Строительство крупнопанельных зданий высотой девять и более этажей поставило перед проектировщиками и исследователями ряд сложных задач по созданию методики расчета, наиболее близко отвечающей действительной работе конструкций. Если при массовом возведении зданий высотой в пять этажей вопросы прочности и жесткости не были решающими, то для зданий повышенной этажности они становятся важнейшими.
Конструкция крупнопанельного здания повышенной этажности представляет собой сложную многократно статически неопределимую пространственную систему, составленную из пластинок, ослабленных проемами и соединенных между собой податливыми связями. Поэтому задача определения напряженного состояния и деформаций конструкций от вертикальных и горизонтальных (ветровых) нагрузок и температурных воздействий, а также от неравномерных осадок основания является весьма сложной.
В качестве расчетной модели крупнопанельного здания может быть принята ортотропная система, составленная из отдельных пластинок, соединенных между собой упругими связями сдвига и упругими поперечными связями (рис. 8.1). Пластинки в своей плоскости рассматриваются как жесткие диски. Однако при сделанных предпосылках трудно получить числовые решения уравнений относительных перемещений пластинок как жестких дисков вследствие их большого количества в здании. Упрощения можно добиться, если здание рассматривать как непрерывную тонкостенную призматическую оболочку - коробку многосвязного сечения с поперечными и продольными диафрагмами; устойчивость и совместная работа диафрагм обеспечивается горизонтальными дисками перекрытий (см. рис. 8.1, а). Предлагаемая расчетная схема отвечает конструктивной системе панельного дома с поперечными и продоль-
ными (в том числе наружными) несущими стенами, т. е. типу дома высотой 9-12 этажей. Указанная расчетная схема может быть с достаточной для практики точностью представлена в виде отдельных вертикальных стен составного двутаврового или швеллерного сечения.
Расчетная схема зданий повышенной этажности - выше 9-12 этажей, в которых наружные стены становятся навесными и потому не участвуют в восприятии вертикальных нагрузок, может быть представлена в виде системы вертикальных поперечных и внутренних продольных стен-диафрагм, "развязанных" междуэтажными перекрытиями (см. рис. 8,1, г).
В этих схемах горизонтальные диски перекрытий могут быть приняты как не-деформируемые, что в значительной мере отвечает их действительной работе.
Расчет осложняется тем, что в систему несущих стен здания входят как глухие стены, так и стены с проемами, имеющие различную жесткость и потому по-разному участвующие в общей пространственной работе здания.
Упругие линии деформации глухих стен и конструкций с проемами, не связанных между собой, при одинаковой нагрузке имеют разную форму и описываются различными уравнениями. Связанные перекрытиями эти конструкции вынуждены изгибаться одинаково, что приводит к неравномерному распределению между ними общей нагрузки, действующей на здание. Поэтому обычные методы независимого расчета отдельных диафрагм на нагрузку, определяемую по грузовой площади, могут привести к существенным ошибкам.
Расчет крупнопанельного здания состоит из двух основных частей - определения действующих усилий и расчета конструкций здания на эти усилия. Кроме того, проверяется жесткость здания; с этой целью нормативными документами ограничивается ускорение колебаний на уровне верха здания при действии ветровой нагрузки.
Статический расчет должен определять краевые усилия по периметру каждой панели, включая нормальные и касательные усилия по всем граням и моменты, действующие из плоскости и в плоскости панелей. Панель должна рассчитываться на прочность, деформации и трещиностоикость при заданных краевых условиях, и на основе такого расчета назначаются оптимальные сечения, количество и расположение арматуры.
o На величины усилий в несущих конструкциях заметно влияет внецентренность приложения вертикальной нагрузки, вызванная несимметричным относительно. центральной продольной оси здания расположением нагрузок и проемов во внутренних стенах.
Поэтому при расчете несущих конструкций сооружения с учетом указанных положений необходимо принимать во внимание совместную пространственную работу в здании разнотипных несущих конструкций под действием горизонтальных и внецентренных вертикальных нагрузок.
Многократная статическая неопределимость системы, образуемой стенами и перекрытиями, приводит при отсутствии упрощений к необходимости совместного решения сотен алгебраических уравнений. Здесь широкие возможности открывает применение электронных вычислительных машин. Вместе с тем изучение действительной работы панельных конструкций позволило с достаточной для практических целей точностью отработать упрощенные методы расчетов как по определению усилий, так и жесткостных характеристик, которыми следует пользоваться в практике проектирования. Такие методы положены, в частности, в основу "Указаний по проектированию конструкций крупнопанельных бескаркасных жилых домов высотой 10-16 этажей", разработанных ЦНИИЭП жилища и ЦНИИСК.
Из расчетных положений, содержащихся в Указаниях, здесь даны только те, которые наиболее часто встречаются в практике проектирования. Приведены также практические рекомендации по упрощению отдельных расчетов и данные по подбору сечений конструкций.
