Сейсмостойкое здание или сооружение Советский патент 1991 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям зданий и сооружений в сейсмических районах.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости и снижение материалоемкости.

На фиг. Т изображено здание, поперечный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З-узел II на фиг.2; на фиг.4 - узел II на фиг.2; на фиг.5 - поперечное сечение наружной колонны; на фиг.6 - вариант поперечного сечения колонны с вертикальным экраном; на фиг.7 - фрагмент подвальной части здания (вариант с дополнительным этажом); на фиг.8 и 9 - узел IV на фиг.7; на фиг. 10. 11 - то же, после сейсмического воздействия; на фиг. 12 - узел IV (вариант с упором на плиту-экран); на фиг. 13 - то же, после сейсмического воздействия; на фиг. 14 - сечение А-А на фиг.7,

Сейсмостойкое здание содержит пространственно жесткие верхние этажи 1, фундамент 2, подвал 3 с наклонными стенами 4, колонны 5 подвала 3,перекрытие 6, обратную засыпку 7 и отмостку 8 Котлован зданий расположен в грунте 9. Наклонные стены 4 подвала 3 в верхней части свободно примыкают между колоннами 5 к перекрытию 6 подвала 3, а в нижней части опираются на фундамент 2. Обратная засыпка 7 выполнена из материала, поглощающего сейсмические колебания. Толщина обратной засыпки 7 определяется наиболее оптимальным наклоном стен 4 Наклонные стены 4 имеют угол наклона, равный углу естественного откоса материала обратной засыпки 7. Угол наклона основного грунта 9 при разработке котлована может быть принят также под углом его естественО

vj CJ

-J ю ю

ного откоса. При значительном заглублении фундамента 2 (при двух или более подвальных этажах) возможны и целесообразны более крутые откосы основного грунта 9. при этом обратная засыпка 7 также должна иметь угол естественного откоса материала, из которого изготовлена. Внутренние поверхности стен 4 могут быть облицованы железобетонными плитками или защищены другими материалами для предохранения от обсыпания грунта. При необходимости в составе облицовки может быть гидроизоляция.

Наружные колонны 5 могут быть выполнены с заострением 10 со стороны, обращенной наружу (фиг.5), а также в виде прямоугольного сечения с вертикальным экраном 11 в виде плиты, установленной с зазором 12 (фиг.6).

Отмостка 7 выполнена в виде плит-экранов 13, шарнирно соединенных с перекрытием 6. По ширине плита-экран 13 должна перекрывать полосу обратной засыпки 7.

Для ограничения возможных перемещений отмостки 8 она выполнена с упором 14. Зазор между перекрытием 6 и плитой-экраном 13 заполнен демпфирующими прокладками 15 из сжимающего материала, например, песком, шлаком, битумом, отходами резины и т.п., выполняющими роль демпфера. Возможно применение сжимаемого материала различной сжимаемости для одного объекта на отдельных участках плиты-экрана 13. что обеспечивает гашение резонансных сейсмических колебаний.

Упоры 14 могут быть выполнены на стене 16 первого наземного этажа. В этом случае сжимаемый материал 15 размещают между упором 14 и плитой-экраном 13.

Между верхней и нижней гранями стен 4 и перекрытием б и фундаментом 2 размещены упругие прокладки Г/.

Плита-экран 13 может иметь скос 18 по наружной грани и перекрывать обратную засыпку 7.

Плиты-экраны 13 предохраняют материал обратной засыпки 7 от поверхностных атмосферных вод, а следовательно повышают сейсмостойкость здания, так как известно, что при обводнении грунтов 9 повышаются сейсмические воздействия шарнирное прикрепление плит-экранов 13 к зданию способству ет повышению надежности гидроизоляционной защиты отмостки 8 от всевозможны осадок. тем более, что они перекрывают сыпучий материал со слабыми прочностными свойст вами; упираясь в более прочные грунты способствуют повышению устойчивости зданий и сооружении При сейсмических воздействиях в случае смещения плит эк

ранов 13-на уровне отмостки 8 устранение нарушений упрощается возможностью рихтовки плит-экранов 13 по высоте благодаря предусмотренному шарнирному прикреплению к зданию, сооружению.

Наклонные стены 4 подвала 3 в местах примыкания к колоннам 5 выполнены со швами 19, заполненными упругими прокладками 20.

0 Толщина обратной засыпки 7 из материала, поглощающего сейсмические колебания, по высоте переменная и определяется наиболее оптимальным наклоном стен 4, равным углу естественного откоса обратной

5 засыпки 7. Угол наклона основного грунта 9 при разработке котлована рекомендуется принимать также под углом его естественного откоса.

Учитывая возможность значительного

0 заглубления (при двух и более подвальных этажах), возможны и целесообразны более крутые откосы. Например, нецелесообразно устройство очень широких пазух по периметру подвальной части из-за повышенного

5 расхода более дорогих, чем грунт, материалов, поглощающих сейсмические колебания, и необходимости увеличения вылета поясов-экранов 13. перекрывающих пазухи для упора в основные грунты 9 естественной структуры.

0В качестве обратной засыпки 7 может

быть использован рыхлый песчаный грунт с размещением на фундаментной плите 2, а на перекрытии 6 верхнею подвального этажа - керамзит, как бплое легкий.

5Наиболее эффективной конструкцией

фундамента 2 для предложенного здания является сплошная плита в связи с тем, что в этом случае понижается центр тяжести здания за счет пригрузя фундаментной пли0 ты 2 материалом обратной засыпки 7. обеспечивается жесткая заделка колонн 5 в фундаментах 2. повышается надежность в сравнении, например о столбчатыми фундаментами, объединением всех смежных

5 фундаментов в единый фундамент.

Наиболее целесообразно жесткое сопряжение наземных этажей опертых на перекрытие 6 подвала 3, или в отдельных обоснованных случаях, как исключение, шарнирное (или сме0 шанное - жесткое и часть колонн - шарнирное), но не свободное в связи с тем, что конструкции надземной 1 и подземной части образуют единый каркас работающий в виде консоли, защемленный в г рунте, имеющий по5 ниженный центр тяжести что повышает сейсмостойкость здание (-аркас с жес(ким сопряжением стыков работает на вертикальные сейсмические воздействия.

Конструкция здания работает следующим образом.

Сейсмические волны при землетрясениях гасятся в грунте обратной засыпки 7 и практически не оказывают воздействие .на колонны 5 подвала 3, а, следовательно, и на каркас здания, сооружения. Их воздействие в качестве горизонтальных нагрузок снижается в 10-15 раз, так как отсутствуют подпорные стены подвала 3, причем этот результат имеет место при любом угле наклона подхода сейсмических волн к боковой поверхности подвальной части зданий. Сейсмические волны, не встречая стен (которые выполняют роль смещающихся поверхностей), как бы проходят сквозь подвальные части здания, воздействуя только на наружные колонны 5. грузовая площадь которых на фронте волны при пролетах 6,0 Ом составляет ориентировочно и при пролетах 9,0 м от площади стен в этих пролетах (ширина колонны принята с запасом 60 см)

Плиты-экраны 13 при сейсмических ц, действиях поворачиваются вверх на неко , рых угол в зависимости от интенсивности воздействия, в результате чего происходит полное или частичное гашение волн, и благодаря наличию демпферов 15 снижается их воздействие на надземную 1 часть здания, сооружения. При некоторых видах сейсмических воздействий (например, при вертикальных толчках после подбрасывания здания) плиты-экраны 13, поворачиваясь до упора 14, способствуют повышению устойчивости зданий и снижению нагрузок на основание фундаментов 2, а, следовательно, и уменьшению осадок и кренов здания при землетрясениях.

Подвал 3 может иметь по крайней мере один дополнительный этаж 21. наклонные стены 4 которого примыкают нижней гранью к перекрытию 6 нижнего этажа 22 подвала 3, а плиты-экраны 13 последнего размещены в толще обратной засыпки 7.

Здание или сооружение при сравнительно небольших сейсмических воздействиях не будет иметь разрушений. Но при интенсивности землетрясения до 8-9 баллов возможно потребуется проведение ремонтных работ для устранения дефектов

Конструкция здания или сооружения обеспечивает повышение надежности здания, сооружения с учетом снижения расчетной сейсмичности, регламентируемой для данного региона; понижает центр тяжести здания, сооружения, что особенно важно для высоких сооружений; снижает влияние не только сейсмических, но и обычных динамических воздействий, (создаваемых, например, работающим оборудованием) на технологические процессы, предусматриваемые в зданиях, в которых размещаются

особо точные производства.

За счет наклонных стен 4 - откосов в пределах контуров зданий конструкция позволяет разместить на них коммуникации, сети и промышленные проводки без кабеледержателей, так как в необходимых случаях могут выполняться подбетонки в виде тумб.

При реконструкции отпадает необходимость разборки стен 4 подвала 3 с целью

выполнения монтажных проемов, так как возможно подключение, например, к коммуникациям, практически в любом месте по контуру здания без выполнения больших капитальных затрат.

Формула изобретения

1 Сейсмостойкое здание или сооружение, включающее пространственно жесткие этажи, установленные на перекрытии, которое объединяет колонны подвала с наружными наклонными стенками, обратную засыпку из материала, поглощающего сейсмические колебания, фундамент и отмостку по периметру здания или сооружения, отличающееся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости и снижения материалоемкости, наклонные стены установлены внутри подвала с углом наклона, равным углу естественного откоса обратной засыпки, и свободным примыканием верхней грани к перекрытию подвала между колоннами и нижней гранью - к фундаменту, который выполнен в виде плиты, а отмостка образована из плит-экранов, шарнирно соединенных с перекрытием подвала и перекрывающих обратную засыпку, причем здание или сооружение снабжено упорами, размещенными на плите экране или наружной стене первого наземного этажа с зазором относительно соответственно наружной стены первого

наземного этажа или плиты-экрана, и демпфирующими прокладками, расположенными в зазоре между упором и плитой-экраном или наружной стеной первого наземного этажа и между гранями наклонных стен и перекрытием подвала и плитой фундамента.

2. Здание по п. 1,отличающееся тем, что подвал имеет по крайней мере один дополнительный этаж, а плита-экран нижнего этажа подвала размещена в толще обратной засыпки.

N

fN

Q

л

N

CT

-J

Ы

-J to ro

Фиг Ю

IV

Фиг. ff

Фиг. 12

Л

/J

Фиг. /J

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении зданий в сейсмических районах. Целью изобретения является повышение сейсмостойкости и снижение материалоемкости. Наклонные стены подвала размещены внутри него и свободно примыкают верхней гранью к перекрытию между наружными колоннами, а нижней гранью оперты на плиту фундамента. Угол наклона стен равен углу естественного откоса обратной засыпки. Плиты-экраны отмостки шарнирно соединены с перекрытием. Упоры размещены на плитах-экранах или на наружных стенах первого этажа наземной части здания. В зазорах между упорами и примыкающими к ним конструкциями и в зазорах между гранями наклонных стен, перекрытием и плитой фундамента размещены демпфирующие прокладки. Подвал может иметь по крайней мере один дополнительный этаж. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

А-А

19, .

v г t.

фиг. М