Несущие и дополнительные конструкции высотных зданий
|
Для проведения анализа расхода материала на стальные конструкции зданий целесообразно провести их разделение по принципу, приведенному на рис. 9.1, который уже был применен при классификации конструктивных систем. Несущие конструкции многоэтажных зданий делят на две подсистемы: конструкции, воспринимающие вертикальную нагрузку (гравитационные подсистемы); конструкции, воспринимающие горизонтальные нагрузки (стабилизирующая подсистема). Подсистемы делят на вертикальные и горизонтальные части. Такое разделение основано на предположении, что сначала проектируют конструкции на действие гравитационных нагрузок, а затем вводят дополнительную подсистему, обеспечивающую возможность восприятия горизонтальных нагрузок и пространственную жесткость сооружения. Естественно, что во многих случаях эти требования обеспечиваются одной конструктивной системой, как это, например, имеет место в рамных каркасах или у систем с несущими стенами.  Частью несущих конструкций является плита перекрытия, но в нашем исследовании мы ее исключим и не будем рассматривать как часть основных несущих конструкций. Это делается потому, что плиту перекрытия можно заменять и можно выполнять в различных материалах и конструктивных решениях: стальной, из монолитного железобетона (изготовленной с применением опалубки или в виде армированного бетонного слоя, уложенного по стальному настилу), из сборного железобетона, керамики и тд. Так как при применении стальных конструкций чаще всего плита перекрытия выполняется в виде слоя армированного бетона по настилу из стальных листов, то в дальнейшем более подробно остановимся на этом решении.   В табл. 9.1 приведены основные конструктивные параметры и показатели расхода стали для некоторых многоэтажных зданий, которые можно отнести к различным конструктивным системам. На расход стали оказывают влияние также масса здания и эксплуатационные нагрузки. Эти параметры непосредственно не приведены в таблице, однако функциональное назначение и конструктивное решение здания дает возможность предположить какие дополнительные нагрузки применены и каковы эксплуатационные нагрузки. В колонке "ветровые связи” приведен только тот расход стали на конструкции, который вызван необходимостью воспринимать горизонтальные нагрузки, например в рамных каркасах увеличение сечений стоек и ригелей ввиду увеличения напряжений и т.п. При рассмотрении таблицы виден большой разброс данных по расходу стали. Это обусловлено многими факторами, которые в дальнейшем будут рассмотрены более подробно. При проектировании высотных зданий нас интересуют приведенные расходы, например расход материала в кг на 1 м2 в зависимости от числа этажей. На рис. 9.2 изображена такая зависимость для определенной конструктивной системы, выполненной в цельностальном варианте, в которой все перекрытия сделаны одинаковыми, имеют одинаковые размеры и нагрузки, нагрузки передаются на конструкции в направлении сверху вниз. Поскольку расход стали на каждое перекрытие практически не зависит от числа этажей, то расход на вертикальные конструкции (опоры), воспринимающие вертикальные нагрузки, возрастает с числом этажей по линейному закону, в то время как расход стали на конструкции, воспринимающие горизонтальные нагрузки, с увеличением числа этажей возрастает более резко.  |
