цнииск им. В А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

ЛЕНЗНИИЭП ГОСГРАЖДАНСТРОЯ ПРИ ГОССТРОЕ СССР

---

ПОСОБИЕ ПО РАСЧЕТУ

КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ

ЗДАНИЙ

Выпуск 4

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИМ. В. л. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ЗОНАЛЬНЫЙ J1АУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ типового и ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ГОСГРАЖДАНСТРОЯ ПРИ ГОССТРОЕ СССР

---

ПОСОБИЕ ПО РАСЧЕТУ

КРУПНОПАНЕЛ ЬНЫХ ЗДАНИЙ

Выпуск 4

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

С увеличением ширины плиты эта длина возрастает и при Ь_К^2В₀ (где В₀ — длина плиты между опорами) она становится равной ширине перекрытия В₀, что характерно для здания I типа.

Таким образом, конструкции крупнопанельных зданий могут рассчитываться как плоские системы (т. е. как здания II типа) при

Ь_К<2В₀.    (1)

2.4.    Наружные и внутренние стены крупнопанельных зданий в связи с наличием проемов и частой разрезкой горизонтальными и вертикальными швами обладают конструктивной анизотропией (ортотропией).

Точный расчет таких систем представляет большие трудности. Для упрощения расчетов целесообразно расчетные схемы зданий е помощью соответствующих преобразований привести к сплошным квазиизотропным однослойным и многослойным пластинкам, заделанным но одной стороне и имеющим однородные физико-механические показатели слоев.

Для таких пластинок имеются готовые решения, которые могут быть использованы для определения температурных усилий и перемещений стен и перекрытий зданий (см. табл. 1).

При этом определяются:

а)    приведенные значения жесткостных характеристик однослойного сечения (продольная, изгибная и сдвиговая жесткости в пределах рассматриваемого этажа);

б)    приведенные геометрические характеристики однослойного и многослойного сечения (приведенные высоты этажей /г₀ и здания Но);

в)    приведенные значения средних температур i_Kp и коэффициентов линейного расширения а_ср для многослойных сечений с учетом жесткостных характеристик отдельных слоев.

Жесткостные характеристики

2.5.    Жесткостные характеристики конструкций крупнопанельных зданий при растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге вычисляются с учетом неупругих деформаций, трещинообра'зования и податливости соединений.

Для элементов стен и перекрытий (панели, плиты) с отверстиями (оконными, дверными и т. п.) продольная, изгибная и сдвиговая жесткость определяется с учетом трещин. Для сплошных элементов (без отверстий) про-

дольная жесткость определяется с учетом трещин, а из-гибная и сдвиговая жесткости определяются без учета трещин, как для целого сечения.

Длительное действие нагрузки учитывается путем умножения начальных модулей упругости бетона Еб и Gq на коэффициенты: для тяжелого и легкого бетонов v = = 0,5, для ячеистого бетона v = 0,4.

2.6. Стены и перекрытия крупнопанельных зданий состоят из сборных элементов (плит, панелей) и их соединений (стыки, опоры, связи), которые обладают различными жесткостями при растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге.

В связи с этим для сборных элементов стен, перегородок и перекрытий вводится понятие «приведенной» жесткости или податливости, которая в обобщенном виде учитывает деформативные свойства как отдельных элементов, так и их соединений (связей).

При этом считается, что продольные усилия от одного элемента к другому передаются только посредством связей.

Продольная жесткость (податливость) составных стержней

Конструкции крупнопанельных зданий (стены, перекрытия) представляют собой составные стержни с параллельным или последовательным соединением элементов (панелей, плит и т. п., рис. 3). Продольную жесткость таких стержней удобно привести к условной эквивалентной жесткости [EF] сплошного однородного стержня.

2.7. Приведенная продольная жесткость составного стержня длиной / при параллельном соединении элементов (рис. 3,а) равна:

п

[£Л = 2^£'^-    (2)

1

где EiFi — продольная жесткость /-го элемента; п — число элементов в стержне.

Соответствующая приведенная податливость составного стержня равна:

п    п

2 'А/ 1    1

11

где Ci — коэффициент податливости /-го однослойного элемента.

Приведенный коэффициент податливости составного стержня длиной / равен:

п

с=Ус<,    (7)

1

а соответствующая приведенная податливость равна:

, ^п

ь = с/1= — У а.    (8)

1

2.9.    Приведенная продольная жесткость составного стержня длиной / со смешанным соединением элементов (последовательное соединение однослойных и многослойных элементов с параллельным соединением слоев, рис. 3,0) определяется по формуле (5).

где

п

2    = 2 с\ +2 с\\    (9)

1

Ci— коэффициент податливости f-.ro однослойного элемента определяется по формуле (6); ci —приведенный коэффициент податливости многослойного элемента с параллельным соединением слоев, определяется по формуле (4).

Продольная жесткость элементов стен и перекрытий

2.10.    Стены и перекрытия состоят из панелей или плит и их соединений (стыков), которые можно рассматривать как составные стержни с последовательным соединением элементов (панелей и стыков), обладающих разными продольными податливостями (жесткостями). Наиболее часто встречающиеся типы соединений стен и перекрытий показаны на рис. 4 (индексы: стены — «п», перекрытия — «к», стыки — «с»).

2.11.    Коэффициент приведенной податливости элементов стен и перекрытий на длине 1_т (-расстояние между осями стыков, стен и т. п.) в соответствии с формулой (7) равен:

^сп (к)    (к)    ~Ь^гс»    (^,0)

где с_п(к)— коэффициент податливости панели (плиты перекрытия) ;

с_с — коэффициент податливости стыка (связей).

13

2.12. Коэффициент податливости Сщк) панели (плиты) определяется по формулам: при наличии трещин в бетоне

Фа (к) ^сп(к)- Е_ЛР_Л ^;

при отсутствии трещин

^Сп(к)“

--/—^К) п \ - <¹²>

v Еб + ~ fa J

где ф_а=0,7 — коэффициент, учитывающий работу бетона между трещинами; £_а, £б — модули упругости арматуры и бетона;

л = £_я/Яб; (13)

v=0,5 — коэффициент упругости; f_a, fe — расчетная площадь сечения арматуры и бетона.

2.13. В формулах (11) и (12) расчетные площади сечения арматуры f_a и бетона Fo учитываются только в пределах зоны влияния связей и проемов.

Примеры построения зон влияния связей и проемов для сплошных панелей, а также для панелей и плит перекрытий с проемами показаны на рис. 5 (пунктир).

При равномерном армировании сплошных панелей и плит треугольную зону влияния связей рекомендуется заменять равнове-

14

ликой по площади прямоугольной зоной (штрихпунктир) высотой h_tt и h_lt (рис. 5, а, б, в, заштриховано).

Для сплошных прямоугольных панелей шириной Ь и высотой h высота зоны влияния связей принимается равной (рис. 5,а):

при6<2Л /г_в = Л_н = &/4;    (14)

при b^2h h_B = h_H = b/2.

Для монолитных и сборных замоноличенных перекрытий с проемами (отверстиями, рис. 2, б; 5, в) при вычислении коэффициента с* по формуле (4) расчетная длина перекрытия в зоне отверстия принимается равной

1_к,о = 1о + Ь₀12,    (15)

где /о, Ь₀ — длина и ширина проема;

расчетная длина перекрытия у торца (рис. 5, б) равна

/_к,1 = —^о/4,    (16)

где В₀ — ширина перекрытия.

15

ПРЕДИСЛОВИЬ

•Конструкции кргугонопаиельных зданий представляют собой сочетание бетонных и железобетонных элементов, которые помимо температурных деформаций испытывают также деформации, связанные с изменениями их влажности (периодические сорбционные деформации и усадка).

При колебаниях температуры, влажности и усадке в стенах и перекрытиях крупнопанельных зданий могут возникать большие усилия и деформации, которые часто являются причиной различного рода повреждений (трещины, разрывы панелей и овязей, сколы опор и т. п.). Эти повреждения могут быть причиной снижения несущей способности, долговечности и эксплуатационной пригодности конструкций крупнопанельных зданий. В целях предотвращения указанных •повреждеаиий конструкции крупнопанельных зданий следует рассчитывать на темщоратурно-далажмоспные воздействия и усэдму.

Расчетный метод позволяет путем рационального -выбора конструкций элементов стен, перекрытий и их соединений возводить здания большой длины без разрезки их температурными швами. Последнее дает возможность уменьшить число тип-оразмеров сборных элементов, улучшить конструктивно-планировочное решение здания и снизить стоимость строительной части здания на 1—2%.

Методика расчета крупнопанельных зданий на температуряо -влажностные лоодействия до настоящего времени отсутствовала Специальные исследования, проведенные в последние годы в ЦНИИСК им. Кучеренко, Л-енЗНИИЭП и других организациях, позволили разработать методику -выбора расчетных значений температур, влажности и усадки, а также определения усилий и деформаций, которые возникают при этом в конструкциях зданий.

В целях упрощения расчетов конструкции зданий рассчитываются на действие так .называемой приведенной температуры, учитывающей совместное действие температуры, «влажности и усадки бетона.

В настоящем выпуске пособия излагаются два способа расчета крупнопанельных зданий на действие приведенной температуры:

а) как однослойных или многослойных квазиизотрапных пластинок;

б) как горизонтальных составных стержней.

Расчет зданий как пластинок (разделы 1, 2, 4 и приложения 1, 2, в) разработан в отделении прочности крупнопанельных и каменных ятаний ЦНИИСК им. Кучеренко канд. тсхи. наук А. А. Емельяновым.

Расчет зданий как составных стержней (раздел 3 и приложение 4) разработан на основе теории составных стержней проф. А. Р. Ржаницььна в отделе конструкций ЛонЗНИИЭП инж. И. Н. Сидько. Изложенные в пособии методы расчета иллюстрируются примерами.

Пособие выпущено под общей редакцией д-ра тсхн. наук проф. С. В. Полякова, д-ра техн. наук проф. А. Р. Ржаннцына, д-ра техн. .наук проф. С. А. Семенцова, д-ра техн. наук проф. Н. В. Морозова.

I* За-к. 264

1. РАСЧЕТ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИИ НА ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ И УСАДКУ

Основные положения

1.1.    Конструкции крупнопанельных зданий в связи с типизацией и унификацией строительных деталей представляют собой регулярные (примерно равное членение по длине и высоте) статически неопределимые пространственные системы, состоящие из сборных железобетонных элементов типа пластин (панелей, плит), соединенных между собой точечными или непрерывными связями. При изменении температуры, влажности и усадке в конструкциях зданий вследствие заделки стен в основание, а также вследствие взаимодействия наружных и внутренних конструкций, имеющих равные температурно-влажностные деформации, возникают температурные усилия и деформации как в плоскости (осевые), так и из плоскости конструкций.

Продольные температурные усилия и деформации, возникающие в плоскости несущих и ограждающих конструкций, вызываются изменением приведенной средней температуры сечения Дt. Температурные усилия и деформации из плоскости конструкций возникают при изменении перепада приведенной температуры по толщине Д0.

Расчет зданий на температуры At и Д0 производится раздельно. При совместном действии этих температур (наружные стены отапливаемых зданий) температурные усилия, а также деформации при расчете в упругой стадии суммируются на основе принципа независимости действия сил.

Примечай и е. Под приведенной температурой понимается условная температура, учитывающая совместное действие годовых и суточных колебаний температуры наружного и внутреннего воздуха и эквивалентных температур солнечной радиации, годовых колебаний относительной влажности воздуха и усадки.

1.2.    Расчетные значения приведенных средних температур At и Д0 для различных климатических районов СССР принимаются в соответствии с рекомендациями приложения 1, которые в развитие СНиП по нагрузкам и воздействиям учитывают также влияние периодических влажностных воздействий и усадки.

Расчет производится на наиболее неблагоприятные

4

сочетания летних (июльских) и зимних (январских) приведенных температур, которые могут быть как в период строительства, так и в период эксплуатации зданий.

В строительный период расчет производится как для неотапливаемых зданий без учета влияния усадки.

В период эксплуатации расчет ведется на совместное действие приведенных температур и усадки при наиболее неблагоприятном их сочетании зимой (понижение температуры плюс усадка).

1.3.    Расчет усилий и деформаций конструкций на изменение температур Дt и Д0 выполняется в упругой стадии. Влияние неупругих деформаций (ползучести, пластичности и т. п.) и трещинообразования учитывается в соответствии с указаниями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.

1.4.    Расчет усилий и деформаций стен и перекрытий на действие температуры At производится с учетом податливости сборных элементов, их стыковых соединений и основания.

Податливыми основаниями могут рассматриваться как искусственные (свайные или рамные фундаменты, встроенные первые этажи зданий и т. п.), так и естественные основания (грунты), способные деформироваться или смещаться в горизонтальном направлении под действием температурных сил (рис. 1).

Примечание. Податливостью грунтового основания зданий на сплошных ленточных фундаментах можно пренебречь.

1.5.    В зависимости от конструктивного решения здания, физико-механических характеристик применяемых материалов н распределения температуры в плоскости стен и пе-

рекрытий расчет крупнопанельных зданий на действие температуры А/ может выполняться.

а)    как однослойных или многослойных квазиизотроп-ных пластинок (см. раздел 2);

б)    как плоских или пространственных горизонтальных составных стержней (см. раздел 3).

Расчет крупнопанельных зданий как квазиизотропных пластинок производится в случаях когда средние температуры А/ и коэффициенты температурного расширения стен или перекрытий а по высоте и длине здания одина-ковые. В случаях когда значения А^ и а для стен или перекрытий по высоте здания различные, расчет здания выполняется как системы горизонтальных составных стержней.

1.6. Расчет ограждающих конструкций отапливаемых зданий (наружные стены, покрытия) на изменение перепада температуры АО по толщине (см. раздел 4) производится с учетом изгибной жесткости и податливости стыков и условий закрепления панелей но контуру.

Для многослойных стен с гибкими связями, обеспечивающими свободное смещение наружных слоев относительно внутренних, этот расчет может не производиться.

Изгибная и продольная жесткости элементов конструкций и их стыков определяются в соответствии с указаниями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций как для армированных бетонных сечений с учетом трещин, пластических свойств и ползучести бетона.

2. РАСЧЕТ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ

КАК ОДНОСЛОЙНЫХ И МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛАСТИНОК

НА ДЕЙСТВИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Выбор расчетной схемы

2.1. Бескаркасные крупнопанельные здания в зависимости от способа опираиия перекрытий на стены подразделяются на здания с продольными и поперечными несущими стенами (рис. 2).

В поперечном направлении такие здания представляют собой коробчатые брусья, образованные системой вертикальных (стены) и горизонтальных (перекрытия) диафрагм, которые состоят из сборных элементов, соединенных друг с другом с .помощью связей.

Для выбора расчетной схемы зданий при расчете их на действие температуры основное значение имеет величина продольной и сдвиговой жесткостей перекрытий,

6

которые зависят от разрезности перекрытий, способа опирания их на степы и степени монолитности. При этом возможны два основных типа расчетных схем зданий.

2.2.    К первому типу относятся здания с монолитными, сборно-монолитными перекрытиями, а также здания со сборными перекрытиями и платформенным опиранием плит на поперечные стены по схемам А (плиты-настилы) и Б (плиты «на комнату»), показанным на рис.

2,6. Такие перекрытия обладают большой сдвиговой жесткостью и могут воспринимать значительные растягивающие и сжимающие усилия по линии действия температурных сил (вдоль здания).

При наличии связей с продольными стенами такие перекрытия взаимодействуют со стенами как жесткие диафрагмы и при определении жесткостных характеристик здания их сечение следует учитывать полностью.

Таким образом, здание I типа можно рассматривать или как коробчатый брус, поперечное сечение которого включает элементы наружных и внутренних продольных стен и перекрытий (рис. 2, д), или как многослойную пластинку, слоями которой являются наружные и внутренние продольные стены, а связями (или жесткими распорками), обеспечивающими совместную работу слоев,— перекрытия и поперечные стены.

2.3.    Ко второму типу относятся здания с продольными несущими стенами и сборными незамоноличенными перекрытиями или с перекрытиями, имеющими частую разрезку поперечными швами (рис. 2,е). Такие перекрытия в продольном направлении не работают на растяжение, а их сдвиговая жесткость бывает небольшая или отсутствует.

Небольшая сдвиговая жесткость перекрытий позволяет не учитывать совместную работу наружных и внутренних продольных стен. В этом случае пространственная система здания (коробчатый брус) распадается на несколько плоских систем пластин по числу продольных стен.

Такие системы могут рассматриваться как однослойные пластинки, заделанные в основание.

Зона взаимодействия плит перекрытий с продольными стенами ограничивается областью заделки (рис. 2, в штриховка). Глубина зоны зависит от ширины плиты перекрытия Ь_к на опоре и равна примерно bj>2. Очертание зоны условно принимается треугольным, а расчетная длина плиты перекрытия, вовлекаемая в работу со стенами, .принимается равной Ь„/4.

7