Многоэтажное сейсмостойкое здание Советский патент 1992 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении высотных зданий промышленного и гражданского назначений и сооружений в сейсмически опасных районах.

Целью изобретения является повыше- ние эффективности гашения колебаний здания и увеличение его этажности.

На фиг.1 показан общий вид здания; на фиг.2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг.З - узел, I на фиг.1; на фиг.4 -- разрез Б - Б на фиг.З; на фиг.5 - схема, поясняющая работу колонны; на фиг.6 - разрез В - В на фиг. 1.

Многоэтажное сейсмостойкое здание содержит пространственно жесткую конет- i рукцию 1 нижних этажей, инерционную массу в виде верхней части 2. здания с гибкими стойками 3, защемленными в верхнем перекрытии 4 пространственно жёсткой конструкции 1 нижних этажей, и лифтовые шахты 5, размещенные внутри здания.

На верхнем перекрытии 4 пространственно жесткой конструкции 1 нижних этажей жестко закреплены рамные упорные конструкции 6, размещенные вокруг каждой гибкой стойки Зс зазором 7 относительно нее и выполненные, например, из уголков.

Каждая гибкая стойка 3 выполнена из четырех вертикальных ветвей 8, которые размещены симметрично относительно центральных осей с зазорами 9 между собой. На смежных гранях ветвей 8 закрепле8

О О

ны жестко в их верхней части фрикционные прокладки 10, а между ними установлены в двух уровнях в двух взаимно перпендикулярных направлениях металлические эксцентрики 11с жестко прикрепленными к ним одним концом парными рычагами 12, которые другим концом соединены с упорной конструкцией 6 посредством тяг 13.

Ветви 8 гибких стоек 3 упруго и попарно стянуты постредством болтов 14 с надетой на них пружиной 15.

Верхняя часть 2 здания выполнена из панелей 16 и плит перекрытий 17, соединенных между собой с возможностью перемещения относительно друг друга по их стыкуемым поверхностям (сухие стыки, без омоноличивания), установлена на ветви 8 гибких стоек 3 посредством шаровых опор 18, частично утопленных в выемках в торцах ветвей 8, и опорных элементов 19, которые не имеют крепления с верхней частью здания.

Каждая лифтовая шахта 5 образована в поперечном сечении из отдельных металлических элементов 20 стен с выступами 21 по боковым торцам, в зазорах 22 между которыми размещены фрикционные прокладки 23. Выступы 21 смежных стен упруго соединены между собой болтами 24 с надетыми на них пружинами 25.

Верхняя часть 2 здания может иметь один, два и более этажей, необходимое число которых определяется в каждом конкретном случае расчетом и верхний из которых соединен наверху связями 26, например, в виде тросов или стержней с лифтовыми шахтами 5, которые размещены с зазором относительно верней части 2 здания.

Здание при сейсмическом воздействии работает следующим образом.

При динамическом воздействии произойдет перемещение пространственно жесткой конструкции 1 нижних этажей, например, влево. При этом в силу инерции покоя верхняя часть 2, расположенная на гибких стойках 3, останется в первые мгновения землетрясения неподвижной, а затем начнет раскачиваться на стойках 3 в проти- вофазе с нижней частью здания.

В первый момент сейсмического воздействия при смещении нижней части зда- ния с упорными конструкциями 6 произойдет перемещение панелей перекрытия верхней части 2 здания по стеновым панелям 16 своего этажа вследствие того, что они соединены связями 26 с упорными конструкциями 6, которые и заставят плиту перекрытия 17 двигаться. Перемещению плиты перекрытия 17 препятствует сила трения, на преодоление которой начинает

расходоваться энергия колебательного процесса.

Инерционная масса в виде верхней части 2 здания начинает раскачиваться на гибких стойках 3. Когда, например, стойки 3 отклонятся влево (фиг.5), вместе с ними отклонятся и зажатые эксцентрики 11. При этом последние стремятся повернуться. Поворот эксцентриков 11 происходит благода0 ря тому, что их рычаги 12 соединены тягами 13с жесткой неподвижной упорной конструкцией 6.

При повороте эксцентриков 11 происходит раздвижка ветвей 8, стянутых упруго

5 болтами 14 через пружины 15. Чем больше происходит раздвижка, тем с большей силой пружины 15 сжимают эксцентрики 11, препятствуя их дальнейшему повороту. На преодоление все возрастающей силы тре0 ния между эксцентриками 11 и фрикционными прокладками 10 также расходуется энергия колебаний здания.

Раскачивание инерционной массы происходит в противофазе с нижней частью

5 здания, а это означает, что одновременно с началом раскачивания начинается перемещение плит перекрытия 17 относительно стеновых панелей 16 и возникает сила трения в сухих стыках, на преодоление которой

0 также расходуется энергия колебаний. Затем инерционная масса отклоняется в противоположную сторону. Эксцентрики 11, зажатые между ветвями 8, под действием противоположной тяги 13 повернутся вдру5 гу сторону, но уже на меньший угол, так как происходит интенсивное рассеивание энергии колебательного процесса и его постепенное затухание.

Аналогично будет работать высотное

0 здание при сейсмическом воздействии пер- пендикуляр о плоскости чертежа, В этом случае будут работать эксцентрики 11 другого направления точно так же, как было описано. При сейсмическом воздействии

5 любого другого направления будут работать эксцентрики 11 двух направлений одновременно. Выполнение стоек 3 в поперечном сечении осесимметричными обеспечивает примерно одинаковую их гибкость во всех

0 направлениях. При этом одновременно с диссипацией энергии в гибких стойках 3 будет происходить диссипация энергии в сухих стыках верхней части 2 здания, а также в металлической конструкции лифтовых

5 шахт б/элементы 20 которой упруго стянуты между собой болтами 24 через прокладки 23.

Изобретение позволяет повысить сейсмостойкость за счет того, что инерционная масса гасителя колебаний выполнена в виде

нескольких этажей, гибкие колонны выполнены составными, упруго стянутыми между собой через прокладки и снабжены элементами автоматической настройки, верхняя часть здания выполнена сборной с сухими стыками между панелями и с принудительной диссипацией энергии, лифтовые шахты выполнены в виде составной металлической конструкции.

Кроме того, изобретение позволяет по- высить этажность здания, так как инерционная масса верхней части здания всегда может быть подобрана таким образом, чтобы отношение ее массы и массы нижней части здания было бы близким к 1:10.

Формула изобретения 1. Многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее пространственно жесткую конструкцию нижних этажей..- инерционную массу в виде верхней части здания с гибкими стойками, защемленными в верхнем перекрытии пространственно жесткой конструкции нижних этажей, лифтовые шахты, отличающееся тем.что, с целью повышения эффективности гашения колебаний здания и увеличения его этажности, оно снабжено упорными рамами, жестко прикрепленными к верхнему перекрытию пространственно жесткой конструкции нижних этажей и установленными вокруг каждой гибкой стойки с зазором, а каждая гибкая стойка выполнена из четырех вертикальных ветвей, которые расположены симметрично относительно ее центральных осей и с зазорами меду собой, выполнены с прикрепленными к их смежным граням фрикционными прокладками и установленными между ними в двух перпендикулярных направлениях эксцентриками с рычагами, соединенными с соответствующей упорной рамой посредством тяг, упруго и попарно стянутых посредством болтов с пружинами, причем верхняя часть здания выполнена из панелей, соединенных между собой с возможностью перемещения относительно друг друга по их стыкуемым поверхностям, установлена свободно на ветви гибких стоек посредством опорных элементов и шаровых опор с зазором относительно лифтовых шахт и соединена с ними поверху посредством связей, а каждая лифтовая шахта образована в поперечном сечении из отдельных металлических элементов стен, упруго стянутых через фрикционные прокладки.

2. Здание по п.1,отличающееся тем, что его верхняя часть выполнена по крайней мере из двух этажей.

0

о о о

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении высотных зданий или сооружений в сейсмических районах. Цель изобретения - повышение эффективности гашения колебаний здания и увеличение его этажности. Верхняя часть здания выполнена из панелей, соединенных между собой с возможностью их перемещения относительно друг друга, установлена свободно и шарнирно на ветвях гибких стоек с зазором относительно лифтовых шахт и соединена с ними поверху связями. Четыре ветви каждой гибкой стойки установлены осесимметрично в упорной конструкции с зазорами между собой и относительно последней. К смежных граням ветвей прикреплены фрикционные прокладки, между которыми размещены в двух взаимно перпендикулярных направлениях эксцентрики с рычагами, свободные концы которых соединены тросами с упорными конструкциями. Лифтовые шахты выполнены из металлических элементов, соединенных между собой болтами упруго через фрикционные прокладки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

W

Г/

/ 7

j/

№&

21

Фм.б