Ресурсосберегающая схема каркаса многоэтажного гражданского здания для строительства в сейсмических районах - Диссертация

Проектирование многоэтажных зданий в условиях сейсмически опасных районов является достаточно сложной и ответственной задачей. Основной конструктивной системой, используемой для возведения подобных объектов, является каркасная - наиболее гибкая и унифицированная. Каркасная система предполагает применение ее в различных вариантах - конструктивных схемах, таких как рамная, рамно-связевая и связевая, безригельная. Причем каркас может быть выполнен как в сборном, так и в монолитном исполнении. Конструктивные элементы в этих схемах по-разному работают на восприятие внешних нагрузок и, соответственно, в них возникают различные усилия. Следствием этого являются и различные затраты на возведение объектов.

В связи с этим, актуальной является задача выбора наиболее эффективного конструктивного решения многоэтажного здания для сейсмических районов строительства. Установить, какая же из схем наиболее целесообразна с точки зрения ресурсосбережения можно только в результате выполненных расчета и технико-экономического сравнения вариантов.

1.

Состояние вопроса проектирования несущих остовов многоэтажных гражданских зданий в сейсмических районах строительства

1.1 Особенности проектирования зданий в сейсмических районах

Особенностью проектирования многоэтажных зданий в сейсмических районах является повышение прочности и надежности при землетрясениях. Землетрясения являются особой нагрузкой, и проектирование зданий в сейсмических районах есть сложная и ответственная задача.

Здания, эксплуатируемые в сейсмических районах до возникновения землетрясения, находятся в таком же напряженном состоянии, как и в несейсмических районах. Поэтому они должны отвечать всем эксплуатационным требованиям в соответствии с общестроительными нормами. И только в момент землетрясения, когда эти здания испытывают дополнительные внешние воздействия, должен вступать в работу тот резерв прочности системы, который был заранее предусмотрен проектировщиком. Отсюда видно, что несущая способность здания должна быть обеспечена при условии одновременного действия эксплуатационных и сейсмических нагрузок. Расчет конструкций на такое сочетание внешних нагрузок называется расчетом на особые воздействия.

Естественно предполагать, что здания в момент землетрясения не будут «загружены» в полной мере эксплуатационными нагрузками. Поэтому при расчете зданий на сейсмостойкость эксплуатационные нагрузки принимаются несколько уменьшенными по сравнению с расчетными для несейсмостойких зданий. Это обстоятельство учитывается соответствующими коэффициентами, которые приводятся в нормах.

При составлении проектных документов для строительства в сейсмоопасных районах зданий и сооружений следует учитывать: а) интенсивность сейсмического воздействия в баллах (сейсмичность);

б) повторяемость сейсмического воздействия;

в) возможные области землетрясений (зоны ВОЗ);

г) кинематику напряжений в эпицентрах землетрясений, показанных на карте-врезке активных разломов и современной геодинамики.

Сейсмостойкость зданий должна обеспечиваться комплексом мероприятий, направленных: 1) на снижение сейсмических нагрузок;

2) на повышение сопротивляемости сейсмическим воздействиям.

Для снижения сейсмических нагрузок следует: - применять конструктивные схемы, обеспечивающие наименьшие значения сейсмических нагрузок в зависимости от спектрально-временных характеристик возможных землетрясений;

- снижать возможность возникновения крутильных колебаний за счет уменьшения эксцентриситетов между центрами масс и жесткостей;

- применять материалы и конструкции, обладающие минимальным весом;

- располагать тяжелое оборудование на минимально возможном уровне по высоте сооружения.

Для повышения сопротивляемости сейсмическим воздействиям следует: - применять материалы и конструкции, обладающие высокой сопротивляемостью сейсмическим нагрузкам (металл, дерево, железобетон, усиленная каменная кладка);

- обеспечивать передачу сейсмических нагрузок на все несущие элементы, создавая условия для работы сооружения как единой пространственной системы;

- располагать стыки сборных элементов вне зон максимальных усилий, обеспечивать монолитность и однородность всей системы;

- отдавать предпочтение многократно статически неопределимым конструкциям, обеспечивающим перераспределение усилий между элементами, создавать возможность развития в определенных элементах конструкций допустимых неупругих деформаций.

При выборе места строительства с точки зрения его сейсмической активности следует помнить, что чем выше балльность района, тем выше предъявляются требования к антисейсмическим мерам, а значит, и стоимость их повышается. Поэтому различные по своему назначению здания (степень ответственности сооружения, различные сроки эксплуатации и др.), даже при условии строительства их на одной строительной площадке, проектируются с различной степенью ответственности.

Форма здания в плане в ряде случаев имеет большое значение, так как от формы зави