Сейсмостойкое сооружение Советский патент 1983 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к сейсмостойкому строительству жилых, промышленных и транспортных сооружений, подверженных сейсмическим воздействиям.

Известен пространственно жесткий каркас здания, установленный на фундаменте на чечевицеобразных качающихся сфероидах, а между каркасом и фундаментом устроен демпфер сухого трения в виде песчаной подушки I.

Недостатком указанного решения является невысокая надежность, обусловленная сложностью регулирования сил демпфирования и зависимостью этих сил от вертикальной инерционной нагрузки на сооружение.

Наиболее близким к изобретению по технической суш,ности является сейсмостойкое сооружение, включаюш,ее пространственно жесткие верхние этажи, нижний этаж с плитой перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами, фундаментную плиту и фрикционно-демпфирующее устройство 2.

Недостаток устройства заключается в низкой надежности, обусловленной невозмо.жностью регулирования сил трения при одновременном действии вертикальных и горизонтальных сейсмических толчков, носящих нерегулярный; случайный характер. Кроме того, устройство отличается большими габаритами и материалоемкостью.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение материалоемкости сооружения.

Указанная цель достигается тем, что в сейсмостойком сооружении, включающем пространственно жесткие верхние этажи, нижний этаж с плитой- перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами, фундаментную плит-у и фрикционно-демпфирующее устройство, фрикционно-демпфирующее устройство выполнено из металлических пластин, верхние из которых жестко прикреплены к плите пере1:(рытия, нижние - к фундаментной плите, а промежуточные пластины размещены между верхними или нижними пластинами и соединены с ними посредством высокопрочных фрикционных болтов, при этом нижние или верхние пластины, не соединенные с промежуточными, установлены в одной плоскости с последними и с зазором относительно них, причем промежуточные и соединенные с ними верхние или нижние пластинь выполнены с овальными отверстиями для пропуска болтов.

На фиг. 1 изображено сейсмостойкое сооружение; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сейсмостойкое сооружение с вариантами выполнения фрикционно-демпфирующих устройств; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Сейсмостойкое сооружение включает пространственно жесткие верхние этажи 1,

нижний этаж 2 с -плитой 3 перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами 4, фундаментную плиту 5 и фрикционно-демпфирующее устройство 6.

Фрикционно-демпфирующее устройство 6 выполнено из металлических пластин, верхние 7 из которых жестко прикреплены к плите 3 перекрытия, нижние 8 - к фундаментной плите 5, а промежуточные 9 размещены между верхними 7 или нижними

О 8 пластинами и соединены с ними посредством высокопрочных фрикционных болтов 10, а отверстия II под болты в пластинах 7-9 выполнены овальными.

Нижние 8 или верхние 7 пластины, не

5 соединенные с промежуточными 9, установлены в одной плоскости с последними и с зазором 12 относительно них.

Гибкие опоры 4 могут быть заменены катками 13.

Конструкция фрикционно-демпфирую0 щего устройства б допускает следующие варианты выполнения

Только с одной стороны промежуточной пластины 9 расположена не соединенная с ней верхняя 7 или нижняя 8 пластина (фиг. 1 и 2).

С обеих сторон промежуточной пластины 9 расположены не соединенные с ней верхние 7 и нижние 8 пластины (фиг. 3 и 4).

Промежуточная пластина 9 выполнена

0 с пазом 14, внутри которого расположена не соединенная с ней верхняя 7 или нижняя 8 пластина (фиг. 3 и 4, средний пакет пластин).

Демпфирующее устройство 6 состоит, по крайней мере, из двух независимо работающих пакетов пластин 7-9, причем разные пакеты выполнены с различной обработкой поверхностей пластин 7-9 пакета, различной величиной овальных отверстий 11, различным количеством болтов 10 различного диаметра. Величины коэффициентов трения, размеры болтов 10 и овальных отверстий 11 назначаются расчетом из условия максимального гашения сейсмических колебаний.

При сейсмических толчках жесткая

5 конструкция верхних этажей 1 смещается на гибких опорах 4 или катках 13 относительно фундаментной плиты 5 и плиты 3 перекрытия до тех пор, пока не будет выбран зазор 12, т.е. верхние 7 или нижние 8 пластины в одном или нескольких пакетах не упрутся в промежуточные пластины 9. Если при этом сейсмическая инерционная нагрузка будет достаточна для преодоления сил трения во фрикционном болтовом соединении, то произойдет сдвижка пластин -9 и болтов 10 по овальным отверстиям 11.

Дальнейшая работа системы существенно зависит от варианта выполнения демпфирующего устройства 6. В случае, если верхняя 7 или нижняя 8 пластина, не соединенная с промежуточной 9, расположена лишь с одной стороны промежуточной пластины 9, в процессе колебаний происходит необратимая односторонняя подвижка промежуточной пластины 9, и демпфирующее устройство б выступает при этом в роли ограничителя перемещений с переменным увеличивающимся зазором 11. - В случаях, когда с обоих торцов промежуточной пластины 9 расположены не соединенные с ней верхние 7 и нижние 8 пластины происходит возвратно-поступательное движение промежуточной пластины 9, и система работает как демпфер. В случае, когда промежуточ,ная пластина 9 выполнена с пазом 14 для размещения в нем не соединенной с ней верхней 7 или,нижней 8 пластины так же, как и в предыдущем случае, происходит возвратнопоступательное движение- промежуточной пласти-ны 9. Во всех случаях негативный эффект от ударов конструкции, об ограничитель снижается за счет возможности пластической подвижки в болтовом соединении. Повышается надежность конструкции в целом, поскольку ограничители не выключаются из работы в процессе колебаний. Кроме того, в процессе сдвижки промежуточных пластин 9 происходит рассеяние энергии во фрикционном болтовом соединении, что ведет к снижению сейсмических нагрузок на сооружение и, в конечном итоге, к снижению его материалоемкости. Силы демпфирования не зависят от вертикальной компоненты сейсмического воздействия, а определяются лишь силой натяжения болтов 10 и видом обработки боковой поверхности соединенных пластин 7-9. Оптимизация гашения колебаний, а также обеспечение многокаскадного демпфирования обеспечивается соответствующим выбором зазоров 12 и обработкой поверхностей пластин 7-9, объединенных в пакет. Конструкция может быть использована не только в гражданском и промышленном, но и в транспортном строительстве. В этом случае в роли пространственно жесткой конструкции выступают пролетные строения, а в роли фундамента - опоры. Устройство позволяет снизить инерционные нагрузки на опоры и исключить устройство специальных массивных ограничителей перемещений стопоров. Ограничителем перемещений являются края овальных отверстий 1, расположенных в нижних пластинах 8, в которые упирается болт 10 в случае сдвижки его в крайнее положение. Применение предлагаемого решения позволяет снизить сейсмические нагрузки на опоры мостов на 15-20% при расчетной сейсмичности сооружения 9 баллов. При этом стоимость опор уменьц ается на плотных основаниях на 2-4%, а на сильно сжимаемых основаниях на 6-10%.

СЕЙСМОСТОЙКОЕ СООРУЖЕНИЕ, включающее пространственно жесткие верхние этажи, нижний этаж с плитой перекрытия и гибкими в горизонтальном направлении опорами, фундаментную плиту и фрикциончо-демпфирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения материалоемкости сооружения, фрикционно-демпфируюш,ее устройство выполнено из металлических пластин, верхние из которых жестко прикреплены к плите перекрытия, нижние - к фун.даментной плите, а промежуточные пластины размешены между верхними или нижнкми пластинами и соединены с ними посредством высокопрочных фрикционных болтов, при этом нижние или верхние пластины, не соединенные с промежуточными, установлены в одной плоскости с последнил и и с зазором относительно них, причем промежуточные и соединённые с ними верхние (/) или нижние пластины выполнены с овальными отверсти5тми для пропуска болтов. ОО ОО О5 СО

/J-

Л /

/ /

а§аш§1

.

.J

гшАж:

.У) ,У:.

Ф1/г.