Многоэтажное сейсмостойкое здание Советский патент 1988 года по МПК E04H9/02 

4;;

Oi

to

4

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения многоэтажных сейсмостойких зданий.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости здания за счет более полной передачи горизонтальных нагрузок каркаса на ядро жесткости и снижение материалоемкости.

На фиг. 1 показан многоэтажный каркас здания; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фи|-. 3.

Многоэтажное сейсмостойкое здание включает ядро 1 жесткости, например, в виде монолитного железобетонного ствола, колонны 2, шарнирно соединенные с фундаментами 3 и ригелями 4 и 5, плиты б, обра- зуюише с ригелями 4 и 5 жесткие диски перекрытий 7, установленные с зазором 8 относительно ядра 1 жесткости и соединенные с ним посредством соединительных элементов 9 и 10 и закладных деталей 11 и 12.

Ригели 5 каждого этажа, расположенные по контуру ядра 1 жесткости, соединены между собой, подвешены к ядру 1 жесткости посредством подвесок 13 и снабжены пар- ными упорами 14, расположенными на их нижней грани 15.

Ядро 1 жесткости выполнено с упорами 16, размещенными между парными упорами 14 ригелей 5 и соединенными с ними посредством прикрепленных к упорам 14 и 16 упругих ограничителей 17 колебаний, например ре- зинометаллических амортизаторов, кольцевых или дуговых гасителей колебаний из стали и т. п.

Каждый вертикальный элемент 18 ограждения, например, в виде сборной стеновой панели, расположенный по контуру ядра 1 жесткости, прикреплен торцом 19 к нижележащему ригелю 5 жестко, а торцом 20 - к парным упорам 14 вышележащего ригеля 5 посредством болтов 21 с возможностью их горизонтального перемещения.

Каждая подвеска 13 выполнена в виде П-образной скобы с накладной пластиной 22. Концы 22 скобы пропущены в отверстия 24 и 25 в накладной пластине 22 и соединительных элементах 9 и 10 и заф иксированы в них шплинтами 26. Соединительные элементы 9 и 10 прикреплены к закладным деталям 11 и 12 ядра 1 жесткости, ригеля 5 и плиты 6. Отверстия 24 в соединительных деталях 9 и 10, а также отверстия 27 в парных упорах 14 ригелей 5 под болты 21 имеют овальную форму. Зазор 28 между вертикальным элементом 18 ограждения и ригелем 5-занол- няют упругим уплотнителем 29.

Расчетная схема многоэтажного сейсмостойкого здания представляет собой систе.му ядро жесткости - каркас, в которой ядро 1 жесткости (изгибная конструкция) воспринимает преимущественно горизонтальную

0

5

0

5

0

нагрузку, а щарнирныи каркас - в основном вертикальную, при этом перекрытия 7 в своей плоскости недеформируемы, что обеспечивает передачу горизонтальных сил с периферии обстройки к ядру 1 жесткости. Для выполнения условий передачи на ядро 1 жесткости горизонтальной нагрузки обстройки между ними установлены связи в виде подвесок 13, упоров 14 и 16 и ограничителей 17 колебаний, поглощающие энергию колебаний и создающие силы упругости. При колебаниях каркаса с учетом разности амплитуд колебаний ядра 1 жесткости и каркаса связи обеспечивают горизонтальное перемещение каркаса обстройки относительно ядра 1 жесткости, восстанавливают горизонтальную силу и рассеивают энергию колебаний. Шарнирность подвесок 13 ригелей 5 обстройки и крепление к ригелям 5 верха стеновых панелей (перегородок) при помощи болтов 21, способных перемещаться горизонтально в овальных отверстиях 27 в упорах 14, не оказывают значительного сопротивления горизонтальному перемещению конструкций обстройки. Шарнирность каркаса и горизонтальная податливость соединения обеспечивают увеличение разности жесткостей ядра 1 и каркаса обстройки, что снижает в несколько раз амплитуду резонансных колебаний по сравнению с жестким соединением.

В спокойном состоянии равновесие конструкции обстройки обеспечивается уравно- вешанными силами упругих ограничителей 17 горизонтальных колебаний (которые могут быть установлены с предварительным напряжением) и встречными силами горизонтального распора от наклонных подвесок 13 с противоположных сторон ядра 1 жесткости.

При сейсмических воздействиях с преобладанием периодов, равных или близких периодам свободных колебаний здания, происходит увеличение разности амплитуды 0 колебания каркаса обстройки и ядра 1 жесткости (при едином периоде колебаний всей системы), при этом инерция массы обстройки противодействует горизонтальному перемещению ядра 1 жесткости, что выражается в переносе на него сейсмической нагрузки через узлы крепления жестких дисков перекрытий 7. Разность амплитуд колебания ядра 1 жесткости и каркаса определяет величину сжатия упругих ограничителей 17 с возникновением восстанавливающей горизонтальной силы упругости, приложенной к упорам 14 ригелей 5 и направленной обратно горизонтальной сейсмической силе, действующей на обстройку. Необходимая величина восстанавливающей горизонтальной силы, приводящей систе.му обстройки в состояние устойчивого равновесия с учетом упругой работы каркаса, обеспечивается упругогистерезисными характеристиками ограничителей 17, а также горизонтальной

5

5

0

5

составляющей нормальных сил подвесок 13 при их отклонении от вертикали.

Рассеивание энергии колебаний происходит за счет сил трения ограничителей 17 (кроме внутреннего сопротивления материала конструкций и сил трения в узлах системы).

Предотвращение удара каркаса обстройки о стену ядра 1 жесткости и поглощение энергии колебаний при изменении направления приложения горизонтальной нагрузки на 90° обеспечивается упругими ограничителями 17 колебаний, расположенными между упорами 14 и 16 ригелей 5 и ядра 1 жесткости в поперечном направлении.

Передача вертикальной нагрузки на ядро 1 жесткости от прилегающей части перекрытий 7 повыщает устойчивость ядра I жесткости при действии горизонтальных сейсмических сил.

Гащение колебаний и перемещение каркаса здания зависят от динамических параметров упругих ограничителей 17 колебаний, определяющих общую жесткость систрмы, при этом чем меньще значение их жесткости, тем значительней разница ординат всех форм колебаний каркаса и ядра 1 жесткости, колеблющегося по основному тону.

Формула изобретения

1. Многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее ядро жесткости, колонны, щар- нирно соединенные с фундамента.ми и

гелями, плиты, образующие с ригелями жесткие диски перекрытий, установленные с зазором относительно ядра жесткости и соединенные с последним посредство.м соединительных элементов и закладных деталей,

и вертикальные элементы ограждения, отличающееся тем, что, с целью повьпиения сейсмостойкости здания за счет более полной передачи горизонтальных нагрузок к аркаса на ядро жесткости и снижения материалоемкости, ригели каждого этажа, расположенные по контуру ядра жесткости, соединены между собой, подвещены к ядру жесткости посредством подвесок и снабжены парными упорами на их нижней грани, причем ядро

с жесткости выполнено с упорами, размещенными между парными упорами ригелей и соединенными с ними посредством упругих ограничителей колебаний, при этом каждый вертикальный элемент ограждения, расположенный по контуру ядра жесткости, прикреп0 лен к нижележащему ригелю жестко, а к парным упорам выщележащего ригеля - посредством болтов с возможностью их/горизонтального перемещения.

2.Здание по 1, отличающееся тем, что подвески выполнены в виде П-образной скобы с накладной планкой, а соединительные элементы и накидные планки - с отверстия- .ми для пропуска скоб.

3.Здание по пп. 1 и 2, отличающееся , что отверстия в соединительных элементах

0 и парных упорах ригелей имеют овальную форму.

5

Изобретение относится к многоэтажным сейсмостойким зданиям. Целью изобретения является повышение сейсмостойкости за счет более полной передачи горизонтальных нагрузок каркаса на ядро жесткости и снижение материалоемкости. Ригели каркаса, размещенные по контуру ядра жесткости, соединены между собой, подвешены к ядру жесткости на подвесках и соединены с ним посредство.м- упругих ограничителей колебаний, установленных между упорами ригелей и ядра жесткости. Вертикальные элементы ограждения прикреплены к нижележащим ригелям жестко, а к вьнпележа- ш,им ригелям - с возможностью их горизонтального перемещения. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Л.

,

±А

А-А

Фиг. 2

Фиг.З

5-В

Б-Б

Фиг.

г-г

Фиг, 6