Основные типы расчета многоэтажных зданий с ж\б каркасом, диафрагмами и ядрами жесткости на горизонтальной нагрузке

Плоские рамы многоэтажного здания, располагаемые с определенным шагом и связанные перекрытиями, обра­зуют пространственный каркас, имеющий длину, равную расстоянию между температурными швами или наруж­ными стенами. Такой пространственный каркас называ­ют блоком рам.

Для расчета с практически достаточной точностью блок рам расчленяют на отдельные плоские рамы.

Вертикальные постоянные и временные нагрузки, а также горизонтальные ветровые нагрузки считают при­ложенными одновременно ко всем рамам блока, поэто­му пространственный характер его работы в этих усло­виях не проявляется и каждая плоская рама может рассчитываться в отдельности на соответствующую нагрузку.

Для расчета железобетонной статически неопредели­мой рамы необходимо предварительно установить же­сткости ригелей и стоек или отношение этих жесткостей.

Размеры сечений устанавливают на основании пред­варительного (приближенного) расчета рамы.

Так, ригель рассчитывают по опорному моменту

М = (0,6 ... 0,7)М₀

где М_а— максимальный изгибающий момент балки, свободно лежа­щей на двух опорах.

Рабочая высота сечения ригеля

где Ь =(03... 0,4) h.

Если рама загружена в основном вертикальной на­грузкой, то предварительный подбор сечений колонн про­изводят (без учета изгибающих моментов) по формуле

где N — продольная сила, подсчитанная по соответствующей грузо­вой площади без учета неразрезности ригелей

Для упрощения статического расчета обычно анали­зируют расчетную схему рамы и ищут возможные упро­щения, облегчающие расчет. Так, наклонные и ломаные ригели рам при уклоне не более 1:8 заменяют горизонтальными

.

Расчет на вертикальную нагрузку. При расчете многоэтажных многопролетных рам на вертикальную нагрузку можно пренебречь горизонтальным смещением ярусов; поэтому при равных пролетах и одинаковых во всех пролетах нагрузках многопролетные рамы заменя­ют при расчете трехпролетными и считают изгибающие моменты в средних пролетах многопролетной рамы та­кими же, как и в среднем пролете трехпролетной рамы. В строительстве наиболее распространены много­этажные рамы с равными пролетами или средним уко­роченным пролетом

Узлы многоэтажной рамы, расположенные на одной вертикали, имеют примерно равные углы поворота. По­этому опорные моменты стоек будут равны, а нулевые точки стоек — расположены посередине высоты этажа

Расчет на вертикальную нагрузку необходимо выпол­нять для трех таких одноэтажных рам: для рамы верх­него этажа, для рамы средних этажей и для рамы пер­вого этажа

Таким образом, задача расчета многоэтажной рамы сводится к определению изгибающих моментов в одно­этажной симметричной трехпролетной раме, загружен­ной симметричной нагрузкой. Расчет таких рам можно выполнять по таблицам *.

Опорный момент ригеля рамы при одинаковом сече­нии колонн в пределах одного этажа

M = (a_g + b_P)l2

где а и р — табличные коэффициенты, зависящие от схемы загружения постоянной и временной нагрузками и от отношения погонных жесткостей стоек, примыкающих к узлу, и погонных жесткостей ри­геля; g, р — постоянная и временная нагрузки на 1 м ригеля; / — пролет ригеля (между осями колонн).

Изгибающие моменты в стойках для каждой схемы загружения рамы определяют по разности опорных мо­ментов ригеля в узле, распределяя ее между верхней и нижней стойками пропорционально их погонным жесткостям.

Изгибающие моменты в пролетных сечениях ригелей, а также поперечные силы определяют обычными спосо­бами как в однопролетной балке, загруженной внешней нагрузкой и опорными моментами по концам.

2. Расчет на горизонтальную нагрузку. Приближен­ный расчет многоэтажных рам на горизонтальную (вет­ровую) нагрузку сводится к следующему.

Все горизонтальные силы принимаются приложенны­ми к узлам рамы .Обшую поперечную силу Qдля яруса рамы распределяют между стойками рамы в зависимости от отношения погонных жесткостей ри­гелей и стоек. По найденным поперечным силам стоек вычисляют изгибающие моменты и строят эпюры М, на­значая нулевые точки моментов в середине высоты сто­ек, а для первого этажа на расстоянии 2\3l от нижнего конца стойки.

3. Определение расчетных усилий и подбор сечений. По данным расчета строят огибающие эпюры М и Qи вычисляют соответствующие им продольные силы — от­дельно для основных и отдельно для дополнительных со­четаний нагрузок.

Из огибающих эпюр для всех расчетных сечений дол­жны быть найдены М_макси М_мин и соответствующие им продольные силы N, где в ряде случаев (для высоких ко­лонн) —N макс. и соответствующий ей М.

Расчетными сечениями являются: для ригелей — се­чения на опорах и в пролете; для колонн — вверху, внизу и в одном-двух промежуточных сечениях по высоте.

По расчетным усилиям подбирают сечения, которые включают: 1) окончательное установление размеров се­чений ригелей и стоек; 2) подбор сечений продольной ар­матуры; 3) расчет поперечной арматуры; 4) проверку колонн на продольный изгиб из плоскости рамы.

Для сборных железобетонных рам дополнительно рассчитывают стыки и сварные швы, а также проверяют прочность элементов рамы на усилия при их транспорти­ровании и монтаже.

Подбор сечений ригелей рам не отличается от расче­та ригелей балочных перекрытий.

Сечения колонн рассчитывают на внецентренное сжа­тие.

Расчетная длина стоек рам многоэтажных зданий

L0= lэтажа