СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ Российский патент 1997 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении зданий в сейсмических районах.

Известно сейсмостойкое здание, включающее гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа со сферическими торцами, размещенными в стаканах, закрепленных в конструкции верхних жестких этажей и опертых на фундаментную плиту здания [1]
Наиболее близким техническим решением является сейсмостойкое здание, содержащее верхние жесткие этажи, опертые на стаканы, в которых установлены верхние сферические торцы гибких в горизонтальном направлении стоек нижнего этажа, нижние сферические торцы которых установлены в стаканах, опертых на фундамент здания и выполненных с размещением центров радиусов торцевых сфер стоек на их вертикальной [2]
Общий недостаток этих решений заключается в том, что они позволяют проектировать гравитационную систему сейсмоизоляции с одним (постоянным) периодом свободных колебаний, значительно отличающимся от преобладающих периодов колебания основания при землетрясении, и следовательно, могут противостоять лишь ограниченному спектру колебаний основания при землетрясении.

Задача изобретения обеспечение сейсмостойкости здания на всем возможном спектре периодов колебаний основания при землетрясении.

Поставленная задача решена тем, что центр радиуса каждой торцевой сферы стоек расположен в пределах их длины от середины до противоположного торца.

На фиг. 1 показан фрагмент здания;
на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Сейсмостойкое здание содержит пространственно жесткие 1, гибкие в горизонтальном направлении стойки 2 нижнего этажа 3 и фундамент 4.

Стойки 2 выполнены со сферическими торцами 5, размещенными в стаканах 6. Нижние из последних оперты на фундамент 4, а на верхние оперты пространственно жесткие верхние этажи 1.

Центр 7 радиуса 8 каждой сферический поверхности торцов 5 расположен на центральной вертикальной оси 9 стоек 2 в пределах их длины от середины до противоположного конца, что позволяет назначать различные периоды свободных колебаний системы здания в широком диапазоне, т.к. величина периода свободных колебаний гравитационной системы сейсмоизоляции здания зависит не только от величины радиуса, но и от отношения μ = H/2R, что следует из решения дифференциального уравнения движения системы:

где Т и Q соответственно кинетическая энергия и обобщенная сила системы.

Это уравнение преобразуется к виду:

где Х смещение, скорость, ускорение, ω круговая частота, К параметр сухого трения в системе, а внешнее воздействие (ускорение основания).

В этом уравнении

и т.к.

то период свободных колебаний гравитационной системы сейсмоизоляции может быть определен из соотношения:

Таким образом, при одинаковой высоте Н сферических стоек мы можем проектировать системы с различным периодом свободных колебаний, изменяя величины радиуса сфер R и, следовательно, μ..

Использование: строительство зданий в сейсмических районах. Сущность изобретения: стойки нижнего этажа выполнены гибкими в горизонтальном направлении со сферическими торцами. Центры радиусов сферической поверхности торцов расположены на центральной вертикальной оси стоек в пределах их длины от середины до противоположного торца. Торцы стоек размещены в стаканах, которые закреплены на фундаменте и в конструкции верхних пространственно жестких этажей. 2 ил.

Сейсмостойкое здание, включающее пространственно жесткие верхние этажи, опертые на стаканы, в которых размещены верхние сферические торцы гибких в горизонтальном направлении стоек нижнего этажа, нижние сферические торцы которых установлены в опертых на фундамент здания стаканах с размещением центров радиусов торцевых сфер стоек на их вертикальной оси, отличающееся тем, что центр радиуса каждой торцевой сферы стоек расположен в пределах их длины от середины до противоположного торца.