что такое пространственная жесткость
Сайт инженера-проектировщика
Свежие записи
Пространственная жесткость
Пространственная жесткость гражданских зданий
Здание, при воздействии на него вертикальных и горизонтальных нагрузок, должно быть прочным (не разрушаться),устойчивым — сохранять равновесие во время действия горизонтальных сил; должно иметь пространственную жесткость, то есть не деформироваться (не менять конструктивную основу здания). С увеличением количества этажей, увеличивается нагрузка на здание. Устойчивость и пространственную жесткость здания обеспечивают с помощью специальных мероприятий.
В бескаркасных зданиях (рис. 1 а) пространственную жесткость обеспечивают устройством внутренних поперечных стен и стен лестничных клеток, связанных с продольными стенами и междуэтажными перекрытиями, которые связывают стены между собой и разделяют их на отдельные ярусы по высоте. Перекрытие должно выполняться как жесткий монолитный диск.
Рис. 1. Конструктивные элементы, которые обеспечивают пространственную жесткость здания: а — бескаркасной; б — каркасной ;. 1 — междуэтажное перекрытие; 2 — поперечная стена; 3 — стены лестничной клетки; 4 — диафрагмы жесткости; 5 — плиты-распорки
В каркасных зданиях (рис. 1. б) пространственная жесткость достигается устройством:
— многоярусной рамы, образованной пространственным сообщением колонн, ригелей и перекрытий;
— стенок жесткости, поставленных между колоннами на каждом этаже;
— плит-распорок, положенных в перекрытиях между колоннами;
— стен лестничных клеток и лифтовых шахт, связанных с конструкциями каркаса; надежного сопряжения элементов каркаса в стыках и узлах.
Обеспечение пространственной жесткости каркасных зданий
Пространственная система, состоящая из колонн, подкрановых балок и несущих конструкций покрытия называется каркасом одноэтажного промышленного здания.
Обеспечение пространственной жесткости
Пространственная система, состоящая из колонн, подкрановых балок и несущих конструкций покрытия называется каркасом одноэтажного промышленного здания.
Сборный каркас
Состоит из поперечных рам: колонна — стропильная конструкция — колонна;
Продольных: колонна — подкрановая балка — подстропильная конструкция — колонна.
Поперечные рамы
Воспринимают нагрузку от покрытия, снега и кранов.
Продольные рамы
От ветра, торможения кранов и обеспечивают устойчивость поперечных рам.
В поперечном направлении устойчивость здания обеспечивается
В продольном направлении устойчивость здания обеспечивается
Связи располагают между колоннами в середине температурного отсека в пределах надземной высоты колонн. В здании с мостовым краном — в пределах подкрановой части здания.
Стальные связи бывают
Крестовые связи устанавливают при шаге колонн 6 метров.
Портальные — при 12 м.
В зданиях с тяжелыми опорными кранами вертикальные связи между стропильными конструкциями устанавливают в крайних шагах и в середине температурного отсека.
Основу каркаса одноэтажного здания составляют поперечные рамы. Между собой их шарнирно связывают стропильные конструкции. Что касается поперечной жёсткости, то её обеспечивают ключевые элементы — колонны. Они жёстко защемляются в фундаменте посредством диска покрытия.
Если кровля здания состоит из железобетонных плит, уложенных на сплошной настил, то отдельные рамы несут гораздо меньшую нагрузку благодаря тому, что такая «жёсткая» кровля частично передаёт вес смежным рамам.
Если же кровельные плиты укладываются по прогонам, то условия получаются не такими благоприятными. Ведь местные нагрузки на рамы могут оказаться чрезмерными и деформировать их, а из-за этого могут нарушиться и эксплуатационные качества всего здания в целом.
Именно поэтому проектирование высотных бескрановых зданий или использование мостовых кранов большой грузоподъёмности должно предусматривать в верхних поясах стропильных конструкций наличие продольных связей. Благодаря этому, поперечная работа рам будет в некоторой мере объединена.
Только при бескрановом возведении зданий обеспечение продольной жёсткости лишь посредством колонн оказывается экономически выгодным. Для этого длина пролёта не должна превышать 24 метров, а высота — 8,4 метра, либо длина пролёта должна составлять 30 метров, а высота — не более 7,2 метра. Конструкция зданий с мостовыми кранами и высотных зданий должна включать наличие вертикальных связей в продольном направлении для обеспечения жёсткости. Эти связи устраиваются как между колоннами, так и, при необходимости, в самом покрытии здания.
Можно передавать ветровую нагрузку на вертикальные связи и колонны, разгружая таким образом посредством кровли торцевые стены, но это актуально лишь для зданий с определённой длиной пролётов и высотой. Если пролёты слишком велики, а высота — более или менее значительна, то при использовании такой кровли стропила будет труднее крепить к колоннам. Конструкции, которые призваны обеспечивать устойчивость покрытий, будут более сложными, а в некоторых случаях спроектировать их таким образом вообще не получится, не нарушив целостность кровли и, следовательно, прочность её связи со стропильными конструкциями.
Дата публикации статьи: 7 ноября 2013 в 08:30
Последнее обновление: 29 сентября 2021 в 11:11
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Пространственная жесткость
Пространственная жесткость и устойчивость этих зданий обеспечивается взаимной связью между панелями наружных и внутренних стен и панелями перекрытий. [1]
Пространственная жесткость и устойчивость первого этажа обеспечивается лестничными клетками, поперечными и продольными стенами со стороны дворового фасада. [2]
Пространственная жесткость и геометрическая неизменяемость крупноблочных зданий обеспечивается вертикальными диафрагмами, образуемыми системой продольных и поперечных стен, и горизонтальными диафрагмами в виде перекрытий, закрепленных в стены здания. [4]
Пространственная жесткость и устойчивость такого здания обеспечивается сваркой воротников плит перекрытий и обойм колонн каркаса, вертикальными связями и лестничными клетками. Все элементы каркаса выполняют из железобетона. Колонны могут быть также стальными. [5]
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. [7]
Пространственная жесткость и устойчивость смонтированной балочно-стоечной системы опалубки перекрытия обеспечивается закреплением стоек в проектном положении с помощью раздвижных треног. Сочетание различных типоразмеров балок ( длина между осями стоек 900, 1200, 1500, 1800 и 2400 мм) обеспечивает универсальность данной опалубки при устройстве монолитных перекрытий. [10]
Пространственная жесткость и прочность каркаса в целом у одноэтажных зданий достигается обычно за счет горизонтальной жесткости покрытия и защемления колонн в фундаментах с добавлением в необходимых случаях специальных связей для увеличения жесткости здания в продольном направлении. Однако в ряде случаев ( например, при настилах из асбестоцементных плит по прогонам) покрытие может не обеспечивать необходимой устойчивости каркаса на воздействие ветра. [12]
Пространственная жесткость каждой половины моста достигается путем размещения вдоль пролета поперечных диафрагм 3, которые устанавливаются в плоскости стоек 8, 6 основной и вертикальной вспомогательной ферм. [13]
Пространственная жесткость в поперечном направлении обеспечивается совместной работой стен и несущих конструкций покрытия или поперечными рамами каркаса. [15]
Каркасы зданий в гражданском строительстве
Каркасы, применяемые в гражданском строительстве, можно классифицировать по следующим признакам:
Рис. 16.1. Конструктивные схемы каркасных зданий 1. По характеру статической работы: (рис. 16.1)
Рамная система
Рамно-связевая система
Рамно-связевая система обеспечивает пространственную жесткость за счет совместной работы поперечных рам, вертикальных диафрагм жесткости и перекрытий, выполняющих функцию жестких горизонтальных дисков. Вертикальные нагрузки передают на каркас как на рамную систему. Горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно плоскости рам, воспринимают вертикальные диафрагмы жесткости и диски перекрытий, а нагрузки, действующие в плоскости рам, воспринимает рамно-связевой блок, состоящий из вертикальных диафрагм жесткости и рам каркаса.
В результате проведенных теоретических исследований доказано, что рамно-связевая система удовлетворяет условию минимального расхода материала в несущих вертикальных конструкциях при нулевой жесткости поперечных рам, то есть когда система превращается в чисто связевую.
Связевая система
Связевая система все вертикальные нагрузки передает на стержневые элементы каркаса (колонны и ригели), а горизонтальные усилия воспринимают жесткие вертикальные связевые элементы (стеновые диафрагмы и ядра жесткости), объединенные между собой дисками перекрытий. В связевом каркасе ограничена прочность и жесткость стыков ригелей с колоннами. Узлы конструируют податливами с помощью стальных связей («рыбок»), ограничивающих защемление.
Рис. 16.2. Каркасное здание серии 1.020 Внедрение связевой системы в производство элементов сборного железобетонного каркаса позволило провести широкую унификацию его основных элементов (колонн и ригелей) и их узловых соединений.
Разработана номенклатура индустриальных железобетонных изделий серии 1.020-1 (рис. 16.2), позволяющая возводить как гражданские, так и промышленные каркасно-панельные здания любой конфигурации и этажности.
В состав номенклатуры серии помимо колонн и ригелей, включены панели перекрытий, диафрагм жесткости и наружных стен.
Из унифицированных элементов могут быть запроектированы каркасы с продольным и поперечным расположением ригелей.
Габаритные схемы
Габаритные схемы компонуются на следующих условиях:
Компоновка диафрагм жесткости может быть разнообразной, но предпочтительнее устройство пространственных связевых систем открытого или замкнутого сечений.
Конструктивные элементы
Перекрытия испытывают поперечный изгиб от вертикальных нагрузок и изгиб в своей плоскости от горизонтальных (ветровых, динамических) воздействий.
Необходимая жесткость горизонтального диска перекрытия, собираемого из сборных железобетонных элементов, достигается установкой связевых плит-распорок между колоннами, сваркой закладных соединительных элементов и устройством шпоночных швов из цементного раствора между отдельными плитами. Полученный жесткий горизонтальный диск, воспринимая все нагрузки, включает в совместную работу вертикальные диафрагмы жесткости.
Рис. 16.3. Фрагмент фасада каркасного здания серии 1.020-1 Шаг диафрагм определяется расчетом, но не превышает 36,0 м.
Панели самонесущих стен устанавливают по цементно-песчаному раствору на цокольные или простеночные панели и крепят поверху к закладным деталям колонн. Панели ненесущих стен навешивают на ригели, консоли или опорные металлические столики колонн и закрепляют в плоскости перекрытия.
Изоляция стыков панелей решена по принципу закрытого стыка.
Московская строительная индустрия создала серию КМС-К1, также основанную по принципу работы связевой системы.
Рис. 16.4. Каркас серии KMC-К1 Компоновка каркаса здания может осуществляться как с продольным, так и поперечным расположением ригелей (рис. 16.4).
Компактные в плане отапливаемые здания длиной до 150 м проектируют без температурных швов. Здания с изрезанным очертанием плана, приводящее к ослаблению горизонтальных дисков перекрытий, расчленяют на температурные блоки, длина которых увязана с членением объемной формы здания, но не превышает 60 м.
Как и в серии 1.020.1 каркас KMC-KI собирают из колонн, ригелей, плит перекрытий, панелей жесткости и навесных панелей наружных стен.
Стык колонны располагают на 710 мм выше плиты перекрытия, что упрощает монтаж. При монтаже колонн применяют специальные кондукторы, обеспечивающие соосность. Соединение осуществляется ванной сваркой плоских торцов колонн, с последующей инъекцией цементного раствора.
Для создания единого диска перекрытия боковые поверхности настилов имеют шпоночные углубления, которые (после их раскладки) замоноличивают, создавая шпоночные швы, воспринимающие сдвигающие усилия.
При двухрядной (горизонтальной) разрезки панели наружных стен подразделяют на поясные (ленточные), простеночные и угловые.
Узел опирания панелей наружных стен унифицирован для разных систем разре-зок на панели фасадных плоскостей. Панели опирают на несущую конструкцию перекрытия (ригель, или настил) на глубину в 100 мм и приваривают при помощи закладных и соединительных элементов на расстоянии 600 мм в плане от оси колонны. Верх панели крепят к колонне, так же с помощью сварки соединительных элементов.
Горизонтальные стыки панелей наружных стен осуществляются в четверть с нахлесткой в 75 мм. Изоляция вертикальных и горизонтальных сопряжений панелей выполняется по принципу закрытого стыка.
Понятие о пространственной жесткости здания. Меры ее обеспечения
Система зданий с неполным каркасом с поперечным расположением ригелей
Система зданий с неполным каркасом с продольным расположением ригелей
Здания и его элементы подвергаются воздействию вертикальных и горизонтальных нагрузок, поэтому должны иметь достаточную прочность, устойчивость, пространственную жесткость, т.е. способность отдельных элементов и всего здания не деформироваться при воздействии приложенных сил.
В бескаркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается:
1) устройством внутренних поперечных стен
2) устройством стен лестничных клеток
3) междуэтажными перекрытиями и их анкеровкой.
В каркасных зданиях пространственная жесткость обеспечивается:
1) устройством колонн и ригелей, жестко соединенных друг с другом
2) устройством диафрагм жесткости, которые устанавливаются между колоннами (в каком-то месте) на каждом этаже.
3) устройством плит-распорок (связевых плит), уложенных в междуэтажном перекрытии между колоннами;
4) стенами лестничных клеток;
5) надежным сопряжением элементов каркаса в узлах и стыках.