Сейсмостойкое здание,сооружение Советский патент 1988 года по МПК E04H9/02 E02D27/34 

Изобретение относится к строительству, а именно к устройству сейсмг- стойких зданий, сооружений, обладающих активной сейсмозащитойог

Цель изобретения - повьнпение, сей- смоустойчивости здания, сооружения за счет ускорения рассеивания энергии колебаний.

На фиг,1 изображено предлагаемое 10 здание, сооружение, продольный разрез; на фиг о 2 - схема сейсмоизоли- рующего устройстваj на фиг.З - узел 1 на фиг.1; на фиг.4 - разрез А-А на фиг„1 о. .15

Сейсмостойкое здание, сооружение включает фундамент 1, надфундамент- ную конструкцию 2, размещенную с зазором 3 относительно фундамента 1. В зазоре 3 расположены скользящие 20 опоры А, состоящие из верхнего 5 и нижнего 6 опорных элементов с антифрикционными пластинами 7 между ними (например, из фторопласта А), жесткие ограничители 8 горизонтальных 25 перемещений, вертикальные связи 9 из верхнего элемента 10 таврового сечения и заанкеренного в фундаменте I щелевого захвата 11 из двух Г-образ- ных пластин, входящих в зацепление 30 с элементом 10 с возможностью его горизонтального перемещения, и сейсмо- изолирующее устройство 12, состоящее из стойки 13, нижним сферическим шарниром 14 опирающейся на выступ 15 5 фундамента 1, а верхним подвижным по вертикали шарниром 16 связанной с надфундаментной частью и жестко прикрепленных в вертикальной плоскости, параллельной главным осям здания, 40 сооружения в плане с противоположных сторон стойки 13 двух рычагов 17. К свободному концу каждого рычага 17 подвепен при помощи скобы 18 груз 19. с зазором 20 от поверхности фундамен-д та I, причем угол / наклона скобы 18 к горизонтали меньше угла л наклона к горизонтали касательной, проведенной к любой точке траектории вижения свободного конца рычага 17 -л а участке движения его конца после пирания груза 19 на поверхность ундамента 1,

Для облегчения монтажа и повьш1ения точности сборки вертикальных связей ее , т.е. для исключения вертикального зазора в соединении элементов 10, ерхний элемент 10 крепится болтами 21 к пластине 22, жестко заанкеренной в иадфундаментной конструкции, причем отверстия 23 для болтов 21 в пластине 22 имеют удлиненную по вертикали формУо

Здание, сооружение работает следующим образом

Скользящие опоры 4 воспринимают только вертикальную нагрузку, обеспечивая свободное перемещение надфундаментной конструкции в горизонтальной плоскости. До сейсмического воздействия надфундаментная часть при наличии скользящих опор 4 находится в состоянии устойчивого равновесия, что обеспечивается уравновешенными силами сейсмоизолирующего устройства 12 за счет равных по величине, но разных по знаку моментов обоих грузов 19 относительно центра щарнира 14 стойки 13.

При слабых горизонтальных колебаниях основания инерционная нагрузка, действующая на надфундаментную часть, не превышает сил трения между надфундаментной частью и фундаментом, в результате чего здание, сооружение работает как обычное.

При превьщ1ениИ инерционной нагрузки значения, равного силе трения, происходит проскальзывание массы надфундаментной части относительно фундамента с передачей горизонтальных сил на стойки 13 сейсмоизолирую- щих устройств 12. При наклоне стойки 13 рычаги 17 приводят в движение грузы 19 в вертикальной плоскости с изменением начальной высоты их над поверхностью фундамента, что вьгеодит сейсмоизолирующее устройство 12 из равновесия с возникновением восстанавливающей горизонтальной силы, приложенной к верхнему шарниру 16 стойки 13 и направленной обратно горизонтальной сейсмической силе, действующей на надфундаментную часть Необходимым условием ползгчения восстанавливающей силы и обеспечения устойчивого равновесия системы сейсмоизолирующего устройства 12 является расположение центра тяжести грузов 19 ниже центра нижнего шарнира 14. При качении стойки 1 3 с рычагами 17 центры тяжести грузов 19 перемещаются по дуге окружности с центром в нижнем шарнире 14, при этом плечо от центра последнего до центра тяжести поднимаемого груза с массой увеличивается, а плечо до центра тяжести опускаемого груза уменьшается, что ведет к увеличению

10

реактивного момента

ного момента или горизонтальной восстанавливающей силы определяется подбором расчетного плеча груза 19 и его массы из условия превьппения восстанавливающей силы над силами скольжения в скользящих опорах, вертикальньгх связях и шарнирах 14 и 16 стойки 13

При значительных перемещениях грунта, при приближении частот сейсмического воздействия к частотам собственных колебаний здания груз 19 упирается в поверхность фундамента 1« С ликвидацией зазора 20 прекращается влияние противовеса, увеличивается разгружающий момент второго рычага с изменением частоты основного тона колебаний с выходом системы из резонансного режима, что повышает надежность jn сейсмоизоляции зданий, сооружений.

Рассеяние энергии колебаний и величина относительного перемещения над- фундаментной части зависят от подбора динамических параметров сейсмоизоли- 25 рующего устройства 12,

Для предотвращения удара соединение груза 19 со свободным концом рычага 17 выполнено с возможностью обеспе1379435

Величина реактив- расчетной величиной зазоров). При

15

изменении приложения горизонтально нагрузки на 90 в работу включают |Другие сейсмоизолирующие устройств 12, расположенные перпендикулярно.

Изменяющаяся при колебаниях вел чина восстанавливающей силы изменя динамические характеристики здания сооружения, что повьщ1ает его сейсм стойкость из-за снижения возможнос вхождения в режим резонанса.

Таким образом, в предлагаемом здании, сооружении обеспечивается вьппение сейсмоустойчивости за счет ускорения затухания знергии колеба ний.

Формула изобретени

Сейсмостойкое здание, сооружени включающее фундамент и надфундамен ную часть, размещенные с зазором, котором установлены верхние и нижн опорные элементы с антифриционной прокладкой между ними, ограничител горизонтальных перемещений и верти кальные связи, концы которых жестк

0

n

5

5

изменении приложения горизонтальной нагрузки на 90 в работу включаются |Другие сейсмоизолирующие устройства 12, расположенные перпендикулярно.

Изменяющаяся при колебаниях величина восстанавливающей силы изменяет динамические характеристики здания, сооружения, что повьщ1ает его сейсмостойкость из-за снижения возможности вхождения в режим резонанса.

Таким образом, в предлагаемом здании, сооружении обеспечивается по- вьппение сейсмоустойчивости за счет ускорения затухания знергии колебаний.

Формула изобретения

Сейсмостойкое здание, сооружение, включающее фундамент и надфундамент- ную часть, размещенные с зазором, в котором установлены верхние и нижние опорные элементы с антифриционной прокладкой между ними, ограничители горизонтальных перемещений и вертикальные связи, концы которых жестко

Изобретение относится к сейсмостойким зданиям, сооружениям и позволяет повысить кх сейсмоустойчи- Bocib, Здание, сооружение включает фундамент 1 и надфундам нтную часть 2, размещенные с зазором 3 В зазоре /J 16 Л 3 установлены скользящие опоры 4, жесткие ограничители 8 горизонтальных перемещений, вертикальные связи 9, состояпше из .верхнего элемента 10 таврового сечения и заанкеренного в фундаменте нижнего элемента 1 в виде щелевого захвата, входящего в зацепление с элементом 10 с возможностью его горизонтального перемещения, и сейсмоизолирующее устройство 12, состоящее из стойки 13, которая нижним сферическим шарниром I4 опирается на выступ 15 фундамента, а верхним подвижным по вертикали шарниром 16 соединена с надфундаментной частью., С противоположных сторон к стойке 13 жестко прикреплены рычаги 17. К свободным концам рычагов подвешены грузы 19 с зазором 20 от поверхности фундамента. 4 ил о 9 10 Y S. 5(Л оо QO 4: 00 СЛ 2{ Фиг. /

ния груза 19 в фундамент 1, т.е. соединительные элементы подвеса груза имеют зазор, при этом наклона

чения движения рычага I 7 после упира- -JQ прикреплены к фундаменту и к надфундаментной части, отличающееся тем, что, с целью повышения сейсмоустойчивости здания, сооружения за счет ускорения рассеивания энергии колебаний, оно снабжено стойкой, прикрепленной посредством верхнего и нижнего шарниров на ее концах к фундаменту и к надфундаментной конструкции и вьтолненной с жестко прикрепленными к ее противоположным сторонам рычагами с грузами одинаковой

к горизонтали скобы 18 меньше угла /j наклона к горизонтали касательной к траектории движения конца р)гчага 17.

Вертикальные, связи 9, установленные для восприятия сильиых вертикальных сейсмических воздействий, обеспечивают относительные горизонтальные перемещения надфундаментной части. Эти связи в вертикальном направлении вьтолнены жесткими без амортизаторов, а вертикальная сейсмическая нагрузка воспринимается по схеме зданий на обычиых фундаментах.

Для ограничения относительного горизонтального сдвига надфундамент- иой части и фундамента в систему сейсмозащиты введены жесткие ограии- чители 8 перемещений (например, же- , лезобетоиные выступы во впадинах с

35

40

45

50

массы, свободно подвешенными к концам рычагов иа расстоянии от них, причем нижний шарнир стойки размещен вьште свободных концов рычагов, рычаги расположены в вертикальной плоскости, параллельной одной из главных осей здания, сооружения в плане, а вертикальные связи вьтолнены составными по высоте из верхних и охватывающих их с возможностью горизонтал1ь- иого перемещения нижних элементов.

массы, свободно подвешенными к концам рычагов иа расстоянии от них, причем нижний шарнир стойки размещен вьште свободных концов рычагов, рычаги расположены в вертикальной плоскости, параллельной одной из главных осей здания, сооружения в плане, а вертикальные связи вьтолнены составными по высоте из верхних и охватывающих их с возможностью горизонтал1ь- иого перемещения нижних элементов.

13

фиг. г

78

cpi/г.З

Фиг4