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 13

ней среды, оконных переплетов и элементов архитектуры, но и служит для повышения жесткости (рис. IV.34). Первоначально сопротивление горизонтальному перекосу обеспечивалось в наиболее жестких каркасах с помощью ригелей. Однако совместная работа стальной оболочки сталежелезобетонной рамы увеличила прочность при горизонтальных нагрузках настолько, что стало возможным применение внутренних ригелей меньшей жесткости. Более того, горизонтальный прогиб снижается на 20-—50% без увеличения веса здания. Поскольку стальное заполнение не защищено от огня, нормы не разрешают использовать его в качестве опоры для восприятия вертикальных нагрузок.

Принцип использования ограждающих стен для эффективного восприятия горизонтальных нагрузок и комбинирования в конструкции лучших свойств железобетона и стали в настоящее время начинает применяться в практике проектирования и строительства. Область его использования благодаря высокой эффективности конструктивного решения будет непрерывно расширяться.

СРАВНЕНИЕ СИСТЕМ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

В этой части рассмотрены разные конструктивные схемы высотных зданий и показано, что каждая схема экономически целесообразна для зданий определенной высоты или отношений высоты к ширине. На рис. IV.35 приведены результаты такого сравнения, выполненного Ф. Кханом. Конструктивные решения из стали и железобетона рассмотрены отдельно. Определенные высоты, указанные для разных схем, не следует считать абсолютными. Так, 102-этажное здание Эмпайр Стэйт Билдинг, характеризуемое совместной системой жесткого каркаса и стен-диафрагм, отмечено как здание, применимое для высот менее 40 этажей. График построен в порядке экономической эффективности (оптимальности), показателем которой принят расход материала в фунтах на 1 кв. фут (вес несущих конструкций всего здания, поделенный на общую полезную площадь).

Здания низкой и средней этажности обычно рассчитываются на вертикальные нагрузки, а затем проверяются при горизонтальных воздействиях. Высотные здания значительно в большей степени подвержены горизонтальным воздействиям. Рис. IV.36 отражает резкий рост расхода материалов, необходимых для восприятия горизонтальных нагрузок пяти пролетным зданием со стальным каркасом. В зависимости от вертикальных нагрузок вес здания увеличивается почти линейно с ростом числа этажей. Однако расход материалов при восприятии горизонтальных нагрузок возрастает со значительно большей скоростью. Следующий пример иллюстрирует нецелесообразность использования принципа жесткого каркаса с расходом стали около 55 фунт/кв. фут (268 кгс/м²) для 90-этажного здания по сравнению с коробчатой системой, имеющей расход только