Продольные сжимающие усилия в колоннах определяются суммированием усилий, передающихся с перекрытий, и от веса колонны.
Изгибающие моменты от вертикальных нагрузок в колоннах будут равны нулю в середине высоты этажа (рис.63, а); если там установить условные шарниры, многоэтажную раму можно расчленить на ряд одноэтажных (рис.63, б). При числе пролетов больше трех раму можно рассчитывать как трехпролетную; в многоэтажной раме достаточно определить усилия в рамах верхнего, среднего и первого этажей.

Рис.63. Расчетная схема рамы на вертикальные нагрузки
Усилия на опорах ригелей определяют по формулам

где
и
– значения постоянных и временных нагрузок,
– расчетный пролет ригеля,
,
,
,
– табличные коэффициенты.
Изгибающие моменты в пролетах ригелей определяют как разность балочного момента и полусуммы моментов на каждой из опор

.
Изгибающие моменты в колоннах определяют из условия, что в узле
, для этого опорные моменты ригелей распределяют пропорционально жесткостям сходящихся в узле элементов рамы.
Горизонтальные (ветровые) нагрузки определяют с учетом изменения ветрового напора по высоте и приводят к сосредоточенным на уровне перекрытий (рис. 64). Нулевые точки в колоннах считают расположенными: на первом этаже – на расстоянии 2/3 высоты этажа от места защемления, на вышерасположенных этажах – по середине их высоты.
Опорные реакции стоек полурам
определяют распределением горизонтальных нагрузок
в соответствии с жесткостями колонн.
Максимальные изгибающие моменты в колоннах и ригелях первого этажа
, вышеназванных –
.
4. Расчет диафрагм и ядер жесткости многоэтажных зданий
Диафрагмы и ядра (стволы) жесткости устраиваются в зданиях с рамносвязевой конструктивной схемой, методика их расчета зависит от расчетных схем этих систем (рис. 65).
Диафрагмы и ядра жесткости рассчитывают совместно с закрепленными с ними колоннами. Вертикальными являются нагрузки от веса этих конструкций и опирающихся на них перекрытий. Горизонтальную ветровую нагрузку определяют с учетом увеличения ветрового напора по высоте и собирают с той части здания, с которой она передается на рассчитываемую диафрагму. При высоте здания более 12 этажей и 40 м кроме статической составляющей ветровой нагрузки учитывается и динамическая.
Рис.65. Примеры расчетных схем некоторых систем:
а) рамно-связевой, б) рамно-связевой и проемными диафрагмами, в)связевой со сплошными диафрагмами; 1 – диафрагма, 2 – связи перекрытий, 3 – рама, 4 – проем; г) расчетная схема на опрокидывание
Усилия в элементах рамно-связевой или связевой систем определяются методами строительной механики, а также с использованием таблиц. Диафрагма вместе с колоннами имеет двутавровое сечение; коробчатое сечение ядра жесткости также приводится к двутавровому. Конструктивные расчеты диафрагм и ядер жесткости выпоняют как для внецентренно сжатых элементов двутаврового профиля.
Кроме расчета прочности для диафрагм и ядер жесткости делают проверку на опрокидывание (потерю устойчивости положения) по условию
,
– удерживающий момент вертикальных нагрузок
относительно нижней крайней точки фундамента
(рис.65, г);
– опрокидывающий момент от горизонтальной ветровой нагрузки относительно той же точки.
Вертикальные нагрузки определяют с коэффициентом надежности
, горизонтальные –
.
Расчетом по деформациям определяют прогиб на уровне верха здания: он не должен превышать
, где
– высота здания.
5. Особенности конструкций высотных зданий
К этому виду относятся здания высотой более 25 этажей, они занимают небольшие площади, но являются более сложными с конструктивной и технологической точек зрения. Для обеспечения общей устойчивости здания должны иметь развитую форму в плане (рис.66, а, б, в).
Рис.66. Конструктивные решения высотных зданий
Для повышения пространственной жесткости здания устраиваются жесткие промежуточные этажи – ростверки, которые являются связями сдвига при деформировании здания от горизонтальных нагрузок (рис. 66, г).
Обязательным элементом является ядро жесткости в средней части здания. Кроме этого устраивается жесткая периферийная система из вертикальных несущих элементов и связей (рис. 66, д).