Рамные здания с жесткими узлами

Каркасы зданий обычно представляют собой жесткие прямоугольные рамы, составленные из горизонтальных балок и вертикальных колонн, соединенных между собой жесткими узлами [4; 5; 14; 15]. Здания с жесткими рамами экономически выгодны при следующих высотах зданий:

• - при стальном каркасе - до 30 этажей;
• - при железобетонном каркасе - до 20 этажей.

Наиболее распространены следующие виды схем зданий с

рамным каркасом (табл. 4.2):

• - перекрестные рамы (работают в пространстве сразу в двух направлениях) (1);
• - решетчатые оболочки (коробчатые, рамно-оболочковые системы) (2, 3, 7);
• - системы из параллельных рам, расположенных взаимно перпендикулярно (4-6, 8).

При этом сетка колонн в плане может быть различной:

• • системы параллельных рамы, расположенные взаимно перпендикулярно:
  • - с прямоугольной сеткой (6);
  • - с прямоугольной сеткой и дополнительными внутренними колоннами (5);
  • - с радиальной сеткой (7);
  • - с криволинейной сеткой (8);
  • - с двумя осями расположения колонн (4);
• • решетчатые коробки (рамно-оболочковые коробчатые системы):
• - наружные оболочки с внутренним решетчатым стволом
• (3);

• - наружные и внутренние коробки с квадратной сеткой колонн (2);
• - коробки с радиально-кольцевой сеткой колонн (7). Иногда сетка колонн внутренних рам может не совпадать с

общей сеткой здания (например, по требованиям планировки этажей).

Таблица 4.2

Рамно-каркасные здания

№ п/п	Схема	Характеристики
1		Перекрестные рамы
2		Наружные и внутренние решетчатые коробки (рамы- оболочки)
3		Наружная коробка (оболочка) с внутренним решетчатым стволом
4		Параллельные поперечные рамы относительно двух осей

Окончание табл. 4.2

№ п/п	Схема	Характеристики
5		Параллельные поперечные рамы с частично несимметричными внутренними колоннами
6		Параллельные поперечные рамы
7		Наружные и внутренние кольцевые коробки (поперечные рамы с радиальной сеткой)
8		Поперечные рамы с криволинейной сеткой колонн

Работа жестких рам под горизонтальной нагрузкой обеспечивается за счет изгиба балок и колонн (рис. 4.9). Их нераз- резность зависит от прочности и жесткости узлов при изгибе. Чем выше этажи и чем больше расстояние между колоннами, тем ниже несущая способность рамы.

Величина горизонтальных перемещений жестких рам зависит от двух факторов:

• 1. Изгиб сооружения как консоли (рис. 4.10, б) - горизонтальные перемещения происходят в результате удлинения и укорочения колонн (особенно крайних). Эта форма изгиба суммарно дает около 20 % общей величины горизонтального перемещения здания.
• 2. Изгиб за счет искажения балок и колонн при их работе (рис. 4.10, в) - так называемая «сдвиговая» деформация или «сдвиговые» искажения элементов рамы. Эта форма деформирования дает в сумме около 80 % общего перемещения здания (приблизительно 65 % вследствие изгиба балок и 15 % вследствие изгиба колонн).

Рис. 4.9. Работа жестких рам под нагрузкой

Рис. 4.10. Горизонтальное перемещение жестких рам

Общие деформации здания (рис. 4.10, а) являются результатом сложения составляющих (рис. 4.10, б, в).