Стальные каркасы многоэтажных и высотных зданий

большей несущей способностью при меньшей собственной массе.
С повышением этажности здания

целесообразность применения стального каркаса увеличивается.
В смешанных каркасах колонны нижних этажей выполняют из стали, а верхних – из железобетона.

Основные предпосылки строительства многоэтажных промышленных зданий

Вертикальная организация технологического процесса (перемещение материалов за счёт собственного веса);
Невысокие технологические нагрузки;
Отсутствие взрыво- и пожароопасных производств, требующих быстрой эвакуации;
Требования архитектурной выразительности в городской застройке;
Необходимость сокращения площади застройки из-за высокой стоимости земли в городах.

(1972-1974 г.) 109 этажей, высота 445 м.

411 м
Размеры в плане: 63,5 х 63,5 м

ригелей, воспринимающая все горизонтальные нагрузки.
Внутренние колонны воспринимают только вертикальные нагрузки
Технические

этажи

из стального листа, жёстко соединён с колоннами
Перекрытия – сборно-монолитные по

стальным фермам высотой 900 мм.
Опирание фермы на колонну - шарнирное

самолёта (Боинг-707, вес 150 т).
Каждая башня выдержала удар самолёта Боинг-767,

который весил примерно на 30 т больше.
Пожар начался от взрыва топлива в баках самолётов, которые были заполнены на 70 %.
Температура 1000…1200°С вызвала быстрый нагрев стальных колонн и ригелей, из-за которого они потеряли свою прочность и произошло лавинообразное разрушение башен (соответственно через 103 и 62 минуты после удара)

20…25 этажей
[-] Повышенный расход металла
[+] Свободное пространство между колоннами
Связевая
(шарнирные узлы)
Высота

– до 40…45 этажей

Рамно-связевая
(комбинированная)
Высота – до 150 этажей

[+] Лучшее восприятие горизонтальных нагрузок
[-] Слабая устойчивость к прогрессирующему разрушению

Геометрическая неизменяемость и восприятие горизонтальных нагрузок в рамной системе обеспечивается жёсткостью узлов, а в связевой – установкой системы связей.

усилий в узле при расчёте на вертикальную нагрузку
N + 2Q
N
Q
Q
M
M
Связи
Рамная
Связевая

(ростверк) способствует более полному включению вертикальных элементов каркаса в работу

по восприятию горизонтальных нагрузок

В продольном направлении – рамная, в поперечном – связевая (или наоборот);
На нижних этажах связевая, на верхних – рамная.

на растяжение

чтобы не возникало его закручивание;
не обязательно на всю ширину здания,

но обязательно на всю его высоту.

Жёсткий диск перекрытия распределяет горизонтальную нагрузку между связевыми элементами, поэтому их можно устанавливать не в каждом ряду, а через 2-3 ряда.

и к ригелю, и к колонне. В шве могут возникнуть

перенапряжения.

N

M

N = M / h

Жёсткое

Шарнирное

«Рыбка»

Монтажный болт