Проектирование галерейных переходов с жестким соединением
Анализ расчета конструкций с жестким соединением галерейных переходов
Основные положения расчета
1. При проектировании высотных зданий со сложной схемой, необходимо выполнять следующие условия:
- галерейные конструкции из-за сложных сечений и форм соединений сложны. Поэтому при проектировании необходимо составлять расчетную модель и проводить численный анализ проектных решений.
- при расчете сейсмостойкости зданий с жестким соединением галерейных переходов необходимо рассчитывать крутящий эффект конструкций, и принимать для расчета не менее 15 форм колебаний.
- допустимо принимать упругопластический метод статического расчета или метод динамического анализа, с тем, чтобы контролировать упругопластические деформации ослабленных этажей.
2. Для конструкций соединяющих башни между собой при расчете необходимо обратить внимание на следующие вопросы:
- при определении ветровых нагрузок необходимо учитывать влияние эффекта проемов между башнями;
- при расчетах горизонтальных сейсмических воздействий необходимо учитывать влияние случайного эксцентриситета и проводить контроль сейсмических воздействий по двум направлениям. Особенно важен учет крутящего эффекта конструкций из-за принятых форм здания:
- если конструкции галерейного перехода находятся в сейсмических районах с сейсмичностью 8 баллов, то необходимо учитывать вертикальные сейсмические воздействия;
- колебания галерейного перехода в общих случаях проявляются сильнее чем основных башен, и необходимо также обратить внимание на вопросы контроля комфортности.
Анализ и расчет при сейсмических воздействиях
1. Расчет при горизонтальных сейсмических воздействиях
Для конструкций галерейных переходов кроме необходимого по нормам расчета на сейсмику методом спектрального анализа нужно также проводить анализ с учетом факторов времени.
Типов колебаний галерейного перехода сравнительно много. Горизонтальные движения конструкций перехода и типы колебаний кручения связаны между собой. При применении метода спектрального анализа для галерейных переходов необходимо учитывать влияние случайного эксцентриситета.
Конструкции галерейных переходов из-за жестокого их соединения с башнями имеют большие жесткости. Для высотных зданий, у которых в вертикальном направлении жесткость несимметрична, горизонтальная жесткость рассматриваемого этажа меньше 70% жесткости верхнего этажа, или меньше 80% средней величины горизонтальной жесткости соседних трех этажей, или вертикальные элементы этажа воспринимают горизонтальные усилия дискретно, для ослабленных этажей нормативные поперечные силы землетрясения нужно умножать на коэффициент 1,15.
При расчетах конструкций галерейных переходов, если этаж под галерейным переходом является ослабленным этажом, необходимо поперечную силу от сейсмических воздействиях умножать на повышающий коэффициент 1,15.
2. Расчет при вертикальных сейсмических воздействиях
Землетрясения в Осаке (Япония) и в 2001 году землетрясение в Тайване показали, что вертикальные сейсмические воздействия нельзя игнорировать. Они могут являться главным фактором сейсмических бедствий. Поэтому исследования вертикальных сейсмических воздействий конструкций вызвали интерес у проектировщиков.
В высотных зданиях конструкции длинных консолей, больших пролетов, галерейных переходов весьма чувствительны к вертикальным сейсмическим воздействиям - и поэтому должны рассчитывать на эти воздействия.
В действующих китайских нормах приведен метод расчета для определения вертикальных сейсмических воздействий. В частности, нормативное значение усилия от вертикального сейсмического воздействия для высотных зданий при землетрясении в 9 баллов определяется по формуле:
Действие вертикальных сил от сейсмических воздействий для каждого этажа разделяется в зависимости от нагруженности разных элементов и умножается на повышающий коэффициент 1,15.
Для конструкций с большими пролетами или длинными консолями при землетрясении 8, 9 баллов нормативные величины вертикальных сейсмических сил можно принимать 10% и 20% от величины собственного веса этой конструкции соответственно.
При проектировании галерейного перехода в условиях сейсмичности 8 баллов необходимо рассчитывать влияние вертикальных сейсмических воздействий. Расчет: нормативные величины вертикальных сейсмических усилий, значение которых можно принимать 10% от нагрузки собственного веса галерейного перехода. Такое значение используется при 8 баллах для расчета конструкций больших пролетов и конструкций длинных консолей.
В последние годы в реальных объектах с увеличением применения конструкции галерейных переходов форма зданий становится более сложной, а расположение галерейных переходов все выше. При высоком расположении галерейного перехода эффект вертикальных сейсмических ускорений опор соединений галерей уже больше вертикальных сейсмических ускорений земли. Поэтому для галерейных переходов возникает разница вертикального сейсмического эффекта по сравнению с обычными конструкциями больших пролетов. В реальных объектах конструкции галерей из-за их важности нужно проектировать с учетом вертикальных сейсмических воздействий.
3. Расчет при воздействии ветровых нагрузок
При расчете из-за особых форм конструкций галерейных переходов нужно обратить внимание на определение величины ветровых нагрузок.
Когда расстояние между высотными зданиями небольшое, нужно рассчитывать эффект взаимного влияния ветровых потоков друг на друга. В общем случае коэффициент формы одного здания μs умножается на коэффициент увеличения из-за влияния зданий друг на друга μβ. Этот коэффициент определяется из опыта строительства при аналогичных условиях. При необходимости для его определения проводят опыты в аэродинамической трубе.
В этом же пункте норм указано, что если на фасаде сделан проем или здание имеет галерейный переход, то для определения ветровых нагрузок на здание необходимо провести опыты в аэродинамической трубе.
Расстояние между двумя башнями конструкции галерейного перехода обычно не большое. Поэтому при определении ветровых нагрузок необходимо учитывать влияние зданий друг на друга. Для конструкции галерейного перехода повышающий коэффициент влияния башен друг на друга μβ приведен в таблице.
Повышающий коэффициент, учитывающий влияние зданий друг на друга μβ
|
d/B |
d/H |
Рельеф |
μβ |
|
≤ 3,5 |
≤ 0,7 |
А, В |
1,15 |
|
С, D |
1,10 |
||
|
≥ 7,5 |
≥ 1,5 |
А, В, С, D |
1,0 |
Примечания.
1. d- расстояние между двумя башнями (размер в плане, с подветренной стороны), Н - высота здания.
2. Отношение d/B или d/H является средней величиной и для его определения можно использовать интерполирование
Кроме повышающего коэффициента, учитывающего влияние башен друг на друга необходимо иметь в виду, что для конструкций с галерейными переходами распределение ветровых нагрузок в зонах соединения более сложное, если возможно, для определения коэффициента формы в этих зонах соединения необходимо проводить эксперименты в аэродинамической трубе.