Введение. Необходимость возведения высотных зданий в условиях плотной городской застройки в 1960-х годах привела к внедрению новой конструктивной системы высотных зданий – ствольной. Одной из ее разновидностей является ствольно-подвесная конструктивная система, которая была воплощена во многих зданиях по всему миру. Кроме архитектурных достоинств здания ствольно-подвесного типа системой обладают рядом конструктивных особенностей, связанных со значительной податливостью несущих элементов. Данная особенность высотных зданий позволяет снизить сейсмическую нагрузку на их конструкции. Трудности, связанные с технической реализацией подвески перекрытий, а также методы расчета, не позволявшие отразить поведение подвесных конструкций при динамических воздействиях, препятствовали применению ствольно-подвесной системы при возведении высотных зданий в сейсмически активных районах. Другим подходом к обеспечению сейсмической защиты высотных зданий является устройство динамических гасителей колебаний. Это требует внедрения в конструкцию сооружения дополнительных массивных элементов, занимающих его внутреннее пространство. Подвесные конструкции в зданиях с несущим стволом потенциально могут выполнять роль элементов динамических гасителей колебаний. Современные методы расчета математических моделей и вычислительные комплексы позволяют проверить это предположение, так как они способны выполнять сложные задачи в области динамических линейных и нелинейных колебаний, в частности колебаний подвесных конструкций зданий. В данной статье представлено новое конструктивное решение ствольно-подвесного здания, а также дана оценка влияния инженерных параметров подвешенной части здания на его сейсмостойкость.
Материалы и методы. Для оценки эффективности предлагаемого конструктивного решения здания в условиях сейсмического воздействия проведено численное моделирование здания в программном комплексе ЛИРА во временной области в шаговой нелинейной постановке.
Результаты. Выявлено, что перемещения и ускорения ствольно-подвесного здания при землетрясении зависят от величины продольной жёсткости упругих связей и массы верхнего подвешенного блока этажей. Определены рациональные параметры подвешенных конструкций, позволяющие снизить колебания всего здания.
Выводы. Изменение массы подвешенных этажей и жёсткости связей между элементами ствольно-подвесного здания может привести к снижению перемещений и ускорений несущих конструкций, гашению колебаний системы. Дальнейшие исследования могут быть посвящены аналитическому определению оптимальных параметров подвешенных конструкций, обеспечивающих восприятие и рассеивание колебательной энергии сейсмического воздействия.
Введение. Северная климатическая зона занимает значительные территории Российской Федерации, которые на сегодняшний день являются весьма перспективными, так как обладают высоким потенциалом развития, ввиду богатых запасов полезных ископаемых, редких металлов и драгоценных камней. При обширном развитии добывающей отрасли на данных отдаленных территориях параллельно встает вопрос в возведении гражданских объектов, в состав которых входят общественные и жилые здания различного назначения, главной задачей которых является обеспечение надежных, безопасных и комфортных условий эксплуатации. Часть этой зоны, затрагивающей регионы Дальнего Востока, Западной и Восточной Сибири, находятся в сложных условиях, таких как совместное сочетание вечной мерзлоты и высокой сейсмической активности, балльность которой изменяется от 6 до 10 баллов. Именно поэтому данные территории диктуют особые требования и условия для проектирования и строительства, а также ставят перед инженерами сложные задачи, требующие нетривиальных подходов и решений.
Материалы и методы. Для оценки поведения гражданских зданий различных конструктивных решений в условиях совместного распространения многолетнемерзлых грунтов и сейсмических воздействий различного частотного состава проведено численное исследование с использованием метода прямого интегрирования уравнения движения во времени.
Результаты. В статье представлены результаты расчетных исследований гражданских зданий различных конструктивных решений в условиях совместного распространения многолетнемерзлых грунтов и сейсмических воздействий. Показано, что сейсмостойкость гражданских зданий с различными конструктивными решениями в условиях многолетнемерзлых грунтов и высокой сейсмичности существенно отличаются друг от друга. Это свидетельствует о необходимости детального обоснования принимаемых проектных решений гражданских зданий для рассматриваемых условий с учетом свойств многолетнемерзлых грунтов.
Введение. Модульные здания в настоящее время имеют широкую географию применения. За счет своих преимуществ одной из областей их применения в Российской Федерации является строительство модульных зданий в труднодоступных регионах, которые зачастую являются сейсмическими. Широко востребованы модульные здания для промышленных объектов, например, для газо- и нефтеперерабатывающих заводов: здания диспетчерских и операторных, комплектные трансформаторные подстанции и здания распределительных устройств, газовые котельные, насосные и канализационные станции. Подобные сооружения требуют обоснования их надежности и соответствия нормам проектирования, в том числе и по сейсмике. При этом нормативная база как в целом по модульным зданиям, так в частности по их сейсмостойкости развита слабо.
Цель. Изучение вопроса применения модульных зданий в сейсмических регионах.
Методы. Для оценки возможности применения модульных зданий в сейсмических регионах выполнены изучение и анализ существующих экспериментальных исследований данных зданий и их узлов на сейсмические воздействия.
Результаты. Испытания полноразмерных модулей и зданий выполняются в России и за рубежом. Испытания по акселерограммам и по воздействиям, соответствующим нормам землетрясениям показывают довольно высокий уровень сейсмостойкости модульных зданий, вплоть до расчетной сейсмичности в 9 баллов. Исследования узловых соединений на циклические нагрузки демонстрируют довольно высокую способность узлов к рассеиванию энергии, что приводит к снижению реакции при сейсмическом воздействии. Логарифмические декременты колебаний в рассмотренных исследованиях лежат в пределах 0,2÷0,3, что близко к железобетонным сооружениям. При этом различные демпферы в узлах могут использоваться для увеличения сейсмостойкости модульного здания.
Обсуждение. Модульные здания имеют широкую географию строительства, в том числе в сейсмических регионах. Сертификационные и лабораторные испытания полноразмерных модулей и зданий показывают их довольно высокий уровень сейсмостойкости, вплоть до расчетной сейсмичности в 9 баллов. Также высокими диссипативными свойствами обладают внутримодульные узлы, при этом для повышения сейсмостойкости возможно применение различных демпферов.
Введение. В настоящее время актуальна задача оценки сейсмостойкости стальных каркасных зданий, учитывая различные факторы, влияющие на их поведение при землетрясениях.
Цель. Оценка влияния конструктивных особенностей стального каркасного гражданского здания на его сейсмостойкость при сейсмических воздействиях различного частотного состава и наличии в основании многолетнемерзлых грунтов.
Материалы и методы. Использовано численное моделирование для анализа сейсмостойкости стального каркасного здания. Исследование проведено с учетом варьируемых параметров: тип узловых соединений колонна-ригель, расположение ригелей в плане здания, тип основания (включая твердомерзлые и оттаявшие грунты), и преобладающая частота сейсмического воздействия.
Результаты и выводы. Установлено, что наименьшая уязвимость рассматриваемых зданий наблюдается при высокочастотных сейсмических воздействиях и при залегании твердомерзлых грунтов. Выявлено существенное влияние конструктивных особенностей каркасов (расположение несущих элементов и жесткость узловых соединений) на сейсмостойкость. Наиболее опасными для рассматриваемого типа зданий оказались средне- и низкочастотные сейсмические воздействия при наличии оттаявшего грунта под зданием. Результаты указывают на необходимость учета этих факторов при проектировании и оценке сейсмостойкости стальных каркасных зданий.