Лекция 5. Системы рамные, рамно-связевые и связевые

Расчетные схемы многоэтажных каркасных и панель­ных зданий устанавливают в зависимости от их конст­руктивных схем и способа восприятия горизонтальных нагрузок — по рамной, рамносвязевой или связевой си­стеме. Междуэтажные перекрытия рассматривают как жесткие, не деформирующиеся при изгибе в своей пло­скости горизонтальные связевые диафрагмы.

Расчетные схемы рамно-связевых систем отражают совместную работу многоэтажных рам и различных вер­тикальных диафрагм: сплошных, комбинированных и с проемами (рис. 5.1). Вертикальные конструкции, в действительности расположенные в здании параллельно друг другу, изображаются стоящими рядом в одной пло­скости и соединенными стержнями-связями, поскольку горизонтальные перемещения их в каждом уровне рав­ны. Роль стержней-связей между многоэтажной рамой и вертикальной диафрагмой выполняют междуэтажные перекрытия. Эти стержни-связи считаются несжимаемы­ми и нерастяжимыми. Жесткость вертикальной диафраг­мы в расчетной схеме также принимают равной суммар­ной жесткости соответствующих вертикальных диафрагм блока здания.

а – со сплошной диафрагмой; б – со сплошной и комбинированной диафрагмами; в – с проемной диафрагмой

Рис. 5.1. Расчетные схемы рамно-связевых систем

 

Расчетные схемы связевых систем отражают совме­стную работу вертикальных диафрагм многоэтажных каркасных или панельных зданий в различных сочетаниях: сплошных и с проемами, с одним и несколькими рядами проемов (рис. 5.2). В этих расчетных схемах вертикальные диафрагмы, в действительности располо­женные в здании параллельно друг другу, изображают­ся стоящими рядом в одной плоскости и соединенными стержнями-связями.

а – с проемными диафрагмами; б – с проемными и сплошными диафрагмами; в – с разнотипными диафрагмами

Рис. 5.2. Расчетные схемы связевых систем

 

Влиянием продольных деформаций ригелей, перемы­чек и стержней-связей между вертикальными конструк­циями ввиду малости значений пренебрегают. Также пренебрегают деформацией сдвига стоек рам и верти­кальных диафрагм. Отношение высоты сечения верти­кальной диафрагмы к ее длине обычно составляет h/l₀ ≤1/4.

Влияние податливости стыков стоек и ригелей учи­тывают в расчетах соответствующим снижением их по­гонной жесткости. Влияние же податливости стыков вер­тикальных диафрагм, как показали исследования, мо­жет учитываться в расчетах снижением их изгибной жесткости примерно на 30 %.

В расчетных схемах многоэтажных зданий регуляр­ной структуры с постоянными по высоте значениями же­сткости элементов дискретное расположение ригелей, пе­ремычек, стержней-связей целесообразно заменять не­прерывным (континуальным) расположением, сохраняя дискретное расположение стоек рам, простенков диа­фрагм. Расчеты выполняют на основе общего дифференциального уравнения. Усилия, переме­щения и динамические характеристики различных мно­гоэтажных зданий определяют по готовым формулам и таблицам, полученным в результате решения общего уравнения.

Расчетную ветровую нагрузку для зданий высотой 12 этажей и более 40 м при расчете прочности определяют с учетом динамического воздействия пульсаций скорост­ного напора, вызванных порывами ветра.

Прогибы многоэтажного здания определяют от дей­ствия нормативной ветровой нагрузки. Прогиб верхнего яруса ограничивают значением, равным f≤H/1000.

Горизонтальную ветровую нагрузку (увеличиваю­щуюся кверху) при расчете многоэтажных зданий заме­няют эквивалентной, равномерно распределенной или же эквивалентной нагрузкой, распределенной по трапеции. При равномерно распределенной нагрузке получают бо­лее компактные расчетные формулы и практически точ­ные значения перемещений и усилий в расчетных сече­ниях. Эквивалентная, равномерно распределенная ветро­вая нагрузка определяется по моменту в основании

 

р = 2М_аct/ H², (5.1)

где M_act —момент в основании от фактической ветровой нагрузки.

 

 

Контрольные вопросы для самостоятельной проработки материала раздела 2.

 

1. Какие применяют конструктивные схемы многоэтажных промышленных зданий?

2. Каковы конструкции многоэтажных сборных рам и стыков колонн?

3. Каковы конструкции многоэтажных монолитных и сборно-монолитных рам?

4. Какие применяют конструктивные схемы многоэтажных гражданских каркасных и панельных зданий?

5. Какие применяют системы, обеспечивающие пространственную жесткость многоэтажного здания?

6. Чем обеспечивается совместная работа разнотипных вертикальных конструкций многоэтажных зданий?

7. Чем характерны основные вертикальные несущие конструкции каркасных зданий – рамы диафрагмы, ядра жесткости?

8. Какие возможные расчетные схемы многоэтажных зданий?

9. Что такое сдвигаемая жесткость многоэтажного рамного каркаса, как она определяется?

10. Какая существует зависимость между перемещением многоэтажной рамы и поперечной силой от горизонтальной нагрузки?

11. Как записывают уравнение равновесия поперечных сил в горизонтальном сечении многоэтажной рамы?

12. Как записывают основное уравнение многоэтажной системы?

13. Как влияет податливость стыков на работу сборных железобетонных конструкций и как она учитывается в расчетах?

14. Как определить перемещения и усилия в рамно-связевых системах?

15. Чем характерны рамно-связевые системы с комбинированными диафрагмами?

16. Как определить перемещения и усилия в диафрагмах с проемами связевых систем?

17. Как определить прогибы и усилия в расчетных сечениях многоэтажных систем с применением таблиц?

18. В чем особенность расчета системы с двумя разнотипными вертикальными конструкциями?

19. Как влияет податливость оснований на работу многоэтажной конструкции?

20. Как влияет изгиб перекрытия в своей плоскости на работу многоэтажной конструкции.

21. Как определить граничное число этажей, при котором работа здания начинает описыватьс плоской расчетной схемой?

22. Как определить динамические характеристики рамных систем?

23. Как определяют динамические характеристики рамно-связевых систем?

24. Как определяют динамические характеристики диафрагм с проемами связевых систем?

25. Как определить коэффициент формы колебаний?

26. Как определить пульсационную составляющую ветровой нагрузки на многоэтажное здание?