Соединение в узлах – жесткое.
2. Связевая схема. В зданиях рамно-связевой системы горизонтальные нагрузки передаются на междуэтажные перекрытия, которые передают их на вертикальные связевые диафрагмы. Такими диафрагмами могут быть поперечные и торцовые стены, блоки лестничных клеток и т.п. Вертикальные связевые диафрагмы работают на горизонтальные нагрузки как консоли, защемленные в фундаменте.
Стойки каркаса с шарнирными узлами воспринимают вертикальные нагрузки и работают на центральное сжатие, а гирели работают, как однопролетные шарнирно-опертые балки.
Жесткость здания обеспечивается установкой диафрагм жесткости, которых должно быть не менее 3-х в плане по каждому этажу в пределах одного температурного шва.
3. Рамно – связевая схема.
Соединение колонн с ригелями – жесткое и образует раму вдоль и поперек здания, а в другом направлении соединение ж/б элементов – шарнирное.
Вертикальные нагрузки воспринимает рама с жесткими узлами, а горизонтальные – междуэтажные перекрытия и передают их на вертикальные связевые диафрагмы.
Соединение в одном направлении – жесткое, в другом – шарнирное.
4. В панельных бескаркасных зданиях основными несущими конструкциями являются вертикальные диафрагмы, образуемые панелями внутренних стен, расположенные вдоль, поперек или вдоль и поперек здания, и связывающие их междуэтажные перекрытия. Панели наружных стен навешиваются на торцы панелей несущих поперечных стен. Вертикальные нагрузки воспринимают вертикальные диафрагмы, а горизонтальные – междуэтажные перекрытия и передают их на перекрытия и на фундамент.
Узлы соединения
а) узел жесткого соединения колонн.
б) узел шарнирного соединения ригеля с колонной.
Вопросы для контроля:
1. Как обеспечивается пространственная устойчивость зданий?
2. Назначение и классификация связей?
3. Устойчивость здания при стропильной конструкции?
4. Устойчивость здания при фермах и балках?
5. Устойчивость здания при арочных конструкциях?
6. Основные методы защиты деревянных конструкций?
Используемая литература:
1. В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов Железобетонные конструкции. Общий курс.Москва «Стройиздат», 2007г.
2. Р.П. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселов Строительные конструкции. Ростов-на-Дону. Феникс. 2010 г.
Лекция № 15Расчетные схемы многоэтажных гражданских зданий
(2 часа)
Расчетные схемы многоэтажных каркасных зданий рамной конструкции
Основными несущими конструкциями многоэтажного каркасного здания являются: колонны и ригели (образуют раму), плиты перекрытия, вертикальные и вертикально-связевые диафрагмы.
Междуэтажные перекрытия рассматривают, как жесткие, недеформированные к своей плоскости, горизонтальные связевые диафрагмы.
Плоские многоэтажные рамы, расположенные с определенным шагом и связанные перекрытиями, образуют пространственный блок рам.
Вертикальные постоянные и временные нагрузки, а так же горизонтальные ветровые, приложены одновременно ко всем рамам блока, поэтому можно рассматривать каждую плоскую раму в отдельности на свою нагрузку.
Многоэтажная многопролетная ж/б рама является статически неопределимой конструкцией и поэтому для её расчета задаются размерами сечений колонны и ригеля.
Расчет рам в большинстве случаев производят методом сил или перемещений, в результате чего определяют расчетные величины М, N и Q во всех характерных сечениях рамы.
Многоэтажная многопролетная рама каркаса здания имеет однообразную схему с одинаковыми пролетами, высотой этажей и одинаковую нагрузку по этажам.
Узлы таких рам расположены на одной вертикали, имеют примерно одинаковые углы поворота, а следовательно, одинаковые моменты, длина нулевой точки момента в середине высоты этажа.
Это дает основание расчленить многоэтажную раму на ряд одноэтажных рам с высотой колонны равной ½ высоты этажа с шарнирами по концам стоек.
Если число пролетов рамы более 3, то ее для практических расчетов заменяют 3-х пролетной, полагая, что изгибающие моменты в средних пролетах многопролетной рамы такие же, как в средних пролетах 3-х пролетной рамы.
Расчет таких рам выполняют с помощью специальных программ или справочника проектировщика, определяя опорные и пролетные моменты ригеля при различных схемах загружения его постоянной и временной нагрузкой. От каждого вида загружения строят эпюры изгибающих моментов и затем эпюру выравненных моментов.
По выровненным моментам (опорным и пролетным) уточняют размеры сечения ригеля и определяют площадь сечения рабочей арматуры.
Для расчета стойки (колонны) строят эпюру нормальных сил N и эпюру выровненных опорных моментов.
И затем уточняют размеры сечения колонн, как внецентренно сжатого элемента, и производят подбор рабочей арматуры.
Сечение колонн, по всей высоте здания, рекомендуется делать одинаковым, а для колонн нижних этажей (как более нагруженных) увеличивать класс бетона, арматуры и количество арматуры.
Вопросы для контроля:
1. Основные несущие элементы каркасного здания?
2. Расчетная схема многоэтажного каркасного здания?
3. Почему рама расчленяется на ряд элементов?
4. Принцип расчета рам многоэтажного каркасного здания?
Используемая литература:
1. В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов Железобетонные конструкции. Общий курс.Москва «Стройиздат», 2007г.
2. Р.П. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселов Строительные конструкции. Ростов-на-Дону. Феникс. 2010 г.
Лекция № 16Проектирование диафрагм жесткости каркасных зданий. Понятие о работе.
(2 часа)
Диафрагмы жесткости каркасных зданий при связевой системе (шарнирной)
Пространственная устойчивость здания обеспечивается системой вертикальных диафрагм жесткости и горизонтальными дисками перекрытий. Вертикальные диафрагмы жесткости соединяются сваркой закладных деталей с примыкающими колоннами. Диафрагмы жесткости устанавливаются в пролете между колоннами вдоль и поперек здания в количестве не менее 3-х в одном температурном блоке.
В продольном направлении при наличии диафрагмы пространственная жесткость обеспечивается по связевой схеме.
Схемы обеспечения пространственной жёсткости:
1 - ригели многоэтажных рам; 2 - диафрагмы жесткости
Горизонтальные диски перекрытий и покрытия не позволяют свободно деформироваться элементам вертикальных конструкций, т.е. они обеспечивают совместную работу многоэтажных рам и диафрагм, тем самым, выравнивая их деформации.
Каркасная схема здания с шарнирным сопряжением ригеля с колонной в обоих направлениях работает как связевая схема. Рамно-связевые и рамные системы получили широкое распространение в сейсмических районах.
Связевая схема позволяет унифицировать элементы каркаса, так как горизонтальная нагрузка воспринимается диафрагмами жесткости, а колонны работают на вертикальную нагрузку.
Схема несущей системы с центральным ядром жесткости:
1 - ригели многоэтажных рам; 2 - диафрагмы жесткости; 3 - замкнутое ядро жесткости
Диафрагмы жесткости выполняются не только, как элементы обеспечивающие жесткость, но и являются стенами и перегородками, на которые опираются плиты перекрытия.
Диафрагмы могут быть глухими и с проемами.
Несущая способность диафрагм жесткости преимущественно обеспечивается прочностью бетона, однако для повышения надежности конструкции из конструктивных соображений диафрагмы армируются горизонтальными и вертикальными стержнями у противоположных граней из расчета не менее 0,2 см /м.
1м
Армирование бетонных диафрагм в бескаркасных зданиях.
В бескаркасных зданиях бетонные диафрагмы армируются плоскими вертикальными каркасами, расстояние между которыми не более 1500 мм.
Плоский горизонтальный каркас устанавливается в верхнем и нижнем сечении диафрагм. Если диафрагма имеет проем, то вертикальные каркасы устанавливаются по краям проёма, а также предусматривается армирование перемычки над проемом.
Железобетонные диафрагмы, несущая способность которых обеспечивается совместной работой бетона и арматуры, армируются вертикальными плоскими каркасами, расстояние между которыми принимается не более 400 мм. Горизонтальные соединяющие стержни устанавливаются с шагом не более 500 мм.
Наиболее распространенные каркасные диафрагмы по серии ИИ-04 и 1.020-1 отличаются между собой по принципам армирования и конструктивного оформления.
Диафрагмы серии ИИ-04 имеют угловые подрезки в верхних зонах для размещения консолей колонн. В этой же зоне имеются выпуски арматурных стержней, которые привариваются к закладным деталям колонн.
Армируются диафрагмы этой серии замкнутыми каркасами из стержней диаметром 12-28 мм.
Диафрагмы серии 1.020-1 не имеют угловых подрезок и армируются плоскими вертикальными каркасами.
Дополнительно диафрагмы обеих серий по всей площади армируются сетками с ячейками 200 мм и стержней диаметром 5-12 мм.
Диафрагмы устанавливают в плоскости параллельно ригелям, заменяют ригели, и плиты перекрытий опирают непосредственно на консоли диафрагм.
Диафрагмы перпендикулярные ригелям не имеют консолей.
Бетонная диафрагма с каркасами Ж/Б диафрагма
Устанавливается конструктивно металлические пластины устанавли-
шагом 1500 мм ваются под монтажными петлями
внизу диафрагмы
Армирование диафрагм бескаркасных зданий
Диафрагма серии ИИ-04
1 1
C-1 C-1
B B
C-2
1 С-2 1
Армирование диафрагм каркасов серии ИИ-04
Диафрагма серии 1.020-1
C-1