Лекция 1. Введение в валютный дилинг

!

Рис. 11.4. Пример здания с каркасным несущим остовом и с ядром жесткости. Гостини­ца в Киеве

и т.п.). На этих принципах разработаны унифицированные каркасы производ­ственных зданий, территориальный полносборный каркас ТК 1-2 для москов­ского региона и т.п.

Широкое распространение в последнее время получают системы с безригель-ным каркасом и монолитными безбалочными перекрытиями. Расположение ри­гелей в двух направлениях характерно для многоэтажных каркасных зданий при строительстве в сейсмических районах. Безригельный каркас применяется обыч­но в многоэтажных производственных зданиях со значительными нагрузками на перекрытия, а также в многоэтажных гражданских зданиях.

11.2. Понятия о пространственной жесткости и устойчивости зданий

Устойчивостью здания называют его способность противодействовать усили­ям, стремящимся вывести здание из исходного состояния статического или ди­намического равновесия. Например, при действии ветра равнодействующая сил должна находиться в пределах подошвы фундамента (рис. П.5). Пространствен­ная жесткость несущего остова — это характеристика системы, отражающая ее способность сопротивляться деформациям или, что то же, способность сохранять геометрическую неизменяемость формы. В строительной механике сооружение

Рис. П.5. Схема устойчивой ра­боты здания на ветровую на­грузку:

Ш, Кш> — давление ветра; Р — сум­марная вертикальная нагрузка; К— равнодействующая; е— экс­центриситет

Рис. 11.6. Геометрически изменяемые и не­изменяемые стержневые системы: а — изменяемая; б— неизменяемая; в — превра­щение изменяемой в неизменяемую; г — рамные конструкции; 1 — диагональный стержень

называется геометрически изменяемым в пространстве, если оно теряет форму при действии нагрузки; например, шарнирный четырехугольник (рис. 11.6 а), к которому приложена небольшая горизонтальная сила; и, наоборот, шарнирный треугольник (рис. 11.6 6) — геометрически неизменяемая система. Превращение четырехугольника в геометрически неизменяемую систему можно осуществить двумя способами: ввести один диагональный стержень (рис. 11.6 в) или заменить узел шарнирного соединения стержней на «жесткий», неизменяемый, способный воспринимать узловые моменты (так называемый рамный, рис. П.6 г).

Систему (схему), полученную первым способом, называют связевой — по наи­менованию диагонального стержня, именуемого связью. Вторую — рамной.

С помощью каждого из этих способов можно придать геометрическую неиз­меняемость любой многопролетной системе, состоящей из ряда стоек, шарнирно связанных с ригелями и с «землей». При этом достаточно придать геометриче­скую неизменяемость только одному из пролетов, чтобы система стала геоме­трически неизменяемой. Для доказательства в один из пролетов вводится диаго­нальный стержень (рис. 11.7 а). Полученный геометрически неизменяемый четы­рехугольник можно считать «землей», рассматривая ее как неподвижную опору для шарнирно опертых на нее двух стержней узла 2 (рис. 11.7 б), т.е. рассматри­вая полученное как вновь образованный треугольник — новую неизменяемую систему. Подобные рассуждения можно повторить, поочередно присоединяя каж­дый новый узел с двумя стержнями (рис. II.7 в). Вывод: доказано, что в много-иролетной системе достаточно установить связи в одном из пролетов, чтобы си­стема стала геометрически неизменяемой. Если рассмотреть многоэтажную си­стему (рис. П.7 г), то каждый нижележащий этаж со связями можно принять за «землю», а неизменяемость элементов следующего этажа достигается установ­кой связей в одном из пролетов.

Рассмотренные стержневые схемы модели­руют (как это принято в строительной механи­ке) или плоские каркасы, или проекции стен и перекрытий на плоскость чертежа. Соответст­венно, приведенные доказательства относятся ко всем типам несущих остовов. Понятие же «геометрическая неизменяемость» тождествен­но понятию «пространственная жесткость», принятому в строительной практике. Соответ­ственно, связи именуют «связями жесткости». Этот термин получил различные толкования, которые необходимо привести.

Рис. 11.7. Образование геометри­чески неизменяемых систем: а — подсоединение нового узла 2; б — модель той же системы; в — од­ноэтажная геометрически неизме­няемая система; г — то же, много­этажная; 1 — диагональный стер­жень; 2 — новый узел

Так, помимо диагонального стержня, гео­метрическая неизменяемость систем обеспечи­вается и другими способами: введением диаф­рагмы жесткости, ядер жесткости и т.п. На­пример, если в шарнирный четырехугольник вставить без зазоров панель — диафрагму — так, что она будет способна воспринимать сдвиговые усилия и моменты в своей плоско­сти, т.е. «исполнять обязанности» жесткого диска, то ее роль равносильна роли диагональ­ного стержня; диафрагму жесткости относят к варианту «связей жесткости» {рис. 11.8 б). Та­кой же эффект получается, если шарнирная система соединена с плоской стен­кой пилоном и т.п. Они, в данном случае, «исполняют обязанности» связей жес­ткости или, что то же, диафрагм, стенок, ядер жесткости. Нетрудно видеть, что в данном случае термин «связи жесткости» носит обобщенный характер. Вместе с тем, когда говорят «связи», то в первую очередь имеют в виду связи стержне­вые или решетчатые (рис. П.8 а).

Таким образом, существуют два способа обеспечения жесткости плоских си­стем — по рамной и по сетевой схемам. Комбинируя ими при расположении элементов несущего остова в обоих направлениях здания, можно получить три варианта пространственных конструктивных схем здания: рамную, рамно-связе-вую и связевую. В третьем направлении — горизонтальном — перекрытия обыч­но рассматриваются как жесткие диафрагмы. Все эти варианты встречаются при проектировании каркасного несущего остова (рис. 11.9).

Рамная схема представляет собой систему плоских рам (одно- и многопро­летных; одно- и многоэтажных), расположенных в двух взаимно перпендикуляр­ных (или под другим углом) направлениях — систему стоек и ригелей, соеди­ненных жесткими узлами при их сопряжениях в любом из направлений.

Рамно-связевая схема решается в виде системы плоских рам, шарнирно соеди­ненных в другом направлении элементами междуэтажных перекрытий. Для обес­печения жесткости в этом направлении ставятся решетчатые связи или стенки (диафрагмы) жесткости. Плоские рамы удобнее устанавливать поперек здания.

Рис. 11.8. Вертикальные элементы жесткости (связи):

а — решетчатые связи; б — диафрагмы (панели жесткости); в — стены жесткости (ядра); А— Г— схемы решеток (А — треугольная; Б — крестовая; В — полураскосная; Г— портальная); 1 — стойка; 2 — диагональный стержень; 3 — ригель (плита) перекрытия; 4 — панель жесткости (диафрагма); 5 — стена жесткости; 6 — стена, не обеспечивающая жесткости (узкая); 7 — ска­лывающие усилия; 8 — места сварки панелей жесткости с элементами каркаса

Связевая схема решения каркаса здания наиболее проста в осуществлении. Решетчатые связи, или диафрагмы жесткости, вставляемые между колоннами, устанавливаются через 24...30 м, но не более 48 м, и в продольном, и в попереч­ном направлениях; обычно эти места совпадают со стенами лестничных клеток.

Рамная схема применяется сравнительно редко. Трудоемкость построечных работ по обеспечению жесткости узлов, повышенный расход стали и т.п. ограни­чивают применение этой схемы в сейсмических районах и в зданиях, в которых

Дата добавления: 2014-01-13