Преимущества выбора схемы каркаса вместе с заводом-производителем
ГК «СтилКонстракшн» закрывает полный цикл «проект — производство — монтаж — гарантия» без посредников. Это снимает классические риски заказчика, когда КМ и КМД делают разные подрядчики, а завод режет металл по третьим чертежам.
- Москва — офис, проектный отдел, согласования с заказчиком; Брянская область — собственное производство 5 000 м² и склад металлопроката. Стоимость логистики уже зашита в смету.
- 50+ инженеров КМ и КМД, аттестация НАКС у сварщиков, контроль качества по ГОСТ Р 55724 (УЗК), ГОСТ 14782-86 (ВИК).
- Юрлицо ООО «ЗМК «СтилКонстракшн»» — прямой договор с заводом-изготовителем, без посредников и перепродаж.
- Мощность 6 000 т/год позволяет брать объекты с поставкой 100–1 000 тонн без потери сроков.
- Гарантия на металлоконструкции — 5 лет, на АКЗ — по ресурсу системы (10–25 лет в зависимости от агрессивности среды).
- Готовые решения для застройщиков — металлические каркасы зданий на заказ от производителя.
Выбор схемы каркаса делается на стадии техзадания вместе с инженером проектного отдела, до выхода на КМ. Это позволяет сразу заложить в спецификацию оптимальный по расходу стали вариант и не переделывать чертежи под смету.
Оставить заявку на расчёт каркаса
Чтобы получить КМ, КМД и смету на каркас под ваш объект, передайте проектному отделу ГК «СтилКонстракшн» исходные данные: тип здания, площадь и этажность, пролёты и сетку колонн, нагрузки (снег, ветер, технологические, краны), регион строительства. На основании этих данных мы предложим оптимальную схему каркаса — рамную, связевую или комбинированную — с расчётом расхода стали и стоимости тонны под ключ.
Срок предварительного расчёта — 1–3 рабочих дня при объёме до 500 т, 3–5 дней при объёме от 500 т. Заявка отправляется через форму на сайте или по контактам, указанным в шапке сайта. Сметы и КП готовятся под конкретный объект, без типовых ценников.
Каркас под ключ от 140 000 ₽/т с НДСонна при объёме от 100 т (металл + изготовление + КМД + АКЗ + доставка). КМ от 15 000 ₽/т, КМД от 1 200 ₽/т при объёме от 50 т.
Частые вопросы
Что такое рамный каркас металлического здания и чем он отличается от связевого?
Рамный каркас металлического здания — это схема, в которой жёсткость и устойчивость от горизонтальных нагрузок обеспечивают жёсткие узлы «ригель–колонна», без диагональных связей. Связевой каркас — обратный вариант: все узлы шарнирные, а горизонтальные нагрузки воспринимают вертикальные связи или ядра жёсткости. Рамная схема даёт свободную планировку, но требует на 15–20 % больше стали, чем связевая.
Связевой каркас здания это — для каких объектов он подходит лучше всего?
Связевой каркас здания это оптимальное решение для многоэтажных торговых центров, паркингов, офисов и МКД на стальном каркасе. Сетка колонн 6 × 12 м или 7,5 × 12 м, шарнирные узлы и крестовые связи в стенах дают самый низкий расход стали (35–60 кг/м²) и быстрый монтаж. Подходит при условии, что в стенах со связями нет требований на большие проёмы.
Рамно-связевой каркас здания это — когда он выгоднее чистой рамной или связевой схемы?
Рамно-связевой каркас здания это компромиссная схема: поперёк здания работают плоские рамы (большие пролёты, нет связей в торцах ячеек), вдоль — связевые блоки. Применяется на одноэтажных корпусах длиной от 60 м и на многоэтажных МКД. Выгоднее по расходу стали, чем чистая рамная, и архитектурно свободнее, чем чистая связевая.
Как выбирается схема каркаса для МКД на стальном каркасе?
Для МКД по СП 546.1325800.2025 практически всегда применяется связевая схема с железобетонным ядром жёсткости (лестнично-лифтовой узел) или стальные диафрагмы. Это позволяет уйти на этажность от 6 до 25 этажей с расходом стали 40–55 кг/м². Узлы «ригель–колонна» делают шарнирными, ригели опираются на закладные через накладки и срезные болты.
Сколько стали уходит на каркас в зависимости от схемы?
Ориентировочный расход стали на несущий каркас: рамная схема — 45–85 кг/м², связевая — 35–60 кг/м², рамно-связевая — 40–70 кг/м², схема с ядром жёсткости — 40–55 кг/м². Точная цифра зависит от пролётов, этажности, снеговых и ветровых нагрузок и наличия кранового оборудования. Расчёт под конкретный объект выполняется на стадии КМ.
Из каких профилей собирают рамный и связевой каркас?
Колонны рамного каркаса — двутавр 35Ш–60Ш по ГОСТ Р 57837-2017 или сварные коробчатые сечения; ригели — двутавр 30Б–55Б. Колонны связевого каркаса — двутавр 25К–40К или прокатные трубы; ригели — двутавр 20Б–35Б. Связи — уголки 100×100×8 — 160×160×12 или круглые трубы 89×6 — 159×8 по ГОСТ 32931. Прогоны — швеллер 14П–24П или гнутый Z-профиль.
Можно ли изменить схему каркаса на стадии КМД?
Технически можно, но это означает полную переделку КМ и пересогласование с заказчиком. На практике схема фиксируется на стадии техзадания, до выпуска КМ. Если на стадии КМД меняется только марка стали, сечение или узел — это нормальная корректировка. Если меняется сам тип схемы (например, с рамной на связевую) — пересчёт ведёт к удлинению срока проекта на 2–4 недели.