Обеспечение пространственной жесткости многоэтажных и высотных зданий

Связи, для обеспечения жесткости и устойчивости зданий могут выполняться в виде сборных или монолитных железобетонных стенок-диафрагм и пространственных ядер жесткости.

Сборные стенки жесткости устраиваются из железобетонных панелей, вставляемых в просветы между колоннами и ригелями с жестким креплением к ним со сваркой закладных деталей, не менее чем по два крепления по каждой стороне панели. Швы сопряжения после монтажа вставной панели замоноличиваются цементно-песчаным раствором. Этот тип жестких связей наиболее индустриален и широко применяется в массовом строительстве каркасных зданий высотой до 12 этажей.

Монолитные железобетонные стенки жесткости возводятся на месте в инвентарной опалубке с приваркой арматурных сеток стенки жесткости к выпускам арматуры ригелей и колонн. Иногда внутрь монолитной жесткой стенки для повышения ее прочности вставляют крестовые или треугольные связи, выполненные из круглой стали или стальных прокатных профилей - швеллеров или уголков, расположенных по диагоналям просвета или в виде подкосов.

Металлические связи стягиваются стальными сетками и бетонируются с использованием переставной поэтажной опалубки и уплотнением бетона вибраторами. Толщина стенок жесткости обычно составляет 200 - 300 мм, но в высотных зданиях она может доходить до 600 мм и более.

В зданиях башенного типа диафрагмы жесткости располагают в центре здания в виде жесткогодвутавра, квадрата, креста и т.п. образуя устойчивое пространственное ядро жесткости. Размеры ядра в плане проверяются расчетом на устойчивость с учетом габаритов дома и расчетных ветровых нагрузок в районе строительства. В отдельных случаях в протяженных зданиях устраивают в одном доме два или более пространственных ядер жесткости. В пределах ядер жесткости обычно размещаются шахты лифтов и вёнтиляции, лестничные клетки и другие помещения вспомогательного типа.

Ядра жесткости выполняются на всю высоту здания.

Диафрагмы жесткости устанавливаются в пролете между колоннами и соединяются с колоннами через монолитный ригель, устраиваемый по верху диафрагмы (в альбоме монтажных узлов). Диафрагмы жесткости предусмотрены на всю высоту здания. В отдельных случаях при обосновании расчётом возможен вариант, когда диафрагмы не устанавливаются на техническом этаже. Диафрагмы жесткости нижних этажей опираются на ростверк фундамента посредствам закладных деталей.
Для обеспечения пространственной устойчивости зданий диафрагмы следует расставлять в обоих направлениях. Вертикальные диафрагмы жесткости предпочтительней размещать по плану здания равномерно и, как правило, следует совмещать с ограждениями лестнично-лифтовых узлов. Число диафрагм жесткости, устанавливаемых в одном температурном блоке, должно быть не менее трех. При этом геометрические оси диафрагм не должны пересекаться в одной точке, а центр тяжести диафрагм должен совпадать с центром тяжести всего здания.
Номенклатура диафрагм жесткости принята единой независимо от сечения колонн и высоты ригелей.
Для увеличения пространственной жёсткости для здания повышенной этажности (16 и более) следует предусмотреть дополнительные мероприятия, обеспечивающие совместность работы диафрагм жёсткости с каркасом здания. Это может быть достигнуто путём устройства шпоночного соединения между диафрагмой жёсткости и колонной.
Жёсткость каркаса здания оценивается по результатам пространственного статического расчёта с учётом деформаций оснований на нагрузки.Горизонтальные предельные перемещения каркаса здания должны ограничиваться исходя из следующего условия:

f < [f]=1/500 H, где H – высота здания

Для обеспечения комфортного пребывания людей в высотных зданиях ускорения колебаний перекрытий зданий при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки, определяемой с коэффициентом надежности по нагрузке γf = 0,7 должны ограничиваться исходя из следующего условия:

a < 0,08 м/с