17 Вопрос(Обеспечение устойчивости и пространственной жесткости зданий):

Прочность и устойчивость здания тесно связаны между собой и взаимно обусловливают друг друга. Прочность здания зависит от прочности его конструкций и надежности их взаимной связи, которая должна обеспечить зданию пространственную жесткость. 

Прочность и устойчивость здания обеспечиваются правильным выбором его конструктивной схемы, а также соответствующим расчетом и конструированием несущих элементов. Капитальность здания характеризуется степенями долговечности и огнестойкости основных строительных конструкций.

Для обеспечения устойчивости зданий и сооружений в течение всего срока их эксплуатации грунты, на которых их возводят, должны обладать достаточной плотностью, регламентированной СНиП и другими нормативными документами. 

Для обеспечения устойчивости зданий и сооружений с податливой конструктивной схемой ( с основанием по принципу II) следует, как правило, применять конструктивные схемы зданий с колоннами, жестко заделанными в фундаменты и шарнирно соединенными с покрытиями. 

Для оценки устойчивости зданий и сооружений к воздействию светового излучения используется табл. 22 световых импульсов, при которых загораются различные материалы, и табл. 23 расстояний, на которых возможны световые импульсы в зависимости от мощности взрыва. 

Для обеспечения устойчивости зданий и сооружений с податливой конструктивной схемой ( с основанием по принципу II) следует, как правило, применять конструктивные схемы зданий с колоннами, жестко заделанными в фундаменты и шарнирно соединенными с покрытиями. 

Вопросы прочности и устойчивости здания и его отдельных конструкций рассматриваются в специальных учебных курсах металлических, железобетонных и деревянных конструкций, оснований и фундаментов. 

В поперечном направлении устойчивость здания с железобетонным каркасом обеспечивается жесткостью колонн, защемленных в фундаментах, жестким диском, образованным из плит, закладных элементов и сварных швов, соединяющих плиты со стропильными конструкциями. 

В поперечном направлении устойчивость зданий обеспечивается жесткостью заделанных в фундамент колонн и жестким диском покрытия, в продольном направлении - дополнительно стальными связями, устанавливаемыми по всем рядам между колоннами и опорами стропильных конструкций. 

Продольная жесткость и устойчивость здания обеспечивается панелями наружных стен, которые для этой цели должны хорошо крепиться между собой ик колоннам каркаса. В случае необходимости дополнительно предусматриваются продольные диафрагмы жесткости. 

Пространственная жесткость и устойчивость здания в поперечном и продольном направлениях обеспечиваются совместной работой панелей перекрытий, колонн и поперечных диафрагм жесткости. По характеру пространственной работы эта конструктивная система является связевой. 

Комплекс конструктивных мероприятий обеспечивает устойчивость зданий и сооружений. Возможность просадки полностью устраняется при исключении попадания воды под основание фундаментов зданий. 

Инженерная задача обеспечения прочности и устойчивости зданий в условиях просадочных грунтов является весьма сложной. Этот принцип проектирования оснований представляет собой раздел общего метода проектирования по предельным состояниям, требующим обеспечения пригодности зданий к эксплуатации при возможных смещениях в результате неравномерной деформации основания. 

Обеспечение пространственной жесткости зданий

Здание в целом и отдельные его элементы, подвергающиеся воздействию различных нагрузок, должны обладать:

• прочностью, которая определяется способностью здания и его элементов не разрушаться от действия нагрузок;

• устойчивостью, обусловленной способностью здания сопротивляться опрокидыванию при действии горизонтальных нагрузок;

• пространственной жесткостью, характеризующейся способностью здания и его элементов сохранять первоначальную форму при действии приложенных сил.

Общая устойчивость и пространственная жесткость здания зависят от взаимного сочетания и расположения конструктивных элементов, прочности узлов соединений и т.д.

В зданиях с несущими стенами пространственная жесткость обеспечивается:

• внутренними поперечными стенами, в том числе и стенами лестничных клеток, соединяющимися с продольными наружными стенами;

• междуэтажными перекрытиями, связывающими стены и расчленяющими их по высоте на ярусы.

В каркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается:

• совместной работой колонн, ригелей и перекрытий, образующих геометрически неизменяемую систему;

• устройством между стойками каркаса специальных стенок жесткости;

• стенами лестничных клеток, лифтовых шахт;

• укладкой в перекрытии настилов-распорок;

• надежными соединениями узлов.

Указанные конструктивные решения дают лишь общие конструктивные представления о мерах по обеспечению пространственной жесткости здания.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ЗДАНИЙ

Плоские несущие конструкции зданий соединяются между собой связями и образуют жесткую пространственную систему, обеспечивающую надежное восприятие внешних сил и воздействий любого направления. Конструктивно связи выполня 242f58bc ются в виде скатных и горизонтальных ферм, направленных поперек здания, продольных распорок, в качестве которых могут выступать элементы покрытия, вертикальных связей между фермами и колоннами, таких же связей между арками и рамами, обеспечивающих при необходимости раскрепление их внутренних сжатых кромок.

Горизонтальные «ветровые» фермы устраивают у торцов зданий без жесткого фахверка в плоскости нижних поясов стропильных ферм, если эти пояса выполнены из бревен, брусьев или прокатных профилей, способных воспринимать сжимающие силы. В случае применения треугольных распорных систем или ферм с нижним поясом из арматурных стержней горизонтальные связевые фермы не делают. Торцевые стены должны устраиваться по жестко защемленным фахверковым колоннам.

Скатные раскосные или крестовые связи по верхнему поясу раскрепляют стропильные конструкции попарно. Их устанавливают у торцов здания и по длине не реже чем через 30 м. В этих же местах располагают вертикальные связи между колоннами.

Вертикальные связи скрепляют фермы попарно с промежутками в один шаг конструкций. Их устанавливают в плоскостях деревянных стоек или раскосов ферм. Пятиугольные фермы раскрепляют в плоскостях опорных стоек и в середине, фермы других типов – в двух местах симметрично относительно середины пролета.

В плоскости кровли роль продольных элементов связей выполняют прогоны или продольные ребра плит. Элементы крепления их к стропильным конструкциям должны надежно удерживать фермы в проектном положении.

Расчет элементов связей в курсовом проекте можно не делать. При конструировании сечение деревянных элементов следует подбирать так, чтобы гибкость их не превышала 200. Нужно также помнить, что длина пиломатериалов по обычному сортаменту не превышает 6,5 м.

Деревянные связевые фермы выполняют раскосными без стоек. Угол между связями и верхний поясом ферм должен быть около 60^о. Для стальных связей из арматурных стержней крестового типа этот угол близок к 45^о.