|
Стр. 5
аварийного освещения.
18.8. Для обеспечения живучести систем комплексного обеспечения
безопасности их структурное построение и систему коммуникаций
следует проектировать с учетом деления объекта на отсеки и зоны
доступа с организацией локальных пунктов управления и с
возможностью автономной работы. Информация, отображаемая на
локальных пунктах управления, должна также отображаться на
центральном пульте управления. Следует дополнительно
предусматривать радиоканалы передачи функционально значимой
информации, в том числе до центрального пункта управления.
18.9. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны
должны быть обеспечены в объеме требований ГУ ГО ЧС, в
соответствии со СНиПом II-11 и СНиПом 2.01.51.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия
СНиП 2.01.51-90 Инженерно-технические мероприятия гражданской
обороны
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
СНиП 2.02.03-85* Свайные фундаменты
СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии
СНиП 2.04.01-85* Внутренний водопровод и канализация зданий
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование
СНиП 3.04.03-85 Защита строительных конструкций и сооружений от
коррозии
СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные
положения
СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений
СНиП 23-01-99* Строительная климатология
СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий
СНиП 23-03-2003 Защита от шума
СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные
СНиП 35-01-2001 Доступность зданий и сооружений для
маломобильных групп населения
СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование
СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные
положения
СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах
СНиП II-11-77* Защитные сооружения гражданской обороны
ГОСТ 12.1.004-91* ССБТ Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ Р 12.2.143-2002 Системы фотолюминесцентные эвакуационные.
Элементы системы. Классификация. Общие технические требования.
Методы контроля
ГОСТ Р 12.4.026-2001 ССБТ Цвета сигнальные, знаки безопасности
и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие
технические требования и характеристики. Методы испытаний
ГОСТ Р 22.1.12-2005 Структурированная система мониторинга и
управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие
требования
ГОСТ 24.104-85** Единая система стандартов автоматизированных
систем управления. Автоматизированные системы управления. Общие
требования
ГОСТ 34.201-89* Информационная технология. Комплекс стандартов
на автоматизированные системы. Виды, комплектность и обозначение
документов при создании автоматизированных систем
ГОСТ 34.601-90 Информационная технология. Комплекс стандартов
на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии
создания
ГОСТ 34.602-89 Информационная технология. Комплекс стандартов
на автоматизированные системы. Техническое задание на создание
автоматизированной системы
ГОСТ 5632-72* Стали высоколегированные и сплавы
коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 5686-94 Грунты. Метод полевых испытаний сваями
ГОСТ 5781-82* Сталь горячекатаная для армирования
железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ 23166-99 Блоки оконные. Общие технические условия
ГОСТ 25820-2000 Бетоны легкие. Технические условия
ГОСТ 26633-91* Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические
условия
ГОСТ 27751-88* Надежность строительных конструкций и оснований.
Основные положения расчета
ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытания на
горючесть
ГОСТ Р 51136-98 Стекла защитные многослойные. Общие технические
условия
ГОСТ Р 52023-2003 Сети распределительные систем кабельного
телевидения. Основные параметры. Технические требования. Методы
измерения и испытаний
СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для
строительства
СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для
строительства
СП 31-108-2002 Мусоропроводы жилых и общественных зданий и
сооружений
СП 31-110-2003 Проектирование и монтаж электроустановок жилых и
общественных зданий
СП 40-102-2000 Проектирование и монтаж трубопроводов систем
водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие
требования
СП 40-104-2001 Проектирование и монтаж подземных трубопроводов
водоснабжения из стеклопластиковых труб
СП 40-107-2003 Проектирование, монтаж и эксплуатация системы
внутренней канализации из полипропиленовых труб
СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов
ТСН 23-340-2003 Санкт-Петербург (с изменением 1) Энергетическая
эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по
энергопотреблению и теплозащите
ТСН 30-305-2002 Санкт-Петербург (с изменением 1)
Градостроительство. Реконструкция и застройка нецентральных
районов Санкт-Петербурга
ТСН 50-302-2004 Санкт-Петербург Проектирование фундаментов
зданий и сооружений в Санкт-Петербурге
ТРД 11-501-2004 Санкт-Петербург Порядок проектной подготовки
капитального строительства в Санкт-Петербурге
ВСН 60-89 Устройства связи, сигнализации и диспетчеризации
инженерного оборудования жилых и общественных зданий. Нормы
проектирования
Р 2.1.10.1920-04 Руководство по оценке риска для здоровья
населения при воздействии химических веществ, загрязняющих
окружающую среду
РД 50-34.698-90 Методические указания. Информационная
технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на
автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Требования
к содержанию документов
РД 50-680-88 Методические указания. Автоматизированные системы.
Общие положения
НПБ 02-93 Порядок участия органов государственного пожарного
надзора Российской Федерации в работе комиссии по выбору площадок
(трасс) для строительства
НПБ 77-98 Технические средства оповещения и управления
эвакуацией пожарные. Общие технические требования. Методы
испытаний
НПБ 88-2001* Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и
правила проектирования
НПБ 104-03 Системы оповещения и управления эвакуацией людей при
пожарах в зданиях и сооружениях
НПБ 250-97 Лифты для транспортирования пожарных подразделений в
зданиях и сооружениях. Общие технические требования
ПБ 10-558-03 Правила устройства и безопасной эксплуатации
лифтов
ППБ 01-03 Правила пожарной безопасности в Российской Федерации
СанПиН 2.1.2.1002-00 Санитарно-эпидемиологические требования к
жилым зданиям и помещениям
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01 Гигиенические требования к инсоляции
и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 Гигиенические требования к
естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и
общественных зданий
СанПиН 2.2.3.1384-03 Гигиенические требования к организации
строительного производства и строительных работ
СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки
СанПиН 2.2.4/2.1.8.566-96 Производственная вибрация, вибрация в
помещениях жилых и общественных зданий
СанПиН 42-128-4690-88 Санитарные правила содержания территорий
населенных мест
СН 2.2.4/2.1.8.583-96 Инфразвук на рабочих местах, в жилых и
общественных помещениях и на территории жилой застройки
НТПД-90 Нормы технического проектирования ДЭС
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) (7 издание)
СО 153-34.21.122-2003 Инструкция по устройству молниезащиты
зданий и сооружений и промышленных коммуникаций
ОНД-86 Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе
вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий
РЭГА РФ-94 Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов
Закон Санкт-Петербурга от 21.05.2004 N 254-38 "Об охране
зеленых насаждений"
Распоряжение губернатора Санкт-Петербурга от 22.02.2000 N 182-р
"О создании Санкт-Петербургской территориальной подсистемы
оповещения единой государственной системы предупреждения и
ликвидации чрезвычайных ситуаций"
Распоряжение от 15.05.2003 N 1112-ра Администрации Санкт-
Петербурга "Об утверждении Правил обращения со строительными
отходами в Санкт-Петербурге"
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Анализ уязвимости - осуществляемый при подготовке задания на
проектирование процесс выявления уязвимых мест высотного здания,
исходя из принятых угроз, а также определения вероятных способов
осуществления угроз и моделей нарушителей.
Защищенность объекта - совокупность организационно-технических
мероприятий, направленных на обеспечение охраны объекта, зоны
объекта и его территории.
Зона доступа - площадь многофункциональных высотных зданий и
комплексов или ее часть, группа помещений (этажей), оборудованных
физическими барьерами и техническими средствами комплексного
обеспечения безопасности, доступ в которую ограничен и/или
контролируется охраной.
Комплексное обеспечение безопасности - совокупность персонала,
задействованного в решении функций безопасности, организационных
мер, выполняемых этим персоналом, организационно-распорядительных
документов, регламентирующих эти меры, и инженерно-технических
средств и систем, направленная на обеспечение нормальных условий
функционирования высотных зданий и комплексов, на предотвращение
несанкционированных действий и чрезвычайных ситуаций и минимизацию
их последствий.
Критически важные точки объекта - строительные конструкции,
элементы, узлы, коммуникации инженерных и других систем, выход из
строя или несанкционированное воздействие на которые может
привести к развитию чрезвычайных ситуаций.
Локальное разрушение - разрушение несущих конструкций здания на
площади до 40 кв. м в пределах одного-двух этажей.
Помещение безопасности - часть этажа здания, выделенная
противопожарными преградами, для защиты людей от опасных факторов
пожара с момента его возникновения до завершения эвакуации и
спасательных работ.
Прогрессирующее разрушение - разрушение несущих конструкций
здания в пределах трех и более этажей по вертикали и по
горизонтали на площади от 40 кв. м до 20% площади одного этажа
(объемно-планировочного элемента), возникающее в результате
локального разрушения.
Проектная угроза - совокупность условий и факторов,
определенных в процессе проведения анализа уязвимости высотного
здания, создающих возможность нарушить его нормальную работу
(повседневную деятельность) и являющихся источником чрезвычайной
ситуации, на противостояние которой рассчитана (спроектирована)
система комплексного обеспечения безопасности.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(рекомендуемое)
СЕЙСМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
1. Основные положения
1.1. Настоящие нормативные требования разработаны в развитие и
дополнение СНиПа II-7.
1.2. На территории Санкт-Петербурга на сейсмические воздействия
следует рассчитывать здания высотой 100 м и более.
1.3. Согласно картам общего сейсмического районирования ОСР-97
территория Санкт-Петербурга на участках со средними по
сейсмическим свойствам грунтами (грунты второй категории по
таблице 1 СНиПа II-7) относится к 5-балльной зоне интенсивности
землетрясений.
1.4. Определение сейсмичности площадки строительства следует
производить на основании сейсмического микрорайонирования,
выполняемого специализированными организациями.
1.5. При отсутствии данных микрорайонирования допускается
уточнять балльность площадки строительства по данным изысканий,
ограниченных только характеристиками грунтовых условий, в
соответствии с указаниями таблицы 1 СНиПа II-7.
1.6. Сейсмичность площадок строительства высотных зданий с
фундаментами глубокого заложения или на свайных фундаментах, как
правило, следует определять в зависимости от сейсмических свойств
грунта верхнего 10-метрового слоя, считая от естественной
поверхности грунта, а при срезке грунта - от поверхности грунта
после срезки. В тех случаях, когда в расчете сооружения
учитываются силы инерции масс грунта, прорезаемого фундаментом,
сейсмичность площадки строительства устанавливается в зависимости
от сейсмических свойств грунта, расположенного на отметках
заложения фундаментов.
1.7. Расчетную сейсмичность площадки строительства следует
принимать не менее 5 баллов.
2. Расчетная динамическая модель здания и расчетная модель
воздействия
2.1. Расчетная динамическая модель (РДМ) <*> здания должна
обеспечивать требуемую точность результатов, а также отражать
важные для рассмотрения особенности поведения конструкции.
-------------------------------
<*> Расчетная динамическая модель (РДМ) - упругая (линейная или
нелинейная) система, содержащая инерционные элементы.
2.2. Расчет здания на сейсмические нагрузки необходимо
производить с учетом податливости грунтового основания.
2.3. При расчете зданий следует учитывать наиболее опасные для
данной конструкции и ее элементов направления действия
сейсмических нагрузок.
2.4. Высотные здания следует рассчитывать на горизонтальную
сейсмическую нагрузку.
2.5. Для территории Санкт-Петербурга, достаточно удаленной от
вероятных очагов сейсмического воздействия (очаговой зоны
Вранчских землетрясений в Карпатах), характерно распространение
низкочастотных сейсмических волн, длина которых составляет сотни
метров. При этом вращательные сейсмические колебания основания
здания допускается не учитывать.
3. Расчетная сейсмическая нагрузка
3.1. При расчете сейсмических воздействий необходимо выполнять
расчет зданий на основные и особые сочетания нагрузок. В особых
сочетаниях коэффициенты сочетаний для постоянных, длительных и
кратковременных нагрузок следует принимать по таблице 2 СНиПа II-
7, а для сейсмической нагрузки принимается коэффициент сочетаний
1,0. При этом нагрузки от температурных климатических воздействий
и ветровые нагрузки не учитываются. Сейсмическое воздействие
определяется по спектральной методике в соответствии с указаниями
3.2-3.4.
3.2. Расчетная сейсмическая нагрузка S в выбранном направлении
jik
j, приложенная к узлу k и соответствующая частоте собственных
колебаний с номером i, определяется по формуле:
S = K ¬ S ; (1)
ikj l oikj
где:
K - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий,
l
принимаемый согласно таблице 3 СНиПа II-7;
S - значение сейсмической нагрузки, приложенной к узлу k
oijk
расчетной динамической модели (РДМ) в направлении j (j = 1, 2, 3)
по форме собственных колебаний с номером i, определяемое в
предположении упругого деформирования конструкции по формуле:
S = A ¬ K ¬ Q ¬ [бета] ¬ [эта] ; (2)
oikj [пси] k i ikj
где:
A - коэффициент, значения которого следует принимать равным 0,025
или 0,05 соответственно для расчетной сейсмичности 5 или 6 баллов;
К - коэффициент, принимаемый по таблице 6 СНиПа II-7;
[пси]
[бета] - коэффициент динамичности, соответствующий частоте
i
собственных колебаний с номером i и принимаемый по данным
сейсмологических изысканий площадки строительства;
Q - вес здания, приведенный к узлу РДМ с номером k с учетом
k
действующих на конструкцию расчетных нагрузок;
[эта] - коэффициент формы пространственных колебаний.
ikj
3.3. Коэффициент формы пространственных колебаний определяется
по следующей формуле:
3
SUM m ¬ SUM X ¬ cos[альфа]
s s t=1 ist t
[эта] = X ---------------------------------; (3)
ikj ikj 3 2
SUM m ¬ SUM X
s s t=1 ist
здесь:
X - проекции перемещений узлов s на три (t = 1, 2, 3) взаимно
ist
ортогональные направления при колебании по форме с номером i;
[альфа] - угол между направлением t и направлением сейсмического
t
воздействия.
Суммирование по индексу s выполняется по всем неопорным узлам
расчетной схемы конструкции.
3.4. При отсутствии сейсмологических данных площадки
строительства значение коэффициента динамичности [бета] в
i
зависимости от расчетного периода собственных колебаний T
i
допускается принимать по формулам (4) и (5) или по рисунку 1
(см. 2.6 СНиПа II-7).
Для грунтов I и II категорий по сейсмическим свойствам
(рисунок 1, кривая 1):
при T <= 0,1 с [бета] = 1 + 15T ;
i i i
при 0,1 с < T < 0,4 с [бета] = 2,5; (4)
i i
0,5
при T >= 0,4 с [бета] = 2,5 (0,4/T ) .
i i i
Для грунтов III категории по сейсмическим свойствам (рисунок 1,
кривая 2):
при T <= 0,1 с [бета] = 1 + 15T ;
i i i
при 0,1 с < T < 0,8 с [бета] = 2,5; (5)
i i
0,5
при T >= 0,8 с [бета] = 2,5 (0,8/T ) .
i i i
Во всех случаях значения [бета] должны приниматься не менее 0,8.
i
Рисунок 1
3.5. Расчетные значения параметров напряженно-деформированного
состояния (перемещений, усилий, напряжений) должны определяться с
учетом указаний 2.9-2.10 СНиПа II-7.
4. Основные требования к конструктивным решениям
4.1. Расчет высотных зданий с учетом сейсмических воздействий
следует производить на прочность и устойчивость конструкций и по
несущей способности грунтовых оснований фундаментов.
4.2. При проектировании высотных зданий, кроме деформаций
изгиба и сдвига стоек каркаса, необходимо учитывать осевые
деформации, а также проводить расчет на устойчивость против
опрокидывания.
4.3. Фундаменты высотных зданий на нескальных грунтах следует,
как правило, принимать свайными или в виде опор глубокого
заложения.
4.4. Следует предусматривать опирание нижних концов свай,
столбов и оболочек преимущественно на скальные или
крупнообломочные грунты, гравелистые плотные пески, глинистые
грунты твердой и полутвердой консистенции.
4.5. Опирание нижних концов свай, столбов и оболочек на
глинистые грунты с показателем консистенции более 0,5 не
допускается.
4.6. При проектировании высотных зданий надлежит:
- применять материалы, конструкции и конструктивные схемы,
обеспечивающие наименьшие значения сейсмических нагрузок;
- принимать, как правило, симметричные конструктивные схемы,
равномерное распределение жесткостей конструкций и их масс, а
также нагрузок на перекрытия.
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(обязательное)
СТАЦИОНАРНАЯ СТАНЦИЯ МОНИТОРИНГА
1. Оборудование стационарной станции мониторинга
деформационного состояния несущих конструкций высотного здания
должно предусматривать выявление мест накопления повреждений за
счет анализа передаточных функций для различных частей здания и
измерения наклонов здания.
2. В проекте необходимо обеспечить оборудование мест установки
измерительных пунктов станции для размещения приборов, измеряющих
колебания конструкций (размером 500 x 500 x 500 мм) на несущих
конструкциях здания через каждые 5 этажей, начиная с нижнего
подземного этажа, вблизи:
- центральной вертикальной оси здания, если оно имеет простую,
симметричную форму в плане (параллелепипед, призма, цилиндр,
конус);
- центральных вертикальных осей частей здания, на которое оно
может быть подразделено, если имеет сложную форму в плане (в этом
случае измерительные пункты должны располагаться на одном уровне
по вертикали для всех частей здания, в связи с этим допускается
уменьшение количества этажей между измерительными пунктами).
3. Отдельно оборудуются измерительные пункты станции для
установки приборов, измеряющих наклоны здания. Эти пункты
устанавливаются на самом нижнем подземном этаже здания в пяти
точках для простых симметричных зданий (параллелепипед, призма,
цилиндр, пирамида, конус) и в пяти точках для каждой части
сложного в плане здания.
4. Измерительные пункты станции для установки приборов,
фиксирующих наклоны здания, располагаются симметрично по отношению
к вертикальной оси здания на максимальном удалении от нее, но не
ближе 2 м от наружных стен, вдоль продольной и поперечной осей
здания. Один измерительный пункт оборудуется в центре плана здания
на пересечении его горизонтальных осей. Таким образом, вдоль
каждой горизонтальной оси здания располагается три измерительных
пункта.
5. Места установки измерительных пунктов станции должны
располагаться в монолитных железобетонных или кирпичных нишах с
закрывающимися на замок дверцами, либо в металлических
закрывающихся на замок контейнерах, жестко соединенных с несущими
конструкциями здания. В этих нишах или контейнерах устанавливаются
измерительные приборы.
6. К измерительным пунктам станции должен быть обеспечен доступ
персонала.
7. Все места установки измерительных пунктов должны
обеспечиваться электропитанием (220 В, 50 Гц, 2А).
8. Необходимо оборудовать канал слаботочной связи
четырехжильным кабелем витая пара, соединяющим каждый
измерительный пункт станции с местом сбора информации.
9. Должно быть предусмотрено помещение, куда поступает
информация с измерительных пунктов станции мониторинга
деформационного состояния несущих конструкций здания. Допускается
место сбора информации объединять с диспетчерской.
10. Мониторинг осадочных явлений зданий должен проводиться
снаружи здания не реже одного раза в год в течение 5 лет.
Осадочные знаки (марки) размещаются по периметру здания с шагом
6-7 м.
Допустимые погрешности измерений:
- вертикальных перемещений - 1 мм;
- горизонтальных перемещений - 2 мм;
- кренов - 0,000055 H, где H - высота зданий.
Крены здания фиксируются во взаимно перпендикулярных
направлениях.
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
(рекомендуемое)
ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ
1. Целью испытаний моделей высотных зданий в аэродинамической
трубе является установление суммарных и распределенных
аэродинамических нагрузок на поверхность здания, вызванных
действием ветра.
2. Нормативное значение среднего ветрового давления
(скоростного напора) на высоте z от поверхности земли определяется
по формуле:
w (z) = w ¬ k(z), (2.1)
m 0
где:
w = 0,91 кПа (91 кгс/кв. м) - нормативное значение среднего
0
ветрового давления на высоте z = 10 м для местности типа А
(6.5 СНиПа 2.01.07) при 3-секундном интервале осреднения и времени
наблюдения 50 лет;
k(z) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по
высоте в зависимости от типа местности (таблица 6 СНиПа 2.01.07).
Давлению w = 0,91 кПа соответствует значение скорости ветра на
0
высоте z = 10 м, равное v = 38,6 м/с (при том же 3-секундном
0
интервале осреднения).
Для высотных зданий Санкт-Петербурга, расположенных в пределах
полосы шириной 2 км с наветренной стороны у берегов р. Невы и
Финского залива, следует использовать значения коэффициента k(z),
приведенные для местности типа А, а для остальных районов
застройки - значения, приведенные для местности типа В.
Значение скорости ветра (м/с) на высоте z определяется по
формуле:
_______
v (z) = 40,48 ¬ \/ w (z) , (2.2)
m m
где:
скоростной напор w (z), кПа.
m
При z = 10 м,
v (10) = v = 38,6 м/с, (2.3)
m 0
в уровне верха здания (z = H):
____
v H = 38,6 ¬ \/ k , м/с (2.4)
m H
Указанные нормативные значения величин w = 0,91 кПа
0
и v = 38,6 м/с используются как при расчетах w по формуле (2.1) и
0 m
v по формуле (2.2), так и при нахождении параметров пульсационной
m
составляющей ветровой нагрузки (6.7 СНиПа 2.01.07).
3. Высотное здание (комплекс высотных зданий) привязывается к
прямоугольной системе координат XYZ, причем плоскость XOY
горизонтальна и начало координат (точка О) находится в уровне
земли (см. рисунок 1).
Под суммарными ветровыми нагрузками, действующими на здание в
выбранной системе координат, принимаются силы от действия ветра,
направленные по осям X, Y, Z:
F = w (H) ¬ H ¬ L ¬ C ([альфа]);
x m x
F = w (H) ¬ H ¬ L ¬ C ([альфа]); (3.1)
y m y
F = w (H) ¬ H ¬ L ¬ C ([альфа]);
z m z
и моменты относительно этих осей, вызванные действием ветра:
2
M = w (H) ¬ H ¬ L ¬ m ([альфа]);
x m x
2
M = w (H) ¬ H ¬ L ¬ m ([альфа]); (3.2)
y m y
2
M = w (H) ¬ H ¬ L ¬ m ([альфа]);
z m z
Рисунок 1
В формулах 3.1 и 3.2 [альфа] - двугранный угол между
вертикальной плоскостью действия набегающего на здание воздушного
потока и координатной плоскостью XOZ. Безразмерные
аэродинамические коэффициенты Cx([альфа]), Cy([альфа]),
Cz([альфа]), mx([альфа]), my([альфа]), mz([альфа]) определяются
для каждого конкретного объекта в результате испытаний его модели
в аэродинамической трубе при круговом изменении угла [альфа] (от 0
до 360- с шагом не более 10-).
Указанные аэродинамические коэффициенты необходимы не только
для оценки стационарных аэродинамических сил и моментов,
действующих на здание, но и для анализа возможности возникновения
таких нестационарных явлений, как "галопирование", "дивергенция",
"флаттер", "бафтинг" (см. 6-9).
4. Нагрузка от давления (разрежения), действующего на
конструктивный элемент площадью S, определяется по формуле:
F = w ¬ S ¬ C , (4.1)
p m p
в которой C является суммой
p
C = C + C (4.2)
p p1 p2
Безразмерный коэффициент C (максимальное значение коэффициента
p2
положительного давления на поверхность здания) принимается равным
1,0. Коэффициент C равен максимуму абсолютного значения
p1
коэффициента разрежения на поверхности здания и определяется в
процессе испытаний модели в аэродинамической трубе при круговом
изменении утла набегающего потока с шагом [дельта][альфа] <= 10-.
При изготовлении модели ее поверхность должна быть дренирована
в трех сечениях по высоте здания, соответствующих уровням
z = 0,5 ¬ H, z = 0,75 ¬ H и z = 0,95 ¬ H, а также в трех сечениях
1 2 3
по крыше: одно - центральное, два - по контуру, на расстоянии 1,5-2,0
м (в масштабе натуры) от края крыши. В каждом сечении должно быть не
менее 20 дренажных отверстий (точек замеров). При получении
коэффициентов давления в аэродинамической трубе замеряемые величины
давления должны быть отнесены к скоростному напору на уровне крыши
модели, соответствующему высоте здания Н в натурных условиях.
Все элементы поверхности здания, включая крышу, должны быть
испытаны как на избыточное давление, задаваемое формулами (4.1),
(4.2), так и на ветровое воздействие противоположного направления,
что исключает возникновение ошибки в опасную сторону, связанной с
возможным наличием "аэродинамических проходов" внутри здания.
5. Для изучения резонансных явлений, связанных с периодическим
срывом вихрей с поверхности здания при обтекании его воздушным
потоком, необходимо определить частоту этих срывов. Частота срывов
связана с безразмерным числом Струхаля Sh формулой:
N ¬ D
Sh = -----, (5.1)
V
где:
N - частота срыва вихрей, Гц;
D - характерный размер тела;
V - скорость набегающего воздушного потока.
Значение числа Струхаля определяется формой поперечного сечения
тела, углом набегающего воздушного потока [альфа] и безразмерным
числом Рейнольдса
D ¬ V
Re = -----, (5.2)
[ню]
где:
[ню] - коэффициент кинематической вязкости воздуха.
Зависимость Sh = Sh([альфа]) для конкретного объекта следует
определять экспериментально на модели в аэродинамической трубе при
2 3
числах Рейнольдса 5 ¬ 10 - 10 . Испытания должны проводиться при
круговом изменении угла набегающего потока (от 0 до 360-) с
интервалом [дельта][альфа] = 30-. Частота аэродинамической
пульсирующей силы в направлении, перпендикулярном к потоку, равна N,
а вдоль потока - 2N. Сравнивая полученные из опыта частоты N =
N([альфа]) с собственной частотой колебаний здания, можно оценить
вероятность появления ветрового резонанса.
6. Под галопированием понимается такая разновидность динамической
неустойчивости протяженного податливого объекта, при которой
перемещения происходят в направлении, перпендикулярном к потоку, при
частоте колебаний, намного меньшей частоты срыва вихрей.
В процессе испытаний модели объекта в аэродинамической трубе (при
различных значениях угла набегающего потока) экспериментально
выясняются условия возникновения галопирования. В случае если
галопирование оказывается возможным, результатом испытаний является
величина критической скорости, при которой сооружение входит в режим
галопирования. Режим работы сооружения можно считать безопасным (по
условиям галопирования), если найденная критическая скорость
превышает максимальную скорость ветра (в порывах при трехсекундном
осреднении) в уровне крыши здания, то есть значение v H по
m
формуле (2.4).
Особый вид галопирования - "галопирование в спутной струе" -
может наблюдаться при обтекании воздушным потоком отдельных
фрагментов здания.
7. Если протяженная обтекаемая конструкция имеет малую
относительную толщину в направлении потока, то для некоторых форм
поперечного сечения при ненулевом значении угла набегающего потока
[альфа] возникает внешний (скручивающий) аэродинамический момент,
который, в свою очередь, стремится увеличить значение угла
[альфа]. По достижении определенной (критической) скорости
воздушного потока происходит теоретически неограниченный рост угла
[альфа]. На практике это означает, что при достаточно большом, но
конечном значении [альфа] несущая способность конструкции (по
условиям кручения) будет исчерпана.
Статическая потеря устойчивости (по крутильной форме)
тонкостенной конструкции, обтекаемом воздушным потоком, носит
название дивергенции.
В процессе испытаний модели конструкции в аэродинамической
трубе определяется критическая скорость дивергенции здания в целом
или отдельных его фрагментов.
Режим работы конструкции по условиям дивергенции является
безопасным, если критическая скорость дивергенции не превышает
значения v H по формуле (2.4).
m
8. Флаттер - это такое проявление аэродинамической
неустойчивости, при котором возмущенное движение представляет
собой колебания со стремительно возрастающими амплитудами. При
этом существенно, что свойства устойчивости зависят от скорости
воздушного потока: система, устойчивая при малых скоростях,
становится неустойчивой после того, как скорость ветра достигла
некоторого критического значения.
Известен ряд разновидностей флаттера; некоторые из них следует
рассматривать применительно к отдельным деталям высотных зданий.
Классический флаттер может проявляться в виде изгибно-
крутильных колебаний, амплитуда которых при приближении скорости
потока к критическому значению неограниченно растет.
Срывной флаттер связан с явлением срыва вихрей (см. 5): если в
потоке воздуха находится плохо обтекаемое препятствие, то за ним
образуется вихревой след ("дорожка Кармана"); в момент срыва
вихрей с поверхности тела на само это тело действует периодическая
сила, перпендикулярная к потоку и вызывающая при определенной
скорости потока значительные резонансные колебания.
Особо следует отметить возможность возникновения панельного
флаттера - интенсивных колебаний больших фрагментов плоских
поверхностей (застекленные участки стен, металлические и
синтетические покрытия крыш зданий).
Для установления критической скорости воздушного потока, при
которой возникает тот или иной вид флаттера, следует выполнять
продувку в аэродинамической трубе моделей соответствующих деталей
здания. В частности, при исследовании панельного флаттера
необходимо моделировать натурные варианты крепления листов
покрытия по его контуру.
Безопасная (по условиям аэродинамической устойчивости) работа
здания будет гарантирована, если полученная при испытаниях
критическая скорость флаттера превышает значение v H по
m
формуле (2.4).
9. Под бафтингом понимают нестационарные нагрузки на здание,
связанные с пульсациями набегающего потока. Эти пульсации могут
быть вызваны атмосферной турбулентностью или переменными
скоростями в следе расположенного выше по потоку здания ("бафтинг
в спутной струе"). Особо опасным является бафтинг, возникающий при
обтекании примерно одинаковых зданий в спутной струе себе
подобных.
Наиболее достоверный способ оценки частоты и амплитуды
возникающих при бафтинге сил - это проведение модельных испытаний
в аэродинамической трубе с последующим пересчетом результатов на
натурные условия.
10. На зданиях располагаются детали, обтекание которых следует
рассматривать как самостоятельную задачу. К таким деталям
относятся: на крышах - шпили, башни, фигурные ограждения,
ограждения вентиляционных устройств; на стенах зданий - балконы,
открытые лоджии, резкие (угловые) изгибы контура здания. Все эти
детали необходимо рассчитывать на средние ветровые нагрузки при
максимальной местной скорости воздушного потока (величины
скоростей и аэродинамические коэффициенты устанавливаются по
результатам модельных испытаний в аэродинамической трубе), а также
проверять на возможность возникновения нестационарных явлений (см.
п. 5-9).
11. Требования, относящиеся к обеспечению комфортных условий
эксплуатации здания:
- ограничение максимального линейного ускорения верхнего этажа
здания;
- ограничение максимальной скорости ветра на подходах к зданию
в зоне перемещения людей.
Линейное ускорение верхнего этажа здания определяется в
результате динамического расчета конечноэлементной модели здания
на действие нагрузок, выявленных в процессе исследований по п. 5-
9.
|
