Системы со стволами жесткости. Несущие конструкции в виде балок-стенок: системы с чередованием и шахматным расположением ферм. Взаимодействие системы стен-диафрагм с каркасом при наличии горизонтальных поясов жесткости, страница 10

Влияние деплаыации сечения на работу коробки проявляется в нелинейном распределении осевых нагрузок на колонны наружной оболочки, при этом узловые колонны испытывают большие нагрузки, чем промежуточные колонны (см. рис, IV.22). Кроме того, общая форма здания не похожа на консольную изгибаемую балку, так как повышается значение деформаций сдвига.

Влияние сдвига на эффективность коробчатых систем весьма значительно, и все последние исследования были направлены на преодоление этих затруднений. Конструктивная схема в виде решетчатой безраскосной коробки, по-видимому, экономична для зданий со стальным каркасом до 80 этажей и с железобетонным каркасом до 60 этажей. Приближенный метод расчета коробки рассмотрен в задании VI. И.

Коробка в виде пространственной раскосной решетки. Характерным недостатком коробок в виде безраскосной решетки является гибкость обвязочных балок. Их жесткость существенно повы-


В большинстве случаев сжатие от вертикальных нагрузок не превышается растяжением от горизонтальных сил. Подобное двойное функциональное назначение диагональных элементов делает такую систему весьма эффективной для очень высоких зданий (примерно до 100этажей при стальном каркасе).В этой схеме расстояние между колоннами можно принимать намного больше, чем в коробчатой схеме с безраскосной решеткой.

Существенной характерной особенностью этой системы является ее способность распределять сосредоточенную нагрузку практически по всему сооружению, как показано на рис. IV.24, для первых 56 этажей здания Джон Хэнкок Билдинг в Чикаго. Обвязочные балки воспринимают вертикальные нагрузки между колоннами и работают как связи, препятствующие деформированию перекрытий из плоскости. Таким образом повышается эффективность работы диагоналей ^'как основной системы перераспределения нагрузок.

Интересное решение 'диагоналей в наружных железобетонных стенах было'предложено^в студенческом проекте (рис. IV.20, г), где диагонали ^создавались путем^заполнения оконных проемов по схеме раскосов.


Решетчатая коробка из диагональных элементов. В этой системе решетка коробкд образуется с помощью близко расположенных диагоналей без вертикальных колонн (рис. IV.20, /с, л). Диагонали работают как наклонные колонны, воспринимая все вертикальные нагрузки и повышая жесткость сооружения при ветре. Диагонали могут быть объединены горизонтальными балками.

Применение диагоналей для восприятия горизонтальных нагрузок является очень эффективным решением, однако они менее экономичны с точки зрения передачи вертикальных нагрузок на основание, чем вертикальные колонны. Более того, большое число требуемых соединений диагональных элементов и трудности в расположении оконных проемов делают ^решения в виде сетчатых труб, как правило, неприемлемыми.

Наружная коробка с внутренними связями

Наружная решетчатая коробка может быть усилена в плане устройством дополнительных диагоналей или постановкой внутри здания стен-диафрагм и стволов жесткости. Несколько принципов организации систем внутренних связей рассматриваются ниже.

Коробка с параллельными стенами-диафрагмами. Жесткость наружной коробки может быть увеличена включением в конструкции здания внутренних стен-диафрагм. Можно представить себе стены наружной коробки в виде полок большой составной балочной системы, в которой функции стенок выполняют стены-диафрагмы. Напряжения в наружной коробке создаются в основном за счет осевых усилий, а искажение от сдвига сведено к минимуму.

Примеры на рис. IV.25, а и б соответственно иллюстрируют два принципа: широкий шаг наружных колонн с подкреплением их стенами-диафрагмами и узкий шаг наружных колонн только с двумя стенами-диафрагмами.

Коробка с центральным стволом. Жесткость здания коробчатой схемы может быть существенно повышена устройством ствола жесткости для восприятия не только вертикальных, но и горизонтальных нагрузок. Перекрытия связывают наружную коробку и внутренний ствол, и при горизонтальных нагрузках обе конструкции работают как единое целое.