В условиях плотной городской застройки современных городов высотное строительство развивается быстрыми темпами. При проектировании высотных зданий необходимо  обеспечить прочность и общую устойчивость. Один из способов повышения прочности и устойчивости является применение аутригерных этажей. Для каждого здания форма и расположения аутригерного этажа устанавливается индивидуально, но чаще всего такие этажи располагают на технических этажах. Цель исследования - определение наиболее оптимальной конструкции и расположения аутригерных этажей в каркасе высотного здания. В качестве критериев эффективного расположения и оптимального конструктивного решения приняты нормируемые характеристики общей устойчивости каркаса здания, ускорение верхнего этажа от действия динамической составляющей ветровой нагрузки, характер форм и спектр частот собственных колебаний. Объектом исследования является пространственный каркас высотного жилого здания в г. Ростове-на-Дону, представляющий собой пространственную плитно-стержневую конструкцию, выполненную из железобетонных колонн, стен, диафрагм жесткости и плит перекрытий. Пространственная расчетная модель разработана методом конечных элементов в программном комплексе Лира-САПР (Рис. 1).   Рис. 1. Конечно-элементная модель: а) проекция на плоскость XZ, б) 3D-модель здания   Предложено два вида виртуальных аутригерных систем: в виде фермы, объединяющих колонны по периметру здания (Рис. 2а) и монолитных стен, объединяющих колонны по периметру здания (Рис. 2б).   Рис. 2. Расчетные схемы аутригерных этажей : а) в виде железобетонных ферм; б) в виде монолитных железобетонных стен   Применение предложенных конструктивных решений аутригерных систем  устраняет необходимость в устройстве сложных соединений аутригеров с колоннами и центральным ядром, сводя к минимуму возможность случайной передачи нагрузки, возникающей из-за неравномерных деформаций между периметром и центральным ядром. Рассмотрено пять вариантов  конструктивной схемы каркаса здания: – без аутригерных этажей; – два аутригерных этажа на технических этажах в виде ферм; – два аутригерных этажа на технических этажей в виде стен; – один аутригерный этаж на последнем этаже в виде ферм; – один аутригерный этаж на последнем этаже в виде стен. В расчетных моделях учтены статические и динамические нагрузки: собственный вес конструкций здания, снеговая нагрузка на покрытие, полезная нагрузка, ветровая нагрузка. Граничные условия задаются в опорных узлах стержней и стеновых пластин в виде жесткой заделки. Выполнены расчеты на общую устойчивость; получены формы потери и коэффициенты запаса устойчивости. В таблице сведены коэффициенты запаса устойчивости  в зависимости от  конструктивной схемы здания.   Таблица 1. Коэффициенты запаса устойчивости  Вариант расчетной схемы 1 2 3 4 5 Коэффициент запаса устойчивости 10,48 13,39 13,50 13,00 13,20   Выполнен динамический расчет пяти вариантов расчетных схем. Получены частоты и формы собственных колебаний. Анализ форм колебаний показал, что первая форма колебаний всех расчетных моделей поступательная, третья форма колебаний – крутильная. Вторая форма первой, третьей, четвертой и пятой моделей – крутильные (Рис. 3а); второй расчетной модели – поступательная (Рис. 3б).   Рис.3. Вторая форма колебаний: а) первая модель; б) вторая модель   Вторая крутильная форма колебаний подтверждает сложные конструктивные решения исследуемого каркаса и требует дополнительных исследований работы каркаса зданий при динамических нагрузках. Вторая поступательная форма  подтверждает правильность принятых конструктивных решений, отвечающих требованиям надежности и экономичности. Анализ спектра частот и периодов колебаний первой, третьей, четвертой и пятой моделей показал отличие в значениях менее 5%.  Выполнено сравнение динамических характеристик второй и четвертой расчетных моделей.  Частоты колебаний второй модели уменьшились на 36%, периоды колебаний выросли на 54% по сравнению с частотами и периодами колебаний четвертой расчетной модели. Выполнено исследование динамической комфортности расчетных схем, определены ускорения верхних точек каркас здания. Результаты представлены в табл. 2.   Таблица 2. Ускорение плиты перекрытия последнего этаж Вариант конструктивного решения   а (Х) (мм/с2)   а (Y) (мм/с2) а (Z) (мм/с2) а (мм/с2), расчетные значения а (мм/с2), нормативные значения 1 вариант 0,115 115,095 0,872 115,098 82,21 2 вариант 1,403 95,234 0,419 95,245 68,03 3 вариант 82,437 1,976 2,895 82,512 58,94 4 вариант 82,457 1,077 2,897 82,515 58,94 5 вариант 83,986 1,025 2,935 84,043 60,03   Согласно нормативным требованиям ускорение верхнего этажа не должно превышать величины ас, max=0,08 м/с2. Анализ результатов динамического расчет показал, что вариант конструктивного решения без аутригерного этажа не удовлетворяет требованиям динамической комфортности. Принятое конструктивное решение с двумя аутригерными этажами на технических этажах в виде ферм позволяет увеличить общую устойчивость каркаса здания, удовлетворяет требованиям по динамической комфортности и отвечает требованиям экономичности проектных решений. Оптимизацию конструктивной схемы рекомендуется производить на самых ранних стадиях проекта. При таком подходе можно создать максимально эффективную аутригерную систему: колонны будут размещены в наиболее оптимальных местах; вертикальные нагрузки будут восприниматься конструкциями аутригера  и  колоннами. Разработанный вариант каркаса с рациональным конструктивным решением аутригерных этажей и уточнением общей устойчивости может быть использован при исследовании высотного здания на прогрессирующее обрушение.