Многоэтажное сейсмостойкое здание Советский патент 1984 года по МПК E04H9/02 

Г

-.Ji ± ji

J

-7

S.2

/// Г

у//

Put.f

б,г

2, Здание по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что слоистые прокладки выполнены в виде чередующихся слоев пергамина и графита или щипаной слюды.

3, Здание по п. 1, о т л и ч а ющ о е с я тем, что горизонтальные фрикциониь е швы выполнены в нескольк11Х уровнях по высоте здания.

МНОГОЭТАЖНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ, включающее перекрестно расположенные стены пространственно жесткого нижнего этажа, на которые через прокладки оперты вертикальные диафрагмы верхних этажей, снабженные в опорной части ограничителями перемещений и выключающимися связями, и плиты перекрытий, отличающееся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости и упрощения конструкции, прокладки выполнены слоистыми с образованием фрикционного шва, коэффициент трения в котором составляет 0,15-0,30, при этом стыкуемые торцы стен нижнего этажа диафрагм С & жесткости и плит перекрытий выполнены с пазами, а выключающиеся связи образованы вкладышами, установленными в пазах с люфтами переменных размеров.

Изобретение относится к сейсмостойкому строительству, преимущественно к возведению; крупнопанельных зданий в районах с большой длительностью сейсмических колебаний, а та же на сильно деформируемых основа ш ИзвестЕЮ сейсмостойкое здание с фундаментом, включающим верхний и нижний опорные пояса, меж,цу которым размещены амортизирующие опорные элементы - вертикальные в виде прок Iладок из материала с низким коэффициентом трения (0,01-0,1) и горизон тальные, размещенные в корытообразных углублениях, симметрично расположенных в верхнем и нижнем опорных поясах, снабженные на торцах упорами to. Недостатком известной конструкци сейсмостойкого здания является конечная жесткость горизонтальных амортизирующих опорных элементов, обуславливающая постоянные динамические характеристики ,что исключает адаптацию конструкции этого здания к сейсмическим воздействия с различными частотньми характеристиками и снижает его сейсмост кость. Кроме того, разрезка фундамента горизонтальным швом на верхний и нижний пояса снижает жесткость конструкции фундамента в целом, что приводит к деформациям здания при неравномерных осадках основания, кот рые вызывают в горизонтальных аморти зирующих элементах напряжения в периоды между землетрясениями, также снижая сейсмостойкость данного здаНаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее перекрестно расположенные стены пространственно жесткого нижнего этажа, на которые через прокладки оперты вертикальные диафрагмы верхних этажей, снабженные в опорной части ограничителями перемещений и выключающимися связями, и плиты пе-рекрытий }. Недостатком известной конструкции многоэтажного сейсмостойкого здания является возникновение при повороте диафрагмы дополнительных изгибающих моментов от вертикальных нагрузок, величина которых возрастает с увеличением этажности здануя, что снижает его сейсмостойкость. Кроме того, разнохарактерные технические решения (вертикальные скользящие швы, выпуклые нижние ребра в опорной части диафрагм, продольные гнезда в верхней части стен нижнего этажа, в которых размещены сухие прокладки и засыпка,а также выключающиеся связи двух типов в верхней части вертикального шва и в опорной части диафрагмы с ребрами) элементов системы сейсмозащиты усложняют конструкцию здания в целом. Целью изобретения является повышение сейсмостойкости и упрощение конструкции здания. Поставленная цель достигается тем, что в многоэтажном сейсмостойком здании, включающем перекрестно расположенные стены пространственно жесткого нижнего этажа, на которые через прокладки оперты вертикальные диафрагмы верхних этажей, снабженные в опорной части ограничителями перемещений и выключающимися связями,, и плиты перекрытий, прокладки выполнены слоистыми с образованием фрикционного шва, коэффициент трения в котором составляет 0,15-0530, при этом стыкуемые торцы стен нижнего этажа диафрагм жесткости и плит перекрытий выполнены с пазами, а выключающиеся связи образованы вкладьш1ами, установленными в пазах с люфтами переменных размеров. Кроме того, слоистые прокладки могут быть выполнены в виде чередую31щихся слоен пергамина и графита или щипаноГ слюды, а горязонтальиые фрик ционные швы выполнены в нескольких уровнях по высоте здания. На фиг.1 изображено многоэтажное сейсмостойкое згше; на фиг,2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - огра ничитель перемещений; на фиг.4 - выключающаяся связь. Многоэтажное сейсмостойкое здание включает стены 1 нижнего этажа, обра зующие жесткую перекрестную систему на которые через фрикционные проклад ки 2 оперты вертикальные диафрагмы 3 верхних этажей,снабженные в опорной части ограничителями 4 перемещений и выключающимися связями 5. Прокладки 2 выполнены слоистыми, например из чередующихся слоев пергамина и графита или щипаной слюды и пергамина, образуя фрикционный шов 6, при этом количество слоев определяется расчетом в зависимости от этажности здания с учетом обеспечения коэффициента трения в шве 0,15-0,30. При повыщенной этажности здания фрикционные швы 6 дополнительно выполнены по высоте здания, образуя жесткие деформационные отсеки 7 из 2-4 этажей. Выключающиеся связи 5 расположены в фрикционных швах 6 и выполнены в виде вкладьш ей 8, установленных с люфтами 9 переменных размеров в пазах 10 опорной части смежных по вы соте стен 1 нижнего этажа и диафрагм 3 верхних этажей и плит перекрытий 11. Выключающиеся связи 3 могут быть размещены в фрикционных швах 6, расположенных между верхними этажами. Ограничители 4 перемещений расположе ны D фрикционных швах 6 и выполнены в виде вертикальных стержневых арматурных связей 12, закрепленных в стыкуемых стенах 1 нижнего этажа и диафрагмы 3, снабженных криволинейными упорами 13 на высоту свободной длины в пазах 14 стен диафрагм 3. Криволинейные упоры 13 выполнены, например, в гиде к.иволинейных выре зов, образующих паз 14, причем очертание криволинейного выреза Iопределяется рассчитываемой формой предельного изгиба связи 12. Многоэтажное сейсмостойкое здание работает следующим образом. В период между землетрясениями перекрестные стены 1 нижнего жестког этажа воспринимают большую часть уси лий, вызнанных иеранномерной осадкой fi4 оттанваючщх вечномерзлых, просадочных или подрабатываемых оснований, разгружая конструкции верхних этажеЛ и элементы активной сейсмозащиты, расположенные в фрикционном горизонтальном шве (швах) 6. При этом восприятие горизонтальных усилий сдвига, вызванных ветровыми нагрузками, и работу здания в целом как жесткой конструктивной системы обеспечивает трение в фрикционном шве 6 (с коэффициентом не менее 0,15). Аналогичным образом здание работает при слабых сейсмических воздействиях с интенсивностью ниже расчетной. При сильных землетрясениях с доминирующими низкочастотными составляющими колебаний сейсмическая реакция жесткого здания невелика, и усилия в фрикционном шве 6 не превьш1ают силы трения в них. Усилия в элементах здания при этом также невелики. При сильных землетрясениях с доминирующими высокими частотами колебаний, близкими к резонансным частотам жесткого здания, усилия сдвига в горизонтальных фрикционных швах 6 растут, и в случае достижения величиной этих усилий уровня силы трения в заданном диапазоне происходит горизонтальное смещение между слоями прокладки 2 в шве 6 интенсивным поглощением энергии, определяемым величиной силы трения, и быстрое затухание колебаний здания. Если в процессе землетрясения или при повторном толчке величина смещения достигает размеров минимального люфта 9 выключающихся связей 5, одна или несколько таких связей 5 включаются в работу, ограничивая тем самым амплитуды колебаний и изменяя динамические параметры здания в целом, что также способствует снижению сейсмической реакции здания. Аналогичный эффект, но с уменьшением величины жесткос и системы достигается при выключении (разрушении) связи 5, если усилие в ней превьшшет ее расчетную прочность. При сильном продолжительном землетрясении последовательное (определяемое наличием различных по величине люфтов 9) включение-выключение пространственно расположенных связей 5 обеспечивает каскадный характер работы адаптивной системы сейсмозащиты и исключает возможность опасного резонансного состояния колеблюи, здания. Вследствие этого повышается эффективность системы сей-смозащиты и при повторных толчках с различными частотными характеристиками.

Ограничение предельных смещений в швах 6 осуществляют гибкие ограничители, 4s которые обеспечивают гладко-жесткую характеристику нелинейности деформации и эффективное огс аничение перемещений с демпфированием,

Выполнение в многоэтажном сейсмостойком здании горизонтального фрикционного шва (или швов) по высоте здания с коэффициентом трения 0,1 5-0,30 позволяет ограничить величину сейсмической нагрузки, при этом при больших сейсмических нагрузках - как максимум до 0,3 от веса колеблющихся кон-струкций, а указанная минимальная величина коэффициента трения - не менее 0,15 обеспечивает требуемую интенсивность поглощения энергии при смещении с сухим трением .во фрикционном шве 5 что ускоряет затухание колебаний здания и повышает тем самьш его сейсмостойкость.

Пространственное размещение сисэгемь выключающихся с вяз ей 5 имеющих разную величину люфтов, обеспечивает адаптацию здания к поступательньы и крутильным формам сейсмических ко-лебаний с различными частотными характернетикамиJ а разные величины люфтов5 с которьц-4и размещены в пазах диафрагм вкладыши - неодновремениость

их включения и разрушения в процессе колебаний3 что в свою очередь обеспечивает каскадный характер адаптивной смены состояний системы сейсмозащиты и повышение ее надежности при повторHbsx сейсмических воздействиях. Выполнение горизонтальных фрикционных швов по высоте здания, расчленяющих его на жесткие горизонтальные деформационные отсеки, обеспечивает возможность их горизонтально го относительного смещения при сейсмических колебаниях как единь Х малодеформирусмых частей здания, что позволяет снизить до минимума сейсмические усилия изгиба в вертикальных диафрагмах верхних этажей и усилия сдвига в вертикгшьных швах между ними.

ВьЕполнение ограничителей перемещений в горизонтальных фрикционных швах гибкими,., снабженными криволинейными упорами обеспечивает в процесC-S сдвига по фрикционному шву постепенное нарастание жесткости ограничителя при переходе от изгиба к растяжению вертикальной стержневой связи мелсду панелями с исключением ее среза на границе менаду двумя Iсдвигаемыми элементами, что позволяет повысить эффективность и надежность работы ограничителей

Предложенная конструкция-элементов сейсмозащиты., выполненная в традиционных единообразных строительных конструкциях упрощает конструкцию сейсмостойкого здания в целом.

А

П

Фш.