Файл: Фоломеев, А. А. Снижение материалоемкости железобетонных конструкций-1.pdf

6С4 Ш 19

Г. г. •мгЛлмчн**

параметров системы и пространственности. Преобразование ячеек, выре­ занных из каркаса, в пространственно-рамные системы с массами, распре­ деленными по длине ригелей и стоек, позволяет рассчитать подобные си­ стемы с использованием метода интегрального преобразования Лапласа на горизонтальные сейсмические воздействия.

Монография предназначена для инженеров-строителей, научных ра­ ботников и аспирантов соответствующего профиля.

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р

доктор технических наук

Т. Р. Рашидов

ВВЕДЕНИЕ

I

Внастоящее время наиболее совершенными являются крупно" панельные и каркасные конструкции зданий, позволяющие пол­ ностью механизировать процессы изготовления отдельных их час­ тей на заводе и быструю сборку на объекте строительства. В -несей- смических районах страны крупнопанельные здания строятся уже много лет, выявлены их строительные и эксплуатационные качест­ ва; проведены важные исследования, подтверждающие целесооб­ разность этого вида индустриального строительства зданий.

Всейсмических районах крупнопанельные здания стали проек­ тировать и строить сравнительно недавно. В Ташкенте массовое строительство крупнопанельных зданий велось в районе Чиланзара и на массиве Высоковольтный. Оба эти района во время земле­ трясения 26 апреля 1966 г. оказались в зоне интенсивностью

шесть—семь баллов. Так как все здания построены по проектам с расчетной сейсмичностью восемь баллов, то окончательных сужде­ ний об их сейсмостойкости по результатам данного землетрясения составить невозможно. Хотя большинство зданий выдержало это землетрясение без повреждений, в отдельных случаях появились небольшие трещины в панелях несущих диафрагм. Это обстоятель­ ство свидетельствует о необходимости дальнейшего уточнения ме­ тодов расчета крупнопанельных зданий.

Массовое строительство крупнопанельных и каркасных зданий в районах с различной сейсмической активностью ставит перед ис­ следователями задачу, имеющую первостепенное народнохозяйст­ венное значение,— совершенствование методов расчета и проекти­

рования зданий.

Как теория сейсмических колебаний, так и весь опыт прошлых землетрясений показывают, что сейсмическое воздействие на соо­ ружения существенно зависит от индивидуальных динамических особенностей последних — жесткости распределения масс, частот (периодов) собственных колебаний, характеристик затухания и т. д. Учет всех этих факторов возможен только в рамках динами­ ческой теории, с достаточной полнотой описывающей процесс сей­ смических колебаний сооружения. : .

•3

среднем в 1,6—2,5 раза. Этими цифрами можно пользоваться при практических расчетах.

В настоящее время указанные методы расчета используются в отечественной и зарубежной проектной практике.

Оригинальные исследования динамической теории сейсмостой­ кости, выполненные Н. И. Гольденблатом [19], В. А. Быховским [20], В. В. Болотиным [11, 12], М. П. Барштейном [5], явились осно­ вой для развития теории стохастичности характера процесса зем­ летрясения.

При вероятностном подходе к задаче сейсмостойкости ускоре­ ние почвы tio(t) и все факторы, характеризующие сейсмические колебания сооружения (смещения, скорости, усилия и т. п.), рас­ сматриваются как случайные функции времени. Статистические характеристики функции й0(t) могут быть установлены путем ана­ лиза акселерограмм прошлых землетрясений. Задача состоит в том, чтобы по известным характеристикам акселерограмм опреде­ лить вероятностные характеристики реакции самого сооружения.

Как известно, в основе расчетов конструкций лежит расчетная схема того или иного вида, которая должна так упростить явле­ ния, сопровождающие деформации конструкций под нагрузкой, чтобы расчет их был практически приемлем как с точки зрения его точности, так и трудоемкости.

Обычно расчетная схема сооружения, рассчитываемого на дей­ ствие сейсмических сил, представляется в виде вертикальной кон­ соли, жесткость которой в отдельных точках и распределение мас­ сы обусловлены конструктивным решением сооружения. Колеба­ ния пространственной конструкции сводятся к рассмотрению коле­ баний плоской системы. Обычно массу сооружения считают сосре­ доточенной в отдельных точках, расположение которых зависит, в частности, от уровней сосредоточенных нагрузок. Жесткость соору­ жения в уровнях сосредоточенных масс определяется перемещени­ ем его конструкции от действия горизонтальных единичных сил, приложенных в соответствующих уровнях.

Многие исследователи, критикуя консольную расчетную схему зданий, признают необходимость перехода к усовершенствован­ ным расчетным схемам, более близким к реальным сооружениям. Такая необходимость возникает в связи с тем, что существующая методика расчета и проектирования зданий не решает вопросов оп­ тимальных соотношений размеров коробки зданий, жесткостей элементов диафрагм и перекрытйй, влияния способов замоноличивания и т. п.

Сейсмическая нагрузка на сооружения зависит как от характе­ ра интенсивности колебаний грунта, так и от динамических свойств самого сооружения. Сейсмические силы могут иметь любое направ­ ление в пространстве, но при расчете сооружений в целом, т. е. при определении сейсмических сил, действующих на основные несущие конструкции, обычно принимается во внимание только их горизон­ тальное воздействие. Колебания сооружений рассматриваются

5

Г л а в а I

С В О БО Д Н Ы Е КОЛЕБАНИЯ К О РО БК И ЗД А Н И Й

§ 1. ИСХОДНЫЕ ГИПОТЕЗЫ И ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ

перекрытий и передают ее основанию. Перекрытия рассматри­ ваются как абсолютно жесткая диафрагма, соединения панелей считаются в первом приближении безмоментными.

§ 2. УРАВНЕНИЕ КОЛЕБАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОРОБКИ

Предположим, что основание коробки смещается по закону «о(0- Уравнение колебания будем выводить исходя из вариацион­ ного принципа Остроградского—Гамильтона:

ющих на изгиб и сдвиг соответственно, а и (t) — смещения пере­ крытий.

7

Кинетическая энергия изгиба имеет вид

перекрытия —

8