Сейсмостойкое здание Советский патент 1991 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве в сейсмических районах зданий с про- . дольными недущими стенами, особенно при

). повышении .сейсмостойкости таких зданий.

Известно сейсмостойкое здание, в котором продольные и поперечные стены усилены железобетонными обоймами с одной или двух сторон стен.

Недостатками известного здания являются необходимость выполнения большого количества сквозных отверстий в стенах здания, а также значительная площадь стен,

подлежащих усилению армированным торкретбетоном.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сейсмостойкое здание, которое усилено при помощи внешних поперечных рам, обрамляющих здание и установленных в плоскости поперечных стен и в пролете между ними, и обвязочных поясов, выполненных в уровне каждого перекрытия здания и связанных как с рамами, так и с перекрытиями.

Недостатком данного технического решения является низкая эффективность работы поперечных рам, обусловленная тем, что для обеспечения усиления стен жесткость рам должна быть одного порядка с жесткостью поперечных стен. Вследствие большой жесткости последних возникает необходимость либо увеличения размеров сечений элементов поперечных рам, либо

1 о

ю

00

XI со

00

применения специальных мероприятий по повышению эффективности их работы, например предварительного напряжения. Это приводит к значительному росту трудоемкости и расхода материалов, а иногда и к невозможности размещения большераз- мерных элементов рам в условиям стесненной городской застройки.

Кроме того, известное здание вследствие своей большой жесткости при интенсив- ных высокочастотных сейсмических воздействиях подвержено опасности перехода в режим резонансных колебаний, что приводит к росту сейсмических нагрузок и угрозе разрушения конструкций.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости здания и снижение материалоем- кости и трудоемкости работ.

Поставленная цель достигается тем, что плиты перекрытия по крайней мере верхнего этажа отделены от поперечных стен по всей длине последних прорезью по крайней мере на части высоты плит перекрытия, а поперечные П-образные рамы установлены с зазором относительно продольных наружных стен и перекрытия верхнего этажа. При этом обвязочные пояса жестко связывают отделенные от поперечных стен перекрытия и внешние поперечные П-образные рамы.

На фиг. 1 изображен план этажа здания с отделенными от поперечных стен перекрытиями; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - схема работы здания при сейсмическом воздействии.

Сейсмостойкие здание включает поперечные 1 и продольные несущие 2 стены, на которые опираются нижние 3 и верхние 4 перекрытия. Нижние перекрытия 3 соеди- нены с поперечными стенами 1, а верхние перекрытия 4 отделены от поперечных стен 1 прорезями 5, выполненными по всей длине поперечных стен 1. Верхние перекрытия 4 в узлах 6 связаны с обвязочными поясами 7, которые жестко соединены с внешними П-образными поперечными рамами, образованными ригелями-перемычками 8 и стойками 9, опертыми на фундаменты. 1.0. .Ригели-перемычки 8 и стойки 9 выполнены с зазорами относительно продольных на- . ружных стен и перекрытия верхнего этажа здания. При этом внешние П-образные поперечные рамы могут быть установлены не обязательно в плоскости поперечных стен здания, а в любых удобных местах по его длине.

При сейсмическом воздействии предлагаемое здание работает следующим образом.

Поперечные стены 1 воспринимают горизонтальные сейсмические силы от связанных с ними нижних перекрытий 3, количество которых в зависимости от расчетной сейсмичности здания определяется известными методами расчета так, чтобы была обеспечена несущая способность поперечных стен 1 без дополнительного их усиления. Горизонтальные сейсмические силы от верхних перекрытий 4, отделенных от поперечных стен 1, через обвязочные пояса 7 передаются на жестко связанные с последними стойки 9 внешних П-образных поперечных рам. Благодаря наличию зазоров между элементами внешних П-образных рам и конструкциями здания исключена возможность передачи горизонтальных нагрузок от П-образных рам на поперечные стены 1 здания. Участки продольных несущих стен 2 между верхними перекрытиями 4 вследствие малой жесткости из своей плоскости работают как качающиеся опоры верхних перекрытий 4. При этом соединения антисейсмических поясов продольных и поперечных стен в уровнях верхних перекрытий 4 и другие (в зависимости от конкретной конструкции здания) связи между поперечными и продольными стенами в пределах высоты этажей между верхними перекрытиями 4 повреждаются при знакопеременных сейсмических нагрузках и являются зонами поглощения энергии сейсмических колебаний. При большой несущей способности таких связей они должны быть ослаблены, например, разрезкой так, чтобы уровень усилий, передаваемых через эти связи на поперечные стены, не превышал несущей способнфти последних.

В случае отделения верхних перекрытий 4 от поперечных стен 1 с сохранением связи между ними на части высоты плит перекрытий предлагаемое здание при сейсмическом воздействии работает следующим образом.

Вследствие наличия связи между верхними перекрытиями 4 и поперечными стенами 1 и большой жесткости последних по сравнению с жесткостью внешних П-образных поперечных рам здание в целом имеет большую жесткость. Поэтому при низкочастотных сейсмических воздействиях резонансные явления не возникают, усилия, действующие в конструкциях здания, малы, и оно работает как обычное, не имеющее внешних поперечныъх рам, т.е. сейсмические силы как от верхних 4, так и от нижних 3 перекрытий воспринимаются поперечными стенами 1.

При интенсивных сейсмических воздействиях с преобладанием высокочастотных

колебаний, периоды которых равны или лизки периодам свободных колебаний здания, наступает состояние резонанса, амплитуды перемещений и усилий в элементах конструкций здания растут, При достижении заданного расчетного уровня усилий в

связях между верхними перекрытиями А и поперечными стенами 1 эти связи разрушаются, в результате чего сейсмические силы от верхних перекрытий 4 передаются на внешние поперечные рамы, поперечные стены 1 разгружаются, изменяются периоды собственных колебаний здания, и оно выходит из состояния резонанса. Вследствие этого горизонтальные сейсмические нагрузки снижаются, и конструкции здания сохраняются без разрушения. После разрушения связей между верхними перекрытиями 4 и поперечными стенами 1 здание работает по схеме, аналогичной описанной. Связи между верхними перекрытиями 4 и поперечными стенами 1, а также между поперечными и продольными стенами, разрушающиеся при достижении заданного расчетного уровня действующих tfa них усилий; являются элементами адаптивной сей- смозащиты и предохраняют здание от колебаний в резонансном режиме, что также повышает его сейсмостойкость,

Таким образом, сейсмическая нагрузка от верхних перекрытий, составляющая GO- 75% суммарной сейсмической нагрузки, действующей на здание, воспринимается

внешними поперечными рамами, чем определяется высокая эффективность их работы. Вследствие работы поперечных стен и внешних поперечных рам на жесткость последних не накладывается требование быть одного порядка с жесткостью поперечных стен, что позволяет уменьшить размеры сечений их элементов и избежать применения специальных методов повышения их эффективности. Технико-экономический эффект предлагаемого решения определяется существенным снижением расхода материалов и трудоемкости работ за счет уменьшения размеров сечений элементов внешних поперечных рам, отсутствия необходимости с .. проведении специальных мероприятий по повышению их эффективности, отказа от выполнения обвязочных поясов в уровне

нижних перекрытий здания, исключения необходимости усиления поперечных стен даже при максимальных нормативных сейсмических нагрузках, а также повышением сейсмостойкости здания вследствие введения элементов адаптивной сейсмозащи- - ты, Кроме того, при отделении верхних перекрытий от поперечных стен не на всю высоту плит перекрытий оставшиеся ненарушенными участки высоты плит перекрытий предохраняют потолки нижележащих помещений от повреждений в процессе производства работ. Это сокращает до минимума как продолжительность работ внутри помещений, так и количество таких

помещений, а также позволяет повысить сейсмостойкость существующих зданий без прекращения их эксплуатации, что особен-( но важно для жилых зданий в связи с отсут- ствием;жилого фонда для отселения людей

на время проведения работ.

Формула из об р е т е н и я Сейсмостойкое здание, включающее продольные и поперечные стены с антисейсмическими поясами в уровне плит перекрытий, опертых на продольные стены и соединенных с поперечными стенами, поперечные П-образные рамы, которые установлены на отдельно стоящие фундаменты в

плоскости поперечных стен и связаны обвязочными поясами между собой и с антисейсмическими поясами наружных продольных стен по крайней мере в уровне плит перекрытия верхнего этажа, отличающеес я тем, что, с целью повышения сейсмостойкости и снижения матер лалоемкости и трудоемкости, по крайней мере плиты перекрытия верхнего этажа отделены от поперечных стан по всей их длине прорезью

по крайней мере на части высоты плит перекрытия, а П-образные рамы установлены с зазорами относительно продольных стей и плит перекрытия верхнего этажа.

CvJ CJ,

d

Использование: строительство сейсмостойких зданий, обеспечивающее повышение сейсмостойкости и снижение материа- лоемкости и трудоемкости. Сущность изобретения: плиты перекрытий оперты на продольные стены и соединены с поперечными стенами. П-образные рамы установлены на отдельно стоящие фундаменты в плоскости поперечных стен с зазорами относительно наружных продольных стен и плит перекрытия верхнего этажа и связаны обвязочными поясами между собой и с антисейсмическими поясами наружных продольных стен по крайней мере в уровне плит перекрытия верхнего этажа. Плиты перекрытия, по крайней мере верхнего этажа, отделены от поперечных стен по всей их длине прорезью, по крайней мере на части высоты плит перекрытия. 4 ил,

tt

xa

e

Ј

Фиг. 2.

ЈШШ |ЭЕЖ$

i

чфиг. 3