Особенности расчета конструкций

Стальной каркас многоэтажного здания рассчитывают по критерия^ и П групп предельных состояний (см. [1], разд. 3.2.1).

Каркас многоэтажного здания представляет собой многократно тически неопределимую систему, поэтому точный расчет можно вял⁰'¹нить только на ЭВМ с использованием стандартных программ. Это по­зволяет отказаться от упрощающих предпосылок и в полной мере учиты­вать в расчетах эффект пространственной работы каркаса здания. При компоновочных расчетах и при технико-экономическом анализе вариан­тов технических решений можно использовать приближенные методы ручных расчетов, хотя затрата времени при этом вряд ли будет меньше, чем на подготовку исходных данных для ЭВМ. Тем не менее, если об­стоятельства вынуждают вас остановить свой выбор на ручном счете, то следует обратить внимание на привтцгаиальное различие в работе систем рамных (см. рис. 4.6, д), с внешней пространственной рамой (см. рис. 4.6, б), связевых (см. рис. 4.8) и рамно-связевых (см. рис. 4.9). Это требует ис­пользования для расчета каждой из таких систем своего приближенного способа. Наиболее удобные методы щ)иблвженных расчетов можно най­ти в [3].

Для расчета каркаса многоэтажного здания как вручную, таки на ком­пьютере необходимо знать жесткости всех его элементов. Проще всего в первом приближении их можно принять по аналогам, а при отсутствии таковых назначить на основании грубых ориентировочных расчетов. Ес­ли после подбора сечений элементов каркаса окажется, что различие же­сткостей между заданными и полученными при расчете превысит 30%, то придется повторить все вычисления, приняв во втором приближении най­денные значения жесткостей.

Первоначальные значения жесткостей несущих элементов каркаса можно определить на основании ориентировочного подбора сечении на нескольких уровнях по высоте каркаса, В обычной рамной системе регу­лярной структуры (см. рис. 4.6, а) такой подбор можно выполнить: Дня ригелей средней рамы, параллельной осям х и у, соответственно по моментам:

для внутренних колонн—по более неблагоприятному из моментов (при выбранном типе и ориентации сечения)

Вычислив моменты инерции подобранных сечений средней рамы, для перехода к моментам инерции соответствующих элементов паралле­льной ей крайней рамы можно принять коэффициент 0,6...0,7, если типы и габариты сечений элементов при этом не изменяются. Такой же коэф­фициент сохраняется для отдельной плоской рамы при переходе от ее средней колонны к крайней.

В системе с внешней пространственной рамой с частым шагом.ко­лонн (см. рис. 4.6,6) для предварительного подбора сечений и оценки же-сткостей изгибающие моменты в ригелях и колоннах принимают: для граней, параллельных оси х,

\

для граней, параллельных оси у,

продольные силы в колоннах определяют в зависимости от их грузовой площади и действующих нагрузок вышерасположенных этажей.

Для многоэтажных зданий с металлическим каркасом большое значе­ние имеют проверки по второй группе предельных состояний, особенно для современных высотных зданий. При расчете конструкций по второй группе предельных состояний необходимо проверить: а) вертикальные статические прогабы элементов перекрытий; б) динамические колебания конструкций, возбуждаемые работой оборудования; в) общий горизон­тальный прогиб конструктивной системы и перекос отдельных ее ячеек при действии статической составляющей ветровой нагрузки; г) горизон­тальные ускорения колебаний; вызываемые порывами ветра.

Эти проверки выполняют с целью ограничить перемещения и колеба­ния каркаса, затрудняющие условия жизни и деятельности людей и нор­мальную эксплуатацию инженерных систем. Предельно допустимые, зна­чения перемещений и характеристик колебаний приведены в табл. 4.7.

Горизонтальные перемещения каркаса не должны нарушать целост­ность стен и перегородок, заполняющих ячейки. Поэтому кроме общей проверки каркаса на горизонтальную жесткость необходимо проверить перекос ячеек между соседними ригелями, колоннами и диафрагмами.