Существует потребность в структурной гибкости зданий, т.е. в проектировании и строительстве адаптируемых зданий, которые могут быть изменены время от времени в зависимости от требований. В этой статье представлена информация о том, как можно применить гибкость или адаптивность в зданиях, их типы и почему они необходимы.
Пролог: Слово гибкость было объяснено с точки зрения качества строительства зданий, а также гибкости в структурной механике.
Свойство гибкости в зданиях означает, что они могут изменяться в соответствии с требуемыми характеристиками при любом изменении уже заданных условий. Структурная гибкость зданий влияет на срок службы существующих зданий и возможный срок службы вновь построенного здания.
Этапы структурной гибкости зданий
Структурная гибкость зданий состоит из двух этапов:
Почему необходима структурная гибкость зданий или адаптируемые здания?
Если рассматривать на структурном уровне, то гибкость на стадии пользователя может выражаться в возможности адаптации перекрытий к более высоким рабочим нагрузкам (экстремальная живая нагрузка) и реализации углублений для лестничных клеток, лифтовых шахт или труб и воздуховодов.
Городские районы и здания претерпели изменения, если сравнивать их с прошлыми веками. Они переживали деградацию, прежде чем были перестроены. Промышленные районы со складами были преобразованы в жилые или офисные помещения.
По данным прошлого и настоящего, многие здания были снесены, но некоторые из них были отреставрированы и получили вторую жизнь. Анализ показал, что некоторые здания были более подвержены сносу, а некоторые – более пригодны для реконструкции.
Следует отметить, что большинство зданий, подвергшихся перепланировке, не были построены во время их первого строительства с учетом возможности их переделки. Это не было предусмотрено. Оно не было спроектировано так, чтобы претерпеть функциональные изменения. Это просто совпадение и благоприятный фактор, который позволил провести реконструкцию, несмотря на то, что эта цель не была предусмотрена.
Продление срока службы здания
Существуют определенные аспекты, которые считаются благоприятными для продления срока службы, о чем говорится ниже
- Расположение – Качество расположения здания является существенным критерием, который заставляет инженера принимать решение о реконструкции здания.
- Качество здания и структурных компонентов технически
- Историческая ценность и его архитектурное качество
- Экономика – экономические аспекты, которые включают в себя стоимость реконструкции по сравнению с затратами, необходимыми для сноса и восстановления, и, конечно же, прибыль в виде услуг или финансов.
- Утверждение местных правил градостроительства и строительных норм.
- Видение владельца здания или властей.
- Устойчивость с учетом экологических аспектов, таких как загрязнение воздуха, воды, почвы и т.д.
Для улучшения сейсмического проектирования на основе эксплуатационных характеристик, которое в первую очередь направлено на принятие эксплуатационных характеристик в качестве критерия для проектирования зданий, и интегрированного проектирования жизненного цикла, которое включает в себя сравнение, балансировку и оптимизацию решений на стадии проектирования, необходимо четко определить, а также более точно количественно оценить гибкость.
Такая четкая картина гибкости послужит инструментом для более детальной оценки строительных конструкций уже имеющегося фонда зданий, что даст нам возможность определить будущую реконструкцию существующих зданий.
Чтобы получить представление о том, как здания должны быть изменены или адаптированы, нам поможет достаточная модель рассматриваемого здания. Это позволяет определить все элементы, которые могут быть изменены, и все проблемы и факторы, которые могут быть устранены. Некоторые инженеры рассматривали здания, разделяя их на различные слои.
Адаптированный список строительных слоев можно привести следующим образом:
В целом, гибкая структура здания может быть определена как здание, способное относительно лучше приспосабливаться к изменениям в будущем. Под легко адаптируемыми изменениями подразумеваются изменения, происходящие со следующими слоями здания, как упоминалось выше: пейзаж, или оболочка, или доступ, или структура, или его местоположение. Относительная легкость определяется объемом работ, необходимых для определенного изменения.
Адаптируемые слои здания
Структурная гибкость зданий при землетрясениях
Структурную гибкость можно определить как свойство конструкции здания приспосабливаться к любым изменениям в использовании, обеспечивая достаточную площадь, а также несущую способность и позволяя вносить изменения в один из слоев здания без необходимости изменения самой конструкции.
Колебания зданий, обладающих гибкостью
При колебаниях грунта основание здания может двигаться вместе с движением грунта, проявляя гибкость. Это приведет к тому, что различные части здания будут двигаться вперед и назад. Если бы конструкция была жесткой, все элементы двигались бы вместе.
Смесь синусоидальных волн различной частоты, от коротких до длинных, образует движение грунта при землетрясении. Период волны землетрясения – это время, необходимое для одного полного цикла движения.
То, с какой силой землетрясение ударит по зданию, зависит от различных факторов:
Одним из способов классификации зданий в большом городе является их фундаментальный естественный период ‘T’. Если волны движения грунта имеют короткий период, то здания с коротким периодом будут иметь больший отклик. Если волны движения грунта имеют длинный период, то здания с длинным периодом будут иметь больший отклик.
Структурная гибкость зданий – ключ
Наиболее важным физическим свойством сейсмостойких зданий и сооружений является гибкость. Жесткие конструкции будут разрушаться и обваливаться во время движения, вызванного землетрясением.
Высокие конструкции практически более гибкие, чем короткоэтажные здания и сооружения. Следовательно, более короткие здания и сооружения требуют большего количества арматуры, чтобы выдержать силу землетрясения.
Строительство сооружений, обладающих гибкостью, значительно помогает уменьшить размер ущерба, наносимого землетрясением. Выяснилось, что дерево и сталь обладают большей гибкостью, чем штукатурка, неармированный бетон или каменная кладка.
Некоторые конструкции спроектированы таким образом, что в случае землетрясения они разрушаются определенным образом, что является проектированием на основе характеристик. Здесь разрушение здания заранее запланировано. Следовательно, запланированные разрушения позволят защитить внутренние помещения, где есть шансы находиться жильцам или людям.
Эти конструкции спроектированы таким образом, чтобы уменьшить количество обломков и мусора, которые оседают вокруг фундамента сооружения, чтобы не повредить соседние здания.
Усиление конструкций при землетрясениях, построенных с помощью дополнительных стратегически расположенных балок, помогает передать энергию раскачивания здания во время землетрясения на основание конструкции и окружающую землю.
Усиленные балки и фермы также могут помочь предотвратить деформацию и обрушение зданий и сооружений во время и после землетрясения.
Прогресс в области структурной инженерии процветает благодаря новым строительным материалам, которые позволят сделать сейсмобезопасные здания и сооружения реальностью.
- Как сотрясается земля во время землетрясений?.
- Термины и определения, используемые в сейсмостойком строительстве.
- Взаимодействие грунта со структурой – эффекты, анализ и применение в проектировании.
- Виды разрушений в гибких дорожных покрытиях, их причины и методы ремонта.
- Электронный прибор для измерения расстояния – типы, функции и работа.
- Высотные сооружения.
- Снос или реконструкция: Какие факторы влияют на принятие решения?.