6.1.3. Расчетные схемы

Расчетные схемы бескаркасных зданий классифицируются: по характеру учета пространственной работы - на одно-, двух- и трехмерные; по виду неизвестных - на дискретные, дискретно-континуальные н континуальные; по виду конструкции, положенной в основу расчетной схемы - на стержневые, пластинчатые, комбинированные.

При одномерной расчетной схеме здание рассматривается как тонкостенный стержень или система стержней, упруго- илн жестко-защемленных в основании. Предполагается, что поперечный контур стержня (системы стержней) неизменяем.

Прн двухмерной расчетной схеме (рис. 6.5) здание рассматривается как плоская конструкция, способная воспринимать только такую внешнюю нагрузку, которая действует в ее плоскости. Для определения усилий в стенах от горизонтальной нагрузки условно принимается, что все стены, параллельные действию нагрузки, расположены в одной плоскости и имеют одинаковые горизонтальные перемещения в уровне перекрытий.

При трехмерной расчетной схеме (рис. 6.6) здание рассматривается как пространственная схема, способная воспринимать приложенную к ней пространственную систему сил. Трехмерная расчетная схема наиболее точно учитывает особенности взаимодействия несущих конструкций, но расчет на ее основе наиболее сложен.

В дискретных расчетных схемах неизвестные усилия или перемещения определяют для конечного количества узлов решением систем алгебраических уравнений. Дискретные расчетные системы наиболее приспособлены к условиям расчета на цифровых вычислительных машинах.

В дискретно-континуальных расчетных схемах неизвестные силовые факторы или перемещения задают в виде непрерывных функций вдоль одной из координатных осей (функциональные неизвестные). Неизвестные функции определяются решением краевой задачи для системы обыкновенных дифференциальных уравнений.

В континуальных расчетных схемах неизвестные силовые факторы илн перемещения задают в виде непрерывных функций вдоль двух или трех координатных осей. Неизвестные функции определяются решением краевой задачи для системы дифференциальных уравнений в частных производных.

При стержневых расчетных схемах несущая система здания рассматривается в виде: набора параллельно расположенных балок с податливыми связями (составная балка), перекрестной системы балок, многоэтажной многопролетной рамы, решетчатой системы и др. Для определения динамических характеристик зданий вся несущая

Рис. 6.5. Двухмерные (плоские) расчетные схемы бескаркасных зданий

а - вертикальная диафрагма с проемами; б - плоский составной стержень; в - заменяющая рама; г - ферменная модель

система здания может рассматриваться как один консольный стержень.

В расчетных схемах в виде перекрестных стержневых систем несущие балочные элементы расположены в двух плоскостях (вертикальной и горизонтальной). Вертикальные несущие элементы эквивалентны по жест;ости стенам, горизонтальные - перекрытиям здания. Принимается, Что в местах пересечения несущих элементов их поперечные перемещения одинаковы. Перекрестная расчетная схема позволяет учесть изгиб перекрытий в собственной плоскости. Недостатком расчетной схемы является то, что при ее использовании не учитывается совместность продольных деформаций параллельно расположенных стен, обеспечиваемая в здании стенами перпендикулярного направления. Поэтому расчетную схему рекомендуется при-

Рис. 6.6. Пространственные (трехмерные) расчетные схемы бескаркасных зданий

а - фрагмент здания; 6 - расчетная схема в виде системы консольных стержней; в - то же, пространстве,нного составного стержня; г - то же, пластинчатой системы, рассчитываемой методом конечных элементов

менять ДЛЯ расчета на горизонтальные нагрузки только зданий с поперечными несущими стенами при ненесущих продольных стенах.

В рамных расчетных схемах с проемами рассматриваются как многоэтажные плоские или пространственные многопролетные рамы. Стойками рам являются глухие (без проемов) участки стен, а ригелями- перемычки и перекрытия. При расчете рекомендуется принимать, что ригели имеют переменную жесткость (бесконечно большую в пределах длины простенков и конечную в местах проемов). Для определения усилий в конструкциях зданий на основе рамной расчетной схемы используют универсальные программы расчета рамных систем.

При решетчатых расчетных схемах .здание в целом или его отдельные элементы, например стены, заменяют системой вертикальных, горизонтальных и наклонных стержней, шарнирио соединенных между собой.

При пластинчатых расчетных схемах стены и перекрытия здания рассматриваются как система тонкостенных плоскостных элементов (пластинок), соединенных, как правило, в отдельных узлах. Дня рас-