БЕСКАРКАСНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ Российский патент 1998 года по МПК E04H9/02 E04B1/348 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий из объемных блоков в районах с сейсмичностью до 9 баллов.

Известны сейсмостойкие здания, включающие объемные блоки, и составные бетонные шпонки, расположенные в вертикальных зазорах между блоками, амортизированные стержнями из пластинчатого материала, и дополнительную арматуру, при этом в горизонтальных швах размещены прокладки из антиадгезионного материала /1/.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции здания является многоэтажное сейсмостойкое здание Байнатова Ж.Б., включающее фундамент, сборные колонны из железобетонных колец, установленных штабелями, образующих вертикальные каналы для размещения в них предварительно-напряженных тяжей, и объемные блоки, установленные с горизонтальными и вертикальными зазорами, с опорой на колонны посредством опорных стальных шайб, размещенных между кольцами и соединенных между собой посредством армирующих тросов, размещенных во взаимно-перпендикулярных и диагональных направлениях; зазоры между блоками и между блоками и колоннами заполнены пористым связующим и демпфирующим материалом /2/.

Недостатками известных конструкций является их недостаточная жесткость в результате включения демпфирующих устройств, что приводит к снижению нагрузок от сейсмических импульсов и изменению частоты собственных колебаний, чтобы избежать резонанса с внешними воздействиями. Однако сейсмические волны, распространяющиеся от эпицентра (расположения которого нельзя предсказать), проходят через слои земной коры с различной скоростью, каждый раз создают неповторимую картину сейсмических толчков для здания. Это не позволяет с достаточной точностью предсказать частоту внешних воздействий и избежать резонансных явлений. Дополнительные перемещения за короткие промежутки времени приводят к возникновению в верхних частях здания дополнительных скоростей, а следовательно, и кинематической энергии, которая во многих случаях не может быть погашена внутренними силами конструкций здания. Разрушение большинства зданий начинается с верхних этажей.

Техническая задача заключается в обеспечении сейсмостойкости бескаркасного здания за счет повышения его прочности и жесткости, а также упрощении конструкции здания и его монтажа путем исключения усиленного фундамента и опорных элементов (колонн, ригелей) и возможности использования строительных модулей готовности.

Поставленная задача решается таким образом, что в бескаркасном сейсмостойком здании, включающем фундамент, объемные бетонные блоки, установленные по объему здания с горизонтальными и вертикальными зазорами относительно друг друга, заполненные связующим материалом с образованием конструкций типа "сэндвич", и дополнительную арматуру стыков, расположенную между стенками блоков в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях, согласно изобретению фундамент выполнен в виде бетонной подготовки, а блоки расположены друг над другом с опорой на бетонную подготовку и зазорами между ними, замоноличенными бетоном прочностью, равной 1/2-1/6 прочности бетона блока, с образованием связанных между собой жестких диафрагм, расположенных с шагом 3+0,6 м, при этом дополнительная арматура в виде арматурных стержней размещена в стыках блоков в нахлест с арматурой блоков на 40-60 диаметров арматурного стержня.

Предлагаемая конструкция здания отличается от известной расположением блоков по всему объему здания с опорой на бетонную подготовку с образованием диафрагм жесткости с шагом 3+0,6 м путем заполнения зазоров монолитным бетоном. Такая конструкция обеспечивает получение жесткой системы здания из легких конструкций. Предлагаемый шаг обеспечивает исключение общей и местной потери устойчивости. Высокая несущая способность элементов конструкций в виде "сэндвича" позволяет воспринимать нагрузки до 9 баллов. Малая материалоемкость и технологичность делают предлагаемые здания высокоэкономичными.

При этом расположение дополнительных арматурных стержней в стыках блоков внахлестку с арматурой блоков обеспечивает достаточную прочность при расчетных сейсмических воздействиях.

В случаях, когда сейсмическая нагрузка существенно превышает расчетную, то разрушение здания будет происходить по сечениям между сборными блоками, что обеспечивает предлагаемое соотношение прочностей бетона монолитного заполнения 1/2-1/6 прочности бетона блока, а арматура до полного продергивания будет препятствовать расхождению блоков. Сохранение внутренних объемов блоков даже при катастрофических толчках позволяет не допустить гибели людей и уничтожения оборудования.

На чертеже показан фрагмент здания. Многоэтажное сейсмостойкое здание включает фундамент 1 в виде бетонной подготовки, объемные бетонные блоки 2, бетон замоноличивания 3 в зазорах между блоками, арматуру бетонных блоков 4, дополнительную арматуру 5 в местах стыков блоков 2, расположенная внахлест с арматурой 4 блоков 2 на расстоянии а, равном 40-60 диаметрам арматурных стержней 5.

Наружная поверхность объемных блоков 2 выполнена ребристой для улучшения сцепления с бетоном замоноличивания 3. В результате замоноличивания все несущие элементы здания: фундаменты, перекрытия, покрытия, наружные и внутренние стены, перегородки превращаются в конструкции типа "сэндвич" и образуют горизонтальные и вертикальные диски-диафрагмы, образующие жесткую пространственную несущую структуру. Шаг диафрагм 1, равный 3+0,6 м, предохраняет их от потери местной и общей устойчивости во время сейсмических толчков силой до 9 баллов. Прочность такой структуры достаточна и не требует установки демпфирующих устройств.

Расчетная схема здания многократного статически неопределима, что позволяет исключать отдельные перегородки с целью расширения помещения. При этом соответствующая диафрагма оказывается с проемом, прочность этой диафрагмы компенсируется поставленной по расчету дополнительной арматурой по контуру проема.

Низкая материалоемкость конструкции здания определяет высокую эффективность строительства, малую трудоемкость производства работ особенно на строительной площадке, при этом стоимость строительства не превышает стоимости строительства в несейсмических районах по традиционным технологиям.

Источники информации
1. SU, авторское свидетельство, 1176051 кл. E 04 H 9/02, Б.И. N 32, 1985.

2. SU, авторское свидетельство N 1747655 кл. E 04 H 9/02, Б.И. N 26, 1992 (прототип).

Бескаркасное сейсмостойкое многоэтажное здание выполнено из объемных блоков и может быть возведено в районах с сейсмичностью до 9 баллов. На фундамент в виде бетонной подготовки оперты объемные блоки, расположенные с зазорами между ними. Зазоры заполнены бетоном прочностью 1/2-1/6 прочности бетона блока с образованием жестких диафрагм с шагом (3± 0,6) м. В стыках блоков размещены в трех взаимно перпендикулярных направлениях арматурные стержни внахлест с арматурой блоков на 40-60 диаметров арматурного стержня. В результате использования изобретения обеспечивается сейсмостойкость бескаркасного модульного здания за счет повышения его прочности и жесткости, а также упрощаются конструкция здания и его монтаж путем исключения усиленного фундамента, опорных элементов и появляется возможность использовать строительные модули заводской готовности. 1 ил.

Бескаркасное сейсмостойкое здание, включающее фундамент, объемные бетонные блоки, установленные по объему здания с горизонтальными и вертикальными зазорами относительно друг друга, заполненными связующим материалом с образованием конструкций типа "Сэндвич", и дополнительную арматуру стыков, расположенную между стенками блоков в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающееся тем, что фундамент выполнен в виде бетонной подготовки, а блоки расположены друг над другом с опорой на бетонную подготовку и зазорами между ними, замоноличенными бетоном прочностью 1/2-1/6 прочности бетона блока с образованием связанных между собой жестких диафрагм, расположенных с шагом (3+0,6)м, при этом дополнительная арматура в виде арматурных стержней размещена в стыках блоков внахлест с арматурой блоков на 40-60 диаметров арматурного стержня.