Разработка, внедрение и экспериментально-теоретические исследования новых конструкций сейсмостойких крупнопанельных зданий с "сухими" стыками и адаптивной сейсмозащитой для северной строительно-климатической зоны

• Автор: Смертин, Олег Семенович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 53 с. : ил.; 20х15 см.

1. Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Строительство в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ) само по себе представляет известные трудности, которые увеличиваются, если оно осуществляется в районах с высокой сейсмичностью и на вечномерзлых грунтах. Именно в таких условиях происходило строительство Байкало-Амурской магистрали (БАМ) и освоение природных ресурсов в примыкающих районах, что потребовало сооружения большого количества промышленных, гражданских и жилых зданий.
В процессе строительства возникали большие проблемы, связанные с указанными условиями, особенно в вопросах сейсмостойкого крупнопанельного домостроения. В настоящее время подобные задачи решаются путем перехода от пассивных к активным методам сейсмозащиты. Накоплен определенный опьгг проектирования и строительства зданий с такой защитой, например, в Ашхабаде, Алмате, Бишкеке, Севастополе, Тынде, Петропавловске-Камчат-ском.
Существуют также предложения ЦНИИСК им. Кучеренко, институтов Казахстана, Закавказья, Молдавии и др. по принципиально новым методам сейсмозащиты для разных типов зданий. Каждая из упомянутых выше конструкций эффективна лишь при определенных условиях их применения. Для районов ССКЗ, где помимо сейсмических воздействий на сооружение влияют усилия от неравномерных осадок оснований, вызванных наличием вечной мерзлоты, требуется разработка специальных методов сейсмозащиты.
Существенными моментами для строительства зданий в ССКЗ являются сроки монтажа конструкций и объемы “мокрых процессов”. Однако в типовых проектах, предлагаемых проектными институтами для районов ССКЗ, эти проблемы не нашли должного практического разрешения.
Цель и задачи работы. Основной целью предлагаемого исследования является разработка и экспериментально-теоретические исследования новых конструктивных решений сейсмостойких зданий для регионов северной строительно-климатической зоны (ССКЗ). В свете решения этой проблемы автором сформулированы следующие задачи работы:
— оценка современного состояния конструктивных решений зданий и сооружений на вечной мерзлоте при высокой сейсмичности;

— разработка новых конструктивных решений сейсмостойких крупнопанельных здании, обеспечивающих возможность ведения монтажных работ в течение всего года и снижение уровня сейсмических воздействий на здание;
— экспериментально-теоретические исследования элементов зданий с сухими стыками и адаптивной сейсмозащитой;
— совершенствование технологии монтажа зданий в северной строительно-климатической зоне для снижения многодельности и трудоемкости работ;
— оценка экономической эффективности предложенных решений.
Методика исследований. Методика исследований базируется на аналитическом обобщении большого экспериментального материала и производственного опьгга, полученного автором на строительстве многочисленных объектов БАМа и в г. Нерюнгри. Наряду с этим широко использовались расчетно-теоретические методы исследования с применением современной вычислительной техники.
Научная новизна работы. Впервые в практике отечественного домостроения были разработаны и построены девятиэтажные жилые дома с сухими стыками и активной адаптивной сейсмозащитой. Эксплуатационная надежность этих зданий в условиях сейсмических воздействий гарантирована проведенным комплексом научно-исследовательских работ, в том числе имитирующих сейсмические воздействия большой силы (до восьми баллов).
Апробация. Материалы работы докладывались и обсуждались на:
— второй республиканской научно-практической конференции Дорожные изделия повышенной долговечности для районов Крайнего Севера”, 1985 г., г. Уфа;
— республиканской научно-практической конференции “Опыт создания и внедрения высокоэффективных сейсмостойких систем для условий Крайнего Севера”, 1987 г., г. Мурманск;
— научно-практической конференции “Эффективные конструктивные решения по обеспечению сейсмостойкости жилищногражданского строительства в северной климатической зоне”, 21— 25 августа 1989 г., г. Нерюнгри;
— научно-технической конференции Сибирского регионального научного центра Академии транспорта Российской Федерации, 17 марта 1995 г., г. Новосибирск;
а также на многочисленных координационных совещаниях, проводимых в ЛенЗНИИЭПе, ЦНИИСКе им. В.Кучеренко,

В табл.5.1 показано влияние различных элементов панельного здания на собственные частоты. Из таблицы видно, что значения частот первых трех форм собственных колебаний близки между собой, а формы, продольная поступательная и крутильная, меняются местами.
Таблица
Влияние элементов конструктивной схемы на значения частот собственных колебаний V здания (Гц)
Форма собственных колебаний Каркас только из внутренних стеновых панелей То же, плюс лестничные марши и дверные проемы То же, ПЛЮС навешены наружные стеновые панели Полностью смонтированный дом (с балконными консолями и плитами)
. 1-ая форма 1,17 (поперечная) 1,13 (поперечная) 1,43 (поперечная) 1,54 (поперечная)
2-ая форма 1,35 (крутильная) 1,27 (крутильная) 1,94 (продольная) 1,94 (продольная)
3-я форма 1,78 (продольная) 1,51 (продольная) 2,29 (крутильная) 2,42 (крутильная)
При расчетном анализе учитывалось влияние постепенного выключения элементов адаптивной системы сейсмозащиты на характеристики собственных колебаний 9-ти этажного панельного дома. В табл.5.2 представлены результаты анализа — изменение частот собственных колебаний по мере срабатывания системы сейсмозащиты.
Таблица
Влияние адаптивных систем сейсмозащиты на собственные частоты V здания (Гц)
Форма собственных колебаний Полностью смонтированный дом (с балконными консолями и плитами) Выключились “сухие” горизонтальные стыки Выключились вертикальные стыки Разрушились шпонки вертикальных армирующих элементов
І-ая форма 1,54 (поперечная) 1,46 (поперечная) 1,42 (поперечная) 0,53 (поперечная)
2-ая форма 1,94 (продольная) 1,98 (продольная) 1,93 (продольная) 0,56 (крутильная)
3-я форма 2,42 (крутильная) 2,32 (крутильная) 2,29 (крутильная) 0,95 (продольная)