46 Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости одноэтажных пром зданий

Обеспечение жесткости здания в продольном направлении только за счет колонн экономически оправдывается лишь для бескрановых зданий: с пролетами L ≤ 24 м и высотами Н ≤ 8,4 м, а также для зданий с L= 30 м и Н ≤ 7,2 м. Для зданий большой высоты и зданий с мостовыми кранами необходимо предусматривать вертикальные связи жесткости в продольном направлении. Такие связи устраивают между колоннами и при необходимости в покрытии здания. Вертикальные связи жесткости между колоннами устанавливают в середине температурного блока каждого продольного ряда. В зданиях с мостовыми кранами вертикальные связи по колоннам устраиваются только на высоту до низа подкрановых балок (рис.1), а в зданиях без мостовых кранов – на полную высоту колонн.

а) б)

Рис. 1. Вертикальные связи по железобетонным колоннам: а – крестовые связи при шаге колонн 6 м;

б – портальные связи при шаге колонн 12 м

Капитальные стены, расположенные в распор между колоннами и прочно связанные с ними, могут быть использованы для обеспечения продольной жесткости здания вместо вертикальных связей лишь при гарантии, что эти стены не будут подлежать разборке при эксплуатации или реконструкции здания. Во всех зданиях с кровлей по прогонам необходимо предусматривать горизонтальные поперечные связи жесткости, которые устанавливают по верхним поясам стропильных конструкций в крайних панелях каждого температурного блока, независимо от наличия или отсутствия ветровых ферм.

В высоких зданиях требуется устройство горизонтальных ветровых ферм в торцах зданий. В зданиях с мостовыми кранами ветровые фермы устанавливаются на уровне верха подкрановых балок (рис.3).

Рис. 3. Схема расположения ветровой фермы в уровне подкрановых балок

47. Основные принципы проектирования объемно – планировочных и конструктивных решений зданий в сейсмических районах.

Объемно-планировочное решение здания имеет большое значение, т.к. от формы здания в плане зависит работа всей системы здания. Рациональное решение – квадрат. В этом случае стены (рамы) в обоих направлениях имеют одинаковую прочность и жесткость, т.е. здание является равнопрочным при любом направлении сейсмического воздействия. Если необходима другая форма здания в плане, то его следует разрезать на отдельные замкнутые контуры и объемы простой формы. Сейсмические швы совмещают с температурными и деформационными швами здания. При проектировании здания следует стремиться к симметричному и равномерному распределению масс и жесткости относительно главных осей, иначе не совпадет центр тяжести нагрузок с центром тяжести здания. Технологические процессы связанные с тяжелым оборудованием лучше переместить на первый этаж здания. В одноэтажных пром зданиях подвесное крановое оборудование заменяется напольным. Основные несущие конструкции сейсмостойких зданий должны быть по возможности монолитными и однородными. Им придают не только достаточную прочность, но и равнопрочность. Следует стремиться к максимальному облегчению и понижению центра тяжести конструкций. При проектировании сборных железобетонных конструкций по возможности увеличивают размеры элементов. Стыки должны быть надежными и простыми. Выбирая конструктивную схему здания, необходимо иметь в виду, что жесткая схема способствует более эффективному затуханию колебаний, а гибкая снижает сейсмическую нагрузку на здание.

Покрытиям и перекрытиям сейсмостойких зданий придают свойства жесткой диафрагмы, обеспечивающей пространственную работу здания и распределяющей горизонтальные нагрузки между всеми вертикальными несущими конструкциями. В зданиях с несущими стенами предусматривают, как правило, ленточные фундаменты из крупных блоков. В каркасных зданиях колонны устанавливают на отдельно стоящие железобетонные фундаменты стаканного типа. Стены сейсмостойких зданий целесообразно монтировать из легкобетонных, асбестоцементных и алюминиевых панелей. Нередко также выкладывают стены из кирпича и других каменных материалов.

48,

По способности воспринимать возникающие в них усилия как линейные, так и плоские элементы можно условно разделить на жесткие и гибкие. Жесткие элементы могут воспринимать сжатие, растяжение и изгиб, сохраняя даже под воздействием нагрузки собственную первоначальную заданную форму. Гибкие элементы могут воспринимать только растяжение, Неизменяемость их формы в конструкциях обеспечивается предварительным натяжением. Свободные от натяжения гибкие элементы теряют заданную форму под воздействием не только внешней нагрузки, но даже собственного веса. Типичными примерами жестких элементов конструкций могут служить элементы из профильного и толстолистового стального проката, гибких — из проволоки, канатов, алюминиевой фольги. Но в общем между гибкостью или жесткостью элементов и сортаментом полуфабрикатов нет однозначной связи. Изменением формы гибкие прокатные профили можно превращать в жесткие элементы конструкций, и наоборот. Тонколистовой прокат, преобразованный в гнутые профили, приобретает жесткость, соизмеримую с жесткостью сортового проката, а чугунный или стальной стержень, используемый в форме цепи, становится гибким элементом. Гибкость профиля может возникнуть также при значительном увеличении его размеров; при пролетах, исчисляемых несколькими десятками метров, жесткийпрокатный профиль работает подобно гибкому тросу. Поэтому для обозначения элементов конструкций целесообразно применять общие единые наименования, соответствующие их расчетной модели и не связанные с сортаментом полуфабрикатов: для жестких элементов «стержень» (линейные элементы) и «пластина» (плоские элементы), для гибких «нить» (линейные) и «пленка» (плоские). Возможность включения в конструкции гибких элементов-нитей и пленок — специфическая черта металла как строительного материала. Кроме металла гибкие элементы, преимущественно пленки, характерны только для конструкций из некоторых видов пластмасс. Металлические конструкции могут состоять из одного (однородные конструкции) или двух-трех (смешанные конструкции) типов элементов. Соответственно четырем типам элементов можно выделить четыре группы однородных металлических конструкций: стержневые, пластинчатые, нитевые и пленочные. Стержневые металлические конструкции, образующие жесткий несущий остов зданий и сооружений или их отдельных частей, представляют собой решетчатые системы, состоящие из жестко или шарнирно соединенных между собой стержней. Эти системы могут быть плоскими (фермы, балочные клетки, рамы) или пространственными (решетчатые своды, купола, перекрестно-стержневые плиты). Прообразом металлических стержневых конструкций следует считать деревянные конструкции, формы которых первоначально воспроизводились в чугунных стойках, балках, фермах покрытий. В качестве элементов стержневых конструкций в современной практике используются преимущественно прокатные профили различных марок стали и алюминиевых сплавов, трубы, а также гнутые тонкостенные профили. Для эффективного использования прочности металла в одной конструкции могут объединяться стержни из стали различных марок или из различных алюминиевых сплавов, из стали и алюминия (биметаллические конструкции), а также из металла и других материалов (бетона, дерева, пластмасс). Иногда различные материалы объединяются не только в одной конструкции, но и в одном стержне. В этом плане представляют интерес конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. Трубобетонные стержни применяются в колоннах, в сжатых элементах ферм и рам промышленных и гражданских зданий, в мостовых конструкциях и др. При этом в 2—3 раза уменьшается расход стали по сравнению со стальными стержнями и во столько же раз уменьшается масса конструкций по сравнению с железобетонными.