Строительство зданий в сейсмических районах

ЛЕКЦИЯ № 20

стр.

20. Строительство зданий в особых условиях и районах.
20.1 Строительство зданий в сейсмических районах………………………………………………324
20.2 Строительство на вечномерзлых грунтах………………………………………………328
20.3 Строительство на просадочных грунтах…………..330
20.4 Строительство на подрабатываемых территориях…………………………………………333
20.5 Строительство в условиях жаркого климата……………………………………………...335

20. Строительство в особых условиях и районах.

Особые условия строительства и районы – такие, в которых здания при эксплуатации подвергаются дополнительным воздействиям, вызывающим деформации и даже разрушение зданий или ухудшающим санитарно – гигиенические качества.

В сейсмических районах или в районах горных выработок такие деформации и разрушения могут возникнуть мгновенно. Направление и величина действующих сил на фундаменты зданий в сейсмических районах или место и размеры просадочных явлений в районах горных выработок заранее неизвестны.

В районах с вечно мерзлыми грунтами и при строительстве на макропористых просадочных грунтах причиной деформации зданий является потеря несущей способности оснований при нарушение связи между частицами грунта, сцементированные льдом в вечномерзлых грунтах и солями кальция в лессовых отложениях макропористых грунтов. Просадочные явления в этих районах хотя и достигают значительной величины, но, как правило, не носят мгновенного характера и могут быть заранее учтены при проектировании и строительстве.

К особым условиям относят также строительство в районах с жарким климатом, где для защиты зданий от перегрева предусматривают ряд конструктивных, планировочных и других мероприятий.

Районы, подвергающие периодически воздействию землетрясений, называются сейсмическими. Сейсмические зоны в пределах нашей страны: Прикарпатье, Крым, Кавказ, Узбекистан, Туркмения и другие республики в Средней Азии, Алтай и Саяны, Прибайкалье, Верхоянская зона, Чукотка, Дальний Восток, Сахалин, Камчатка и Курильские острова.

Сила землетрясения оценивается по 12- бальной шкале. Сейсмичность определяется по картам сейсмического районирования территории РФ или по списку основных населенных пунктов, расположенных в сейсмических районах. Землетрясение в 6 балов и менее обычно не причиняют существенного вреда зданиям, а интенсивностью в 7-9 баллов приводят к серьезным повреждениям, а иногда и разрушениям.

Различают три основных типа сейсмических волн:

1. Глубинные продольные волны имеют радиальное направление и представляют собой быструю смену сжатия и растяжения вещества, сопровождаемую изменением его объема. Направление распространения продольной волны совпадает с направлением колебания частиц. Скорость

их распространения в земной коре достигает 7-8 км/сек.

2. Глубинные поперечные волны имеют направление перпендикулярное продольным волнам. Скорость 4- 4,5 км/сек.

3.Поверхностные волны характеризуются волнообразными качающимися колебаниями верхних слоев земной коры. Эти волны возникают у поверхности земли при переходе глубинных продольных волн из упругой в менее упругую среду.

20.1.1. Принцып проектирования здания в сейсмических районах и конструктивные треования к ним.

При планировке населенных мест в сейсмических районах крупные строительные зоны следует расчленять незастроенными пространствами (например, полосами зеленых насаждений, площадями, каналами и тому подобными преградами), препятствующими распространению пожаров.

В сейсмических районах желательно несколько увеличить ширину улиц и размеры пожарных разрывов между зданиями против обычно назначаемых по нормам (примерно на 15-20%).

При проектировании зданий и сооружений для сейсмических районов необходимо руководствоваться следующими принципами: снижением сейсмических нагрузок путем применения рациональных конструктивных схем, а также облегченных несущих и ограждающих конструкций, обеспечивающих максимальное снижение массы проектируемых зданий и сооружений. Объемно-планировочное и конструктивное решения зданий и сооружений должны удовлетворять условиям симметрии и равномерного распределения масс и жесткостей (рис. 20.2);

в тех случаях, когда по архитектурно-планировочным соображениям нельзя избежать сложного очертания здания в плане, его следует разделять антисейсмическими швами на отсеки простой формы (квадрат, прямоугольник) без входящих углов (рис. 20.1);

фундаменты здания или его отсеков, как правило, надлежит закладывать на одном уровне. Под несущие каменные стены надо применять ленточные фундаменты при устройстве свайных фундаментов следует отдавать предпочтение железобетонным сваям-стойкам. Ростверки необходимо заглублять в грунт.

Рисунок- 20.1 Схема разрезки здания со сложной конфигурацией в плане на самостоятельные отсеки: а) нерекомендуемое решение; б) рекомендуемое решение	Рисунок-20.2 Схема распределения жесткостей в плане здания: а) рекомендуемая симметричная; б) нерекомендуемая ассиметричная; в) то же, с изломом внутренних стен

В каркасных зданиях и сооружениях конструкцией, воспринимающей горизонтальную сейсмическую нагрузку, может служить каркас, каркас с заполнением, каркас с вертикальными связями или диафрагмами жесткости.

Узлы железобетонных каркасов необходимо усиливать посредством установки арматурных сеток или замкнутой поперечной арматуры.

Диафрагмы и связи, воспринимающие горизонтальную нагрузку, следует устраивать всю высоту зданий, располагая их симметрично и равномерно.

В качестве ограждений каркасных зданий надо применять легкие навесные панели.

Кладка заполнения каркаса должна быть связана с его стойками арматурными выпусками длиной не менее 70 см, располагаемыми через 50 см по высоте.

Кладка самонесущих стен должна иметь гибкие связи с каркасом. Высота таких стен в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов не должна превышать 18, 16 и 9м соответственно.

Крупнопанельные здания необходимо сооружать преимущественно с продольными и поперечными стенами, воспринимающими сейсмические нагрузки. Их конструкции должны обеспечивать совместную пространственную работу всех стен и перекрытий. Для этого следует панели стен и перекрытий проектировать возможно более крупногабаритными; в соединениях панелей стен и перекрытий предусматривать устройство уширенных армированных швов, замоноличиваемых бетоном с пониженной усадкой и другими способами; предусматривать по возможности одинаковую жесткость стен, воспринимающих сейсмическую нагрузку.

Расстояния между поперечными стенами не должны быть более 6,5 м. Стеновые панели должны армироваться двойной арматурой в виде пространственных каркасов или сварных сеток.

Соединение панелей следует выполнять посредством сварки выпусков рабочей арматуры или специально заделанных анкерных стержней с нанесением слоя антикоррозионной защиты и замоноличиванием стыков бетоном.

В зданиях с несущими стенами из каменной кладки рекомендуется в пределах отсека конструкцию и материал принимать одинаковыми, простенки и проемы делать одинаковой ширины.

Конструкции должны воспринимать одновременное действие как горизонтально, так и вертикально направленных сил.

Высота этажей зданий с несущими каменными стенами не должна

превышать при сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно 6, 5 и 4 м, а отношение высоты этажа к толщине стены не должно быть более 12.

С целью максимального снижения массы в покрытиях производственных и общественных зданий с сейсмичностью 8 и 9 баллов при пролетах 18 м и более необходимо, как правило, применять металлические фермы и алюминиевые панели или стальной профилированный настил. В этих случаях могут применяться также асбестоцементные волнистые листы усиленного профиля. В качестве утеплителя рекомендуется применять эффективные материалы (пенополистирол и др.). В уровне перекрытий необходимо предусматривать устройство антисейсмических поясов (как правило, на всю ширину стены) по всем продольным и поперечным стенам, выполняемых обычно в монолитном железобетоне с непрерывным армированием. Высота пояса должна быть не менее 15 см.

В сопряжениях стен необходимо укладывать арматурные сетки.

Покрытия и перекрытия зданий должны быть жесткими в горизонтальной плоскости и связаны с вертикальными несущими конструкциями.

Сборные железобетонные перекрытия и покрытия необходимо замоноличивать:

устройством железобетонных антисейсмических поясов с заанкериванием в них панелей перекрытий и заливкой швов между панелями цементным раствором;

устройством монолитных обвязок с заанкериванием панелей перекрытия в обвязке и применением связей между панелями, воспринимающих сдвигающие усилия;

без устройства антисейсмических поясов, но с применением между панелями, а также между панелями и элементами каркаса связей в виде армированных шпонок, выпусков петель, анкеров и др.

20.2. Строительство на вечномерзлых грунтах.

Своеобразие природных условии Крайнего Севера и Северо-востока СССР (суровый климат, вечномерзлое состояние грунтов, зимние ветры больших скоростей, снежные заносы и др.) оказывает существенное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, а также на способы устройства оснований и фундаментов.

Проектируя основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах, следует предусматривать меры, обеспечивающие необходимые эксплуатационные качества и долговечность зданий и сооружений. Достигают этого посредством выбора или создания надежного

основания, исключающего появление недопустимых деформаций в зданиях и сооружениях.

В зависимости от природных условий и особенностей зданий (сооружений) может быть принят один из принятых принципов использования вечномерзлых грунтов для основания здания (сооружения).

Принцип 1 - грунты основания используются в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации данного здания (сооружения).

Принцип 2 - грунты основания используются в оттаивающем и оттаявшем состоянии.

Выбор того или иного принципа использования грунтов основания, а также средств, которыми это состояние (мерзлое или талое) достигается, для каждого случая производится применительно к конкретным условиям с учетом данных технико-экономических расчетов.

Для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии и обеспечения их расчетного теплового режима предусматривается устройство холодных подполий (рис. 20.3), холодных первых этажей зданий, охлаждающих труб и каналов.

Использование грунтов оснований по принципу 1 рекомендуется в большинстве случаев, если грунт в природных условиях находится в твердомерзлом состоянии.

Использование грунтов оснований по принципу 2 рекомендуется при неглубоком залегании скальных грунтов.

Для зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах по принципу 1, в большинстве случаев рекомендуется применять свайные и сборные столбчатые фундаменты.

Фундаменты ленточные и в виде сплошных плит допускается применять в зданиях или сооружениях, возводимых на подсыпках.

При использовании в качестве основания грунтов, оттаявших в процессе эксплуатации или предварительно, можно применять фундаменты в виде лент, плит, столбчатые фундаменты, а также сваи-стойки или глубокие опоры.

В зданиях и сооружениях с жесткой конструктивной схемой необходимо:

продольные и поперечные стены располагать по возможности симметрично относительно главных осей здания (отсека); не допускать изломов стен в плане;

внутренние стены выполнять, как правило, сквозными на всю ширину или длину здания;

поперечные несущие стены располагать па расстоянии не более 12 м;

проемы размещать по возможности равномерно и принимать

одинаковыми;

избегать местных ослаблений стен (нишами, штрабами. каналами и т. д.);

предусматривать связь сборных элементов перекрытий и покрытий между собой и со стенами и колоннами;

применять армированные пояса, армирование простенков и углов каменных зданий.

В случаях проектирования зданий по податливой конструктивной схеме следует:

применять конструкции с минимально допустимыми жесткостями на изгиб и сдвиг в вертикальной плоскости;

перекрытия устраивать в виде жестких горизонтальных диафрагм со связями элементов перекрытий между собой и с продольными и поперечными стенами и колоннами;

увеличивать площадь опирания конструкций против сползания и применять надежные связи в местах их опирания.

В ограждающих конструкциях для теплоизоляции следует использовать слоистые элементы из легких эффективных материалов с малой объемной массой (листы анодированного алюминия, древесноволокнистые плиты и пенопласты). Можно также применять ограждающие волокнистые конструкции из ячеистых бетонов. Необходимо обеспечить непродуваемость ограждающих конструкций в соединениях их элементов.

Особенно повышенные требования надо предъявлять к конструкциям стыков стеновых панелей.

В конструкциях деформационных швов необходимо предусматривать удлинение пути прохождения холодного воздуха через стык закладкой диафрагм по всей его высоте.

Дата добавления: 2014-01-04