Особенности расчета зданий сложной макроструктуры на ветровые и сейсмические нагрузки и их рациональное проектирование

• Автор: Смирнов, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. Проблемы конструирования высотных зданий и зданий сложной макроструктуры ЗСМ

1.1 Краткий обзор ссхем традиционных высотных зданий.

1.2 Здания сложной макроструктуры.

1.3 Обзор опыта строительства зданий сложной макроструктуры.

1.4 Особенности работы основных схем ЗСМ

1.5 Особенности работы связей ЗСМ.

Выводы из Главы 1

ГЛАВА 2. Проблемы расчета зданий сложной макроструктуры на ветровые нагрузки

2.1 Основы теории аэроупругости.

2.2 Расчет цилиндрической башни на вихревое возбуждение.
2.3. Эксперименты в аэродинамической трубе
2.4 Особенности расчета ЗСМ на ветровые нагрузки
Выводы из Главы 2
ГЛАВА 3. Расчет ЗСМ на сейсмические нагрузки
3.1 Общие положения.
3.2 Основные положения расчета по акселерограммам.
3.3 Идея и алгоритм метода псевдожесткостей.
3.4 Обобщенная формулировка метода псеводожесткостей
3.5 Псевдоупругие зависимости для различных расчетных моделей
3.6 Применение упругопластических связей в высотных зданиях
3.7 Особенности расчета ЗСМ на сейсмические нагрузки.
Выводы из Главы 3
ГЛАВА 4. Расчеты и рекомендации по рациональному проектированию зданий сложной макроструктуры при работе на ветровые и сейсмические нагрузки
4.1 Постановка задачи для численного исследования возможности применения упругопластических связей жесткости в зданиях сложной макроструктуры.
4.2 Анализ структуры здания
4.3 Введение в стрктуру упругопластических связей
4.4 Расчет с учетом усиления структуры.
4.5 Расчет с учетом усиления структуры по акселерограммме
Хол истера.
4.6 Расчет с абсолютножесткой перемычкой и перемычкой конечной жесткости, соединенной со зданием через упругопластические связи
4.7 Расчет с крестовыми связями, соединенными со зданием через упругопластические связи.
4.8 Сравнительный расчет 2х точечного ЗСМ с одиночными и регулярными крестовыми связями, соединенными со зданием через упругопластические связи.
4.9 Рекомендации по рациональному проектированию зданий сложной макроструктуры при работе на ветровые и сейсмические нагрузки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Величина горизонтальной деформации стоит в непосредственной зависимости от изгибной жесткости и жесткости на сжатие стоек каркаса. У/////////. Составляющая чисто сдвиговой деформации в составе горизонтальной общей деформации рассматривается при пренебрежении деформациями от нормальных сил в стойках, при этом узлы рам остаются на постоянной высоте. Эта составляющая горизонтальной деформации называется диафрагменной составляющей, т. Горизонтальная деформация от сдвига возникает от изгиба стоек и ригелей рамы. Обе составляющие всегда сочетаются в разных пропорциях в зависимости от соотношения жесткостей, стоек и ригелей. В рамных конструкциях надо обращать внимание на выполнение рамных узлов, т. Прогиб от изгиба каркаса как консоли, с учетом только удлинения и укорочения колонн. Это приводит к горизонтальным перемещениям, составляющим % общего прогиба. Прогибом за счет диафрагменной составляющей за счет работы балок на изгиб, составляющей % от общего прогиба. Прогибом за счет диафрагменной составляющей за счет работы колонн на изгиб, составляющим % от общего прогиба. Каркас с рамными узлами экономичен при высотности до этажей. При больших высотах для обеспечения должных прогибов от горизонтальных нагрузок требуются большие затраты на сечения ригелей и колонн, воспринимающих изгиб на слишком малых плечах, поэтому целесообразность приобретают рамно-связевые и рамно-диафрагменные системы. Как показывают пропорции долей прогиба, свыше % прогиба в рамном каркасе связано со сдвиговой податливостью этажей, таким образом представляется существенно снизить данную долю прогибов, применяя по всей высоте диафрагмы жесткости или диагональные связи, которые создают диски жесткости и в разы снижают сдвиговую составляющую прогиба. Связи включаются в работу через фасадные колонны и перекрытия при сдвиговом смещении вследствие ветровых нагрузок. Однако свои пределы имеет и связевой каркас. ГЧ I ? Рис. З. Каркасио-связевая и каркасчо-диафрагмеппая системы При возрастании этажности до - этажей масса здания, сосредоточенная вверху растет, возрастает соотношение высоты к ширине основания Н/Ь (далее гибкость башни) до 6-7. При пластинчатой форме здания в плане, т. Ь/В более 3 при анализе собственных частот и форм проявляются крутильные колебания и перемещения, а также становится возможным ветровой резонанс здания по крутильным формам при несовпадении нейтральной линии комплексного сечения каркаса как составного стержня и линии центра масс здания. Возникает необходимость увеличения секториальной характеристики сечения здания и увеличения его момента инерции кручения. Рис. Другим выходом является снятие нагрузки здания с верхних этажей и создание переменности сечения здания по высоте. При аппроксимации функции ветровой нагрузки по квадратной параболе с точки зрения усилий в колоннах от ветровой нагрузки может быть экономична параболическое очертание остова в виде функции Р(г4), т. I 4-11. L_. Рис. Ствольная система является наиболее функциональной и повсеместно применяемой в современной строительной практике. ГЛ 5? А ! Рис. Рис. Ствольная система является следующим этапом повышения жесткости остова здания и, при рациональном подходе, позволяет совместить центр масс здания с нейтральной осью комплексного сечения здания. При этом необходимо в центре создать массивное ядро жесткости или ствол из густо армированных железобетонных стен толщиной 0-0 мм, что повышает крутильную и изгибную жесткость остова и отодвигает вверх крутильные частоты из зоны их захвата ветровыми эффектами. В практике строительства высотных зданий широко распространено применение нескольких стволов или ядер жесткости, равномерно расположенных в плане, образующих своего рода макроструктуру из дискретных вертикальных первичных силовых элементов, на которые нанизаны вторичные элементы — перекрытия, связи, диафрагмы. Широко применяемы комбинированные ствольные системы. Ствольная система со связями и диафрагмами (рис. Ствольная система с поясами жесткости (рис. Ствольная система с консольными перекрытиями (рис.