19. Подвесные системы высотных зданий.

 Подвесные системы находят применение в связи с рациональным использованием строительных материалов и перспективностью для зданий с большими пролетами. В системах подвесок все нагрузки воспринимаются растянутыми элементами, поэтому нет необходимости уменьшать допускаемые напряжения, как в элементах, где возможна потеря устойчивости при изгибе и внецентренном сжатии. По этой причине сечения растянутых элементов уменьшаются до минимума. Кроме того, экономия материалов достигается за счет применения высокопрочных канатов, несущая способность которых более чем в 6 раз выше, чем обычных строительных сталей. Однако недостаточная изгибная жесткость ванты вызывает перемещения подвесных конструкций при изменении нагрузок. Неустойчивость, присущая висячим системам (например, аэродинамическая неустойчивость или флатер), усложняет методы проектирования и строительства, а вопросы обеспечения общей устойчивости зданий становятся одним из решающих моментов при проектировании. Кроме того, высокая концентрация напряжений в растянутых элементах создает определенные трудности по их анкеровке.

В течение последних четырех-пяти десятилетий в ряде многоэтажных зданий и в многочисленных проектных разработках использовался принцип подвески для создания основной системы несущих конструкций. Эти подвесные системы характеризуются разнообразием геометрических форм, которые зависят от методов монтажа, стоимости, продолжительности возведения и объемно-планировочных требований. Основное подразделение осуществлено по следующим конструктивным признакам: — принципы создания жесткого ствола; — принципы создания вантово-стоечной конструкции; — принципы создания единой вантовой системы с распорками.

Каждый из указанных принципов в дальнейшем подразделяется в зависимости от следующих факторов: типа несущих конструкций, типа системы подвесок, геометрической формы. При проектировании большинства современных зданий используются принципы жесткого ствола. Ствол или несколько стволов воспринимают полный вес здания и работают как консоли при ветровой нагрузке. Рассмотрим разные типы несущих стволов жесткости, к которым подвешиваются перекрытия (системы с подвешенными этажами). Эти системы имеют следующие недостатки: — горизонтальные нагрузки должны полностью восприниматься только стволом; — необходимо учитывать относительные перемещения между стволом и конструкциями подвешенных этажей; — увеличивается общая протяженность передачи вертикальных нагрузок основанию; — для опирания ствола требуется развитая конструкция фундаментов.

Другая большая группа высотных зданий с подвесными конструкциями относится к вантово-стоечным конструкциям. Гибкие ванты предварительно напрягаются и заанкериваются непосредственно в основании или в другой системе несущих конструкций. Сжатые стойки уравновешивают растягивающие усилия в вантах и обеспечивают общую устойчивость объема здания. Таким образом, вся конструкция оказывается предварительно напряженной, а натянутые ванты воспринимают горизонтальные нагрузки и поддерживают подвесные перекрытия, в основном сохраняя свою форму. Третья группа вантовых конструкций с распорками представляет собой внутренне уравновешенные системы, состоящие из неразрезных растянутых элементов и отдельных ненесущих сжатых стержней.

Для устойчивости вся система должна быть предварительно напряженной. До настоящего времени этот принцип использовался художниками или исследовался на моделях. Хотя такие системы представляют собой оптимальное решение с точки зрения экономного расхода материалов и состоят из повторяющихся элементов, их сложная пространственная конфигурация вызывает опасения проектировщиков и строителей. Для их внедрения следует полностью пересмотреть традиционные подходы к проектированию зданий (принципы восприятия вертикальных нагрузок), процессы монтажа, определения схемы работы конструкций и методы конструирования.