Забезпечення жорсткості каркасних будинків

У будинках заввишки 16 і більше поверхів економічно доцільним є застосування каркасного несучого кістяка. При цьому, як показала практика будівництва висотних будівель, сталеві колони, включаючи вогнезахисну облицювання, мають значно менші розміри перетинів, ніж залізобетонні. Тому застосування сталевого каркаса в багатоповерхових і висотних будівлях дає можливість знизити масу будівлі, а також скрутність основної площі поверхів колонами.

В'язева статична схема передбачає шарнірне сполучення вертикальних і горизонтальних елементів каркасного несучого кістяка і наявність діафрагм жорсткості. Жорсткість і стійкість остова будівлі визначається його конструктивною системою.

Горизонтальна жорсткість в даній конструктивної системі забезпечується системою вертикальних і горизонтальних дисків, які беруть на себе всю вітрове навантаження (рис. 1).

Як горизонтальних дисків використовують перекриття, що представляють собою монолітні залізобетонні плити, об'єднані в спільну роботу з балками перекриття. Такі жорсткі диски мають зазвичай через 2-4 поверху (рис. 1).

В якості вертикальних дисків використовують наскрізні або суцільні діафрагми жорсткості (пілони), жорстко пов'язані з колонами каркаса.

Рис.1. Схема каркасного несучого кістяка связевой статичної схеми 1 горизонтальні диски перекриттів; 2 вертикальні диски-пілони.

На рис. 1 наведені наскрізні пілони, які при сполученні з колонами основного каркасу утворюють зв'язкові ферми. Діафрагми жорсткості повинні бути рівномірно розподілені за планом каркаса і встановлені як в площині, так і з площини рам каркаса.

Зазвичай пілони встановлюються в одній площині на всю висоту будівлі. У деяких випадках пілони можна зміщувати в сусідній проліт. У цьому випадку нижні пілони повинні заходити на верхні на висоту поверху.

Інші елементи каркаса - колони і балки, що не входять в систему жорстких дисків, конструюються як звичайна балочна система з шарнірним сполученням у вузлах. Вони сприймають лише вертикальне навантаження.

У протяжних будівлях зв'язку поперечного напрямку сприймають велику вітрове навантаження і відіграють головну роль в забезпеченні жорсткості і стійкості будівлі. Крок діафрагм жорсткості в площині рам не повинен перевищувати 24 - 32 м. Значимість зв'язків поздовжнього напрямку зменшується, так як в цьому напрямку розташована велика кількість колон, стіни мають велику протяжність, які забезпечують будівлі додаткову жорсткість (рис. 2).

Мал. 2. Розташування діафрагм жорсткості в площині і з площини рам в протяженном будівлі

Перевагою связевой статичної схеми каркасного несучого кістяка є простота сполучення балок з колонами і невелика трудомісткість зведення каркаса. Це призвело до широкого поширення такої схеми каркаса при проектуванні, в основному, цивільних будівель. При цьому з'являється можливість урізноманітнити конструктивне рішення будівель з однаковими або різними планами, складати будівля з різних по конфігурації і висоті блоків і т.д. (Рис. 2, Б).

Однак за рахунок невисокої горизонтальній жорсткості несучого кістяка при такій конструктивній системі висота каркасних будинків обмежена до 20-ти поверхів.