Сейсмостойкое высотное здание Советский патент 1992 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству высотных зданий в сейсмических районах.

Наиболее близким к предлагаемому является сейсмостойкое здание, включающее в себя надфундаментную конструкцию с вертикальными каналами, размещенными по периметру конструкции и по ее вертикальной оси симметрии, а сейсмоизолирующий элемент - с наклонными и вертикальными каналами,соединенными с каналами надфундаментной конструкции и сходящимся в точке пересечения вертикальной оси симметрии с выпуклой поверхностью сейсмоизолирую- щего элемента, при этом здание снабжено арматурными пучками, заанкерен- ными в фундаменте , пропущенными в,. каналах сейсмоизолирующего |Элеме та и .надфундаментной конструкции и прикрепленными к последней, в ее -верхней части посредством пружинных амортизаторов.

Недостатками данного решения являются сложность выполнения наклонных и вертикальных каналов, которые должны сходиться в заданной точке, . пропускание арматурного пучка в каналах сейсмоизолирующего элемента и надфундаментной конструкции после чего закрепление в фундаменте; материалоемкость и трудоемкость надфундаментной и верхней части конструкции.

Известно сейсмостойкое здание, включающее в себя каркас из колони и ригелей, диафрагмы жесткости с панелями заполнения, выполненные с вертикальными каналами, через которые пропущены тросы обжатия.

Недостатками этого здания являются неэффективность защиты зданий от сейсмических воздействий в связи с верlR k

SO ОЗ

О

«а

тикалыным; расположением тросов и . незначительность возвращающей способности конструкции при действии изату- хании сейсмических воздействий.

Известно, что здания небольшой высоты (2-3 этажа) при сейсмическом воздействии испытывают в основном вертикальные и горизонтальные колебания. В зданиях значительной этажнос-10 ляется из жесткой пружины, соосной

ной проверки, а если нужно, то и регулирования предварительного напряжения .

Пучки предварительно напряженных стальных элементов закреплены в саморегулирующейся установке, а последняя прикреплена к массивной опоре. Саморегулирующаяся установка срставляется из жесткой пружины, соосной

Использование: строительство высотных зданий, обеспечивающее повышение их сейсмостойкости. Сущность изобретения: надфундаментная конструкция образована в виде каркасных отдельно стоящих малоэтажных и многоэтажного блоков. Последний имеет в центре ядро жесткости с криволинейными каналами в стенах для пропус- , ка тросов. Малоэтажные блоки установлены на отдельных опорах вокруг многоэтажного блока по его центральным осям симметрии, Тросы прикреплены одним концом к стенам ядра жесткости, а другим - к саморегулирующим устройствам, которые.соединены с опорами малоэтажных блоков и могут быть выполнены в виде жестких пружин или гидравлических амортизаторов, 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

ти при сейсмическом воздействии наряду с указанными колебаниями возникают значительные крутильные колебания, возникающие в горизонтальной г плоскости относительно вертикальной оси здания. Это приводит к кручению центрального ствола здания, например коробчатого ядра жесткости, с преждевременным его разрушением. Кроме того, указанное здание при сейсмическом воздействии, отклоняясь на определенную величину, не вернется точно в свое исходное положение вследствие недостаточной гибкости конструкции здания и несимметричного расположения временной нагрузки (снег, люди и . и т.д.), а. также вследствие местного искривления сферической поверхности сейсмоизолирующего элемента в результате возникновения значительных контактных напряжений.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости высотных зданий.

Указанная цель достигается тем, что ядро жесткости высотного здания напрягают стальными элементами с четырех, сторон наклонно к горизонтальной плоскости под углом Q. Стальные эле-,менты закрепляют в амортизаторах опор. Эти элементы продолжаются непрерывно от опоры к опоре, переходя ядро жесткости в уровнях каждого эта- жа (при необходимости), В ядре жесткости стальной элемент принимает криволинейную форму, чтобы равномерно распределить усилия предварительного напряжения по диафрагме ядра жесткости. Стальной элемент прикрепляют также к ядру жесткости в- точке пересе- 1чения с наружными гранями гайкой через металлическую прокладку. Для регулирования .предварительного напряжения в середине участка стального элемента, находящегося в диафрагме ядра жесткости, устанавливают муфту, которая находится в открытом месте диафрагмы. Таким образом, персоналу представляется- возможность очеред

5

5

0

0

с гидравлическим амортизатором. Саморегулирующаяся установка регулирует напряжение в стальных элементах, чтобы оно было постоянным. Также эта установка допускает свободное перемещение узлов здания при длительном воздействии нагрузок, а при ударном или кратковременном (как например при сейсмических) воздействии,: перемещениям препятствует. Массивная опора служит фундаментом пристройки, несвязанной со зд-анием с целью экономии бетона опоры и повышения ее устойчивости за счет прибавления массы пристройки к массе опоры.

На фиг..1 изображен разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг-IJ на фиг.З - муфта проверки и регулировки предварительного напряжения; на фиг. - вид прикрепления стальных элементов к диафрагме ядра жесткости; на фиг.5 - саморегулирующаяся установка; на фиг.6 - статическая 5 работа стальных элементов; на фиг.7 кинематическая работа стальных элементов .

Сейсмостойкое высотное здание, включает в себя фундамент 1, массивную опору 2, в которой заанкерена са«- морегулирующаяся установка 3, составленная из жесткой пружины 4 и гидравли- ческого амортизатора 5.

0

К саморегулирующейся установке 3 прикреплены стальные пучки 6. Над массивной опорой 2 построена пристройка, несвязанная со зданием. Возведено ядро 7 жесткости со специальными каналами, через которые пропущены стальные элементы 6. Последние напрягают до расчетного напряжения с помощью закручивания муфт 8, начиная с нижних этажей. Затем стальные элементы 6 фиксируют гайкой 9 с целью обеспечивать совместную работу ядра жесткости со стальными элементами. Стальные элементы находятся вне сцепления

с бетоном, а их число и поперечное сечение определяют расчетом.

Принцип работы сейсмостойкого высотного здания отражен в схемах статической 6 и кинематической 7 и заключается в следующем.

На уровне каждой плиты перекрытия при сейсмических толчках возникает горизонтальное усилие Т, которо принимается горизонтальной составляющей усилий в элементе P-cos9 (фиг.6)

В случае, если высотное здание испытывает крутильные колебания в горизонтальной плоскости, пучки 6 деформируются как пружина часового механизма и в них возникают усилия, возвращающие здание в первоначальное положение. На фиг.7 показан фрагмент плана сечения ядра 7 жесткости со стальными элементами 6 и опорами 2. Ядро жесткости закручивается при действии крутильных колебаний 10 на- некоторый уголс. В соответствии с этим ядро жесткости из первоначального положения А переходит в состояние В. При этом длина стального элемента 6 увеличивается и в нем возникнет возвращающее усилие. Таким же : образом в других пучках 6 возникают .усилия, которые создают крутящий момент 11, поглощающий сейсмическое воздействие в горизонтальной плоскости и возвращающий здание в исходное состояние.

,

4-4-4-Ц-4- I i

44--f f

10

19604б

Формула изобре.тения 1. Сейсмостойкое ысотное здание, включающее фундаменты, опоры, надфун- дэментную конструкцию и предварительно напряженные стальные тросы, свободно пропущенные-в наклонных каналах опор и надфундаментной конструкции и закрепленные одним концом в саморегулирующих устройствах, о т - личающееся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости, над- фундаментная конструкция выполнена в виде каркасных отдельно стоящих малог. этажных и многоэтажных блоков, последний из которых снабжен расположенным в его центральной части ядром жесткости с криволинейными каналами в стенках для пропуска тросов, а малоэтажные блоки размещены на опорах, установленных вокруг многоэтажного блока по его центральным осям, причем тросы другим концом жестко прикреплены к стенам ядра жесткости, а саморегулирующие устройства - к опорам .малоэтажных блоков.

15

20

25

30

35

-Ј3|Е|

Фиг. 1

1

Фиг. Ч

Фиг.1

Фиг. 5

Фиг.7