В соответствии с воздействием среды к зданию и его конструкциям предъяв-ляется комплекс технических требований.

Прочность – способность здания в целом и отдельных его конструкций вос-принимать внешние нагрузки и воздействия без разрушения и существенных оста-точных деформаций.

Жесткость здания – способность «несущего» остова здания сопротивляться

деформациям или, что по сути одно и то же, способность сохранять геометрическую

неизменяемость формы.

Жесткость зданий со стеновым несущим остовом обеспечивается, как правило,

жесткостью самих стен, поэтажно сопряженных с жесткими дисками перекрытий.

Жесткость каркасных зданий (из стержневых вертикальных и горизонтальных

элементов) обеспечивается принципиально двумя способами: введением в систему

каркаса дополнительных стержневых, плоских или объемно-пространственных эле-ментов (соответственно, связей, диафрагм или ядер жесткости) либо с помощью

жестких рамных узлов соединения элементов каркаса (рис. 2.4.).

Рис. 2.4. Способы обеспечения жесткости каркасов: а – изменяемая стержневая

система; б – неизменяемая система со стержневыми связями (связями жесткости); в

– неизменяемая система с плоскими или объемно-пространственными связями

(диафрагмами или ядрами жесткости); г – неизменяемая система с жесткими рам-ными узлами; 1 – раскосая связь; 2 – крестовая связь; 3 – полураскосая связь; 4 –

подкосы; 5 – диафрагма или ядро жесткости; 6 – жесткие рамные узлы.

Устойчивость – способность здания противостоять усилиям, стремящимся вы-

вести его из исходного состояния статического или динамического равновесия, –

сопротивление опрокидыванию.

Потеря устойчивости зданием может произойти в результате неравномерной

осадки фундаментов и (или) при действии динамических (ветровых и сейсмических)

нагрузок.

Устойчивость обеспечивается целесообразным взаимным сочетанием и распо-ложением элементов конструкций зданий в соответствии с величиной и направлен и-ем внешних усилий. Условие устойчивости здания при больших ветровых (горизо н-тальных) нагрузках - равнодействующая вертикальных нагрузок и давления ветра,

которая должна проходить через подошву фундамента (рис. 2.5 а).

Устойчивость высотных зданий зависит от формы их объема. Высокое протя-женное здание с узким корпусом (здание-пластина) – самая неэффективная форма с

позиций устойчивости, так как имеет большое сопротивление ветровой нагрузке

(парусность) и узкую опорную часть.

Рис. 2.5. Принципы обеспечения устойчивости зданий: а – здание устойчивое; б

– здание подвержено опрокидыванию (неустойчивое); в – здание от опрокидывания

защемлено в основании; г – придание зданию большей устойчивости изменением

формы плана; д - то же, сужением кверху.

Для повышения устойчивости рекомендуется применять эффективные формы

зданий (рис. 2.5 г, д), что достигается:

- развитием формы плана здания;

- сужением объема здания кверху (террасность, пирамидальность, конусность);

- обтекаемостью формы (цилиндрические и близкие к ним формы).

Особой проблемой является задача обеспечения устойчивости очень высоких

зданий, когда требуется обеспечить восприятие у основания здания очень больших

изгибающих моментов, возникающих от действия горизонтальных ветровых нагру-зок. Обычно эта задача решается надежной анкеровкой здания через фундамент в

грунт основания. Тогда здание работает как вертикальный консольный стержень,

воспринимающий большие горизонтальные нагрузки. Примером может служить

здание бизнес-центра высотой 450 м в г. Куала-Лумпур (Малайзия) – до недавнего

времени самого высокого небоскреба в мире. Для устройства фундамента был вы-рыт котлован глубиной 20 м и площадью 57 тыс. м

. Четыреста бетонных опор, ухо-дящих в грунт на глубину 150 м и объединенных мощной плитой сверху, образовали

фундамент анкерного типа для двухбашенного здания.

Долговечность – способность здания и его элементов сохранять во времени за-данные качества в определенных условиях при установленном режиме эксплуатации

без разрушения и деформаций или другими словами – означающая прочность,

устойчивость и сохранность здания и его элементов во времени. Она зависит от:

- ползучести материалов, т.е. от процесса малых непрерывных деформаций,

протекающих в материалах в условиях длительного воздействия нагрузок.

- морозостойкости материалов, т.е. от способности влажного материала проти-востоять многократному попеременному замораживанию и оттаиванию;

- влагостойкости материалов, т.е. их способности противостоять разрушаю-щему действию влаги (размягчению, набуханию, короблению, расслоению, растрес-киванию и т.д.);

- коррозиестойкости, т.е. от способности материала сопротивляться разруше-нию, вызываемому химическими и электрическими процессами;

- биостойкости, т.е. от способности органических строительных материалов

противостоять действию насекомых и микроорганизмов.

Долговечность определяется предельным сроком слу