Проектирование зданий и сооружений, возводимых в сейсмически опасных районах

НЕНЕСУЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

В ряде случаев ненесущие элементы здания могут включаться в работу несущей системы, предназначенной для восприятия горизонтальных нагрузок. Конструкции зданий, расположенных в зонах военно-воздушных баз в Эднмендорфе и Форт-Ричардсоне в г. Анкоридж (США), включали стеновое заполнение из бетонных неармированных стеновых блоков толщиной около 10 см, которые включались в работу конструктивной системы при диагональном сжатии или растяжении. Некоторые из них мгновенно разрушились,и, если бы землетрясение произошло в другое время, человеческих жертв было бы значительно больше. Показатели жесткости этих стен не учитывались в расчетах, и это явилось существенной ошибкой при проектировании объектов.

Если элементы жесткой ограждающей конструкции или разделительные перегородки не отделяются от остальной конструкции деформационными швами, то их следует учитывать в расчете как неотъемлемую часть всей конструкции. Их проектное положение играет важную роль. Так как жесткость элементов стенового заполнения гораздо больше жесткости рам, то даже незначительное количество стеновых элементов, расположенных неправильно, может привести к полному перераспределению прилагаемыхнагрузок и тем самым в корне изменить расчетную схему работы элементов конструкции. Несимметричное расположение стеновых элементов может вызвать появление крутящих моментов, воспринимаемых симметричной конструкцией рамного каркаса. Аналогично лестничные клетки могут включаться в работу как дополнительные связи, что может привести к положительным или отрицательным последствиям.

Ненесущие элементы могут также создавать некоторую степень статической неопределимости системы. В старых жилых домах или зданиях гостиниц неразрезные деревянные балки иногда за счет неучтенной работы консолей сохраняют несущую способность после разрушения наружных стеновых элементов. Одно из наиболее важных преимуществ обычных зданий жилого фонда, имеющих деревянный каркас, заключается в том, что в этих конструкциях достигается многовариантность путей передачи нагрузки при большом разнообразии типов соединений.

Особенности конструктивных решений. Общая компоновка сейсмостойкого здания предусматривает такое расположение несущих вертикальных конструкций (рам, связевых диафрагм и других конструктивных элементов), при котором удовлетворяются требования симметричности и равномерности распределения масс и жесткостей. При этом следует иметь в виду, что конструктивные меры, повышающие пространственную жесткость здания в целом, вместе с тем повышают и его сейсмостойкость. В этих целях следует применять поперечные и продольные связевые диафрагмы, связанные перекрытиями. Сборные железобетонные конструкции успешно применяют в сейсмических районах. Об этом свидетельствует опыт строительства зданий, впоследствии подвергавшихся сейсмическим воздействиям. План здания должен быть простым, в виде прямоугольника, без выступающих пристроек и углов. При сложных очертаниях здания в плане устраивают антисейсмические швы, разделяющие здание на отдельные блоки простой прямоугольной формы. Обычно их совмещают с температурными и осадочными швами. Чтобы повысить сейсмостойкость здания, фундаменты в пределах одного блока должны залегать на одной глубине. При слабых грунтах устраивают перекрестные фундаментные ленты или же сплошную фундаментную плиту. При плотных грунтах допустимы отдельные фундаменты под колонны, связанные поверху балками-связями в обоих направлениях. В многоэтажном здании целесообразно устройство подвала и свайного основания

Конструктивная система в виде безригельного каркаса. Строительство и зданий с безригельным каркасом (вариант: «каркасно-монолитные» здания), как любой иной новой конструктивной схемы должно получить нормативную основу. В соответствии с Порядком, утвержденным постановлением Госстроя России от 01.07.02г. №76, возможность использования конструкций, узлов, элементов и деталей зданий и сооружений (по новым техническим решениям или новым технологиям), не имеющим опыта применения в сейсмоопасных районах и надежность которых не может быть подтверждена методами расчета и проектирования, необходимо подтверждать техническим свидетельством Госстроя России. Однако имеется и ряд объективных особенностей безригельного каркаса, затрудняющих его использование в сейсмических районах, или ограничивающих объем его применения. Самым главным недостатком с точки зрения обеспечения его сейсмостойкости является уязвимость узла пересечения относительно тонких дисков перекрытия с колоннами. Другой недостаток - низкая жесткость и прочность каркаса при горизонтальных сейсмических воздействиях. По этой причине область использования зданий с безригельным каркасом без дополнительных элементов жесткости (диафрагм и ядер) должна быть существенно ограничена.

Применение сейсмоизолирующих опор. Одним из эффективных методов возведения многоэтажных зданий в районах повышенной сейсмичности является применение сейсмоизолирующих опор. Сейсмоизолирующие опоры обладают более чем трехкратным запасом по наибольшему сейсмическому перемещению. Причиной больших относительных перемещений между фундаментом и хорошо сейсмоизолированным зданием является то, что они снижают расчетную сейсмическую нагрузку с 8- до 6-баллов.

Вывод. В целом, опыт проектирования и строительства высотных зданий во всем мире показывает, что только сочетание высоких технологий производства работ с глубокой расчетной проработкой проекта, детальными исследованиями работы грунтов основания и конструкции здания позволят безаварийно возводить высотные здания. К сожалению, в отечественной практике в последнее время наблюдается тенденция экономить на научных исследованиях при проектировании и строительстве высотных зданий. Зачастую не в полном объеме выполняются даже стандартные инженерно-геологические изыскания. Появляются проекты высотных зданий, в которых отсутствуют ядра жесткости, что свидетельствует о полном пренебрежении основами проектирования. Такая тенденция представляется крайне опасной, особенно в сложных инженерно-геологических условиях.

Дата добавления: 2015-07-13