Сейсмостойкое многоэтажное здание,сооружение Советский патент 1984 года по МПК E04H9/02 

сд

00 О5

СЕЙСМОСТОЙКОЕ МНОГОЭТАЖНОЕ ЗДАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ, содержащее фундамент, опертые на него конструкции подземной и надземной частей здания, перекрытия подземной части и сейсмоизолирующий экран в виде наружного ограждения подземной части, выполненного из материала, плотность которого выше плотности грунта, и установленного по наружному контуру фундамента с уклоном от подошвы фундамента наружу здания, отличающеесятем, что, с целью повышения сейсмостойкости, сейсмоизолируюший экран выполнен замкнутым в плане и снабжен консольными элементами перекрытий, над которыми размещены с зазором перекрытия подземной части, при этом фундамент выполнен в виде плиты с уступом по наружному контуру, на котором установлен экран подвижно через антифрикционные прокладки и с зазором относительно вертикальной грани уступа, причем угол наклона экрана определен соотношением oL arcsin-Х-, где Ч - скорость распространения сейсмических волн в, грунте; Vj,- скорость распространения сейсмических волн в материале экрана.

PU2.1

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям сейсмостойких многоэтажных зданий, сооружений.

Известно сейсмостойкое здание с сейсмоизолирующим экраном, расположенным в грунте по периметру здания 1.

Недостатками такого здания являются его невысокая эффективность и высокая материалоемкость.

Наиболее близким техническим решением k изобретению является сейсмостойкое многоэтажное здание, сооружение, содержащее фундамент, опертые на него конструкции подземной и надземной частей здания, перекрытия подземной части, сейсмоизолирующий экран в виде наружного ограждения подземной части, вьшолненного из материала, плотность которого выше плотности грунта, и установленного по наружному контуру фундамента с уклоном от подошвы фундамента наружу здания 2.

Недостатком такого решения является то, что наклонные стены подземной части жестко соединены с каркасом здания, т.е. являются частью здания, единым с ним целым. При этом эффект уменьшения горизонтальных сейсмических нагрузок на здание (который обусловлен наклоном стенового ограждения подземной части в сторону обратной засыпки) из-за передачи всех горизонтальных нагрузок от грунта на каркас здания через жестко соединенные с ним подпорные стены суш,ественно снижается. Цель изобретения - повышение сейсмостойкости.

Указанная цель достигается тем, что в сейсмостойком многоэтажном здании, сооружении, содержащем фундамент, опертые на него конструкции подземной и надземной частей здания, перекрытия подземной части и сейсмоизолирующий экран в виде наружного -ограждения подземной части, выполненного из материала, плотность которого выше плотности грунта, и установленного по наружному контуру фундамента с уклоном от подошвы фундамента наружу здания, сейсмоизолируюший экран выполнен замкнутым в плане и снабжен консольными элементами перекрытий, над которыми размешены с зазором перекрытия подземной части, при этом фундамент выполнен в виде плиты с уступом по наружному контуру, на котором установлен экран йодвижно через антифрикционные прокладки и с зазором относительно вертикальной грани уступа, причем угол наклона экрана определен соотношением ol arcsin , где Vi- скорость распространения сейсмических волн в грунте; V. - скорость распространения сейсмических волн в материале экрана.

На фиг. I схематически изображено сейсмостойкое здание; на фиг. 2 - сейсмостойкое сооружение (дымовая труба).

Сейсмостойкое многоэтажное здание, сооружение содержит фундамент 1, опертые на него конструкции подземной 2 и.надземной 3 частей здания, сооружения, перекрытия 4 подземной части 2 и сейсмоизолируюший экран 5 в виде наружного ограждения подземной части 2, выполненного из материала, плотность которого выше плотности грунта 6, и установленного подвижно по наружному контуру фундамента 1 с уклоном от подошвы фундамента 1 наружу здания, сооружения.

Сейсмоизолируюший экран 5 выполнен замкнутым в плане и снабжен консольными элементами 7 перекрытий, над которыми

размешены-с зазором 8 перекрытия 4 подземной части 2.

Фундамент 1 выполнен в виде плиты с уступом 9, на который оперт сейсмоизолируюший экран 5 подвижно через антифрикционные прокладки 10 и с зазором 11 относительно вертикальной грани 12 уступа 9, что позволяет максимально снизить возможное влияние при сейсмических воздействиях горизонтального перемешения грунта (выше подошвы фундамента) на здание, сооружение.

Антифрикционные прокладки 10 защишены от повреждения за пределами опорной части экрана 5 специальным легкодеформируемым материалом 13 (например, резиновой кромкой, газобетоном и т.п.).

Фундаментная плита 1 и экран 5 заглублены в грунт 6,основания на величину, обеспечивающую необходимый уровень снижения горизонтальных сейсмических ускорений по сравнению с нормированными на поверхности грунта для места застройки. Так,

например, при заглублении подошвы фундамента 1 на величину, равную или большую 1/10 (гдeXcкopocть распространения сейсмических волн в грунте; Тп - преобладающий период сейсмических колебаний в

месте застройки), и исключении влияния на здание сейсмического давления от вышерасположенного грунта можно ожидать снижения уровня сейсмического воздействия на здание, сооружение примерно вдвое, т.е. на I балл.

Экран 5 здания, сооружения выполняется из железобетона (бетона), с углом наклона, определяемым соотношением 0(4 arcsin , . - скорости распространения сейсмических волн соответственно в грунте 6 и материале экрана 5. Такой наклон стенок экрана 6 обеспечивает изменение направления (преломление) сейсмической волны, распространяюшейся в грунте 6 горизонтально, таким образом, что она уходит вниз и не воздействует непосредственно на сооружение.

Наклон стен экрана 5 выбирается оптимальным с точки зрения получения эффекта отражения сейсмической волны на границе стен экрана 5 и грунта 6, для чего предложена вышеуказанная математическая зависимость, учитывающая конкретные условия строительства. Этот фактор дает дополнительное уменьшение горизонтальных сейсмических нагрузок на здание.

Практически экран 5 можно выгюлнять в ВИДЕ облицовки непосредственно стенок котлована, разработанного для строительства сооружения, исключив тем самым необходимость устройства традиционной обратной засыпки.

Работа сейсмостойкого здания, сооружения в нормальных несейсмических условиях практически ничем не отличается от работы обычных конструкций. Исключение составляет несколько уменьшенное горизонтальное давление грунта на экран 5 изза обратного уклона последнего. KpOMei того, за счет симметричности действия горизонтальных нагрузок от грунта 6 (в плане) и полной конструктивной самостоятельности экрана 5 усилия в нем будут преимуш,ественно сжимающими, внутренними, которые не передаются на каркас здания или сооружение выше фундаментной плиты 1.

При сейсмическом воздействии на сооружение -наибольший интерес представляют поверхностные горизонтально распространяющиеся в грунте волны сжатия-разжатия. Вертикальные сейсмические нагрузки, как менее опасные, из рассмотрения исклю че.ны (как показывает анализ последствий землетрясений, даже ЗО /о-ная перегрузка вертикальными силами практически не вызывает разрушений в обычных не больщепролетных зданиях).

На контакте, грунт-экран происходит отражение горизонтальной волны сжатияразжатия вниз, в грунт основания, однако экран 5 при этом испытает импульсное воздействие-реакцию, направленное в сторону экрана 5. Величина воздействия на экран 5 так же, как и эффективность отражения, зависит от плотности и общей массы экрана 5, чем больше плотность и масса, тем эффективнее отражение и тем меньще воздействие. В связи с тем, что высоты подземной части 2 здания и, соответственно, экрана 5 выбраны такими, чтобы в нижней части здания (на уровне фундаментной плиты 1) горизонтальные сейсмические нагрузки были бы существенно меньше, чем в поверхностных слоях, а конструкция экрана 5 оперта на фундаментную плиту 1 здания подвижно, горизонтальные сейсмические воздействия, передаваемые грунтом 6 на здание через экран 5, определяются только величиной сил трения между экраном 5 и фундаментной плитой 1, причем величина этих сил уменьщается за счет разгружающего действия вертикальной составляющей сейсмического воздействия.

Кроме ТОГО; величина горизонтального сейсмического воздействия дополнительно снижается (или исключается совсем) за счет пассивного отпора грунта 6 по противоположной подвергающейся воздействию стене экрана 5, так как скорость распространения волн сжатия-разжатия в материале экрана 5 выще, чем в грунте 6. Этот фактор как бы дополнительно увеличивает рабочую массу экрана и повышает тем самым эффективность снижения сейсмических воздействий на защищаемое здание, сооружение.

Изобретение позволяет повысить сейсмостойкость здания, сооружения.