В многоэтажных стальных конструкциях между ортогонально расположенными балками и колоннами обычно используются различные типы систем связей для передачи горизонтальных сил, действующих на конструкцию.
Различные системы крепления, используемые при строительстве многоэтажных стальных конструкций, рассматриваются в следующих разделах.
Типы систем армирования в многоэтажных стальных конструкциях
Типы систем крепления, используемых в многоэтажных стальных конструкциях
Существует две основные системы крепления:
- Вертикальная система крепления
- Горизонтальная система крепления
Вертикальная система крепления для многоэтажных стальных конструкций
Вертикальные крепления, как показано на рисунке 2, представляют собой диагональные крепления, установленные между двумя линиями колонн. Она не только передает горизонтальные нагрузки на фундамент (создает путь нагрузки для горизонтальных сил), но и выдерживает общее колебание конструкции.
Вертикальная диагональная арматура, устанавливаемая между двумя линиями колонн
Конфигурации вертикальных консолей включают в себя перекрестные диагонали (крестообразные консоли) и одиночные диагонали. В первом случае скобы тонкие и выдерживают только силы растяжения, поэтому они не будут сопротивляться силам сжатия.
Поэтому диагонали растяжения обеспечивают необходимую боковую устойчивость в дополнение к балкам перекрытия, которые выступают в качестве части системы креплений. На рисунке 2 показано размещение поперечных связей между двумя линиями колонн.
Одиночное крепление обеспечивает устойчивость к сжатию и растяжению
Что касается одиночных диагональных связей, то они предназначены для сопротивления как силам растяжения, так и силам сжатия. Расположение диагональных связей показано на рисунке 3.
Консольные элементы обычно располагаются под углом почти 45o, так как это не только обеспечивает эффективную систему по сравнению с другими системами, но и позволяет достичь прочных и компактных соединений между консольными элементами и узлом соединения балки с колонной.
Стоит отметить, что если наклон элементов крепления меньше 45o (угол от вертикали), то чувствительность конструкции к колебаниям увеличивается, в то время как более широкое расположение элементов крепления обеспечивает большую стабильность конструкции.
Каким силам должна противостоять вертикальная арматура?
Системы вертикальных связей должны быть рассчитаны на сопротивление ветровым силам, эквивалентным горизонтальным силам, которые представляют собой влияние начальных дефектов и эффектов второго порядка, вызванных раскачиванием рамы в случае гибкой рамы.
Сколько плоскостей вертикальной арматуры должно быть установлено?
Рекомендуется предусматривать не менее трех вертикальных плоскостей армирования для обеспечения достаточного сопротивления в обоих направлениях в плане и против скручивающих сил вокруг вертикальной оси конструкции.
Если предусмотреть большее количество вертикальных плоскостей связей, это повысит устойчивость конструкции. Практически, количество вертикальных плоскостей армирования устанавливается для многоэтажных стальных конструкций.
Рекомендуется использовать минимум две вертикальные плоскости креплений в каждом ортогональном направлении, чтобы избежать непропорционального обрушения. Важная часть конструкции должна быть укреплена более чем одной вертикальной плоскостью для предотвращения прогрессирующего обрушения.
Расположение вертикальной системы крепления в многоэтажной конструкции
Расположение вертикальных плоскостей крепления должно быть определено тщательно. Рекомендуется размещать вертикальные плоскости креплений в самой удаленной точке конструкции, чтобы противостоять силам кручения, которые могут возникнуть из-за горизонтальных сил.
Горизонтальная консольная система для многоэтажных стальных конструкций
Назначение горизонтальных систем армирования – передача горизонтальных нагрузок от колонн по периметру конструкции на плоскости вертикальных связей.
Горизонтальные нагрузки на колонны по периметру возникают из-за давления ветровой силы на облицовку конструкции.
Существует два основных типа горизонтальных систем армирования, которые используются в многоэтажных консольных стальных конструкциях, а именно: диафрагмы и дискретная триангулированная система армирования.
Что касается диафрагм, существуют различные типы систем перекрытий, некоторые из которых обеспечивают идеальную горизонтальную диафрагму, например, композитные перекрытия, в то время как другие, такие как сборные железобетонные плиты, требуют специальных мер для удовлетворительного выполнения своей цели.
Например, стальные конструкции и сборные железобетонные плиты должны быть правильно соединены между собой, чтобы избежать относительных перемещений.
Что касается дискретной триангулированной арматуры, то этот тип арматуры применяется в тех случаях, когда система перекрытий не может быть использована в качестве горизонтальной арматуры.
Это горизонтальная система треугольных стальных креплений, расположенных в каждом ортогональном направлении. Горизонтальные крепления размещаются между опорами, которые обычно являются местами расположения вертикальных креплений.
Что касается крепления на уровне крыши, то для сопротивления горизонтальным силам на вершине колонн используется ветровая балка.
Размещение горизонтальной арматуры
Читать далее:
Типы перекрытий для многоэтажных стальных конструкций
Строительство стальных конструкций Фундаменты, колонны, балки, перекрытия
Как выбрать экономичные стальные каркасы для зданий и сооружений
Какие существуют методы проектирования стальных конструкций?
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Типы систем перекрытий для строительства многоэтажных стальных конструкций.
- Все, что вы должны знать о консольных балках.
- Высотные сооружения.
- Типы сборных элементов и систем для строительства мостов.
- Консольные балки и фермы – применение и преимущества.
- Методы сборных железобетонных конструкций.