Проектирование конструктивных элементов высотных зданий

Переходные конструкции

Внутренние усилия в элементах переходных этажей при горизонтальных сейсмических воздействиях должны умножаться на повышающие коэффициенты 1,8; 1,5 и 1,25 для уровней сейсмостойкости I особый, I и II соответственно.

• Переходные балки

Ширина главных балок таких конструкций должна быть в два раза больше толщины верхних стен-диафрагм, поддерживаемых балками, но не менее 400 мм. Высота сечения h = 1/6L, где L - пролет балки.

• Раскосные фермы

Раскосная ферма, устанавливаемая в переходном этаже, занимает весь этаж. Изгибная жесткость фермы должна учитывать связанные с поясами перекрытия. Ширина учитываемого перекрытия: 12h_i - в центре фермы, 6h₁ - по краям фермы (h₁-толщина перекрытия, которое соединяется с поясами).

Коэффициенты сейсмостойкости для раскосной фермы

Коэффициент	Категории сейсмостойкости
	1	2	3
N/ƒcA	0,5	0,6	0,7

Безраскосные фермыПримечание: N — значение продольных сил при сейсмическом воздействии; ƒ_с - проектное значение прочности бетона фермы; А - площадь сечения раскоса.

Ферма, устанавливаемая в переходном этаже, должна занимать весь этаж.

Коэффициенты сейсмостойкости для безраскосной фермы

Класс бетона	Категории сейсмостойкости
	1	2	3	4	0
ВЗ0	0,11	0,12	0,13	0,15	0,2
В40	0,1	0,11	0,12	0,14	0,18
В50	0,09	0,1	0,11	0,13	0,16

Коэффициенты, приведенные в таблице, вычислены по формуле V/ƒ_cbh₀, где V - проектное значение усилия в безраскосной ферме при сейсмических воздействиях; ƒ_c - проектное значение прочности железобетона; b - ширина сечения раскоса; h₀ - высота сечения раскоса.

Системы поддерживающих колонн и балок

• Регулирование внутренних усилий в колоннах при сейсмических воздействиях

Регулирование поперечных сил при сейсмических воздействиях осуществляется в таких пропорциях: когда колонн менее 10, поперечная сила в колоннах должна составлять не менее 2% поперечной силы основания (1-2-й этажи) и не менее 3% поперечной силы выше 3-го этажа. Когда колонн более 10, поперечная сила в колоннах при сейсмических воздействиях должна составлять не менее 20% поперечной силы основания (1-2-й этажи) и не меньше 30% поперечной силы выше 3-го этажа.

Регулирование изгибающих моментов производится аналогично регулированию поперечных сил. Регулируют изгибающие моменты колонн, а также поперечную силу и изгибающий момент в балках от комбинаций сейсмической нагрузки и основных видов нагрузок. Расчетные изгибающие моменты в антаблементах и подколонниках нижних этажей умножаются на 1,8 (для уровня сейсмостойкости I особый), 1,5- для уровня I и 1,25 - для уровня II. Расчетные изгибающие моменты прочих колонн умножаются, соответственно, на 1,7 (I особый), 1,4 (I), 1,2 (II), 1,1 (III).

Регулирование продольных сил: продольная сила колонн при горизонтальных сейсмических воздействиях должна умножаться на повышающий коэффициент 1,8 (I особый), 1,5 (I), 1,2 (II).

• Ограничения сечений колонны

Сечение колонны обычно определяется по отношению продольной силы в колонне к прочности ее сечения, значение которого приведено в таблице ниже.

Значение отношения продольной силы в колонне к прочности ее сечения для конструкций и поддерживающими колоннами и балками

Категория сейсмостойкости	1	2	3
N/ƒcA	0,5	0,6	0,7

Примечание: N - значение продольных сил при сейсмических воздействиях в колонне с поддерживающими колоннами и балками; ƒ_c - проектное значение прочности бетона колонны; А - площадь сечения колонны.

Нижние усиленные конструкции (стены-диафрагмы, ядра жесткости)

• Регулирование внутренней силы в нижних конструкциях при сейсмических воздействиях

За расчетное значение изгибающих моментов в нижних конструкциях стен - диафрагм (ядер жесткости) принимается значение изгибающих моментов при сейсмических воздействиях, которое необходимо увеличивать на коэффициент 1,8 (1-я категория), 1,5 (2-я), 1,25 (3-я).

За расчетное значение поперечных сил в нижних конструкциях стен-диафрагм, ядрах жесткости принимается значение поперечных сил при сейсмических воздействиях, увеличенное на коэффициент 1,9 (1-я категория), 1,6 (2-я), 1,4 (3-я).

• Ограничение сечений

Сечения нижних конструкций усиления (стены-диафрагмы, ядра жесткости) обычно определяют по отношению продольных усилий в них к прочности их сечения. Ограничения для этого отношения приведены в таблице.

Значение отношения продольного усилия в нижних конструкциях усиления к прочности их сечения

Категория сейсмостойкости	1	2	3
N/ƒсA	0,4	0,5	0,6

Примечание: N - значение продольных сил под воздействием постоянной нагрузки в конструкции; ƒ_c - проектное значение прочности бетона в этих конструкциях; А_с - площадь сечения конструкций усиления.

• Нижние конструкции усиления (стены-диафрагмы, ядра жесткости) надо располагать равномерно. При этом расстояние L между конструкциями усиления должно соответствовать следующим требованиям:

где В - ширина перекрытия.

Расстояние между стенами-диафрагмами и соседними колоннами с поддерживающими колоннами и балками l должно удовлетворять следующим требованиям:

Верхние конструкции усиления (стены-диафрагмы, цилиндрические ядра жесткости)

Ограничения значений отношения продольной силы в верхних стенах- диафрагмах переходных конструкций приведено в таблице.

Площадь сечения арматуры стен-диафрагм выше переходных конструкций должна удовлетворять требованиям формул:

• вертикальная арматура, соединяющая колонны и стены:

• поперечная арматура A_sw на участке 0,2l_n от края:

• арматура горизонтального расположения A_sh:

где l_n - пролет в свету переходных конструкций; h_c - высота сечения колонны; b_w - толщина верхней стены-диафрагмы; σ₀₁ - напряжение при комбинации сейсмических воздействий и ветровой нагрузки в сечении колонны h_c; σ₀₂ - напряжение при комбинации сейсмических воздействий и ветровой нагрузки на участке 0,2l_n от края; σ_{x max} - напряжение при комбинации сейсмических воздействий и ветровой нагрузки переходной области; ƒ_c - проектное значение прочности бетона верхних стен-диафрагм; f_y,fyw,f_yh - проектное значение прочности вертикальной арматуры, поперечной арматуры и горизонтальной арматуры в верхних стенах-диафрагмах.

Ограничения значений отношения продольной силы к прочности верхних конструкций усиления

Продольный коэффициент	Категория сейсмостойкости			Несейсмостойкое проектирование
	1	2	3
N/ƒcA	0,5	0,6	0,65	0,7

Примечание: N- значение продольных сил под воздействием постоянной нагрузки в верхних стенах-диафрагмах; ƒ_c - проектное значение прочности бетона верхних стен-диафрагм; А_с - площадь сечения верхних стен-диафрагм.

При учете только сейсмических воздействий численные значения напряжений σ₀₁, σ₀₂, σ_xmax нужно умножить на коэффициент y_RE= 0,85.

Верхние колонны каркасов зданий В результате концентрации напряжений необходимо упрочнять верхние колонны каркасов. При сейсмостойком проектировании значение изгибающих моментов в сечении колонн, находящихся в каркасе выше переходного этажа, увеличивают на коэффициент 1,5 (1-я категория), 1,25 (2-я), 1,15 (3-я). Регулирование поперечных сил верхних колонн каркасов здания выполняют как для системы каркас-стены-диафрагмы. Регулирование поперечных сил и изгибающих моментов балок каркасов выполняют как для каркасных конструкций.

Предельное значение отношения продольных усилий к прочности сечений в конструкциях каркасов с колоннами и стенами-диафрагмами и в конструкциях с цилиндрическим ядром жесткость принимают в соответствии с таблицей ниже.

Предельное ограниченное значение продольного коэффициента для верхних колонн каркаса

Продольный коэффициент	1	2	3
N/ƒcA	0,7	0,8	0,9

Перекрытия

Толщина перекрытий в переходных этажах должна быть не менее 180 мм, в верхних соседних с переходным этажах не менее 120 мм.