Отношение эквивалентной жесткости переходного этажа

Отношение эквивалентной жесткости конструкции этажей выше и ниже переходного этажа можно учитывать по рисунку и по формуле:

где Н₁, Н₂- высота расчетной модели нижней части и верхней части конструкции здания H₁ ≥ Н₂; Δ₁ - перемещение нижней части конструкции здания на высоте Н₁; Δ₂ - перемещение нижней части конструкции здания на высоте Н₂.

Расчетная модель для моделирования эквивалентной жесткости конструкции здания выше и ниже переходного этажа

а - расчетная модель 1 - конструкция нижнего переходного этажа; Ъ - расчетная модель 2 - конструкция верхнего переходного этажа

Для различных случаев расположения переходного этажа с 1-го по 7-й по направлению у, отношение жесткости на срез (К^ниж/К^верх) отношение эквивалентной и поперечной жесткости у_е конструкции верхней и нижней частей относительно переходного этажа приведены в таблице. Эквивалентная жесткость этажа принимается как отношение поперечной силы этого этажа к сдвиговой жесткости между этажами. Отношение эквивалентной жесткости у_е конструкции верхней и нижней части переходного этажа считается по исходным статико-геометрическим характеристикам здания.

Отношение жесткости этажей по направлению у в засимости от положения переходного этажа

Для дальнейшего исследования отношения эквивалентной жесткости регулировались размеры этажей выше и ниже переходного этажа. При этом, соответственно, изменялось отношение эквивалентной жесткости у_е. Исследовалось изменение угла сдвига между этажами выше и ниже переходного этажа (θ₁,θ₂) и изменение внутренних усилий (v₂ и v₁) в колоннах этажей выше и ниже переходного при изменении эквивалентной жесткости у_е. Для получения более полных данных были рассмотрены варианты расположения переходного этажа на 2-м, 3-м, 4-м, 5-м и 6-м этажах, результаты расчета приведены на рисунке.Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, что с повышением положения переходного этажа отношение жесткости на срез почти не изменяется, отношение поперечной жесткости уменьшается, отношение эквивалентной жесткости повышается. Поэтому для зданий со стенами-диафрагмами и переходными этажами, когда верхние этажи поддерживаются колоннами и балками, располагающимися выше 1-го этажа, изменение отношения эквивалентной жесткости является наиболее оптимальным.

Зависимости отношения эквивалентной жесткости: а - от отношения углов сдвига; Ь — от отношения поперечных сил

2. Для описанных выше двух типов зданий с переходными конструкциями высота расположения переходного этажа является главным фактором, влияющим на сейсмостойкость здания. Чем выше положение переходного этажа, тем больше изменение угла сдвига между этажами выше и ниже переходного этажа и тем больше изменение внутренних усилий. При проектировании необходимо ограничивать высоту установки переходного этажа.

3. Определенное влияние оказывает отношение поперечной жесткости переходного этажа и верхних этажей на сейсмостойкость конструкций. Для зданий со стенами-диафрагмами и с переходными этажами, в которых положение переходного этажа достаточно низко, ограничивая отношение поперечной жесткости, можно ограничивать изменение угла сдвига между этажами выше и ниже переходного этажа и, соответственно, изменение внутренних усилий.

4. Для конструкции зданий со стенами-диафрагмами и переходными этажами, которые находятся достаточно высоко, ограничение отношения поперечной жесткости этажей выше и ниже переходного этажа недостаточно. Необходимо еще ограничение отношения эквивалентной жесткости верхней и нижней частей конструкции переходного этажа. Чем больше отношение эквивалентной жесткости у_е конструкции верхней и нижней части конструкции переходного этажа, тем больше изменение угла сдвига между этажами выше и ниже переходного этажа и соответственно изменение внутренних усилий. При проектировании необходимо ограничивать отношение эквивалентной жесткости у_е, чтобы оно приближалось к единице и было не более 1,3.

5. Для конструкций зданий с ядрами жесткости и переходными этажами, если внешний ствол здания выполнен в виде каркаса, в общем случае не возникает резкого изменения жесткости, но возникает резкое изменение поперечных сил по высоте здания. Высота установки переходного этажа для здания с такими конструкциями соответственно повышается. Отношение эквивалентной жесткости у_е в этом случае можно ограничить, но отношение поперечной жесткости переходного этажа к поперечной жесткости верхнего этажа иногда не удовлетворяет принятым ограничениям. Для зданий с такими конструкциями необходимо предпринимать мероприятия по их усилению.

6. Для конструкции зданий с ядрами жесткости и переходными этажами, если внешний ствол здания выполнен как система «стена-диафрагма—каркас», жесткость такой конструктивной системы и распределение поперечных сил аналогично конструкции «стена-диафрагма», поддерживаемой колоннами и балками. Поэтому при сейсмостойком проектировании таких конструктивных систем мероприятия по усилению конструкций стен-диафрагм аналогичны проектированию конструкций, поддерживаемых колоннами и балками.