Войти  |  Регистрация
Авторизация

Компоновка конструкций по высоте многоэтажных зданий



Пространственная композиция здания оказывает большое влияние на работу конструкций при горизонтальных нагрузках. В зданиях ступенчатой формы уменьшение поверхности и массы верхней части здания приводит к значительному снижению внутренних усилий в конструкции и перемещений от ветровых и сейсмических нагрузок. В зданиях пирамидальной формы в результате наклона колонн внешних граней проявляется дополнительный эффект, например при тангенсе угла между осью колонны и вертикалью около 1:20 и отношении высоты к ширине основания здания около 5—6 горизонтальный прогиб верха каркаса уменьшается на 25—30%. Наклон колонн усложняет конструкцию, но при особых условиях строительства может быть использован.
Горизонтальные связевые конструкции (пояса, ростверки, см. рис. 20.5, 20.6, 20.8) следует совмещать с техническими этажами, но использовать для этого все технические этажи необязательно. Рациональное число и размещение горизонтальных связевых конструкций определяют сравнением вариантов.
Компоновка конструкций по высоте многоэтажных зданий

Вертикальные связевые конструкции часто осуществляются в железобетоне. Диафрагмы проектируют, как правило, сборными (рис. 20.17). 1) из плоских панелей (иногда со скрытыми в них стальными колоннами); 2) из панелей, объединенных с элементами каркаса (рис. 20.17). Колонны каркасной диафрагмы могут иметь стальные сердечники, стенка соединяется с колоннами сваркой закладных изделий минимум в четырех углах, вертикальные и горизонтальные швы замоноличиваются. При таком решении стенка включается в работу всей диафрагмы при горизонтальных и вертикальных нагрузках.
Сборные стволы жесткости имеют аналогичную конструкцию. Часто применяют и монолитные стволы, выполняемые в скользящей или переставной опалубке. В некоторых случаях в сечение монолитных стволов включают стальные колонны в качестве элементов жесткой арматуры.
Габариты железобетонных диафрагм и стволов не меняют по высоте здания, но толщина стенки в монолитных стволах высотных зданий нередко принимается переменной от 20—25 см вверху до 1/400-1/200 высоты ствола (в нижнем сечении).
Стальные связевые конструкции выполняются в виде плоских и пространственных ферм, поясами которых служат колонны. Иногда вместо решетки используется сплошная стальная стенка или стенка с окаймленными проемами.
Схемы плоских ферм показаны на рис. 20.18. Более целесообразно применять простую схему а, если она обеспечивает требуемую жесткость и не приводит к чрезмерным усилиям в сопряжении фермы с фундаментом. Схема г хороша тем, что увеличение жесткости достигается в ней более простыми средствами. Ho наибольший интерес представляет схема на рис. 20.6, а, где жесткость увеличивается несложным и эффективным приемом, как и в системе с ростверком — включением в работу крайних колонн.
Пространственные связевые стволы получаются объединением плоских ферм-граней. В здании с несколькими стволами они могут быть соединены в общую систему пространственным ростверком.
Компоновка конструкций по высоте многоэтажных зданий

По сравнению с железобетонными стальные связевые конструкции требуют большего расхода стали, но в сочетании с легкими ненесущими ограждающими стенками они приводят к достаточно экономичным по стоимости решениям, поскольку при этом существенно снижаются вертикальные нагрузки, облегчаются конструкции и фундаменты.
Решетка стальных связевых ферм образуется ригелями и раскосами (рис. 20.19). Поскольку направление горизонтальных нагрузок может изменяться, раскосы при любой схеме решетки должны воспринимать и растягивающие и сжимающие усилия. Это касается и крестовой решетки. Если ее раскосы проектировать, как обычно, гибкими, они могут получить начальное выпучивание от вертикальных нагрузок вследствие обжатия колонн, что приведет при горизонтальной нагрузке к дополнительным сдвиговым смещениям панелей фермы до момента включения выпучившегося раскоса в работу на растяжение.
Наибольшие возможности для устройства оконных и дверных проемов дает неполная решетка по схемам з, и, наименьшие — крестовая по схеме е, другие схемы занимают промежуточное положение.
Треугольная и раскосная решетки более просты, ромбическая и неполная по схеме з — наиболее сложны.
В наименьшей степени требованиям жесткости отвечает неполная решетка, так как она не образует геометрически неизменяемой схемы, а это приводит к изгибу колонн и ригелей при работе фермы на горизонтальную нагрузку. По влиянию на общую жесткость связевой фермы другие схемы решетки мало отличаются.
Укорочение колонн в пределах высоты этажа от действия продольных сжимающих сил вызывает изменение длины раскосов и дополнительные напряжения в них. Если связевую ферму рассматривать независимо от других конструкций здания, то наибольшие дополнительные напряжения возникнут в раскосах крестовой решетки, так как ригель препятствует взаимному горизонтальному смещению узлов фермы и укорочение колонн вынуждает укорачиваться и раскосы. В треугольной и раскосной решетке укорочение колонн может осуществиться без изменения длины раскоса, но с отклонением колонн от вертикали, причем в ферме с раскосной решеткой отклонение колонн происходит в одном направлении, накапливаясь по высоте здания, что является недостатком этой схемы. В раскосах треугольной решетки возникают лишь небольшие продольные силы из-за сопротивления колонн изгибу и жесткости узлов. Изгибная жесткость колонн влияет на работу ромбической решетки, а изгибная жесткость ригелей — на работу полураскосной решетки.
Для связевой фермы, находящейся в системе конструкций здания, дополнительные напряжения в раскосах будут зависеть от степени стеснения горизонтальных смещений узлов и отклонений колонн от вертикали другими конструкциями (колоннами, связевыми конструкциями, стенами), объединенными с рассматриваемой фермой горизонтальными дисками перекрытий.
По комплексу различных показателей наиболее целесообразны треугольная и полураскосная решетки. Хотя полураскосная решетка несколько сложней и деформативней, она экономичнее по расходу стали, лучше согласуется с обычными соотношениями b и h, имеет более компактные сечения, что упрощает устройство стен. Некоторое преимущество имеет вариант полураскосной решетки по схеме рис. 20.19, г, так как действующая на ригель вертикальная нагрузка снижает дополнительные напряжения в раскосах от обжатия колонн или переводит их в растягивающие.
Отметим некоторые особенности компоновки пространственных ферм, используемых для внешних стволов жесткости (рис. 20.2, в). Грани таких стволов, обычно совмещаемые с наружной стеной, могут быть решены: 1) в виде фермы с крупной панелью (на несколько этажей) с дополнительным набором колонн и ригелей (рис. 20.20, а); 2) в виде многораскосной фермы с мелкой панелью (рис. 20.20, б).
Компоновка конструкций по высоте многоэтажных зданий

В первой схеме четко выделяются основные стержни, обеспечивающие жесткость и работоспособность фермы. Промежуточные колонны и ригели могут быть включены в работу всей системы, но могут выполнять только местные функции, передавая приложенные к ним нагрузки на основные элементы и в узлы фермы. В последнем случае иногда применяется решение с разрезкой промежуточных колонн по высоте на независимые части, поочередно подвешиваемые в узлах фермы.
Во второй схеме создается настолько частая решетка, что она позволяет обойтись без колонн и ригелей традиционного исполнения, хотя может и сочетаться с колоннами и ригелями. Схема отличается высокой жесткостью и однородностью структуры, совмещается с решением внешней стены, но с окнами непривычной формы (трапециевидной, треугольной).
При использовании неполной решетки (см. фрагменты на рис. 20.20, в, г) многораскосная ферма переходит в комбинированную систему, в которой объединяются изгибаемые и продольно нагруженные стержни, при этом жесткость фермы снижается.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent