Критерии концептуального проектирования
Концептуальное проектирование имеет важное значение в надежности конструкций проектирования.
При определении сейсмостойкой конструктивной схемы необходимо учитывать форму, симметричность, монолитность и т.д., правильно оценивать уровень нагружения конструкции, жесткость и неупруго деформационную способность к пластичности при сейсмических воздействиях. Инженеры-конструкторы прежде всего сталкиваются с вопросом о том, как выбрать лучшую сейсмостойкую схему, удовлетворяющую всем условиям проектирования. Если есть возможность, архитекторы и инженеры-конструкторы на раннем этапе проектирования обсуждают разные выбранные формы здания и внутреннее пространственное расположение, отказываются от неудобных или особых несимметричных схем.
Далее рассмотрен главный критерий концептуального проектирования.
Ограничение несимметричности зданий
Конструктивная несимметричность здания приводит к снижению сейсмостойкости конструкций. Если это не учитывать, возникают непредусмотренные повреждения или обрушение.
Благодаря опыту многих стран определен критерий концептуального проектирования. Например, «Строительные нормы сейсмостойкого проектирования» (GB50011-2001), «Техническая инструкция по проектированию конструкций высотных зданий» (JGJ 3-2002) Китая, европейские нормы (Eurocode 8, 1998), американские нормы (Uniform Building Code, 1997) и Американские международные строительные нормы (International Building Code, 2003) и т.д. К характерным чертам относят следующие.
При расположении в плоскости предпочтительнее правильные, симметричные формы, которые имеют достаточную монолитность. Разница длины здания L и выступа I не должна быть слишком большой (рис. 3.3.1), L и l должны удовлетворять условиям таблицы ниже; план не должен принимать форму тонкого пояса.
Планы несимметричных зданий
Пределы L и l
|
Сейсмостойкий уровень |
L/B |
l/Bmax |
l/b |
|
6, 7-й уровни |
≤6,0 |
≤0,35 |
≤2,0 |
|
8,9-й уровни |
≤5,0 |
≤0,30 |
≤1,5 |
Расположение конструкций должно снижать кручение. Учитываются влияние эксцентриситета при сейсмических воздействиях, максимальное горизонтальное перемещение вертикальных элементов этажа (или перемещение этажей относительно друг друга), которое должно быть больше в 1,2 раза.
Общая площадь отверстий в перекрытии не должна превышать 30% от площади перекрытий; размер отверстия в перекрытии не должен быть больше половины ширины перекрытия.
Наиболее благоприятные формы планов высотных зданий симметричные, равномерные, без значительных изменений. Вертикальная жесткость конструкции должна изменяться постепенно и в нижней части иметь максимальное значение. Вертикальная жесткость этажа должна быть не меньше 70% жесткости следующего верхнего этажа, или не меньше 80% средней величины вертикальных жесткостей трех верхних этажей.
Вертикальные элементы конструкции, оказывающие сопротивления горизонтальным силам, должны соединять между собой верхние и нижние элементы.
Когда отношение между высотами Н1 и Н больше 0,2, горизонтальная величина В1 должна быть больше В в 0,75 раза. Когда верхний этаж выступает относительно нижних этажей, горизонтальная величина В должна превышать В1 в 0,9 раза, горизонтальная выступающая величина должна быть не меньше 4 м.
Выступающие конструкции
Если на последнем этаже отсутствуют некоторые стены и колонны, что обеспечивает свободу планировки, необходимо провести упругодинамический анализ и принять соответствующие конструктивные меры.
Далее подробно рассказано о важности предотвращения отклонений от симметричности конструкций.