Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Конструкции зданий

Особенности проектирования железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий в сейсмических районах


Особенности проектирования железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий в сейсмических районах

Вся территория СССР в зависимости от силы землетрясения делится на районы, для которых установлена возможная интенсивность землетрясения с оценкой по 12-балльной шкале.

Здания и сооружения в районах со сейсмичностью от 7 до 9 баллов должны рассчитываться на действие сейсмических сил, которые, как правило, принимаются действующими горизонтально. По СНиП II-А. 12-62 «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования» здания и сооружения разделяются на четыре группы, для которых установлена расчетная сейсмичность.

Особенностью расчёта является учет динамических характеристик как самого землетрясения, так и проектируемого здания. Весь расчет состоит из трех частей:
а) определения расчетных значений вертикальных и действующих на все здание горизонтальных (сейсмических) нагрузок;
б) распределения нагрузок между отдельными плоскими конструкциями, расположенными в направлении действия горизонтальных сил;
в) определения расчетных усилий и проверки прочности сечений и стыков надземных конструкций и фундаментов. При этом расчет производится на одновременное действие сейсмических сил, собственного веса конструкций, снеговой и временной нагрузок на перекрытия.

Кроме правильного расчета, сейсмостойкость зданий и сооружений в значительной степени определяется архитектурно планировочными и конструктивными мероприятиями, обеспечивающими их пространственную связанность, жесткость и устойчивость.

Опыт показал, что сборные железобетонные конструкции могут успешно применяться в сейсмических районах.

План здания должен быть возможно простым, в виде прямоугольника, лучше всего квадрата, без выступов и входящих углов. При более сложном плане необходимо устраивать специальные антисейсмические ш в ы, разделяющие здание от верха до низа на ряд примыкающих друг к другу самостоятельных отсеков (также без входящих углов), могущих совершать независимые колебания. В пределах отсека высоту здания рекомендуется делать одинаковой. Подвалы, как правило, располагаются под всем отсеком.

Температурно-усадочные и осадочные швы совмещаются с антисейсмическими швами. Если антисейсмический шов совпадает с осадочным, то он устраивается и в фундаменте.

Антисейсмические швы осуществляются при помощи парных рам, парных стоек и парных стен; ширина шва должна назначаться в соответствии с высотой и типом здания или сооружения. Для зданий высотой до 5 ж ширина его должна быть не менее 3 см\ для зданий большей высоты ширину шва следует увеличивать на 2 см на каждые 5 м высоты. В каркасных зданиях его величина определяется расчетом, но не должна быть менее удвоенной суммы максимальных горизонтальных смещений элементов каркаса, разделенных швом.

Высота железобетонных каркасных крупнопанельных, а также бескаркасных зданий в районах с расчетной сейсмичностью 7-^9 баллов та же, что и для несейсмических районов. При несущих каменных стенах и сейсмичности 8 и 9 баллов предельная высота зданий и этажность 16 и 12 м и соответственно 5 и 4 этажа; при сейсмичности 7 баллов, — как в несейсмических районах.

Предельные размеры отсеков жилых зданий с железобетонным каркасом и крупнопанельных те же, что в несейсмических районах.

В зданиях с несущими стенами при расчетной сейсмичности 8 и 9 баллов, а также при сейсмичности 7 баллов и кладках 3-й и 4-й категорий должны устраиваться железобетонные (или армокаменные) антисейсмические пояса на уровне каждого междуэтажного и чердачного перекрытия; при сейсмичности 7 баллов и кладках 1-й и 2-й категорий — на уровне перекрытий, через этаж. Эти пояса выполняются по всему периметру наружных и внутренних стен в виде непрерывных горизонтальных рам с постановкой вблизи углов косых стержней; ширина их, как правило, должна быть равна толщине стены. При толщине стены 50 см и более ширина поясов может быть меньше толщины стены на 12 см высота пояса — не менее 15 см при бетоне марки не ниже 100. Продольная арматура пояса при расчетной сейсмичности 7 и 8 баллов должна быть не менее 4ф 10 мм, а при сейсмичности 9 баллов — 4 0 12 мм; арматура укладывается у боковых граней. Стержни продольной арматуры связываются хомутами диаметром 4—6 мм через каждые 25—40 см.

Для обеспечения связи пояса с кладкой в верхних этажах предусматриваются выпуски вертикальной арматуры вверх и вниз на 25—30 см по два выпуска на 1 м длины или оставляют в кладке гнезда размерами 14 X 14 см и глубиной 35—40 см; гнезда с арматурой из 4 стержней диаметром 5—8 мм бетонируются.

При условии надежных стыков могут выполняться исборные железобетонные антисейсмические пояса. Стыки устраиваются как в углах и пересечениях, так и в пролетах, причем они должны быть сварными с учетом работы пояса и на осевое растяжение. Стыки арматуры делаются в двух плоскостях — вверху и внизу. Допускается также устройство стыков путем замоноличивания арматурных петель (стык Передерия), выпускаемых из торцов элементов; в кольца, образуемые петлями, по периметру устанавливаются вертикальные стержни. При сборных поясах связь с кладкой осуществляется в нижних этажах благодаря весу вышележащей кладки, а в верхнем (чердачном) — специальными выпусками арматуры.

Рис. 1. Стыки сборных антисейсмических поясов
а — стыкование арматуры в пролете и в углу; б — стык по типу Передерия; в — связь пояса с кладкой выпусками

Междуэтажные и чердачные перекрытия должны представлять собой жесткие горизонтальные диафрагмы, прочно связанные с продольными и поперечными стенами здания.

В случае применения монолитных железобетонных перекрытий плита, как правило, должна закладываться в стену по всему периметру перекрытия не менее чем на всю толщину стены за вычетом 12 см.

Сборные или сборно-монолитные железобетонные рамные каркасы (с жесткими узлами) в наибольшей степени удовлетворяют требованиям сейсмостойкости.

При расчетной сейсмичности 7 баллов и высоте зданий до двух этажей жесткими узлами выполняют только те, которые обеспечивают поперечную устойчивость здания; обычно это узлы сопряжения ригелей с крайними стойками. В промышленных зданиях свыше двух этажей рекомендуются только жесткие узлы.

Выступающие части, как например, балконы и карнизы должны быть ограничены по числу и размерам; эти части, как и лестницы, должны быть жестко связаны с каркасом.

В каркасных зданиях рекомендуются преимущественно навесные стеновые панели.

Самонесущие стены должны соединяться с каркасом по всей высоте гибкими связями, позволяющими каркасу свободно перемещаться вдоль стен. Высота этих стен не должна превышать при расчетной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно 18, 16 и 9 м, при высоте более 12, 9 и 6 м выполняется конструктивное продольное армирование.

Крупнопанельные жилые здания как каркасно-панельные, так и бескаркасные осуществляются достаточно сейсмостойкими при относительно небольших дополнительных затратах.

Большинство стыков и узлов, применяемых в обычных железобетонных конструкциях, могут быть использованы и в условиях сейсмических районов.

Из каркасно-панельных зданий наибольшей сейсмостойкостью обладают здания с полным железобетонным каркасом, которые могут применяться любых размеров и любой этажности; частичное отсутствие ригелей или железобетонных стоек (при неполном каркасе) ведет к ухудшению сейсмостойкости здания.

Из крупнопанельных бескаркасных зданий предпочтительнее здания с несущими продольными и поперечными перегородками, работающими на сжатие.

С точки зрения сейсмостойкости представляют интерес и так называемые панельно-каркасные здания, предложенные проф. В. В. Михайловым. Они в период сборки являются панельными зданиями, а после замоноличивания стыков становятся по существу каркасными.

В сейсмических районах внедряются здания с несущими конструкциями из сборного железобетона. При этом все соединения (стыки) замоноличи-ваются так, чтобы сборная конструкция работала как монолитная.

Надежное замоноличивание сборных перекрытий также обеспечивает сейсмостойкость здания. Замоноличенные сборные перекрытия рассматриваются как жесткие диафрагмы, способные перераспределять горизонтальные сейсмические силы между вертикальными несущими конструкциями пропорционально их жесткости.

Можно рекомендовать два способа замоноличивания сборных железобетонных перекрытий и покрытий: в первом случае замоноличивание состоит в устройстве связей между панелями перекрытий в шпоночных пазах и в заполнении цементным раствором или бетоном пазов и швов; во втором — замоноличивание состоит в заанкеривании элементов перекрытий в окаймляющей монолитной обвязке с установкой вертикальных каркасов в швах между панелями и заливке этих швов.

Следует отдавать предпочтение однослойным стеновым панелям, удовлетворяющим важному требованию сейсмостойкости — однородности материалов. Крупные панели (размерами на ширину комнаты) имеют преимущество перед мелкими панелями (простеночными и оконными), поскольку стыки их располагаются на перегородках.

Можно указать на несколько приемов соединения стеновых панелей между собой, применяемых на практике.

Распространенными являются соединения с помощью закладных деталей на сварке; к недостаткам их относятся хрупкость и концентрация усилий на отдельных участках.

Рис. 2. Замоноличивание сборных железобетонных перекрытий
а — соединение панелей шпоночными связями; б — детали соединений; 1 — закладные пластинки 80X60X4 мм; 2 — планка 120X40X5 мм; 3 — коротыш, приваренный к планкам

Обычно соединения панелей производятся заливкой бетоном или раствором каналов между ними, эта связь усиливается применением закладных металлических деталей, число которых установлено при расчетной сейсмичности 9 баллов не реже чем через 1 м, а при сейсмичности 7—8 баллов — не реже чем через 2 м.

Рис. 3. Соединения стеновых панелей между собой
а — сваркой закладных частей; б — на петлях и скобах; в — сочетанием удлиненных петель и стыка по типу Передерия; 1 — скобы; 2 — петли

На рис. 3 показано соединение панелей на петлях и скобах; петли, связанные скобами, могут подвергаться значительным деформациям, прежде чем соединение вступит в работу, поэтому здесь требуется весьма тщательное выполнение. Лучшим является соединение панелей с удлиненными петлями и постановкой вертикальных стержней (по А. Л. Чураяну и Ш. А. Джабуа), т. е. с переходом на соединение типа стыка Передерия.

В предварительно напряженных конструкция х не разрешается применение арматуры, имеющей величину относительного удлинения при разрыве ниже 4%; предпочтение следует отдавать горячекатаной арматуре периодического профиля перед высокопрочной проволокой. При расчетной сейсмичности 9 баллов не допускается применение без специальных анкеров проволочных прядей, двухпрядных канатов и стержневой арматуры периодического профиля диаметром более 25 мм.

Фундаменты в пределах каждого отсека здания должны быть заложены на одну глубину и взаимно связаны для обеспечения совместных колебаний всех элементов конструкции здания.

Лучшим решением (при слабых грунтах) является сплошная железобетонная плита или перекрестные ленты; при небольших нагрузках (на хороших грунтах) устраивают отдельные железобетонные фундаменты под колонны при обязательном связывании их у поверхности земли в обоих направлениях особыми фундаментными балками (сечением не менее 25X 35 см). Эта связь между фундаментами не выполняется только в том случае, если расчет на сдвиг покажет, что они могут воспринять горизонтальные сейсмические нагрузки силами пассивного отпора грунта.





Похожие статьи:
Армокаменные конструкции балок, перемычек и перекрытий

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Конструкции зданий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум