Многоэтажное сейсмостойкое здание подвесного типа Российский патент 2025 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению зданий подвесного типа в сейсмически опасных районах.

Известно подвесное здание повышенной этажности, включающее в себя несущий ствол, этажные конструкции в виде жестких блоков, подвешенных к стволу на подвесках и опирающихся на него посредством катковых опор, а также механизмы, служащие для перемещения блоков этажей (см. авт. св. СССР №1357529, Е04Н 9/02, Е04 В 1/34).

Недостатком указанного решения является то, что устройство амортизирующих катковых опор, устанавливаемых между перекрытиями и стволом жесткости, а также механизмов подъема подвешенных этажей вызывает технические трудности в ходе строительно-монтажных работах при возведении здания, причем данная система не устраняет колебаний подвешенных конструкций в условиях нормальной эксплуатации.

Известно сейсмостойкое здание с подвешенными этажами, состоящее из центрального ядра жесткости, пространственной фермы и последовательно подвешенных к ней перекрытий (см. пат. РФ №175448, Е04Н 9/02).

Недостатком известного здания является его подверженность эффекту резонанса при землетрясениях с преобладающими низкими частотами колебаний в виду присущих подвесным конструкциям больших периодов собственных колебаний по сравнению с традиционными несущими системами, а также отсутствие каких-либо мер по снижению потенциального эффекта раскачки подвешенных перекрытий.

Наиболее близким аналогом к заявляемой конструкции является многоэтажное сейсмостойкое здание с подвешенными этажами, включающее в себя ядро жесткости, дисковые перекрытия, подвешенные к пространственной консольной ферме, а также выключающиеся связи (см. авт. св. СССР №791871, Е04Н 9/02, Е04В 1/34).

Недостатком известного здания является то, что при сейсмическом воздействии здание выводится из резонансного состояния за счет соударения перекрытий с ядром жесткости. Подобное решение способно привести к нарушению целостности несущих конструкций, а заанкеренные при этом в фундаменте подвески уменьшают полезное пространство у основания здания.

Техническая проблема известных технических решений заключается в уязвимости зданий, например в нарушении целостности конструкции, при динамических воздействиях различного рода, как при землетрясении, так и в условиях нормальной эксплуатации.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что многоэтажное сейсмостойкое здание подвесного типа состоит из фундамента, центрального несущего ствола, консольного ростверка и плит перекрытия. Плиты перекрытия подвешены к ростверку при помощи подвесок и связаны с несущим стволом. Здание снабжено диафрагмами жесткости, объединяющими плиты перекрытия в блоки этажей с независимой подвеской каждого блока к ростверку. Блоки этажей связаны между собой через включающиеся связи, а с несущим стволом через выключающиеся связи.

Технический результат, достигаемый заявляемого изобретения, заключается в обеспечении сопротивляемости здания сейсмическим воздействиям широкого спектра преобладающих частот за счет гашения колебаний частей здания путем создания противоположных по знаку возмущающему воздействию инерционных сил, на преодоление которых затрачивается энергия колебаний. Это позволяет сохранить целостность конструкций в условиях землетрясения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 схематично изображен вертикальный разрез многоэтажного сейсмостойкого здания подвесного типа;

- на фиг. 2 - планы здания (разрезы А-А, Б-Б);

- на фиг. 3 - выключающаяся связь (разрезы В-В, Г-Г);

- на фиг. 4 - включающаяся связь (узел А, разрез Д-Д).

Здание включает в себя фундамент 1, центральный несущий ствол 2, выполняющий роль ядра жесткости здания, плиты перекрытий 3, подвешенные к консольному ростверку 4 при помощи подвесок 5, а также диафрагмы жесткости 6, объединяющие этажи в геометрически неизменяемые блоки 7. Связь между ядром здания и подвешенными блоками этажей осуществляется через амортизаторы 8 и выключающиеся связи в виде неармированных бетонных балок 9. Включающиеся связи в виде труб 10 установлены между этажными блоками.

При динамическом воздействии несущие конструкции заявляемого изобретения работают следующим образом.

Совместная работа ядра жесткости здания 2 и подвешенных этажных блоков 7 в условиях нормальной эксплуатации, сопровождающихся ветровыми воздействиями, осуществляется при помощи связей 9 в виде неармированных бетонных балок. Устройство балок 9 предусматривает обетонирование выпусков арматуры 11 из стен ядра жесткости 2 и плит перекрытий 3. Разрушение бетонных балок 9 происходит при сейсмическом воздействии, что приводит к изменению конструктивной системы здания. Освобожденные от жесткой связи с центральным несущим стволом 2 блоки этажей 7 начинают колебаться независимо друг от друга, так как они прикреплены к консольному ростверку 4 при помощи отдельных подвесок 5. Для обеспечения подобного принципа подвески, перекрытия 3 блока 7, расположенного выше, должны обладать меньшими габаритами. Разность в поведении этажных блоков 7 при сейсмическом воздействии обусловлена различной длиной подвеса 5, причем частота собственных колебаний блока будет тем больше, чем больше длина подвеса этого блока. Взаимодействие блоков этажей 7 с несущим стволом здания 2 осуществляется через амортизаторы 8, установленные в зазоре между перекрытиями 3 и стволом 2 по его периметру. Обладающие отличной от ядра жесткости 2 здания частотой собственных колебаний подвешенные блоки 7 выполняют функцию гасителя колебаний. Во избежание возникновения эффекта раскачки подвешенных конструкций здания 7 между ними установлены включающиеся связи 10. В состав включающейся связи входит труба с фланцем 12, а также трубные проходки 13, устанавливаемые в монолитные перекрытия 3 соседних блоков 7 до бетонирования. Диаметр трубной проходки 13 превышает диаметр трубной связи 12, что позволяет блокам перемещаться независимо друг от друга. Труба 12 включится в работу, если взаимное смещение блоков 7 превысит величину, равную двум зазорам между элементами связи. Резкое повышение жесткости подвешенной части здания за счет включения связей 10 в работу позволяет вывести этажные блоки 7 из резонансного состояния. Этажные блоки 7, отличающиеся друг от друга частотой собственных колебаний, препятствуют значительным перемещениям друг друга. При этом величина допускаемого относительного смещения блоков и жесткости связей обладают большой вариативностью за счет разнообразия сортамента трубных элементов. Во избежание шума, способного возникнуть при соударении элементов включающейся связи, по внутреннему периметру трубной проходки 13 предусмотрена прокладка из упругого материала 14, в качестве которого можно использовать техническую резину.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет обеспечить сейсмостойкость здания при землетрясениях с различной интенсивностью и широким спектром преобладающих частот за счет устройства в здании подвешенных этажных блоков, которые выполняют роль инерционных демпферов, способствующих затуханию колебаний несущей системы.

Изобретение относится к области строительства, в частности к возведению зданий подвесного типа в сейсмически опасных районах. Сущность: многоэтажное сейсмостойкое здание подвесного типа состоит из фундамента, центрального несущего ствола, консольного ростверка и плит перекрытия. Плиты перекрытия подвешены к ростверку при помощи подвесок и связаны с несущим стволом. Здание снабжено диафрагмами жесткости, объединяющими плиты перекрытия в блоки этажей с независимой подвеской каждого блока к ростверку. Блоки этажей связаны между собой через включающиеся связи, а с несущим стволом через выключающиеся связи. Технический результат - обеспечение сопротивляемости здания сейсмическим воздействиям за счет гашения колебаний частей здания путем создания противоположных по знаку возмущающему воздействию инерционных сил, на преодоление которых затрачивается энергия колебаний. Это позволяет сохранить целостность конструкций в условиях землетрясения. 4 ил.

Многоэтажное сейсмостойкое здание подвесного типа, состоящее из фундамента, центрального несущего ствола, консольного ростверка, плит перекрытия, подвешенных к ростверку при помощи подвесок и связанных с несущим стволом, отличающееся тем, что здание снабжено диафрагмами жесткости, объединяющими плиты перекрытия в блоки этажей с независимой подвеской каждого блока к ростверку, причем блоки этажей связаны между собой через включающиеся связи, а с несущим стволом через выключающиеся связи.