Для  студентов архитектурных специальностей

Металлические конструкции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Основные нагрузки, действующие на каркас многоэтажного здания: вертикальные — постоянные равномерно распределенные от собственной массы конструкций каркаса и междуэтажного перекрытия; временные— равномерно распределенные от оборудования и людей; постоянные и временные, сосредоточенные от машин, оборудования и т.п. (для промышленных этажерок) ; горизонтальные — неравномерно распределенные от ветра; сейсмические ( 126).

Стальной каркас многоэтажного здания или сооружения рассчитывают на несущую способность по предельному состоянию первой группы и жесткость по предельному состоянию второй группы. В рамных каркасах, имеющих жесткое сопряжение ригеля с колоннами, все элементы каркаса одновременно включаются в работу по восприятию горизонтальных нагрузок, приложенных в любом месте пространственной рамы. При этом горизонтальные ветровые нагрузки, воспринимаемые        наружными стенами, передаются перекрытиями иа все рамы каркаса. В связевых системах ригели и колонны воспринимают только вертикальные нагрузки, а горизонтальные нагрузки воспринимаются вертикальными овязевыми фермами, расположенными как в плоскости наружного ограждения, так и по внутренним осям здания ( 127,6).

При расчете каркаса многоэтажного здания или сооружения вертикальные постоянные и временные нагрузки приводят к линейным равномерно распределенным или сосредоточенным нагрузкам на балки перекрытия с учетом их нормативных значений и коэффициентов перегрузки. Горизонтальную нагрузку от ветра определяют по нижеследующим приближенным формулам

Статический расчет каркаса при связевой схем предусматривает расчленение пространственной конструкции на отдельные плоские системы, работающие,^ как правило, в поперечном направлении. Расчетная схема представляет собой многоэтажную раму с шарнирным сопряжением ригелей с колоннами, и со связевой фермой в одном из пролетов. Ригели такой рамы, загруженные равномерно распределенной постоянной и временной нагрузками, работают как разрезные балки и рассчитывают по методике, изложенной в гл. 3. Опорные реакции ригелей передаются на колонны каркаса в виде продольных сил N.

При симметричном загружении ригелей по всем этажам в колоннах будут возникать только усилия центрального сжатия. Однако наихудшим вариантом загру-жения, который может иметь место в процессе эксплуатации, является одностороннее загружение пролетов временной нагрузкой ( 128, б), вызывающей возникновение местных изгибающих моментов Mtoc в колоннах ( 128, в), поэтому при проектировании колонн делается два расчета: первый — на центральное сжатие от максимальной сжимающей силы Nmax', второй — на внецентренное сжатие от совместного действия ; местного изгибающего момента Mtoc и соответствующей продольной силы N. Значение местного изгибающего момента находят по формуле

Горизонтальная ветровая нагрузка передается полностью на связевую систему в виде сосредоточенных сил W, приложенных к узлам рамы ( 128,г). Расчет такой системы производят как консольной статически определимой фермы, защемленной в фундаменте

Рамную конструктивную схему с жесткими узлами, сопряжения ригелей и стоек рассчитывают как много раз статически неопределимую систему методами строительной механики с применением ЭВМ. От одновременного воздействия расчетных вертикальных и горизонтальных нагрузок в сечениях колонн и ригелей опреде-. ляют расчетные изгибающие моменты Mcai, продольные; Ncai и поперечные Qcai силы ( 129,а). Причем рассматривают наиневыгоднейшую комбинацию расчетных нагрузок.

Значения моментов от вертикальной нагрузки в сече ниях рамы могут быть определены с помощью прибли женного расчета.

При различных нагрузках на перекрытия рассматривают все характерные звенья рамы и определяют для них расчетные изгибающие моменты. Продольные усилия N в колоннах от вертикальных нагрузок определяют аналогично связевому каркасу.

Расчетные изгибающие моменты от горизонтальной ветровой нагрузки также могут быть определены приближенно. Для этого многоэтажную раму расчленяют на одноэтажные с установленным положением нулевых точек эпюр моментов в стойках и ригелях рамы: в стойках — в верхнем этаже 0,6 Н от оси верхнего ригеля; в промежуточном этаже 0,5 Н; в нижнем этаже 0,4 Н от верхнего ригеля; в ригелях—0.5/.

В статике многоэтажное здание—изгибаемый стержень, защемленный в фундамент ( 130). При наличии узкой связевой фермы ( 130,6) каркас испытывает большие горизонтальные перемещения за счет значительных продольных деформаций самих связей, поэтому для увеличения горизонтальной жесткости в отдельных рамах можно проектировать связевую форму на всю ширину здания ( 130, в). В том случае, когда такие связи препятствуют нормальной эксплуатации здания, узкие связевые фермы могут быть усилены дополнительными связями с наружными стойками ( 130, г) или введением ростверковой горизонтальной фермы