Введение
1. Состояние вопроса, постановка задач 17
1.1 Несущие системы многоэтажных зданий, их состав и классификация. Конструктивные особенности различных типов зданий и их влияние на напряжненно-деформированнное состояние 17
1.1.1 Составные части несущей системы здания. Классификация несущих систем 17
1.1.2 Особенности деформирования каркасных вертикальных подсистем 19
1.1.3 Бескаркасные здания их вертикальные подсистемы - несущие стены 24
1.1.4 Горизонтальные подсистемы многоэтажных зданий -перекрытия и покрытия 28
1.2 Расчетные модели многоэтажных зданий 35
1.2.1 Основные требования к расчетным моделям 35
1.2.2 Развитие расчетных моделей. Континуальная и дискретно-континульные модели 38
1.2.3 Расчеты зданий на основе дискретных моделей 41
1.2.3.1. Метод конечных элементов 43
1.2.3.2. Метод сосредоточенных деформаций 46
1.3 Основные программные комплексы МКЭ, применяемые при проектировании многоэтажных зданий в РФ 49
1.3.1 Классические конечные элементы 50
1.3.2 Элементы повышенной точности 52 Основные выводы по главе 1 53
2. Разработка дискретно-связевой модели для расчета плоских конструкций многоэтажных зданий 55
2.1 Основные положения метода. Структура матрицы жесткости 55
2.1.1 Представление плоских континуальных конструкций в виде
системы узлов, соединенных дискретными связями 55
2.1.2 Основные предпосылки и допущения 59
2.1.3 Расчет дискретной связево-узловой системы методом перемещений 60
2.1.4 Нумерация узлов и их перемещений. Общий вид матрицы жесткости. Расположение ненулевых блоков 62
2.2 Формирование ненулевых блоков матрицы жесткости 65
2.2.1 Вычисляемые при формировании матрицы ненулевые элементы. Нумерация связей и их характеристик 65
2.2.2 Принимаемые в связях функции смещения 70
2.2.3 Выражение усилий в связях через смещения узлов 73
2.2.4 Жесткости компонентов связей 79
2.2.5 Определение ненулевых элементов матрицы 77
2.2.6 Заполнение диагональных и недиагональных блоков матрицы
[Щ 91
2.3 Создание опор и приложение нагрузок в узлах. Результаты расчета 92
2.4 Уточнение расчета деформирования конструкций из их плоскости с помощью обобщенных функций смещения при сдвиге и изгибе связей 96
2.5 Описание дискретно-связевой модели матричными методами строительной механики 98
Основные выводы по главе 2 102
3. Метод учета на основе дискретно-связевой модели конструктивных особенностей и других факторов, влияющих на н.д.с. несущих систем многоэтажных зданий 104
3.1 Дискретизация несущих систем многоэтажных зданий 104
3.1.1 Некоторые особенности формирования расчетных схем многоэтажных зданий 105
3.1.2 Дискретизация конструкций при расчетах по МДС с расположением узловых точек, не совпадающем с продольными осями связей 107
Учет податливости швов и других случаев переменной по длине жесткости участков конструкций, заменяемых связями 110
3.2.1 Представление междуузловых участков конструкции с непостоянными вдоль разбивочной оси жесткостными характеристиками эквивалентной связью 110
3.2.2 Определение значений элементов матрицы [R] 111
3.2.3 Сравнение элементов матрицы [Щ при постоянной и переменной вдоль оси жестокости связей. Блоки матрицы для общего случая - несимметрично переменных вдоль оси жесткостях межузловых участков 117
3.2.4 Определение величины b для некоторых характерных случаев неравномерности распределения изгибных жесткостей по длине связей 121
Внеузловое опирание конструкций 124
3.3.1. Приведение податливых опор к узловым точкам расчетной схемы МДС 124
3.3.2. Определения элементов вектора жесткостей {g}oni для сосредото-ченной опоры, приведенной к точке пересечения опорной грани с осевой линией 127
Учет геометрической и физической нелинейности 134
3.4.1 Учёт геометрической нелинейности в дискретных моделях без изменения исходного расположения узловых точек 136
3.4.2 Учёт физической нелинейности 141
Определение напряженно-деформированного состояния участков конструкции во внеузловых точках 142
3.5.1 Описание смещений, вызванных обобщенными узловыми перемещениями, в промежуточных точках эквивалентных связей с помощью полиномов первой и третьей степени 143
3.5.2 Изображение деформированной схемы с введением линий сосредоточенных деформаций 145
3.5.3 Определение смещений, вызванных обобщенными узловыми перемещениями, в промежуточных точках составных связей с учетом жесткостей отдельных участков. Учет местной нагрузки 148
3.6 Сопротивление несущей системы и ее элементов несиловым воздействиям 150
3.6.1 Изменение расчетной схемы, вызванное неравномерными осадками фундаментов многоэтажных зданий 151
3.6.2 Воздействия, вызывающие несиловые объемные деформации материалов здания 15 8
Основные выводы по главе 3 161
4. Применение мдс для определения Н.Д.С. отдельных вертикальных и горизонтальных подсистем и элементов и их объединение в общую несущую систему здания 164
4.1 Каркасные конструкции 165
4.1.1 Определение напряженно деформированного состояния внецентренно сжатых железобетонных колонн 165
4.1.2 Организация итераций для учета геометрической и физической нелинейности на примере расчета железобетонной стойки, нагруженной вдоль боковой грани сжимающей силой 171
4.2 Сплошные и проемные диафрагмы (стены) 184
4.2.1 Учет влияния поперечного деформирования на н.д.с. столбов 186 диафрагм при их деформировании в своей плоскости.
4.2.2 Деформации сдвига в столбах диафрагм и депланация их поперечного сечения 192
4.2.3 Деформирование перемычек в диафрагмах с проемами 196
4.3 Учет податливости различных типов сопряжений между
сборными элементами 201
4.3.1 Податливость вертикальных стыков колонн 202
4.3.2 Податливость узлов сопряжения ригелей с колоннами 205
4.3.3 Сопряжения сплошных диафрагм с элементами каркаса и стыки стен панельных зданий 207
4.4 Перекрытия многоэтажных зданий и их роль в обеспечении пространственной жесткости несущей системы 213
4.4.1 Восприятие перекрытиями вертикальной нагрузки 213
4.4.2 Сопротивление перекрытий взаимным смещениям вертикальных несущих подсистем здания 219
4.5 Объединение плоских подсистем в пространственную несущую систему здания 222
4.5.1 Общие принципы формирования расчетной схемы 224
4.5.2 Построение матрицы [R] для расчетной схемы с узловыми точками, расположенными по линиям пересечения взаимно перпендикулярных плоскостных подсистем 227
4.5.3 Построение матрицы [R] для расчетной схемы взаимно перпендикулярных подсистем без узловых точек в угловом участке 233
Основные выводы по главе 4 239
242
243 245
246 267
288 296 302 303
5. Экспериментальные исследования возможностей мдс на основании тестовых расчетов и сравнение результатов расчетов фрагментов зданий с натурными испытаниями
5.1 Общие замечания
5.2 Элементы конструкций, деформируемые в своей плоскости
5.2.1 Балочные элементы конструкций
5.2.2 Балки-стенки
5.3 Элементы конструкций, деформируемые из плоскости
5.4 Пространственно деформируемые плоские элементы
5.5 Сравнение с испытаниями натурных конструкций и фрагментов Основные выводы по главе 5
6. Применение мдс при разработке новых и реконструкции существующих железобетонных элементов зданий, общие рекомендации по использованию метода 305
6.1 Практические расчеты при проектировании и исследовании железобетонных конструкций 305
6.1.1 Расчет сборной железобетонной диафрагмы многоэтажного каркасного здания с анализом факторов, влияющих на ее напряженно-деформированное состояние 305
6.1.2 Проектирование и расчет монолитных железобетонных перекрытий с жесткой арматурой при реконструкции зданий 328
6.1.3 Расчеты железобетонной балки на упругом основании, выполненные при разработке фундаментов под связевые устои 329
6.1.4 Выявление несущей способности по нормальному сечению монолитной железобетонной консоли при техническом перевооружении промышленной этажерки 349
Общие рекомендации по применению МСД при расчетах железобетонных конструкций многоэтажных зданий 358
6.2.1 Выбор узловых точек и разбивка конструкции на дискретные связи 358
6.2.2 Учет условий опирання. Приложение нагрузки. Несиловые воздействия 360
6.2.3 Назначение жесткостных характеристик дискретных связей 361
6.2.4 Учет геометрической и физической нелинейности 362
Комплекс программ для автоматизированного расчета конструкций по МДС 364
Основные выводы по главе 6 367
Основные выводы 369
Список литературы
