Для двух зданий

Целесообразность использования простого отношения длины стенового заполнения к площади перекрытия зависит от двух основных факторов: площадь перекрытия должна находиться в требуемом соответствии с массой здания, а следовательно, и с прилагаемыми нагрузками; длина стен должна быть точным индикатором несущей способности, обеспечиваемой связевой системой. Изменения в объемно-планировочной компоновке стеновых элементов (наличие симметричности расположения, несимметричности и др.) в свойствах используемых строительных материалов, а также в типе стыковых соединений, других конструктивных деталях, абсолютных размерах и характеристиках диафрагм оказывают существенное влияние на работу всего здания; однако отношение длины стен к площади перекрытия является полезным критерием и от него не следует отказываться. Указанное отношение принадлежит к перспективным аспектам проектирования с учетом его установления применительно к различным строительным системам, архитектурно-планировочным решениям, сейсмическим зонам и другим параметрам (рис. 10.4.9).

Углы зданий. Углы зданий являются особой проблемой проектирования сейсмостойких конструкций. Входящие или внутренние углы формы L описываются в последующих главах. Что касается наружных углов зданий, то за счет возникновения "ортогонального эффекта" они также создают определенные сложности расчета конструкций на сейсмические нагрузки. Движение грунта по диагонали к зданию может создавать напряжения в его конструкциях (особенно в угловых элементах), которые значительно больше тех, которые возникают вдоль основных осей. В углах здания прогиб стены в одной плоскости может вызывать недопустимый прогиб стены перпендикулярного направления. Такое взаимодействие может быть усилено при отсутствии сплошной стены у рассматриваемого угла, как и было в одном из зданий, пострадавших во время землетрясения на Аляске, 1964.

Несущая способность элементов, расположенных по периметру здания. В примерах на рис. 10.4.10 несмотря на одинаково симметричное решение плана с равным количеством диафрагм, проектные положения последних существенно отличаются друг от друга. На плане справа они образуют плечо рычага большей длины для сопротивления действию опрокидывающих и крутящих моментов. При проектировании сейсмостойких конструкций рекомендуется уделять особое внимание явлениям кручения. Рекомендуется также предусматривать в конструктивных решениях зданий повышенной этажности симметрично расположенные каркасы, работающие на восприятие моментов (независимо от типа стеновых элементов); при этом в каждом здании обеспечивается такое сопротивление горизонтальным нагрузкам, которое допустимо для несущих конструкций периферийных зон. В особенности это важно для зданий с навесными панелями, в которых необходимо компенсировать отсутствие несущих элементов в периферийной зоне, что было характерно для зданий старой постройки, надежная работа которых послужила основой при разработке нормативных документов на проектирование сейсмостойких конструкций.

	Рис. 10.4.10. Проектное положение вертикальных диафрагм для восприятия моментов кручения и опрокидывания: L - плечо рычага
	Рис. 10.4.11. Целесообразное расположение несущих элементов по периметру здания

При сопротивлении крутящему моменту, когда центр кручения здания с симметричным планом совпадает с геометрическим центром, увеличение расстояния расположения элементов от этого центра соответствует большая длина плеча рычага, а следовательно, и восприятие большего момента. Отсюда следует, что с точки зрения геометрических параметров наиболее оптимальным архитектурно-планировочным решением следует считать круглый план здания (рис. 10.4.11), хотя существует множество других достаточно эффективных конфигураций. Во всех случаях наиболее целесообразным является конструктивное решение, предусматривающее расположение несущих элементов по периметру здания, независимо от того, будут ли это стеновые перегородки, каркасы, рамы с элементами жесткости, а воспринимаемые нагрузки - горизонтальные усилия, кручение или и то и другое вместе.

Здания круглые в плане, имеющие одинаковую несущую способность во всех направлениях, в наибольшей степени отвечают требованиям сейсмостойкого проектирования, учитывающим те неопределенности, которые могут возникнуть во время землетрясения. Принимая вероятность воздействия сейсмических нагрузок по любому из возможных направлений, следует также говорить о неодинаковости сейсмических движений грунта в разных направлениях. Если бы мы могли точно знать направление оси, по которой ожидается воздействие сейсмической нагрузки, то именно в этом направлении следовало бы усилить несущие конструкции. При одинаковой массе материала жесткость двутавра в 1,5 раза больше, чем жесткость трубчатого элемента на изгиб относительно оси. Однако на сдвиг жесткость трубы выше в пять раз по сравнению с жесткостью двутавра, и еще выше при кручении. Круглый план здания скорее можно считать компромиссным, а не идеальным решением; он способствует максимальному сокращению отрицательных явлений, которые могут возникнуть при воздействии сейсмической нагрузки.