Каркас многоэтажного здания. Общие положения
3.61. Каркасы многоэтажных зданий для сейсмических районов рекомендуется проектировать по следующим конструктивным схемам:
рамной со всеми жесткими узлами сопряжений ригелей (поперечных и продольных) с колоннами;
связевой с вертикальными устоями жесткости в виде железобетонных диафрагм, стальных связей или рам при шарнирном опирании ригелей и плит;
комбинированной, в которой в одном направлении здания принимается рамная схема, а в другом - связевая.
Примечание. При числе этажей более 5 допускается при соответствующем обосновании вводить в рамные конструктивные схемы со всеми жесткими узлами сопряжении ригелей с колоннами вертикальные устои жесткости - железобетонные диафрагмы или стальные связи.
3.62. Вертикальные устои жесткости, воспринимающие горизонтальную нагрузку, должны быть непрерывными по всей высоте здания и располагаться равномерно и симметрично относительно центра тяжести здания.
3.63. При выборе конструктивных схем каркаса предпочтение следует отдавать схемам, в которых зоны пластичности могут возникать в горизонтальных элементах каркаса.
3.64. Каркасы зданий массового применения должны проектироваться, как правило, из железобетона с применением сборных конструкций, предназначенных для использования в сейсмических районах. Продольные ригели могут выполняться монолитными железобетонными (рис. 48, а),
Каркасы зданий массового применения из стальных конструкций следует проектировать в тех случаях, когда не представляется возможным использование железобетонных конструкций или когда применение стальных каркасов допускается действующими «Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов».
|
|
3.65. Перекрытия и покрытия, как правило, должны проектироваться из сборных железобетонных плит и образовывать неизменяемый жесткий диск, способный передавать горизонтальные сейсмические нагрузки на вертикальные несущие элементы каркаса здания(колонны, стальные связи и др.) и обеспечивать их совместную работу (см. п. 3.74).
Рис. 48. Балочные перекрытия (покрытия) многоэтажного здания.
а - план перекрытия с продольными монолитными ригелями; б - план перекрытия с продольными сборными ригелями; 1 - поперечные сборные железобетонные ригели; 2 - продольные монолитные железобетонные ригели; 3 - сборные железобетонные плиты; 4 - продольные сборные железобетонные ригели
3.66. Покрытия многоэтажных зданий с укрупненной сеткой колонн в верхнем этаже проектируются с соблюдением требований, предъявляемых к покрытиям одноэтажных зданий (см. пп. 3.27- 3.39).
3.67. В связевых системах диафрагмы или связи следует располагать в плоскости колонн в соответствии с п. 3.62.
|
|
Рис. 49. Динамическая расчетная схема каркаса многоэтажного здания
а - поперечный разрез здания; б - динамическая расчетная схема каркаса здания
Количество вертикальных устоев жесткости, воспринимающих горизонтальные нагрузки, устанавливается по расчету с учетом их несущей способности и принимается не менее двух в каждом направлении здания; при этом они не должны располагаться в одной плоскости. Расстояние между связевыми панелями и расстояние между крайними разбивочными осями и связевыми панелями должны быть проверены по несущей способности диска перекрытий.
3.68. Балочная клетка перекрытия, на которую опирается оборудование, должна быть рассчитана с учетом дополнительной вертикальной нагрузки, вызванной моментом от горизонтальной сейсмической нагрузки, от веса оборудования, приложенной в центре тяжести оборудования. При этом значение произведения коэффициентов βηKψ принимается как для каркаса в уровне рассматриваемого перекрытия, но не менее 2.
3.69. Временную нагрузку большой интенсивности (тяжелое стационарное оборудование, складируемые материалы и т. п.) с целью, облегчения условий работы несущих конструкций многоэтажных зданий рекомендуется размещать на нижних этажах.
|
|
3.70. Каркасы многоэтажных зданий (отсеков), имеющие период основного тона собственных колебаний больше 0,4 с, следует рассчитывать на сейсмические нагрузки с учетом не менее трёх высших форм колебаний.
При учете высших форм собственных колебаний сейсмические нагрузки находятся отдельно для каждой формы, а расчетные усилия определяются в соответствии с п. 2.12.
При определении периодов (или частот) и соответствующих им форм собственных колебаний многоэтажных каркасов динамическую расчетную схему рекомендуется принимать в виде консольного гибкого стержня, имеющего в любом уровне жесткость, равную суммарной жесткости элементов здания в том же уровне и несущего сосредоточенные веса - Qk, которые определяются с учетом расчетных нагрузок на конструкции. Сосредоточенные веса - Qk прикладываются на уровне перекрытий и покрытий; их количество определяет число степеней свободы в принятой расчетной схеме (рис. 49).
Величина каждого веса Qk вычисляется в соответствии с пп. 2.2 и 2.3 от нагрузок, расположенных в пределах половины высоты выше- и нижележащих этажей.
В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, при расчете каркаса в поперечном направлении здания величина Qk определяется с учетом нагрузок от собственного веса мостов кранов.
|
|
Частоты и формы собственных колебаний определяются из системы уравнений
(41)
где pi - Круговая частота i-й формы собственных колебаний, связанная с периодом собственных колебаний зависимостью
pi = 2π/Ti; (42)
mk - масса, соответствующая весу Qk, сосредоточенному на уровне k-го перекрытия или покрытия, кг;
, (43)
здесь g - ускорение силы тяжести, м/с2;
п - число колеблющихся масс (число этажей);
δkj - смещения k-гo яруса от действия единичной горизонтальной силы, приложенной в j-ом ярусе, в м/Н;
Xij- амплитуда i-ой формы собственных колебаний в точке j, в м/Н.
Уравнения (41) для многомассовых систем рекомендуется решать при помощи ЭВМ с использованием существующих стандартных программ. Для систем, имеющих не более пяти степеней свободы, может быть использован итерационный метод, метод спектральных функций, способ понижения порядка частотных уравнений и др.
3.71. Сейсмическая нагрузка, действующая на весь каркас здания в уровне какого-либо перекрытия или покрытия, определяется по формулам (1) и (2), где вес Qk принимается равным соответствующему весу, вычисленному при определении периодов и форм собственных колебаний каркаса (см. п. 3.70). Сейсмическую нагрузку от собственного веса мостов кранов рекомендуется учитывать согласно п. 3.17.
В уровнях перекрытий или покрытия сейсмические нагрузки распределяются между отдельными рамами каркаса пропорционально их жесткости Cka
, (44)
где Ska - расчетная горизонтальная сейсмическая нагрузка, приходящаяся на рассматриваемую раму а в уровне k-го перекрытия или покрытия;
Sk - расчетная горизонтальная сейсмическая нагрузка, действующая на каркас здания (отсека) в уровне k-го перекрытия или покрытия;
Cka - жесткость рассматриваемой рамы а при приложении единичной силы в уровне k-го перекрытия или покрытия
; (45)
- общая жесткость каркаса здания (отсека) при приложении единичной силы в уровне k-го перекрытия или покрытия
; (46)
δkk - перемещение каркаса здания (отсека) на уровне k-го перекрытия или покрытия от горизонтальной единичной силы, приложенной в уровне k-го перекрытия или покрытия в центре жесткости;
- перемещение рассматриваемой рамы на уровне k-го перекрытия или покрытия от горизонтальной единичной силы, приложенной в уровне k-го перекрытия или покрытия.
Сейсмические нагрузки Ska определяются при полном загружении каркаса временной нагрузкой без учета отсутствия на отдельных ригелях временной нагрузки.
Деформация каркаса многоэтажного здания (отсека) на уровне k-го перекрытия или покрытия от действия расчетных сейсмических нагрузок определяется:
при учете i-й формы собственных колебаний
; (47)
при учете высших форм собственных колебаний
. (48)
В формулах (47) и (48) принято:
К1, K2, А, βi, Kψ, ηik - обозначения приведены в п. 2.7;
Ti - период i-го тона собственных колебаний, с;
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
Δik - значения перемещений рассматриваемого перекрытия или покрытия, вычисленных по формуле (47) для каждой из учитываемых форм собственных колебаний каркаса.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 332; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!