Строительство зданий в сейсмических районах
Сейсмическими называют районы, в которых возможны землетрясения. Сейсмические воздействия относятся к динамическим. Силы землетрясения оцениваются по 12-ти бальной шкале и принимают по картам сейсмического районирования.
Землетрясения силой до 6 баллов не вызывают заметных повреждений в строениях и поэтому практически не учитываются, предъявляя повышенные требования к качеству монтажа. В 7 баллов вызывают трещины и другие повреждения в стенах каменных зданий. В 8 баллов – значительные повреждения и отдельные разрушения, в 9 баллов – сильные разрушения и обвалы зданий. При землетрясениях в 10 баллов строить экономически не целесообразно.
Степень сейсмического воздействия зависит от грунтовых условий. При строительстве на плотных и сухих грунтах сейсмические воздействия ослабевают, а на рыхлых и водонасыщенных грунтах – усиливаются. Неблагоприятны участки с расчлененным рельефом (овраги, обрывистые берега и т.д.).
Сейсмостойкость здания обеспечивается:
· Выбором благоприятной в сейсмическом отношение площадки строительства, конструктивно-планировочной схемы и материалами;
· Применение специальных конструктивных мероприятий;
· Соответствующим расчетом несущих и ограждающих конструкций; особенно высоким качеством выполнения строительно-монтажных работ.
Принципы проектирования сейсмостойких зданий и сооружений:
1. при выборе объемно-планировочных и конструктивных решений необходимо обеспечивать симметричное относительно их главных осей и равномерное в плане распределение масс и жесткостей. Несоблюдение этого условия может привести к интенсивному развитию крутящихся моментов в плане здания и приведение к концентрации усилий на отдельных несущих конструкциях.
2. здание в плане рекомендуется простое очертание (круг, квадрат, прямоугольник). Не рекомендуется возводить пристройки и ассиметрично располагать лестничные клетки.
3. здание большое по площади и со сложным очертанием расчленяют на отдельные блоки с антисейсмическими деформационными швами.
4. основные несущие конструкции должны быть монолитными и однородные. Им придают равнопрочность, так как преждевременный выход из строя слабых узлов и элементов может привести к разрушению здания до исчерпания несущей способности основных конструкций.
5. при проектирования сборных элементов по возможности укрупняют их, тем самым уменьшая количество стыков. Стыки располагают вне зоны максимальных усилий.
6. поскольку величина сейсмических нагрузок зависит от веса здания, стремятся уменьшить вес здания и полезных нагрузок.
Сейсмостойкие здания и сооружения проектируют по:
o жесткой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов (диафрагм), работающих под действием сейсмической нагрузки преимущественно на сдвиг и обладающих малыми деформациями. Способствует затуханию колебаний;
o по гибкой конструктивной схеме из несущих вертикальных элементов, работающих под действием сейсмических толчков преимущественно на изгиб. Снижает сейсмическую нагрузку на здание.
Конструктивные особенности сейсмостойких зданий:
В зданиях с несущими стенами предусматривают ленточные фундаменты, по подушке фундамента и по обрезу устраивают армированные пояса, выполненные укладкой 4 продольных стержней диаметром 8-12 м. связанные через 30-40 см поперечными стержнями диаметром 6 мм.
В каркасных зданиях колонны устанавливают на отдельно стоящие фундаменты стаканного типа, фундаментные балками служат распорками- связями, которые крепят к фундаментам сваркой закладных деталей. Фундаментные балки укладывают в обоих направлениях. Над стыками фундаментных балок укладывают симметрично оси ряда арматурную сетку длиной 2 м из стержней диаметром 8-10мм.
Для зданий повышенной этажности рекомендуют устраивать фундаменты в виде перекрестных лент или сплошных плит.
Хорошей сейсмостойкостью обладают фундаменты круглой формы, которые укладываются на песчано-гравийную подушку, заключенную в цилиндрическую обойму- оболочку. Подушка является амортизатором.
Для сейсмостойких зданий можно применять и свайные фундаменты. Ростверк в пределах отсека устраивают непрерывным, нижним, в одном уровне.
Наружные стены каркасных зданий также устраивают навесными или самонесущими.
При этом при превышение высоты стены 12,9 и 6 соответственно предусматривают конструктивное вертикальное продольное армирование. Процент армирования не менее 0,1%.
Для обеспечения деформаций между колонной и стеной устраивают зазор 20 мм, в местах пересечения поперечных и продольных стен устраивают вертикальные антисейсмические швы на всю высоту стены.
В навесных стенах помимо вертикальных швов предусматривают горизонтальные антисейсмические швы по всей длине стены на уровне низа каждого навесного участка, заполняемые эластичным материалом.
Каменные стены армируют сварными сетками. В каменных зданиях на уровне плит покрытия и верха оконных проемов устраивают антисейсмические пояса. Их выполняют из сборного или монолитного ж/бетона и соединяют с каркасом анкерами. Ширина поясов равна толщине стены, высота не менее 150 мм.
Для восприятия горизонтальных сейсмических нагрузок стыки между плитами армируется каркасом и бетонируется.
Бетонируются стыки ригеля с колонной, плит перекрытия с ригелем с сваркой выпусков арматуры.
9.1.1.Объемно-планировочные решения промышленных зданий
На практике наиболее часто встречаются одноэтажные полносборные промышленные здания площадью 3. 20 тыс. м2. Они могут быть бескрановыми или оборудованными мостовыми электрическими кранами. Пролеты зданий составляют 12, 18, 24 и 30 м, шаг колонн 6 и 12 м, высота зданий от 8,4 до 18 м. Масса сборных элементов составляет от 2,5 до 33 т. Здания характеризуются однотипными ячейками, конструкциями и большими размерами в продольном и поперечном направлениях.
Основные достоинства одноэтажных промышленных зданий — относительная дешевизна, возможность применять разреженную сетку колонн и передавать нагрузки от технологического оборудования непосредственно на грунт. Такие здания обычно строят прямоугольного очертания в плане, без перепадов высот, с пролетами в одном направлении.
Разработаны универсальные объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, которые позволяют применять индустриальные методы монтажа. Установлено ограниченное число взаимосочетаний параметров зданий или габаритных схем. Размеры пролетов связаны с определенными высотой и шагом колонн, надкрановыми габаритами. Все элементы каркаса, ограждения и покрытия одноэтажных зданий кратны номинальным размерам укрупненных модулей: планировочного — 6 м, высотного — 1,2 м.
Строительство зданий в сейсмических районах
ЛЕКЦИЯ № 20
| 20. Строительство зданий в особых условиях и районах. |
| 20.1 Строительство зданий в сейсмических районах………………………………………………324 |
| 20.2 Строительство на вечномерзлых грунтах………………………………………………328 |
| 20.3 Строительство на просадочных грунтах…………..330 |
| 20.4 Строительство на подрабатываемых территориях…………………………………………333 |
| 20.5 Строительство в условиях жаркого климата……………………………………………. 335 |
20.Строительство в особых условиях и районах.
Особые условия строительства и районы – такие, в которых здания при эксплуатации подвергаются дополнительным воздействиям, вызывающим деформации и даже разрушение зданий или ухудшающим санитарно – гигиенические качества.
В сейсмических районах или в районах горных выработок такие деформации и разрушения могут возникнуть мгновенно. Направление и величина действующих сил на фундаменты зданий в сейсмических районах или место и размеры просадочных явлений в районах горных выработок заранее неизвестны.
В районах с вечно мерзлыми грунтами и при строительстве на макропористых просадочных грунтах причиной деформации зданий является потеря несущей способности оснований при нарушение связи между частицами грунта, сцементированные льдом в вечномерзлых грунтах и солями кальция в лессовых отложениях макропористых грунтов. Просадочные явления в этих районах хотя и достигают значительной величины, но, как правило, не носят мгновенного характера и могут быть заранее учтены при проектировании и строительстве.
К особым условиям относят также строительство в районах с жарким климатом, где для защиты зданий от перегрева предусматривают ряд конструктивных, планировочных и других мероприятий.
Районы, подвергающие периодически воздействию землетрясений, называются сейсмическими. Сейсмические зоны в пределах нашей страны: Прикарпатье, Крым, Кавказ, Узбекистан, Туркмения и другие республики в Средней Азии, Алтай и Саяны, Прибайкалье, Верхоянская зона, Чукотка, Дальний Восток, Сахалин, Камчатка и Курильские острова.
Сила землетрясения оценивается по 12- бальной шкале. Сейсмичность определяется по картам сейсмического районирования территории РФ или по списку основных населенных пунктов, расположенных в сейсмических районах. Землетрясение в 6 балов и менее обычно не причиняют существенного вреда зданиям, а интенсивностью в 7-9 баллов приводят к серьезным повреждениям, а иногда и разрушениям.
Различают три основных типа сейсмических волн:
1. Глубинные продольные волны имеют радиальное направление и представляют собой быструю смену сжатия и растяжения вещества, сопровождаемую изменением его объема. Направление распространения продольной волны совпадает с направлением колебания частиц. Скорость
их распространения в земной коре достигает 7-8 км/сек.
2. Глубинные поперечные волны имеют направление перпендикулярное продольным волнам. Скорость 4- 4,5 км/сек.
3.Поверхностные волны характеризуются волнообразными качающимися колебаниями верхних слоев земной коры. Эти волны возникают у поверхности земли при переходе глубинных продольных волн из упругой в менее упругую среду.
20.1.1. Принцып проектирования здания в сейсмических районах и конструктивные треования к ним.
При планировке населенных мест в сейсмических районах крупные строительные зоны следует расчленять незастроенными пространствами (например, полосами зеленых насаждений, площадями, каналами и тому подобными преградами), препятствующими распространению пожаров.
В сейсмических районах желательно несколько увеличить ширину улиц и размеры пожарных разрывов между зданиями против обычно назначаемых по нормам (примерно на 15-20%).
При проектировании зданий и сооружений для сейсмических районов необходимо руководствоваться следующими принципами: снижением сейсмических нагрузок путем применения рациональных конструктивных схем, а также облегченных несущих и ограждающих конструкций, обеспечивающих максимальное снижение массы проектируемых зданий и сооружений. Объемно-планировочное и конструктивное решения зданий и сооружений должны удовлетворять условиям симметрии и равномерного распределения масс и жесткостей (рис. 20.2);
в тех случаях, когда по архитектурно-планировочным соображениям нельзя избежать сложного очертания здания в плане, его следует разделять антисейсмическими швами на отсеки простой формы (квадрат, прямоугольник) без входящих углов (рис. 20.1);
фундаменты здания или его отсеков, как правило, надлежит закладывать на одном уровне. Под несущие каменные стены надо применять ленточные фундаменты при устройстве свайных фундаментов следует отдавать предпочтение железобетонным сваям-стойкам. Ростверки необходимо заглублять в грунт.
 |  |
| Рисунок- 20.1 Схема разрезки здания со сложной конфигурацией в плане на самостоятельные отсеки: а) нерекомендуемое решение; б) рекомендуемое решение | Рисунок-20.2 Схема распределения жесткостей в плане здания: а) рекомендуемая симметричная; б) нерекомендуемая ассиметричная; в) то же, с изломом внутренних стен |
В каркасных зданиях и сооружениях конструкцией, воспринимающей горизонтальную сейсмическую нагрузку, может служить каркас, каркас с заполнением, каркас с вертикальными связями или диафрагмами жесткости.
Узлы железобетонных каркасов необходимо усиливать посредством установки арматурных сеток или замкнутой поперечной арматуры.
Диафрагмы и связи, воспринимающие горизонтальную нагрузку, следует устраивать всю высоту зданий, располагая их симметрично и равномерно.
В качестве ограждений каркасных зданий надо применять легкие навесные панели.
Кладка заполнения каркаса должна быть связана с его стойками арматурными выпусками длиной не менее 70 см, располагаемыми через 50 см по высоте.
Кладка самонесущих стен должна иметь гибкие связи с каркасом. Высота таких стен в районах сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов не должна превышать 18, 16 и 9м соответственно.
Крупнопанельные здания необходимо сооружать преимущественно с продольными и поперечными стенами, воспринимающими сейсмические нагрузки. Их конструкции должны обеспечивать совместную пространственную работу всех стен и перекрытий. Для этого следует панели стен и перекрытий проектировать возможно более крупногабаритными; в соединениях панелей стен и перекрытий предусматривать устройство уширенных армированных швов, замоноличиваемых бетоном с пониженной усадкой и другими способами; предусматривать по возможности одинаковую жесткость стен, воспринимающих сейсмическую нагрузку.
Расстояния между поперечными стенами не должны быть более 6,5 м. Стеновые панели должны армироваться двойной арматурой в виде пространственных каркасов или сварных сеток.
Соединение панелей следует выполнять посредством сварки выпусков рабочей арматуры или специально заделанных анкерных стержней с нанесением слоя антикоррозионной защиты и замоноличиванием стыков бетоном.
В зданиях с несущими стенами из каменной кладки рекомендуется в пределах отсека конструкцию и материал принимать одинаковыми, простенки и проемы делать одинаковой ширины.
Конструкции должны воспринимать одновременное действие как горизонтально, так и вертикально направленных сил.
Высота этажей зданий с несущими каменными стенами не должна
превышать при сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно 6, 5 и 4 м, а отношение высоты этажа к толщине стены не должно быть более 12.
С целью максимального снижения массы в покрытиях производственных и общественных зданий с сейсмичностью 8 и 9 баллов при пролетах 18 м и более необходимо, как правило, применять металлические фермы и алюминиевые панели или стальной профилированный настил. В этих случаях могут применяться также асбестоцементные волнистые листы усиленного профиля. В качестве утеплителя рекомендуется применять эффективные материалы (пенополистирол и др.). В уровне перекрытий необходимо предусматривать устройство антисейсмических поясов (как правило, на всю ширину стены) по всем продольным и поперечным стенам, выполняемых обычно в монолитном железобетоне с непрерывным армированием. Высота пояса должна быть не менее 15 см.
В сопряжениях стен необходимо укладывать арматурные сетки.
Покрытия и перекрытия зданий должны быть жесткими в горизонтальной плоскости и связаны с вертикальными несущими конструкциями.
Сборные железобетонные перекрытия и покрытия необходимо замоноличивать:
устройством железобетонных антисейсмических поясов с заанкериванием в них панелей перекрытий и заливкой швов между панелями цементным раствором;
устройством монолитных обвязок с заанкериванием панелей перекрытия в обвязке и применением связей между панелями, воспринимающих сдвигающие усилия;
без устройства антисейсмических поясов, но с применением между панелями, а также между панелями и элементами каркаса связей в виде армированных шпонок, выпусков петель, анкеров и др.
20.2. Строительство на вечномерзлых грунтах.
Своеобразие природных условии Крайнего Севера и Северо-востока СССР (суровый климат, вечномерзлое состояние грунтов, зимние ветры больших скоростей, снежные заносы и др.) оказывает существенное влияние на объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, а также на способы устройства оснований и фундаментов.
Проектируя основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах, следует предусматривать меры, обеспечивающие необходимые эксплуатационные качества и долговечность зданий и сооружений. Достигают этого посредством выбора или создания надежного
основания, исключающего появление недопустимых деформаций в зданиях и сооружениях.
В зависимости от природных условий и особенностей зданий (сооружений) может быть принят один из принятых принципов использования вечномерзлых грунтов для основания здания (сооружения).
Выбор того или иного принципа использования грунтов основания, а также средств, которыми это состояние (мерзлое или талое) достигается, для каждого случая производится применительно к конкретным условиям с учетом данных технико-экономических расчетов.
Для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии и обеспечения их расчетного теплового режима предусматривается устройство холодных подполий (рис. 20.3), холодных первых этажей зданий, охлаждающих труб и каналов.
Использование грунтов оснований по принципу 1 рекомендуется в большинстве случаев, если грунт в природных условиях находится в твердомерзлом состоянии.
Использование грунтов оснований по принципу 2 рекомендуется при неглубоком залегании скальных грунтов.
Для зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах по принципу 1, в большинстве случаев рекомендуется применять свайные и сборные столбчатые фундаменты.
Фундаменты ленточные и в виде сплошных плит допускается применять в зданиях или сооружениях, возводимых на подсыпках.
При использовании в качестве основания грунтов, оттаявших в процессе эксплуатации или предварительно, можно применять фундаменты в виде лент, плит, столбчатые фундаменты, а также сваи-стойки или глубокие опоры.
В зданиях и сооружениях с жесткой конструктивной схемой необходимо:
продольные и поперечные стены располагать по возможности симметрично относительно главных осей здания (отсека); не допускать изломов стен в плане;
внутренние стены выполнять, как правило, сквозными на всю ширину или длину здания;
поперечные несущие стены располагать па расстоянии не более 12 м;
проемы размещать по возможности равномерно и принимать
избегать местных ослаблений стен (нишами, штрабами. каналами и т. д.);
предусматривать связь сборных элементов перекрытий и покрытий между собой и со стенами и колоннами;
применять армированные пояса, армирование простенков и углов каменных зданий.
В случаях проектирования зданий по податливой конструктивной схеме следует:
применять конструкции с минимально допустимыми жесткостями на изгиб и сдвиг в вертикальной плоскости;
перекрытия устраивать в виде жестких горизонтальных диафрагм со связями элементов перекрытий между собой и с продольными и поперечными стенами и колоннами;
увеличивать площадь опирания конструкций против сползания и применять надежные связи в местах их опирания.
В ограждающих конструкциях для теплоизоляции следует использовать слоистые элементы из легких эффективных материалов с малой объемной массой (листы анодированного алюминия, древесноволокнистые плиты и пенопласты). Можно также применять ограждающие волокнистые конструкции из ячеистых бетонов. Необходимо обеспечить непродуваемость ограждающих конструкций в соединениях их элементов.
Особенно повышенные требования надо предъявлять к конструкциям стыков стеновых панелей.
В конструкциях деформационных швов необходимо предусматривать удлинение пути прохождения холодного воздуха через стык закладкой диафрагм по всей его высоте.
Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 11164 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет