Металлический связевый каркас сейсмостойкого многоэтажного здания Советский патент 1987 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в металлических связевых каркасах сейсмостойких многоэтажных зданий.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости каркаса за счет обеспечения его адаптивности к сейсмическим воздействиям с различными частотными характеристиками.

На фиг. 1 изображен фрагмент металлического связевого многоэтажного сейсмостойкого каркаса; на фиг. 2 - фрагмент одноэтажного каркаса; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1 и 2; на фиг. А - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5-7 - стадии работы энергопоглотителя.

Металлический связевый каркас сейсмостойкого многоэтажного здания содержит колонны 1 и ригели 2, выполненные из прокатного профиля и образующие ячейки 3, в которых- размещены парные наклонные связи 4, соединенные с углами ячеек 3 и ригелями 2 посредством фасонок 5, и энергопогло- тители 6, расположенные по обе стороны фасонок 5 и жестко прикрепленные .к ригелям 2.

Каждый энергопоглотитель 6 выполнен в виде соединенных между собой горизонтального 7 и расположенного над ним наклонного 8 полых цилиндров, сообщающихся между собой через эллипсовидное отверстие 9.

Горизонтальный цилиндр 7 установлен вдоль ригеля 2, заполнен частично сыпучим материалом 10 и снабжен размещенным внутри него поршнем 11,

10

15

20

25

30

35

этаже. В этом случае в этих этажах могут быть размещены наклонные свя- ; зи 14 без энергопоглотителей 6.

Каркас промьшшенного здания может быть выполнен одноэтажным с креплением наклонных связей 4 с энергопоглотителями 6 к подкрановым балкам 15 при установке их между элементами 16 покрытия, например под стропильными балками (фермами) и подкрановыми балками 15. При этом под последними устанавливают наклонные связи 14 без энергопоглотителей 6.

Металлический связевый каркас сейсмостойкого многоэтажного здания работает следующим образом.

При интенсивных сейсмических воздействиях, в спектре которых преобладают периоды, равные или близкие периодам свободных колебаний сооружения, в продольном направлении происходит интенсивное нарастание инерционных сил, и при достижении заданного уровня этих сил происходит хрупкое разрушение выключающихся связей 13, прикрепляющих фасонки 5 к ригелям 2, и отключение связей 4. После отключения последних частота свободных колебаний и, следовательно, сейсмическая нагрузка падают. В этой стадии работы одноэтажного здания фасонка 5 колеблется с кровлей здания и верхушкой колонны 1 с одинаковыми амплитудами, величина которых ограничена энергопоглотителями 6, и в свою очередь приводит в движение поршень 11 энергопоглотитепя 6. Внутренний объем цилиндра 7 заполнен

который одним концом прикреплен к фа- 40 песком на 70-80%. Поршень 11, соверсонке 5, а на другом конце выполнен со скосом 12, плоскость которого перпендикулярна оси наклонного цилиндра 8. Каждая фасонка 5 соединена

с ригелем 2 посредством тарированных 45 цилиндр 7, поршень 11 двигается

свободно (фиг. 5 и 6). Расстояние свободного хода поршня 11 определяет ся расчетным путем. На фиг. 5 показа но исходное положение поршня 11 в gg цилиндре 8; на фиг. 6 - его положение при окончании его свободного ход

выключаюпщхся связей 13.

В качестве сыпучего материала может быть использован песок, стальная дробь и т.п.

Наклонный цилиндр 8 представляет собой резервную камеру, сообщающуюся с горизонтальным цилиндром 7 через эллипсовидное отверстие 9. Тарированные связи 13 могут быть выполнены в

виде болтов или электрозаклепок, диа- 55 видиое отверстие 9 в наклонньй цилиндр 8, при этом часть отверстия 9 перекрывается поршнем 11, вследстви этого нарастает сопротивление ходу поршня 11.

метр которых уменьшается с увеличением высоты здания.

Связи 4 с энергопоглотителями 6 могут быть установлены не на каждом

5

0

5

0

5

этаже. В этом случае в этих этажах могут быть размещены наклонные свя- ; зи 14 без энергопоглотителей 6.

Каркас промьшшенного здания может быть выполнен одноэтажным с креплением наклонных связей 4 с энергопоглотителями 6 к подкрановым балкам 15 при установке их между элементами 16 покрытия, например под стропильными балками (фермами) и подкрановыми балками 15. При этом под последними устанавливают наклонные связи 14 без энергопоглотителей 6.

Металлический связевый каркас сейсмостойкого многоэтажного здания работает следующим образом.

При интенсивных сейсмических воздействиях, в спектре которых преобладают периоды, равные или близкие периодам свободных колебаний сооружения, в продольном направлении происходит интенсивное нарастание инерционных сил, и при достижении заданного уровня этих сил происходит хрупкое разрушение выключающихся связей 13, прикрепляющих фасонки 5 к ригелям 2, и отключение связей 4. После отключения последних частота свободных колебаний и, следовательно, сейсмическая нагрузка падают. В этой стадии работы одноэтажного здания фасонка 5 колеблется с кровлей здания и верхушкой колонны 1 с одинаковыми амплитудами, величина которых ограничена энергопоглотителями 6, и в свою очередь приводит в движение поршень 11 энергопоглотитепя 6. Внутренний объем цилиндра 7 заполнен

шая поступательное движение вместе с фасонкой 5, оказывает давление на сыпучий материал 10, перемещая его. Пока последний не заполняет полнос45 цилиндр 7, поршень 11 двигается

свободно (фиг. 5 и 6). Расстояние свободного хода поршня 11 определяется расчетным путем. На фиг. 5 показано исходное положение поршня 11 в gg цилиндре 8; на фиг. 6 - его положение при окончании его свободного хода

При дальнейшем перемещении поршня 1 1 (фиг. 6) начинается выдавливание сыпучего материала через эллипсовидиое отверстие 9 в наклонньй цилиндр 8, при этом часть отверстия 9 перекрывается поршнем 11, вследствие этого нарастает сопротивление ходу поршня 11.

В момент полного перекрытия отверстия 9 сопротивление перемещению поршня 11 достигает максимума и дальнейшая деформа1 я колонн 1 прекращается (фиг, 7). В этой части перемещения поршня 11 происходит интенсивное поглощение энергии за счет сыпучего материала 10, что приводит к дальнейшему увеличению периода собственных колебаний каркаса. Это в свою очеред приводит к снижению сейсмической нагрузки. При обратном ходе.поршня 11 открытьй размер отверстия 9 увеличивается, и сыпучий материал 10 из на- клонного цилиндра 8 вновь высыпается в цилиндр 7. Энергопоглотители 6 обладают диссипативными и амортизационными свойствами. При сейсмическом .воздействии, имеющем спектр коле баний с преобладанием низких частот, период собственных колебаний зданий значительно ниже величины периодов колебаний грунта. Резонансные явления вследствие этого проявляются слабо, выключатели не разрушаются.

В каркасе многоэтажного здания возможно применение наклонных св я- зей 4 с энергопоглотителем 6 в нескольких ячейках (фиг. 2). При этом тарированные выключатели связи 13 вышестоящих верхних узлов, имеющие диаметр меньший, чем диаметр выключателей связей 13 нижних узлов, отключаются при меньших усилиях. Таким образом, многоэтажный каркас имеет несколько уровней перестройки частот за счет последовательного отключения связей 4 и включения постепенно в работу энергопоглотителей (узлов I, что обеспечивает каскадный характер работы адаптивной системы и исключа

5 о 5

о Q

5

ет возможность опасного резонансного состояния колеблющегося здания). В результате этого повьш1ается эффективность системы сейсмозащиты и при повторных толчках с различными частотными характеристиками.

Формула изобретения

Металлический связевый каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, содержащий колонны и ригели, выполненные из прокатного профиля и обра- зующце ячейки, в которых размещены парные наклонные связи, соединенные с углами ячеек и с серединой ригелей посредством фасонок, и энергопоглотители, расположенные по обе стороны фасонок и жестко прикрепленные к ригелям, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости каркаса за счет обеспечения его адаптивности к сейсмическим воздушным воздействиям с различными частотными характеристиками, каждый энергопоглотитель выполнен в виде соединен- ных мезкду собой горизонтального и расположенного над ним наклонного по- пых цилиндров, сообщающихся между собой через эллипсовидное отверстие, причем горизонтальный цилиндр установлен вдоль ригеля, заполнен частично сыпучим материалом и снабжен размещенным внутри него поршнем, прикрепленным одним концом к фасонке и выполненным на другом конце со скосом, плоскость которого перпендикулярна оси наклонного цилиндра, при этом каждая фасонка соединена с ригелем посредством тарированных выключающихся связей.

Изобретение относится к металлическим связевым каркасам многоэтажных сейсмостойких зданий. Цель изобретения - повьшение сейсмостойкости . каркаса за счет обеспечения его адаптивности к сейсмическим воздействиям с различными частотными характеристиками. Наклонные связи 4 соединены с энергопоглотйтелями 6. Последние образованы из горизонтального 7 и наклонного 8 полых сообщаницихся между собой цилиндров. В горизонтальном цилиндре 7 размещены сыпучий материал 10 и поршень 11, прикрепленный к фа- сонке 5. Последняя соединена с ригелем 2 посредством тарированных вьжлю- чающихся связей 13. Поршень 11 имеет на конце скос 12, плоскость которого перпендикулярна оси наклонного цилиндра 8. 7 ил. ел .З