Файл: Сергеев, Д. Д. Проектирование крупнопанельных зданий для сложных геологических условий.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 96

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ф у н д а м е н т ом полосы А по трапеции. Предельную горизонталь ­ ную нагрузку определяют аналогично определению Рщ> по схеме,

данной на

рис.

22, д

с учетом добавлений, принятых д л я

схемы,

показанной

на

рис.

23,

а.

 

Н а рис. 23, в

показана

статическая схема трехветвевой стены,

в которой все полосы А с фундаментом и вертикальной

нагруз­

кой значительно меньше величины V. В таком случае при дей­

ствии предельной горизонтальной нагрузки Р п р слева

направо

можно рассматривать к а к единый диск полосы А и Б, а следо­ вательно, трехветвевая стена может рассчитываться как двух-

ветвевая д л я определения

РП р

по

предельной деформации

грун­

тового

основания.

 

 

 

 

На

рис. 2 3 , з приведена

статическая схема четырехветвевой

стены,

п о к а з ы в а ю щ а я зависимость

Рлр от деформаций грунтово­

го основания. Определение Р„ѵ

д л я этой системы ведется в

таком

ж е порядке, как д л я системы

по

рис. 23, а.

 

Этот приближенный прием определения предельной горизон­ тальной нагрузки по предельной деформации грунта д л я плоской панельной стены с проемами может быть применен с небольшими

коррективами для панельной стены сложного (в

плане) про­

филя .

 

 

СТАТИЧЕСКАЯ РАБОТА

НАРУЖНОЙ СТЕНЫ

 

НА ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ

НАГРУЗКУ,

 

Д Е Й С Т В У Ю Щ У Ю В ПЛОСКОСТИ СТЕНЫ

 

Н а р у ж н а я продольная стена панельного дома

при одноряд­

ной р а з р е з к е приближенно рассматривается на действие горизон­ тальной нагрузки вдоль здания как многоэтажная многопролет­ ная железобетонная рама, в которой стойки образуются простен­ ками панелей, а ригели — поясами панелей.

Расчетная схема наружной продольной стены в виде много­ этажной многопролетной рамной системы достаточно правомер ­ на, если обеспечивается монолитное соединение панелей стены в вертикальных и горизонтальных стыках. Д л я этого необходимы специальные конструктивные меры. Одной из главных мер яв­ ляется применение малоподатливых связей в стыках между па­ нелями стены. Необходимы и мероприятия по уменьшению влия­ ний усадки бетона, заполняющего полости стыков, а т а к ж е меро­ приятия по уменьшению влияния колебаний температуры возду­ ха, которые могут вызывать большие деформации стыков между панелями наружных стен и значительно повышать податливость связей в стыках менаду панелями . Влияние колебаний темпера­ туры воздуха на стыки наружных стен может быть ослаблено применением слоистых стен с гибкими связями м е ж д у внешним ограждением и внутренним несущим слоем. Б о л е е подробно этот вопрос рассмотрен в I I I главе.

Статическую четкость работы наружной стены на горизои-

91


т а л ьн ую нагрузку по схеме работы многоэтажной миогоиролетпой рамы н а р у ш а ю т балконы и особенно асимметричное распо­ ложение балконных дверей. Р а б о т а стены может быть несколько

улучшена размещением

балконных дверей по центру панелей

(рис. 2 4 , а ) ,

увеличением

высоты ригеля рамы

путем повышения

порога

на

балкон и смещением вверх горизонтального стыка

(рис.

2 4 , а ) ,

усилением

ослабленного участка

ригеля часто по­

ставленными хомутами, н а д е

ж н ы м соединением балконных па­

нелей стены на участках

/—2

горизонтального стыка, укладкой

панелей перекрытий на консольные выпуски или ж е

применением

в комнатах с балконом

трехстороннего опирания

перекрытий

вместо опирания по всему контуру, укладкой балконных плит на специальные кронштейны, прикрепленные к внутренним попереч­

ным

стенам. Н а

рис.

24, а показаны

эпюры изгибающих

момен­

тов

в элементах

рамы

около балкона

от горизонтальной

нагруз­

ки и схема армирования рамы продольной арматурой на дейст­

вие горизонтальной нагрузки

в плоскости

стены.

Л о д ж и и

с внешними

ограждениями,

расположенными в плос­

кости стены,

р а з р е з а ю т

такую

стену на

ряд

почти самостоятель­

ных участков в виде коротких многоэтажных рам, суммарное со­

противление которых

действию

горизонтальной

нагрузки вдоль

здания, а т а к ж е их

с у м м а р н а я

жесткость на

ту ж е нагрузку

значительно меньше, чем у наружной стены без лоджий . Устрой­ ство л о д ж и й усложняет з а д а ч у обеспечения сейсмостойкости мно­

гоэтажных ж и л ы х зданий в

связи с необходимостью

передачи

основной части продольных

горизонтальных сил на внутренние

продольные стены, которые

обычно бывают очень

ослаблены

проемами и потому им трудно придать необходимую

несущую

способность.

 

 

Такое ослабление наружных стен может быть частично лик­ видировано устройством для л о д ж и й ограждений в виде спе­ циальных конструктивно-декоративных решеток, способных ра­ ботать по схеме раскосов (рис. 24,6) на действие больших по­ перечных сил от горизонтальной нагрузки, направленной вдоль

здания .

Аналогичное решение было дано д л я многоэтажных па­

нельных

домов, разработанных Ц Н И И Э П ж и л и щ а д л я Алма -

Аты. При применении таких решеток возникает проблема ликви­ дации влияния колебаний температуры воздуха на работу ре­ шетки и контактирующих с ней конструкций. Колебания температуры воздуха вызывают охлаждение и нагревание эле­ ментов открытой решетки и соответствующие температурные де­ формации их. Противодействие контактирующих утепленных кон­ струкций температурным д е ф о р м а ц и я м решетки вызывает боль­

шие температурные н а п р я ж е н и я в элементах решетки и в

кон­

тактирующих конструкциях.

 

Л и к в и д а ц и я влияния колебаний температуры наружного

воз­

духа на работу конструкций может быть достигнута примене­ нием специальных компенсаторов. Н а рис. 24, б показан один из

92


Рис. 24

в о з м о ж н ых вариантов соединения рамки решетки с панелями

стены

(по

горизонтали) и р а м к а м и смежных

решеток

(по верти­

к а л и ) .

Р а

з м е щ е н и е связей в четырех точках

(7—4)

уменьшает

противодействие температурному удлинению и укорочению ре­ шетки по горизонтали и по вертикали в результате нзгибных де­ формаций обвязки решетки. Одновременно контакт решетки в этих точках со смежными конструкциями обеспечивает работу решетки на перекос, т. е. на восприятие поперечных сил в плос­ кости стены.

Улучшает работу наружных стен на действие горизонтальной нагрузки и применение жестких железобетонных рамок вместо

раскосных решеток

с присоединением

их

в точках /—4 (рис.

24,6), уменьшающих

влияние температуры

воздуха.

 

При устройстве выносных л о д ж и й

н а р у ж н а я стена

ослабля ­

ется так же, как и

при устройстве балконов. Поэтому

участки

наружной продольной стены с выходами в выносные лоджии сле­

дует

проектировать по тому ж е принципу, что и стены с балко ­

нами

(рис. 24, с ) .

Расчет и конструирование наружных продольных, панельных стен на действие в их плоскости горизонтальных сил целесооб­ разно вести по схеме многоэтажной многопролетной рамы, имею­

щей жесткую

заделку стоек

в ригели, т. е. по схеме р а м ы с ну­

левыми

моментами, расположенными в середине пролетов стоек.

Т а к а я

схема

оправдана тем,

что простенки наружных продоль­

ных стен, ввиду их малых размеров по сравнению с высотой зда­ ния, слабо работают на изгиб в качестве вертикальных консолей. Это, в отличие от условия работы внутренних стен, имеющих крупные простенки (вертикальные полосы), позволяет прене­ бречь изгибом простенков как вертикальных консолей и дает возможность рассматривать только влияние перекоса рамы .

Статическая работа продольной наружной степы на горизон­ тальную нагрузку аналогична статической работе рамы, имею­

щей шарнирное соединение стоек

в середине пролетов.

П о д действием горизонтальной

нагрузки предельная несущая

способность наружной продольной стены, работающей по схеме многопролетной многоэтажной рамы, лимитируется развитием в ее узлах пластических шарниров, что может привести к потере устойчивости всей стены или ее части.

Появление пластического шарнира в узле рамы связано с развитием в а р м а т у р е этого узла деформаций текучести. Это

означает, что следует о ж и д а т ь появления пластических

шарни­

ров в узлах стены, где а р м а т у р а имеет наибольшее

напряжение

при работе системы в упругой стадии. Кроме того,

это

значит,

что предельная несущая

способность стены может

приниматься

в проекте в достаточно

большом диапазоне в зависимости от

характера распределения а р м а т у р ы и ее количества по полю наружной стены.

И з г и б а ю щ и е моменты в наружной продольной стене, рабо-

94


т а ю щ ей при действии горизонтальной нагрузки по схеме много­ этажной многопролетной рамы, увеличиваются к низу степы. Поэтому количество стальной арматуры целесообразнее увели­ чивать внизу стены. Армирование д о л ж н о производиться сим­ метрично ввиду двухзначного действия горизонтальной нагрузки. По условиям унификации сборных элементов сечения а р м а т у р ы приходится принимать одинаковыми на несколько этажей . Та­

кое

армирование сокращает

по высоте стены число горизонтов,

на

отметках которых могут

появляться пластические

шарниры

в конструкциях.

 

 

 

 

 

В простенках наружной продольной стены может распола­

гаться

не только собственная

вертикальная

арматура,

необхо­

д и м а я

д л я восприятия усилий

при действии

горизонтальной на­

грузки

вдоль здания, по и вертикальная арматура, необходимая

для

восприятия усилий при

действии горизонтальной

нагрузки

поперек здания . При большом перенасыщении простенков арма ­

турой неизбежно первоначальное появление

пластических

шар ­

ниров в горизонтальных поясах, имеющих

а р м и р о в а н и е ' т о л ь к о

на собственные усилия. Кроме того, жесткое

сопряжение

нагру­

женных поперечных стен с простенками продольной стены спо­ собствует перетеканию вертикальной нагрузки от поперечных стен к простенкам продольной стены при действии горизонталь­ ной нагрузки вдоль здания . Это отдаляет момент образования де­ формаций текучести в вертикальной а р м а т у р е простенков, что свидетельствует о целесообразности определения продольной го­ ризонтальной нагрузки на наружную панельную стену с учетом образования пластических шарниров на опорах в поясах над ок­ нами первого э т а ж а .

Торцовые стены панельных зданий незначительно ослаблены проемами. Поэтому в предельном состоянии они р а б о т а ю т по схе­ ме работы внутренних поперечных стен с соответствующим рас­ положением проемов.

СТАТИЧЕСКАЯ РАБОТА ПАНЕЛЬНЫХ СТЕН В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ НА ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ НАГРУЗКУ

Рассмотренные схемы статической работы панельных стен как самостоятельных плоских систем на действие горизонталь­

ной нагрузки

с большей или меньшей

степенью

приближения

о т р а ж а ю т их

действительную работу

как элементов прост­

ранственной

сборной железобетонной

панельной

конструкции.

При рассмотрении параллельно стоящих стен д о м а с различ­ ными конструктивными схемами в качестве изолированных плос­ ких систем ясно, что стены имеют неодинаковые по величине вертикальные и горизонтальные перемещения от действия на них одинаковых горизонтальных и вертикальных нагрузок. В усло­ виях ж е совместной работы перемещения таких стен выравни-

95


ваются в результате включения в работу горизонтальных дисков перекрытий и вертикальных дисков стен, перпендикулярных на­ правлению горизонтальной нагрузки. В выравнивании переме­ щений п а р а л л е л ь н ы х стен заключается одно из.основных прояв­ лений их совместной работы .

В упругих системах выравнивание горизонтальных

перемеще­

ний дисками

перекрытий приводит к

перераспределению гори­

зонтальных

нагрузок, непосредственно

приложенных

к к а ж д о й

из параллельных стен. Более жесткие стены получают дополни­

тельные

горизонтальные нагрузки, а менее жесткие стены теря­

ют часть

своей нагрузки. С у м м а р н а я внешняя горизонтальная

нагрузка

па систему параллельных стен остается неизменной.

Если п а р а л л е л ь н о стоящие степы здания имеют одинаковую форму изгиба и одинаковую жесткость при действии на них одинаковых вертикальных и горизонтальных нагрузок, то объ­ единение таких стен дисками перекрытий и дисками перпендику­ лярных стен не меняет характер их статической работы как са­

мостоятельных

плоских систем и не вызывает перераспределение

горизонтальной

нагрузки. Такие системы представляются наибо­

лее н а д е ж н ы м и

на действие горизонтальных сейсмических сил

ввиду исключения в них концентрации усилий,

всегда неизбеж­

ной при разной

жесткости п а р а л л е л ь н ы х стен.

Поэтому в про­

цессе проектирования необходимо стремиться к выравниванию жесткостей параллельных стен или к выравниванию суммарных жесткостей небольших групп смежных п а р а л л е л ь н ы х стен, раз ­ личающихся по форме изгиба и жесткости.

К а ж д а я стена может отличаться от других параллельных стен здания формой изгиба и жесткостью, а объединяющие их связи (горизонтальные диски перекрытий) о б л а д а ю т конечной жесткостью. Распределение горизонтальной нагрузки между та­ кими стенами является весьма сложной и трудоемкой задачей, особенно, если к а ж д а я из параллельных стен в отдельности представляет собой многократно статически неопределимую си­ стему. Н а и б о л е е полно этот вопрос освещен в работах проф. С. В. Полякова . Б о л ь ш и е трудности возникают при совместном учете влияния дисков перекрытий и дисков стен, перпендикуляр­ ных действию горизонтальной нагрузки и работающих в каче­

стве связей м е ж д у

стенами, п а р а л л е л ь н ы м и действию горизон­

тальной нагрузки

ввиду высокой статической неопределимости

дисков стен, выполняющих роль связей.

 

При расположении здания на упругом основании з а д а ч а по­

лучает ряд дополнительных осложнений. Анализ

пространствен­

ной работы конструкций панельных зданий на

горизонтальную

нагрузку традиционными методами

строительной

механики рез­

ко осложняется из-за нелинейности

деформаций

в конструкциях

в случаях действия растущей горизонтальной нагрузки, что не­ однократно было установлено при испытании панельных и дру­ гих зданий мощной вибрационной машиной, вызывающей в них

96