Об использовании эффекта динамического гашения колебаний в некоторых конструктивных системах высотных зданий

Авторы:  
Рубрики:    Проектирование, строительство и реконструкция сейсмостойких зданий и сооружений   
Ключевые слова: высотные здания, подвесные конструкции, динамические гасители колебаний, сейсмостойкие конструктивные решения
Анотация:

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.