Каркас сейсмостойкого многоэтажного здания Советский патент 1989 года по МПК E04H9/02 

изобретение относится к строительству и является усовершенствованием каркаса сейсмостойкого многоэтажного здания по авт. св. № 802482.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости и энергоемкости каркаса здания.

На фиг. 1 изображен каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, обший вид; на фиг. 2 - то же, одноэтажного здания; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез А -А на фиг. 3.

Каркас сейсмостойкого здания включает колонны 1 и ригели 2, образуюшие ячейки 3, размешенные в них диагональные связи 4, замкнутый контур 5, объединяю- ш,ий связи в центре ячейки.

Замкнутый контур 5 выполнен в виде внутреннего 6 и наружного 7 стальных колец. Толщина внутреннего кольца 6 превышает толщину наружного кольца 7. Кольца 6 и 7 установлены с зазорами 8 и 9 относительно друг друга и связей 4. В зазоре 8 размещена прокладка 10 в виде кольцевого элемента из низкомодульного

вязкоупругого материала, например из вулканизированной резины или эластичных полимеров-эластопластов, эластомеров, установленного с плотным касанием к стальным кольцам 6 и 7 и неподвижно присоединенного к ним по всей поверхности контакта путем, например, приклеивания или вулканизации.

Кольцевой замкнутый контур 5 посредством болтов и гайки прикреплен подвижно к связям 4. Подвижность обеспечена зазором 9 .между торцами связей 4 и наружным кольцом 7 контура 5.

Толщина кольцевой прокладки 10 определена из условия ,25Ск, где d и Ск - соответственно жесткость прокладки и замкнутого контура 5 при работе последнего в упругой стадии. Расчетные сечения всех элементов каркаса таковы, что при ветровых и крановых нагрузках они работают только в упругой стадии. От действия на каркас здания сейсмический нагрузок, превышающих нагрузки основного сечения, в стальных кольцах 6 и 7 замкнутого контура 5

ел

о о

No

происходит развитие пластических деформаций. Ввиду того, что толщина колец 6 и 7 различна, пластическая стадия работы стали, в отличие от известного решения, наступает в обоих кольцах 6 и 7 одновременно, причем в большом объеме материала. В кольцевой прокладке 10 возникают при этом только упругие деформации и происходит накопление потенциальной энергии упругих деформаций.

Наибольшего значения потенциальная энергия достигает за полуцикл колеба- iпй при максимальном отклонении каркаса от вертикального положения. С изменением направления перемещений эта энергия расходуется на восстановление первоначальной формы замкнутого кольцевого контура 5 и смену знака напряжений в стальных кольцах 6 и 7. При отклонении каркаса в другую сторону качественная картина работы конструкций повторяется.

Ч

При этом имеет место более рациональное использование пластических резервов системы, поскольку с введением в замкнутый кольцевой контур 5 кольцевой прокладки, жестко соединенной с кольцами 6 и 7, созданы условия для развития знакопеременных пластических деформаций уже в обоих стальных кольцах контура 5, что позволяет повысить энергоемкость каркаса, так как значительная часть энер1 ип, передаваемой каркасу при сейсмических воздействиях, необратимо затрачивается на работу в пласти- ческ()11 стадии стальных колец 6 и 7 контура 5. Наряду с этим поглощение энергии происходит при деформациях KO.ibneBoii прокладки 10 благодаря ее вязкости. Кроме того, сейсмостойкость 1овып1ается за счет TOi o, что ко.чьцевые прокладки 10 работают при ,1юбых воздействпях только упруго и имеют petмаментиронаппую жесткость во время ко.чебаний.

Каркас при действии горизонтальных нагрузок работает следующим образом.

В каждой ячейке 3 диагональ связи 4, 15 паирав.юпии которой действует сжимаю/

У//////////////////////,

uz.i

0

5

0

5

0

5

0

шее усилие, выключается из работы, так как концы ее расколов, установленных с зазором 9 относительно замкнутого кольцевого контура 5, свободно перемещаются вдоль болтов. В то же вре.мя во второй диагонали связей 4 возникает растягивающее усилие, которое передается на замкнутый контур 5. Под действием этих усилий контур 5 деформируется как криволинейный брус прямоугольного (фиг. 4) поперечного сечения, представляющего собой пакет-композицию с внешними слоями из стальных колец 6 и 7, и внутренним слоем, образованным кольцевой прокладкой 10 из низкомодульного вязкоупругого материала. При изменении направления действия нагрузки знак усилий в элементах каркаса меняется на противоположный.

Жесткостные характеристики замкнутого кольцевого контура 5 назначены таким образом, что жесткость элемента 8 составляет 25% от общей жесткости контура 5, при работе колец воздействуя только упруго и имея регламентированную жесткость, во время колебаний возвращают каркас в положение устойчивого равновесия и исключают нарастание в упругопластической системе односторонних деформаций, которые могут привести к обрушению здания, сооружения.

Формула изобретения

Каркас сейсмостойкого многоэтажного здания по авт. св. № 802482, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости и энергоемкости каркаса, прокладки каждого замкнутого контура выполнены в виде единого кольцевого элемента из низкомодульного вязкоупругого материала, жестко соединенного с наружным и внутренним кольцами по всей поверхности их контакта, причем толщина внутреннего кольца превышает толщину наружного кольца, а толщина прокладки определена из условия ,25Ск, где Сп и Ск - жесткость соответственно прокладки и замкнутого контура при работе последнего в упругой стадии.

О

9u2.2

Изобретение относится к каркасам сейсмостойких многоэтажных зданий. Целью изобретения является повышение сейсмостойкости и энергоемкости каркаса здания. Прокладки замкнутых контуров выполнены кольцевыми и жестко прикреплены к наружным и внутренним кольцам. Толщина внутренних колец превышает толщину наружных колец. Толщина прокладок определена из условия, что жесткость их составляет четверть жесткости замкнутых контуров. 4 ил.

45U tUS. J

/7