Презентация - Лекция 6 "Компоновка и расчет каркаса многоэтажных зданий"

ЛЕКЦИЯ 6 Компоновка и расчет каркаса многоэтажных зданий Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

6.1. Компоновка конструктивной системы в плане 1) Размещение связевых конструкций в плане можно осуществлять по разным схемам: по контуру здания, в центре здания и на различных участках плана. Рис. 6.1. Размещение связевых конструкций по контуру здания: 1 - диафрагма; 2 - ствол открытого сечения; 3 - ствол замкнутого сечения; 4 - контур плана здания Рис. 6.2. Размещение связевых конструкций в центре здания

Рис. 6.3. Размещение колонн в плане: а-в - в обычных рамных системах; г-е - в связевых и рамно-связевых с диафрагмами и (или) внутренним стволом; 2) Сетка колонн.

Рис. 6.4. Размещение колонн в плане: ж, з - в системе с внешним охватывающим стволом в сочетании с внутренними колоннами или внутренним стволом; и - в секционно-рамной системе.

Рис. 6.5. Компоновка ячеек балочных перекрытий а - упрощенная схема; б–г - варианты нормальной схемы; д - сочетание упрощенной и нормальной схем; в – усложненная схема; 1 – ригель, главная балка (ферма); 2 – вспомогательная балка (балка настила в схемах б–д): 3 – балка настила. 3) Компоновка перекрытий. Выбор схемы перекрытий зависит от размера пролета и шага колонн, формы ячейки, конструкции плиты перекрытия. Для прямоугольных и квадратных ячеек обычно используются схемы балочных перекрытий.

Рис. 6.6. Компоновка ячеек балочных перекрытий ж–к – типы сопряжения балок; 1 – ригель, главная балка (ферма); 2 – вспомогательная балка (балка настила в схемах б–д): 3 – балка настила.

6.2. Компоновка конструктивной системы по высоте 1) Горизонтальные связевые конструкции. 2) Вертикальные связевые конструкции. Рис. 6.7. Схема каркасной железобетонной диафрагмы: а – общий вид; б–г – варианты сечения стенки диафрагмы

Рис. 6.8. Схемы связевых конструкций из плоских ферм: а – консольная ферма постоянной ширины; б – то же, с уширением в нижней части здания; в – рамная ферма; г – сочетание рамной и консольной ферм. 3) Стальные связевые конструкции выполняются в виде плоских и пространственных ферм, поясами которых служат колонны.

Рис. 6.9. Решетка вертикальных связей: а – треугольная; б – раскосная; в, г – полураскосная; д - крестовая 4) Решетка стальных связевых ферм образуется ригелями и раскосами.

Рис. 6.10. Решетка вертикальных связей : е – крестовая; ж – ромбическая; з, и – неполная.

Рис. 6.11. Грани внешнего ствола жесткости 5) Грани стволов из пространственных ферм

6.3. Нагрузки и воздействия на каркасы многоэтажных зданий Нагрузки на многоэтажные здания включают: – постоянные от веса конструкций; – полезную временную нагрузку на перекрытия; – ветровую нагрузку; – снеговую нагрузку; – сейсмическую нагрузку. Нормативная нагрузка от веса несущих конструкций, выполненных из стали С245 (ВСт З), может быть подсчитана по формуле, к Н/м 2 : р 0,1 0,03 g kw 0 H / L 1 0,01 Н Н и L — соответственно высота и меньший из габаритных размеров здания в плане, м; q – нормативное значение суммы постоянной (кроме веса несущих конструкций) и вертикальной временной нагрузок, отнесенное к площади всех перекрытий ( q 6...10 к Н/м 2 ); w 0 – нормативное ветровое давление для района строительства, к Н/м 2 Нагрузка от веса несущих стальных конструкций

k – коэффициент, учитывающий конструктивную схему каркаса. Этот коэффициент принимают равным: k 3 – для обычных рамных систем; k 1,5 – для секционно-рамных систем и систем с внешней пространственной рамой; k 2,0 – для связевых систем с решетчатыми стальными диафрагмами или внутренним стволом в виде стальной пространственной фермы; k 1 – для связевых систем с внешними стволами. При расчете ригелей и балок перекрытий учитывают часть нагрузки р, равной (0,3 6 / m эт ) р – для рамных систем и (0,2 4 / m эт ) р – для связевых систем, где m эт – число этажей здания ( m эт 20)

Нагрузка от веса стен и перекрытий Нормативное значение веса 1 м 2 стены или перекрытия приближенно составляет, к Н/м 2 : - для наружных стен из бетонных панелей – 2,5...5,0; - для стен из эффективных панелей – 0,6...1,2; - для внутренних стен и перегородок на 30...50 % меньше, чем для наружных стен; - для несущей плиты перекрытия вместе с полом при использовании железобетонных панелей и настилов – 3...5; - то же, при использовании монолитных плит из легкого бетона по стальному профнастилу –1,5...2,0; - нагрузка от подвесного потолка – 0,3...0,8.

Временные нагрузки на перекрытия Принимают в виде эквивалентных нагрузок, равномерно распределенных по площади перекрытий 1,5 4 к Н/м 2 в зависимости от назначения помещения. Коэффициенты надежности по нагрузке ɣ f для равномерно распределенных нагрузок следует принимать равными: ɣ f 1,2 - при нормативном значении 2,0 к Н/м 2 ; ɣ f 3 - при нормативном значении 2,0 к Н/м 2 и более. Снеговая нагрузка оказывает влияние только на несущие конструкции покрытия здания и почти не влияет на суммарные усилия в нижерасположенных конструкциях. Ветровая нагрузка Является основной временной нагрузкой. Действие ветра на сооружения проявляется в виде нагрузки, величина которой зависит от скорости ветра и его порывистости

Рис. 6.12. Воздействие динамической составляющей ветровой нагрузки на многоэтажное здание: а – схема динамических колебаний здания; б – изменение скорости ветра во времени; 1 – средняя скорость; 2 – скорость порывов ветра; 3 – плотность распределения пульсаций скорости

Приложение ветровой нагрузки. Необходимо учитывать следующее: а) Давление ветра всегда является максимальным, если ветер направлен перпендикулярно поверхности здания. б) При направлении ветра под углом возникают дополнительные напряжения сдвига и кручения. Поэтому при расчете высотных зданий на ветровую нагрузку рассматривается несколько вариантов загружения. в) При β 45 и B / L 2 следует учитывать возможный аэродинамический эксцентриситет в приложении нагрузки wx , перпендикулярной более длинной стороне и равный 0,15 В. г) Если геометрический центр плана здания не совпадает с центром жесткости несущей системы, то в расчетах необходимо дополнительно учитывать крутящие моменты из-за внецентренного приложения ветровой нагрузки.

Рис. 6.13. Схема действия ветровой нагрузки на здание: а - по высоте; б - в плане Расчет конструкций каркаса выполняется в следующей последовательности: 1. Расчет нагрузок. 2. Расчет внутренних усилий и перемещений. 3. Проверки несущей способности и деформативности по первой и второй группам предельных состояний.