Проверка общей устойчивости здания

Под действием ветровой нагрузки здание отклоняется от вертикали и тогда вертикальная нагрузка N действует с эксцентриситетом e, что еще больше увеличивает отклонение. При большой массе здания и недостаточной жесткости увеличение деформации может вызвать потерю общей устойчивости здания. Устойчивость здания считается обеспеченной, если удовлетворяется условие:

,

где G_кр – критический вес здания, Gⁿ – собственная масса наземной части здания, умноженная на 1,1.

Известно, что критическая сила при проверке устойчивости гибких сжатых стрежней определяется по классической формуле Эйлера:

,

где l₀ – расчетная длина стержня с учетом защемления концов стержня.

Таким образом общая устойчивость здания прямо зависит от его жесткости EI.

G_кр зависит от взаимного расположения центра массы и центра изгиба в плане здания. Если центр массы и центр изгиба совпадают, то G_кр принимают по наименьшему значению из трех критических весов:

;

где G_x и G_y – изгибные критические силы; G_w – критическая сила кручения; H₀- высота надземной части здания; γ – характеристика плана здания.

При несовпадении определяющей является изгибно-крутильная форма потери устойчивости.

Для общей устойчивости здания большое значение играет глубина заложения и тип фундамента, а также механические свойства грунтов, податливость основания. Если грунты слабые их необходимо усилить или запроектировать свайные фундаменты.

В 80-е гг. разработаны сборные и сборно-монолитные каркасы с плоским перекрытием как с натяжением арматуры в построечных условиях (система “Радиус” и др.), так и без натяжения (система “ КУБ”) (рис.17), которые будут широко применяться в начале XXI в. [10].

Рис.17. Безригельный каркас системы “КУБ”:

а – конструктивная схема; б – конструктивные элементы; в - схема размещения стыков и связей каркаса; г – узлы соединения колонн с плитой (А) и плиты с плитой (Б): 1 – колонна; 2 – плита перекрытия надколонная; 3 – плита перекрытия межколонная; 4 – плита перекрытия средняя; 5 – лестничный марш; 6 – стальная крестовая связь

Безригельный каркас системы “КУБ” выполняется из сборных колонн с металлическими воротниками в плоскости перекрытий и сборных плит. Разрезка перекрытия в сборном варианте предусматривает три основных типа плит сплошного сечения толщиной 16 см: надколонную, межколонную и среднюю. Колонны бесстыковые на высоту 15,3 м пропускают через отверстия в центрах надколонных плит. Усилия сдвига между колонной и плитой воспринимают специальные шпонки. Пространственную жесткость и устойчивость обеспечивают крестовые связи между колоннами и жесткие узлы сопряжения колонн с надколонными плитами. Сетка колонн 6x6 м [13].