Диссертация (1141551), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В этом случае первая частота собственныхколебаний f в плоскости диска может быть определена из условия совпаденияполовины длины волны с длиной секции:90cизг. = fх 2l, м/c,(20)где l длина секции, м;cизг скорость изгибной волны, мс, определяемая по формуле (18).Соответственно,тождествомдляопределениясобственнойчастотыколебаний являетсяbh3 E(2πfх )2fх х 2l = √.12m4(21)Исходные данные для расчета:l = 42 м – длина секции;b= 0,3 м – толщина диска перекрытия;h=15 м – приведенная ширина секции;m = (15 м х 100 кгм2), где 100 кгм2 сумма поверхностной массы всехконструкции плиты и полезной нагрузки этажа, приходящейся на 1 погонный метрдлины секции.При подставлении всех значений в тождество (21) получается тождество:40,3х153 х3х109 х4х3,142 хfх√fх х 2х42 =12х15х100Результатырасчетадали2значение(22).первойсобственнойчастотыгоризонтальных колебаний fх = 25,79 Гц.3.3.2.2Расчет первой собственной частоты колебаний из плоскости дискаперекрытияНаиболее существенные вертикальные колебания в диске перекрытий будутпроисходить за счет изгибных волн вдоль наибольшего размера панелейперекрытий (8 м).
Схема показана на рисунке 37.91Рисунок 37Исходные данные для расчета:l = 8 м – длина плиты перекрытия;h=0,3 м – толщина диска перекрытия;m = где 100 кгм2 сумма поверхностной массы конструкции плиты иполезной нагрузки этажа, приходящейся на 1 погонный метр длины секции.При подстановке всех значений в тождество (21) получается тождество40,33 х3х109 х4х3,142 хfх√fх х 2х8 =0,99х12х0,3х1002(23)Результаты расчета дали значение первой собственной частоты из плоскостидиска перекрытия fz = 16,96 Гц.3.3.3 Расчет торцевых стен3.3.3.1Расчет первой собственной частоты колебаний торцевых стен вплоскости стен.Произведен расчет значений частот собственных колебаний для торцевых92стен секций высотой 9 м (3 этажа), 15 м (5 этажей), 33 м (10 этажей) и 54 м (17этажей).
Схемы стен показаны на рисунке 38.Рисунок 38Стена работает по схеме консоли, изгибаемой в своей плоскости, поэтажнонагруженная массами междуэтажных перекрытий, равномерно распределеннымипо высоте консоли. Кривая изгиба консоли повторяет четверть полной длиныволны. Поэтому выражение (19) преобразуется в выражение:cизг. = fх 4l, м/c(24)Поверхностная масса, как и в предыдущих примерах, принимается 100 кг/м 2и собирается с поэтажной площади 21 х 15 м2. Тогда погонная масса составит около104 кг/м.Вычисленные по тождеству (24) при толщине стен 0,2 м первые частотысобственных колебаний для 5, 10, 15 и 20-ти этажных домов соответственносоставляют: f5 = 17,9 Гц, f10 = 4,28 Гц, f15 = 1,76 Гц, f20 = 1,12 Гц.93При толщине стен 0,3 м соответствующие частоты примут следующиезначения: f5 = 21,9 Гц, f10 = 5,15 Гц, f15 = 2,15 Гц, f20 = 1,37 Гц.3.3.3.2Расчет первой собственной частоты колебаний торцевых стен изплоскости стенВ поперечном направлении торцевая стена поэтажно закреплена дискамимеждуэтажных перекрытий, подкрепленных продольными стенами.
Поэтомуколебания из плоскости в ней возможны за счет изгибных волн, образующихсятолько в пределах этажа (рисунок 39).Исходные данные для расчета:l = 3,2 м – высота этажа;b= 8 м – длина стеновой панели;h=0,2 м – толщина торцевой стены;m = (0,2м х 48 кН/м2), где 48 кН/м2 – поверхностная масса стены,приходящаяся на 1 погонный метр длины.Расчет по тождеству (20) дал значение первой частоты собственныхвертикальных колебаний fz = 15,8 Гц.Рисунок 39943.3.4 Результаты расчетов и оценка на спектре Фурье возможности резонансныхколебанийРезультаты расчетов вынесены на спектры Фурье [70] Московскогоземлетрясения 1974 г.
Как видно, максимальные частоты колебаний поверхностиземли приходятся на диапазон 0,5 0,7 Гц. Диапазон собственных частотколебаний основных конструкций дома составляет 1,12 25,79 Гц, что выше частотколебаний, вынужденных землетрясением.Это обстоятельство указывает на то, что резонансов конструкций дома,вынужденных землетрясением, можно не опасаться до высот дома в 15 этажей.Поскольку собственные частоты торцевых стен при высотах домов больше 15этажей (51 м) приближаются к опасным частотам землетрясения, необходимо болеедетальное теоретическое исследование.95Рисунок 40963.4Выводы по Главе 33.4.1 Исследования показали, что для обеспечения устойчивости здания впоперечном направлении при передаче горизонтальных нагрузок на пилоны зданияс учетом работы продольного армирования пилонов максимальная этажность приактивности 5 и 6 баллов составляет 13 и 8 этажей соответственно.
При 7 баллахприменение данной схемы невозможно.3.4.2 Исследования показали, что для повышения этажности зданияцелесообразна передача горизонтальных нагрузок на торцевые стены секциипосредством дисков перекрытий.3.4.3 По проведенным расчетам в целях создания единого диска перекрытияпринято непрерывное армирование на длину секции плит перекрытий,расположенное вблизи наружных стен: 2 стержня диаметром 12 мм (2,26 см2), 2стержня диаметром 16 мм (4,02см2) и 2 стержня диаметром 22 мм (7,60 см2) для 5,6 и 7 баллов сейсмической активности соответственно.3.4.4 Расчет на прогрессирующее обрушение показал, что при потере впределах этажа одного пилона и двух примыкающих к нему панелей площадьсечения арматуры 6,39 см2, что близко совпадает с площадью сечения 7,60 см2,необходимогодляарматурногопоясаперекрытия,воспринимающегосейсмическое воздействие силой в 7 баллов.
Таким образом принято армированиедиска перекрытия 2 стержня диаметром 22 мм вдоль продольных стен.3.4.5 Спектральный анализ возможности возникновения резонансов показал,что при определении предельной этажности здания при предложенныхпланировочных параметрах УЖС решающую роль играет частота собственныхколебаний в плоскости торцевой стены. Предложенные планировочные иконструктивные параметры секции позволяют возводить здания в московскомрегионе высотой до 50 м.3.4.6 Поперечный размер криволинейных наружных панелей или ширинапилонов в 1 м обеспечивают монтажную и местную эксплуатационнуюустойчивость предложенной крупнопанельной конструктивной системы.97Глава 4.
Оценка результатов исследования. Экспериментальные проектныеразработки и предложения конструктивных элементов УЖСКонструкции крупнопанельного дома с продольными несущими стенами4.1Оценка результатов исследований произведена на основании возможностиприменения полученных результатов в проектных разработках. В связи с чемвыполненоэкспериментальноепроектирование,аименновыполненоконструирование принципиальной схемы УЖС, а также ее отдельных узлов иэлементов (пп. 4.2 – 4.4) с учетом результатов, полученных в исследованиях вГлавах 2 и 3 и дальнейшая их оценка по технико-экономическим показателям(п. 4.5).Предложенная УЖС иллюстрируется чертежами, где на рисунке 41представлена принципиальная схема несущих конструкций плана этажа здания,габаритами в осях 42х16 м. Продольные несущие стены предлагаемого зданиясостоят из наружных продольных несущих стеновых панелей (далее – стеновыепанели) – позиция 1 и поперечных несущих элементов (далее – пилоны) –позиция 2.
Поперечные несущие стены устанавливаются только в торцах здания –торцевые стены (позиция 3) и несущих ограждений лестнично-лифтовых узлов.Теплоизоляционные и облицовочные слои наружных панелей условно непоказаны. Плиты перекрытия показаны позицией 4, панелей средней стены –позицией 5.Для обеспечения монтажной и эксплуатационной устойчивости здания и егоэлементов поперечный размер (габарит) наружной продольной стены принятравным 1 м, определенный по планировочным предпосылкам в п. 2.5 иподтвержденный расчетами в пп. 3.1.1 – 3.1.3. Пилоны (позиция 2), длиной 1 м,рассчитаны из условий устойчивости при воздействии горизонтальных нагрузок иусловий прочности при воздействии вертикальных нагрузок.
При этом, дляобеспечения достаточной свободы планировочного решения, расстояние (шаг)между пилонами согласно п. 2.3.1 составляет 6 м.98Пилоны (позиция 2) несут всю нагрузку, приходящуюся на продольныепанели (позиция 1). Продольные панели (позиция 1) воспринимают нагрузкутолько от опирающихся на них перекрытий (позиция 3) в пределах этажа ипередают ее на пилоны (позиция 2).Таким образом, напряженное состояние продольной панели остаетсяминимальным и постоянным независимо от высоты здания, что позволяет иметьпродольные панели постоянной толщины (f), расчет которой произведен в п. 4.3,что упрощает производство и монтаж, а также приводит к экономии материалов.Как указывалось ранее в п.
2.7 – 2.8, согласно рисунку 11, для полученияразнообразных планировочных решений и пластических решений фасадов пилоны(позиция 2) могут располагаться относительно продольных панелей в различныхсочетаниях как снаружи, так и внутри, а также смешанно.Продольная панель (позиция 1) в каждом вертикальном стыке панелейсоединена с пилонами (позиция 2). Опорные площадки (позиция 6 на рисунке 42)сопряжения продольных панелей (позиция 1) с пилонами (позиция 2) устраиваютсяна высоте, превышающей расположение центра тяжести продольной панели на 10% полной ее высоты.
Для их сопряжения используются закладные детали (позиция7 на рисунке 42). Этим обеспечивается монтажная устойчивость продольнойпанели без применения монтажной оснастки, чем ускоряется монтаж здания идостигается экономия от отказа от оснастки. Расположение опорных площадоквблизи половины высоты панелей обеспечивает прочность опорных консолей насрез по бетону.Согласно п. 3.1.5 – 3.1.7 для достижения прочности и жесткости дисковмеждуэтажных перекрытий, обеспечивающих поперечную устойчивость здания,плиты перекрытий (позиция 3) запроектированы таким образом, что позволяютсоздать единый диск перекрытия путем непрерывного армирования (позиции 8 и 9на рисунке 41), ориентированного вдоль продольных стен и расположенного попрямым линиям в зоне наиболее опасного воздействия изгибающего момента отдействия сейсмической нагрузки в плоскости перекрытия (позиция 8) и в центрепролета в соответствии с требованиями норм проектирования [114].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
