Расчет зданий с динамическими гасителями колебаний

При проектировании зданий с динамическими гасителями колебаний, последние для достижения максимального эффекта рекомендуется располагать между последним этажом и покрытием здания (в пределах чердачного перекрытия или технического этажа).

Особенностью расчета зданий с динамическими гасителями колебаний является снижение горизонтальных сейсмических нагрузок для первого тона собственных колебаний здания S_{1 k}, на которые необходимо рассчитывать надземные конструкции зданий. Эти нагрузки определяются по формуле

где k₁, k₂, и S_{01 k} определяются в соответствии с п. 2.5 СНиП П-7-81; k₄ - коэффициент, учитывающий снижение сейсмической нагрузки за счет применения гасителя колебаний и принимаемый равным 0,7 для зданий с металлическим каркасом и 0,8 для зданий с другими конструктивными схемами [91].

Влияние гасителя колебаний на сейсмические нагрузки S_ik при i != 1 не учитывается.

Расчет особо ответственных и высоких (более 16 этажей) зданий следует выполнять с использованием инструментальных (или синтезированных) записей ускорений основания при землетрясениях, наиболее опасных для данного здания. Расчетная модель здания может приниматься в виде консольного стержня с сосредоточенными массами и присоединенным гасителем колебаний (рис. 5.24). Дифференциальные уравнения колебаний масс здания и гасителя имеют следующий вид:

Параметры гасителя подбираются или по формулам (5.14) или в результате оптимизационных расчетов по (5.21).

Массу гасителя рекомендуется принимать не более 5 % приведенной массы здания, которая может быть определена по формуле

где m(х) — погонная масса конструкций здания; X(х) — ордината нормированной формы собственных колебаний здания по основному тону (ордината в точке подвеса гасителя принимается равной единице); m_k - масса конструкций к нагрузок, сосредоточенная в точке с координатой x_k; h — общая высота здания; n - общее число сосредоточенных масс.

Для нормальной эксплуатации гасителя необходимо обеспечить возможность свободного колебания массы гасителя с расчетной амплитудой, которая может быть определена при расчете по (5.21) или принята по формуле

где A(x_n) — амплитуда колебаний верхней массы здания, определяемая из расчета здания без гасителя по СНиП 11-7-81, при этом коэффициент к, принимается равным единице; К_А — коэффициент, принимаемый равным 5 для зданий с металлическим каркасом и 3 для всех остальных зданий.

При проектировании зданий с динамическими гасителями колебаний необходимо учитывать следующее; гасители колебаний следует располагать симметрично относительно продольной и поперечной осей здания; в здании башенного типа следует устанавливать один гаситель, а в протяженном в плане здании два гасителя вблизи торцов здания; гаситель необходимо располагать в отапливаемом помещении в случае применения в его конструкции демпферов с вязким трением.