СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК E02D27/34 E04H9/02 

Изобретение относится к строительству, в частности к сейсмостойким зданиям, сооружениям.

Известно сейсмостойкое здание, сооружение, в котором надфундаментная часть оперта на фундамент через демпфирующие устройства, частично гасящие сейсмическое воздействие за счет инерции надфундаментной части [1]
Недостаток известного здания, сооружения заключается в недостаточной эффективности демпфирующих устройств в погашении энергии ударной сейсмической волны, а также в том, что сейсмическая энергия не используется для уменьшения неблагоприятных воздействий на сооружения.

Наиболее близким к описываемому изобретению является сейсмостойкое здание, сооружение, включающее фундамент, надфундаментную часть и подвижную инерционную массу, причем подвижная инерционная масса размещена на верхней грани фундамента между жестко прикрепленными к последнему вертикальными опорами и соединена с несущими элементами надфундаментной части, опертой на вертикальные связи, прикрепленные к перекрытию и взаимодействующие с подвижной инерционной массой. Вертикальные связи выполнены в виде парных рычагов, закрепленных шарнирно в перекрытии с двух сторон подвижной инерционной массы и соединенных с последней посредством горизонтальных связей и с надфундаментной частью посредством перекрестных связей, прикрепленных верхними концами в узлах соединения вертикальных и горизонтальных несущих элементов надфундаментной части и снабженных энергопоглощающим устройством, а вертикальные опоры выполнены жесткими. Уменьшение горизонтальных перемещений надфундаментной части достигается за счет использования сейсмической энергии [2]
Основной недостаток данного здания, сооружения состоит в том, что энергия сейсмического воздействия направляется не на причину деформирования надфундаментной части, а на ее следствие. Кроме того, недостатком является также то, что устройство работает лишь в одном направлении, т.е. не повышает сейсмостойкости при произвольном направлении горизонтального сейсмического воздействия, включая воздействие, вызывающее поворот фундамента вокруг вертикальной оси.

Причиной деформирования надфундаментной части является сейсмическое смещение фундамента (неподвижной части). Действительно, если будут предотвращены (уменьшены) смещения фундамента, то тем самым будут уменьшены и последствия, т.е. деформации надфундаментной части.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение сейсмостойкости путем уменьшения смещения фундамента с помощью преобразования части сейсмической энергии.

Решение задачи достигается тем, что сейсмостойкое здание, сооружение, включающее фундамент, надфундаментную часть и подвижную инерционную массу, последняя выполнена в виде опертых на грунт через опоры качения вспомогательных подвижных фундаментов, размещенных вокруг основного фундамента по его главным осям и соединенных с ним посредством жестких связей.

Суть данного изобретения состоит в том, что часть энергии сейсмического воздействия используется для того, чтобы предотвратить (уменьшить) сейсмическое смещение фундамента. Для реализации этой идеи используются подвижные вспомогательные массивные фундаменты на опорах качения, связанные жесткими связями с основным фундаментом; происходящий откат вспомогательных фундаментов противоположен направлению сейсмического воздействия. Через связующие устройства вспомогательные фундаменты оказывают на основной фундамент действие, противоположное направленное сейсмическому воздействию. Этим самым уменьшается или предотвращается полностью смещение основного фундамента, чем и оберегается надфундаментная часть.

На фиг.1 приведен план здания, сооружения; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Описываемое здание, сооружение содержит основной фундамент 1, предохраняемый от сейсмического воздействия, вспомогательные подвижные массивные фундаменты 2, представляющие собой инерционные массы, опертые на опоры качения 3 (например, шарового типа) и связанные с основным фундаментом 1 жесткими связями 4.

В случае прямоугольного основного фундамента 1 вспомогательные массивные подвижные фундаменты 2 расположены соответственно по осям симметрии основного фундамента 1 и связаны с ним жесткими связями.

В случае произвольной конфигурации основного фундамента, вспомогательные массивные подвижные фундаменты располагаются по линиям центральных главных осей x₀, y₀ конфигурации фундамента. Массы вспомогательных фундаментов подбираются пропорционально моментам инерции масс основного фундамента относительно этих осей.

Работает сейсмостойкое здание следующим образом.

При сейсмическом воздействии основной 1 и массивные подвижные вспомогательные фундаменты 2 при отсутствии связей между ними сместились бы - основной фундамент 1 в направлении сейсмического воздействия, а массивные подвижные вспомогательные фундаменты 2 откатились бы назад.

Вспомогательные массивные фундаменты 2 обладают большой подвижностью, благодаря своей массе и опорам качения 3 они откатываются назад, увлекая за собой через жесткие связи 4 основной фундамент 1, заставляя его вернуться в первоначальное положение или существенно уменьшить его линейные и угловые смещения вокруг вертикальной оси.

Расположение совокупности вспомогательных массивных фундаментов 2 и их связей 4 с основным фундаментом 1 позволяет устройству работать при любом направлении сейсмического воздействия, включая и сопротивление повороту основного фундамента 1 вокруг вертикальной оси.

Использование данного изобретения позволит повысить сейсмостойкость здания за счет уменьшения смещения основного фундамента.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости здания путем уменьшения смещения основного фундамента с помощью преобразования части сейсмической энергии. Сейсмостойкое здание, сооружение включает основной фундамент, подвижные вспомогательные массивные фундаменты, которые расположены вне основного по его центральным главным осям, оперты на грунт через опоры качения и соединены с основным фундаментом жесткими связями. 2 ил.

Сейсмостойкое здание, сооружение, включающее фундамент, надфундаментную часть и подвижную инерционную массу, отличающееся тем, что инерционная масса выполнена в виде опертых на грунт через опоры качения вспомогательных фундаментов, размещенных вокруг основного фундамента по его главным осям и соединенных с ним посредством жестких связей.