Особенности обеспечения пространственной жесткости многоэтажных гражданских зданий. Ветровые и сейсмические нагрузки. Расчетные модели диафрагмовых систем. Особенности проектирования надпроёмных перемычек ядер жесткости. Особенности проектирования пространственных несущих систем на основе каменной кладки, страница 4

где -полная высота здания;  -ярусная масса с учетом постоянной и временной нагрузок, собранных в пределах этажа;

                                                                                                                   

 ;                                                                                       

- средняя высота этажа;                                                            

;                                         

 Рис. 12.  Схема распределения ярусной массы по высоте сооружения.

- фактическая высота многоэтажного здания; - количество этажей; -сдвиговая жесткость многоэтажной рамы (условно приведенной к единому элементу):

;

 - сумма погонных изгибных жесткостей стоек условной рамы 1 этажа; -сумма погонных изгибных жесткостей ригелей рамной системы;  - номер тона свободных колебаний (1,2,3).

          Для зданий, имеющих связевую или рамно-связевую структуру период собственных колебаний 3-х форм определяется по формуле

                                                  ,                                                 (4)

где  - ярусная масса;  - полная фактическая высота здания;  - коэффици-

ент, учитывающий форму свободных колебаний; B - суммарная изгибная жесткость диафрагм жесткости в своей плоскости; ; ; .

          При сборе ветровой нагрузки учитывается 1-я форма свободных колебаний, а 2-я и 3-я учитываются при сейсмических нагрузках. В СНиП не приводятся рекомендации по определению .Однако, как показали эксперименты, при расчете ветровой нагрузки, следует учитывать только 1-вую форму свободных колебаний, а точность определения этого периода слабо влияет на результирующую ветровую нагрузку.

Поэтому для многоэтажных зданий из железобетона или каменной кладки в пособии по проектированию рекомендована приближенная формула для определения T₁.

                                     ,                                                          (5)

где H - полная высота здания (в метрах).

Согласно СНиП эпюра нормативной ветровой нагрузки представляет собой фигуру, ограниченную с одной стороны ломаной линией.  

       

                            60

          

                     40

             

                            20    

                     10

                     

                            5

Рис. 2.3. Эпюра нормативной ветровой нагрузки

При расчете сложных многоэтажных систем фактическую ветровую нагрузку приводят к эквивалентной трапеции таким образом, чтобы площадь нормативной и приведённой эпюр были одинаковые и центр тяжести обеих площадей располагался на одном уровне:

                 ;                                                                              (6)

                 ;                                                                              (7)

-координата центра тяжести; ; S- статический момент инерции, фактической эпюры относительно земли; – площадь нормативной ветровой эпюры;   – полная высота ветровой нагрузки в пределах здания.

Ординаты приведенной расчетной эпюры определятся следующим образом

;     .                                                                          (8)

При трапециевидной эпюре для любого уровня по высоте здание имеет погонную ветровую нагрузку:

,

консольную поперечную силу:

консольный изгибающий момент:

,

где  - длина здания с наветренной или заветренной стороны; - координата горизонтального уровня, отсчитываемого от верха здания.

При расчете многоэтажных зданий должно обязательно проводиться ускорение свободных колебаний в верхнем этаже под действием пульсационной составляющей.

Предельная его величина определяется медико-биологическими требованиями и принимается , с тем, чтобы не вызвать неприятных ощущений у людей на верхних этажах.

Фактическая величина ускорения определяется по приблизительной формуле

,

где  - нормативная пульсационная составляющая ветровой нагрузки для верха здания на 1 м фасада (н/м²);  - масса здания, включающая временные и постоянные нагрузки , относящиеся к 1 м фасада здания;

,

=1.4 - для верха здания.