ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА РАСЧЕТНЫХ СХЕМ

КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Конструктивные системы зданий

Конструктивные системы зданий различаются по типу вертикальных несущих конструкций. Обычно вертикальными несущими конструкциями могут быть стены, каркас и стволы (ядра жесткости). Этим конструкциям соответствуют:

- стеновые,

- каркасные,

- ствольные конструктивные системы.

При применении в одном здании в каждом этаже нескольких типов вертикальных конструкций различаются каркасно-стеновые, каркасно-ствольные и ствольно-стеновые системы. При изменении конструктивной системы здания по его высоте (например, в нижних этажах - каркасная, а в верхних - стеновая), конструктивная система называется комбинированной.

Существуют также конструктивные системы, в которых вертикальные опоры отсутствуют, а наклонная конструкция покрытия опирается непосредственно на фундамент (арки, треугольные рамы и т. п.). Такие сооружения, применяемые в строительстве складов, ангаров и т. п., называют шатровыми.

1) Стеновая (бескаркасная) конструктивная система – наиболее распространена в жилищном строительстве. Это обусловлено размерами жилых ячеек, необходимостью членения зданий стенами и перегородками с обеспечением звукоизоляции квартир.

В зависимости отсхемы расположения несущих стен и характера опирания на них перекрытий различают перекрестно-стеновую, поперечно-стеновую и продольно-стеновую конструктивную системы [2].

В зданиях перекрестно-стеновой конструктивной системы наружные стены проектируют несущими или ненесущими (навесными), а плиты перекрытий – как опертые по контуру или трем сторонам. Высокая пространственная жесткость многоячейковой системы, образованной перекрытиями, поперечными и продольными стенами, способствует перераспределению усилий и уменьшению напряжений в отдельных элементах. Здания перекрестно-стеновой системы могут иметь высоту до 25 этажей.

В зданиях поперечно-стеновой конструктивной системы вертикальные нагрузки от перекрытий передаются в основном на поперечные несущие стены, а плиты перекрытия работают по балочной схеме с опиранием по двум противоположным сторонам. Горизонтальные нагрузки, действующие параллельно поперечным стенам, воспринимаются этими стенами. Горизонтальные нагрузки в перпендикулярном направлении воспринимаются продольными диафрагмами жесткости или плоской рамой за счет жесткого соединения поперечных стен и плит перекрытий.

В зданиях продольно-стеновой конструктивной системы вертикальные нагрузки воспринимаются продольными стенами, на которые опираются перекрытия. Перекрытия работают преимущественно по балочной схеме. Для восприятия горизонтальных нагрузок, действующих перпендикулярно продольным стенам, предусматриваются вертикальные диафрагмы жесткости (поперечные стены лестничных клеток, торцевые, межсекционные и др.).

2) Каркасная система является основной для производственных зданий, независимо от их этажности, и для многих типов общественных зданий и сооружений. Определяющим признаком является расположение ригелей (горизонтальных стержневых элементов) каркаса. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с поперечным, продольным, перекрестным расположением ригелей и с безригельным каркасом. В последнем случае ригели отсутствуют, а гладкие или кессонированные плиты перекрытий опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.

Наиболее часто применяются каркасные системы с поперечным расположением ригелей. Расположение ригелей в двух направлениях характерно для многоэтажных каркасных зданий при строительстве в сейсмоопасных районах. Безригельный каркас применяется в многоэтажных зданиях производственного назначения со значительными нагрузками на перекрытия, в многоэтажных гражданских зданиях с оригинальными компоновочными решениями планов и т. д.

3) Комбинированная система применяется при строительстве гражданских многоэтажных зданий:

а) каркас расположен в пределах одного-трех нижних этажей, а выше выполнен бескаркасный несущий остов. Системы с каркасными нижними этажами характерны для зданий, в которых функционально используются первые этажи;

б) стены расположены по периферии, а стойки каркаса — внутри здания; такая конструктивная система называется «неполным каркасом»;

в) системы со стеновым остовом в одном или в нескольких центрально расположенных стволах, которые обстроены по периферии стойками каркаса в один или несколько рядов.

Расчетные схемы оснований

Согласно [12], при выборе расчетной схемы системы «сооружение – основание» следует учитывать:

- статическую схему сооружения;

- особенности его возведения;

- геологическое строение территории;

- свойства грунтов основания;

- возможности применения грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения,

и другие факторы, определяющие напряженное состояние и деформации основания и сооружения.

Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материала и грунтов.

Расчетная схема системы «сооружение – основание» в упрощенном виде должна отражать геометрическую схему конструкции, свойства материалов и грунтов, характер взаимодействия конструкции с основанием и схематизировать возможные предельные состояния.

Выбор расчетной схемы основания зависит от вида предельного состояния, цели расчета, вида учитываемых воздействий и разработанности методов расчета.

Для расчета деформаций оснований обычно используется расчетная схема основания в виде линейно-деформируемой среды: полупространства с ограничением глубины сжимаемой толщи или слоя конечной толщины.

Для расчета сооружений на сжимаемом основании также могут применяться расчетные схемы, характеризуемые коэффициентом постели или коэффициентом жесткости. Такие схемы позволяют учитывать неоднородность грунтов основания, в том числе при замачивании просадочных грунтов.

В расчетах конструкций пространственно жестких сооружений во взаимодействии со сжимаемым основанием рекомендуется учитывать нелинейность деформирования грунтов. При этом допускается использовать упрощенные методы, в которых фундаменты сооружения заменяются нелинейно-деформирующимися опорами.

П р и м е р 18. Каркасно-панельное здание повышенной этажности имеет фундамент в виде коробчатой железобетонной плиты (рис. 8). Здание проектируется на площадке со слоистым залеганием грунтов. В верхней зоне основания залегают слабые, деформируемые грунты, подстилающий слой представлен прочными грунтами.

Рисунок 8.Здание повышенной этажности с фундаментами в виде сплошной плиты на основании с переменной сжимаемостью по глубине.

При расчете несущих конструкций здания на ветровые нагрузки в качестве расчетной схемы принимается многоэтажная рама с жесткой заделкой стоек в уровне верха фундаментной плиты. Для определения усилий в фундаментной конструкции расчетная схема принимается в виде плиты конечной жесткости на линейно-деформируемом слое. При вычислении крена плиты ее жесткость можно принять бесконечно большой. При определении средней осадки плиты и при расчете несущей способности основания допускается пренебречь жесткостью плиты и считать давление на основание распределенным по линейному закону.

П р и м е р 19. Панельный жилой дом большой протяженности на неоднороном основании (рис. 9).

Рисунок 9.Протяженное здание с ленточными фундаментами на основании с переменной сжимаемостью в плане

Для расчета конструкций протяженного крупнопанельного жилого дома, имеющего в основании напластование грунтов с ярко выраженной неравномерной сжимаемостью целесообразно принять расчетную схему в виде равномерно загруженной балки конечной жесткости на основании с переменным коэффициентом жесткости.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 789 10 11 Следующая ⇒