СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ Российский патент 1998 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству, а именно к строительству гражданских и промышленных зданий в сейсмических районах, а также зданий с оборудованием, чувствительным к динамическим нагрузкам любых видов, возникающих вне пределов здания.

Изобретение может быть использовано и для существующих зданий и сооружений.

Известно сейсмическое здание, включающее каркас и опорную плиту, подвешенную на жестких в вертикальном направлении тягах к фундаментному стакану [1]
Недостатком данного решения является то, что оно исключает передачу на здание усилий только от горизонтального смещения грунта.

Известно сейсмостойкое здание, включающее каркас и опорную плиту, подвешенную на тягах к верхней части фундамента, и демпфирующее устройство [2]
Недостатком известного решения является недостаточно эффективное гашение вертикальных и горизонтальных сейсмических колебаний демпферами в виде резиновых прокладок и вертикальных тяг.

Наиболее близким к предложенному решению является сейсмостойкое здание, включающее фундамент, несущие конструкции в виде стен или колонн, устройство для уменьшения сейсмического воздействия на здание в виде тяги, выполненной с вертикальным и наклонным участками [3]
Недостатком известного решения является то, что при данной схеме передачи усилий фундамент помимо веса здания воспринимает изгибающий момент от горизонтальной составляющей усилий в подвеске и, кроме того, известное техническое решение обеспечивает относительно малую свободу перемещения.

Задачей изобретения является уменьшение нагрузок на демпфирующее устройство, а также снятие горизонтальных составляющих с опорных частей фундаментов (снятие моментов).

Достигается это тем, что в известном сейсмостойком здании, включающем фундамент, несущие конструкции здания, установленные с зазором относительно фундамента, и устройство для уменьшения сейсмического воздействия на вновь возводимые или существующие здания в виде тяг, выполненных с вертикальными наклонными участками и демпфирующих приспособлений, устройство для уменьшения сейсмического воздействия выполнено в виде опорных конструкций, к которым прикреплены тяги, при этом опорные конструкции размещены с обеих сторон несущих конструкций здания и снабжены фиксаторами статической нагрузки, каждый из которых одним концом прикреплен к демпфирующему приспособлению, а другим к опорной конструкции, причем каждое демпфирующее приспособление размещено в месте перегиба тяг, выполненных парными, а несущие конструкции здания оперты на тяги.

При этом тяги выполнены в виде подвесок, наклонный участок может быть расположен над демпфирующим приспособлением, а вертикальный под ним.

Кроме того, наклонный участок может быть расположен под демпфирующим устройством, а вертикальный над ним.

На фиг. 1 изображено сейсмостойкое здание (фрагмент) с устройством для уменьшения сейсмического воздействия; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 (вид в плане); на фиг. 3 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 4 разрез С-С на фиг. 1.

Сейсмическое здание включает фундамент 1, несущие конструкции 2, например, в виде стен и/или колонн, установленные с зазором С относительно фундамента, устройство для уменьшения сейсмического воздействия на вновь строящееся или существующее здание в виде опорных конструкций, которые размещены с обеих сторон несущих конструкций 2 здания и выполнены, преимущественно, в виде П-образной рамы с горизонтальными балками, продольной 3 и поперечной 4, и вертикальными стойками 5. К горизонтальной продольной балке 3 шарнирно прикреплены выполненные парными тяги 6, имеющие вертикальный и наклонный участки. В месте перегиба тяг 6 установлено демпфирующее приспособление 7. На тяги 6 оперты несущие конструкции 2 здания.

Устройство для уменьшения сейсмического воздействия снабжено также фиксаторами статической нагрузки 8 в виде изогнутого стержня, например У-образного, который одним концом прикреплен к демпфирующему приспособлению, а другим к вертикальным стойкам 5 П-образной рамы.

В качестве тяг преимущественно могут быть использованы подвески или стержни. При этом наклонный участок расположен под демпфирующим приспособлением 7, вертикальный над ним. Возможен вариант, при котором вертикальные участки расположены под демпфирующим устройством, а наклонные - над ним (на чертеже не показано).

Внизу, в месте соединения тяг 6, установлены несущие элементы здания, например, балки: поперечные 9 и распределительные 10.

В несущей конструкции 2 выполнены отверстия для пропуска балок 4.

При установке устройства для уменьшения сейсмического воздействия в новых зданиях (сооружениях) схема мест установки устройства соответствует схеме здания. При установке устройства в существующих зданиях на старый или новый фундамент предусматривается выполнение промежуточной конструкции в виде балок, после чего осуществляют отрыв здания от фундаментов при помощи, например, домкратов для создания зазоров (просветов) между существующими фундаментами здания. После этого устанавливают устройства для уменьшения сейсмических воздействий, закрепляют промежуточные балки (не показаны) на установленных устройствах и снимают домкраты с сохранением зазоров.

Работы по вывешиванию сооружения и установке нового устройства могут производиться как по сооружению в целом, так и отдельными короткими участками.

При проявлении сейсмических воздействий (нагрузок) усилия в подвесках 6 (тягах) резко увеличиваются. Соответственно увеличивается горизонтальная составляющая в точке перегиба и фиксаторы статической нагрузки 8 теряют устойчивость. При этом горизонтальная составляющая передается на демпфирующее приспособление 7. Происходит сжатие демпфирующего приспособления 7, тяга 6 изменяет свое геометрическое положение. Данное изменение возможно благодаря имеющемуся зазору между фундаментом и несущими конструкциями. Здание получает возможность перемещения в вертикальной плоскости.

Перемещение здания в горизонтальной плоскости осуществляется за счет возможности работы в режиме маятника.

Усилия в сжатом от сейсмических нагрузок демпфирующем приспособлении 7 больше, чем горизонтальная составляющая в месте перегиба тяги 6, и после окончания проявления сейсмических нагрузок снова происходит изменение геометрического положения тяг 6 (возвращение к первоначальному), сопровождаемое перемещением здания (сооружения).

Перемещение здания происходит в замедленном по сравнению с проявлением сейсмики режиме.

Демпфирующее приспособление 7 приводит здание в первоначальное положение относительно фундамента 1.

Снятие (уменьшение) нагрузок происходит благодаря сохранению положения всего сооружения в его первоначальном положении при перемещении основания и фундаментов во время сейсмических воздействий с последующим резко замедленным перемещением сооружения в лед за фундаментом.

Использование: строительство и реконструкция гражданских и промышленных зданий в сейсмических районах, а также зданий с оборудованием, чувствительным к динамическим нагрузкам любых видов, возникающим вне пределов здания. Сущность изобретения: сейсмостойкое здание включает фундамент 1, несущие конструкции 2 здания, установленные с зазором относительно фундамента 1, а также устройство для уменьшения сейсмического воздействия в виде опорных конструкций, размещенных с обеих сторон несущих конструкций 2 здания, а также пары тяг 6 с вертикальными и наклонными участками, фиксаторы статической нагрузки 8 и демпфирующее приспособление 7, которое размещено между тягами 6 в месте их перегиба. Несущие конструкции 2 здания оперты на тяги 6. 3 з.п. ф. 4 ил.

1. Сейсмостойкое здание, включающее фундамент, несущие конструкции здания, установленные с зазором относительно фундамента, и устройство для уменьшения сейсмического воздействия на вновь возводимые или существующие здания в виде тяг, выполненных с вертикальными и наклонными участками, и демпфирующих приспособлений, отличающееся тем, что устройство для уменьшения сейсмического воздействия выполнено в виде опорных конструкций, к которым прикреплены тяги, при этом опорные конструкции размещены с обеих сторон несущих конструкций здания и снабжены фиксаторами статической нагрузки, каждый из которых одним концом прикреплен к демпфирующему приспособлению, а другим к опорной конструкции, причем каждое демпфирующее приспособление размещено в месте перегиба тяг, выполненных парными, а несущие конструкции здания оперты на тяги. 2. Здание по п.1, отличающееся тем, что тяги выполнены в виде подвесок. 3. Здание по п.1, отличающееся тем, что тяги выполнены в виде стержней. 4. Здание по пп.1 3, отличающееся тем, что наклонный участок тяги расположен над демпфирующим приспособлением, а вертикальными под ним. 5. Здание по пп.1 3, отличающееся тем, что наклонный участок тяги расположен под действующим приспособлением, а вертикальный над ним.