Каркас сейсмостойкого одноэтажного здания Советский патент 1983 года по МПК E04H9/02 

(Л CZ

Л

/

оо

О5

/

оо со

.7 Изобретение относится к строительству i может быть использовано в каркасах сейсмостойких одноэтажных зданий. Наиболее близким к изобретению является сейсмостойкое одноэтажное здание, включающее каркас, содержащий фундамент, колонны и конструкции покрытия и связи в виде стойки, защемленной в фундаменте и прикрепленной к конструкциям покрытия 1. Однако связь каркаса, выполненная в виде консольной стойки, имеет малую энергоемкость, т.е. способность к необратимому поглощению энергии сейсмического воздействия, поскольку для исключения обрущения здания при действии горизонтальных сейсмических нагрузок в связи могут быть допущены только упругие деформации. В каркасах, которые содержат элементы, способные поглощать и рассеивать больщую часть энергии сейсмических колебаний, в частности, за счет преодоления сил трения и пластического деформирования материала этих элементов, предотвращается разрущение основных несущих конструкций и, тем самым, повыщается сейсмостойкость сооружения. Цель изобретения - повыщение сейсмостойкости каркаса. Указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого одноэтажного здания, включающем фундамент, колонны, конструкции покрытия и связь, размещенную между колоннами и выполненную в виде стойки, защемленной в фундаменте и прикрепленной к конструкциям покрытия, стойка прикреплена к конструкциям покрытия посредством подкосов, а к фундаменту - посредством траверс и анкерных болтов, при этом по концам траверс установлены энергопоглотители в виде металлических цилиндров со стенками переменной толщины, внутри которых размещены пружины и клиновидные вставки из стали или из упругопластического материала. На фиг. 1 изображен каркас сейсмостойкого одноэтажного здания; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - то же, вариант конструкции энергопоглотителя. Каркас здания включает колонны 1, конструкции покрытия 2, имеющие связи 3 и распорки 4, и связь в виде стойки 5, заш.емленной в фундаменте 6 посредством траверс 7 и анкерных болтов 8 с анкерными гайками 9 и прикрепленную к конструкциям покрытия 2 подкосами 10. По осям анкерных болтов 8 к траверсам 7 прикреплены энергопоглотители 11 в виде металлических цилиндров 12 со стенками 13 переменной толщины, внутри которых размещены пружины 14 и клиновидные стальные вставки 15 или упругопластические, например, резинометаллические клиновидные вставки 16. Последние могут быть выполнены без пружин 14. Конструкция воспринимает возможные горизонтальные ветровые, крановые и сейсмические нагрузки. Так, сейсмические нагрузки от массы покрытия 2 передаются через связи 3 покрытия, распорки 4 и подкосы 10 на стойку 5. Поскольку стойка 5 жестко сопряжена с траверсами 7, то нагрузки через изгибаемую стойку 5 в виде сосредоточенного момента и поперечной силы передаются на траверсы 7 и благодаря анкерному креплению концов последних воспринимаются фундаментом 6. Соединение анкерных болтов 8 с траверсами 7 осуществляются через энергопоглотители И путем затяжки анкерных гаек 9. Усилия затяжки таковы, что возникающие при этом реакции пружин 14 и силы трения между клиновидными вставками 15 и цилиндро.м 12 энергопоглотителя 11 уравновещивают внещние усилия при действии нагрузок основного сочетания (ветровых, крановых) и устраняют возможность поворота стойки 5 в месте сопряжения ее с фундаментом 6. Материал всех элементов конструкций в этом случае работает упруго. От действия на каркас здания сейсмических нагрузок, превыщающих нагрузки основного сочетания, равновесие усилий нарушается и происходит поворот стойки 5 совместно с траверсами 7 в направлении действия изгибающего .момента. Поворот сопровождается перемещением одного конца траверс 7 вверх (левого, при действии момента, показанного на фиг. 2), другого - вниз. Совместно с траверсами 7 соответственно перемещаются цилиндры 10 энергопоглотителей И, что приводит к дополнительному сжатию верхней пружины 14 и увеличению давления верхней клиновидной вставки 15 на корпус левого энергопоглотителя 11. В таких же условиях будут находиться нижняя пружина 14 и клиновидная вставка 15 правого энергопоглотителя 11. С изменением направления перемещения при сейсмических колебаниях аналогично включаются в работу смежные пружины 14 и клиновидные вставки 15 и 16. Корпуса энергопоглотителей 11 законструированы таким образом, что с увеличением давления клиновидных вставок 15 и 16 на стенки 13 цилиндров 12 в последних развиваются пластические деформации, ограничивающие рост усилий в основных несущих элементах каркаса и тем самым, обеспечивающие их сохранность после замлетрясения. Работа энергопоглотителей 11 во втором варианте (фиг. 5), материал клиновидных вставок 16 которых обладает упруговязкими характеристиками, подобна работе энергопоглотителей по первому варианту, Для компенсации неточностей монтажа и

обеспечения стабильной работы энергопоглотителей 11 отверстия в клиновидных вставках 15 и 16, через которые проходят анкерные болты 8, имеют больший диаметр, чем диаметр болтов 8.

Преимуществом изобретения является то, что сообщаемая каркасу во время землетрясения энергии сейсмического воздействия поглощается сооружением не только в виде энергии упругой деформации связей, но и в виде энергии деформации пружин, а также необратимо расходуется на преодоление сил трения и развитие пластических деформаций в энергопоглотителях. Следовательно, каркас может поглотить большое количество энергии и будет в состоянии противостоять сильным землетрясением без разрушений. Кроме того, наличие подкосов уменьшает высоту стойки и тем самым в 1,5-2 раза снижает величину изгибающего момента в зоне ее защемления, что повышает несущую способность связи и надежность ее работы при прочих равных условиях.

Варьированием при расчетах жесткостями элементов связей достигаются динамические характеристики, обеспечивающие минимальные либо близкие к минимальным сейсмические нагрузки.

КАРКАС: СЕЙСМОСТОЙКОГО ОДНОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ, включающий фундамент, колонны, конструкции покрытия и связь, размещенную между колоннами и выполненную в виде стойки, защемленной в фундаменте и прикрепленной к конструкции покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости каркаса, стойка прикреплена к конструк-. циям покрытия посредством подкосов, а к фундаменту - посредством траверс и анкерных болтов, при этом по концам траверс установлены энергопоглотители в виде металлических цилиндров со стенками переменной толщины, внутри которых размещены пружины и клиновидные вставки из стали или из упругопластического материала.

аг.2

А -А

UZ,3

LlS.S