Сейсмостойкое здание, сооружение Советский патент 1992 года по МПК E02D27/34 E04H9/02 

Изобретение относится к строительству и касается выполнения сейсмостойких зданий, сооружений.

Известно сейсмостойкое здание, сооружение, фундамент и надфундаментные части которого отделены друг от друга, а между ними размещен шаровой элемент.

Наиболее близким к описываемому изобретению является сейсмостойкое здание, сооружение, включающее фундамент и над- фундаментную часть, между которыми на выступе фундамента установлена стойка, имеющая шарниры на концах. К стойке жестко прикреплены рычаги, которые в плане расположены крестообразно. К свободным концам рычагов подвешены грузы.

Недостаток известных решений заключается в низком быстродействии сейсмои- эолирующей системы, что отрицательно

сказывается на надежности здания, сооружения.

Цель изобретения - повышение надежности защиты здания, сооружения от сейсмических воздействий.

Поставленная цель достигается тем. что в сейсмостойком здании, сооружении, включающем надфундаментную часть и фундамент, между выступом которого и над- фундаментной частью установлена стойка с шарнирами по концам и с жестко прикрепленными к ее боковой поверхности крестообразно размещенными в плане рычагами, к каждому из которых подвешен груз, а свободный конец каждого рычага расположен в пределах высоты выступа, каждый рычаг снабжен шарнирно прикрепленной к его свободному концу траверсой с подвешенной на одном ее конце уравновешивающей массой и реактивной силовой установкой, а

VJ ОС Сг Ј

ч:

С7

груз подвешен на другом конце траверсы, при этом фундамент выполнен с упорами под траверсы, а реактивные силовые установки через систему запуска и устройство управления подключены к инерционному датчику.

На фиг. 1 изображено здание, сооружение с сейсмоизолирующим устройством; на фиг, 2 - инерционный датчик, вертикальный разрез: на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 4 - принципиальная электрическая схема устройства управления; на фиг. 5 - схема установки датчиков перемещения на над- фундаментной части сооружения.

Сооружение содержит (фиг. 1) фунда- мен.т 1. надфундаментную часть 2. выступ 3, стойку 4. которая нижним шарниром 5 опирается на выступ 3, а верхним подвижным по вертикали шарниром 6 соединяется с надфундаментной частью, рычаги 7, кото- рые жестко прикреплены к боковым сторонам стойки и установлены крестообразно траверсы 8, с прикрепленными грузами 9 на одном конце и уравновешивающими массами 10 и реактивными установками 11 на другом конце, упоры 12, инерционный датчик 13, устройство 14 управления и систему 15 запуска.

Инерционный датчик (фиг. 2 и 3) состоит из крышки 16, на которой свободно подве- шен подвижный элемент 17 (инерционная масса) с магнитом 18, корпуса 19, в котором установлены магнитоупраляемые контакты 20 и электромагнитный демпфер, состоящий из катушки 21 и ферромагнитного сер- дечника 22. связанного с инерционной массой гибкой связью 23.

Магнитоуправляемые контакты 20 (фиг. 4) включены в цепи обмоток промежуточны реле 24, которые подключены к источнику 25 напряжения. Контакты 26 промежуточных реле через диоды 27 подключены к системе 15 запуска, состоящей из ключей 28; одновременно входы ключей соединены со схемой ИЛИ 29, на выход которой подклю- чена обмотка электромагнита 21 демпфера. К ключам 28 подключен источник 30 напряжения.

При установке датчика перемещения на надфундаментной части снизу (фиг. 5) ке- подвижная часть может устанавливаться на стойке 31. связанной с фундаментом 1.

j

Сооружение функционирует следующим образом.

При слабых горизонтальных колебаниях основания внешняя возмущающая сила, действующая на надфундаментную часть, не превышает сил трения между надфундаментной частью и фундаментом, в результате чего здание работает как обычно.

При превышении медленно меняющейся нагрузки с внешней стороны значения, равного силе трения, происходит проскальзывание массы надфундаментной части относительно фундамента с передачей горизонтальных сил на стойку 4 сейсмоизо- лирующего устройства. При наклоне стойки 4 рычаги 7 приводят в движение грузы 9 с изменением начальной высоты их над поверхностью фундамента, что выводит сейс- моизолирующее устройство из равновесия с возникновением восстанавливающей силы, приложенной к верхнему шарниру 5 и направленной встречно внешнему возмущающему воздействию.

Необходимым условием получения восстанавливающей силы и обеспечения устойчивогоравновесиясистемысейсмоизолирующего устройства является расположение центра тяжести грузов 9 ниже упора нижнего шарнира 6. При качении стойки 4 с рычагами 7 центры тяжести грузов 9 перемещаются, при этом плечо поднимаемого груза уменьшается, что ведет к увеличению восстанавливающего момента.

При значительных медленных перемещениях грунта грузы 9 упираются в поверхность фундамента 1. При этом прекращается влияние противовеса и увеличивается восстанавливающий момент.

При ударных быстро меняющихся нагрузках, включается в работу инерционный датчик. Под действием внешней силы инерционная масса 17 датчика 13 отклоняется и магнит 18, перемещаясь над магнитоуправ- ляемыми контактами 20, вызывает их срабатывание. Значение нагрузки, при которой срабатывают контакты 20. определяется массой 17 и расстоянием от центра до места установки контактов. Размеры и сила магнита выбираются такими, что при его перемещении над контактом срабатывает данный контакт, а при перемещении между контактами срабатывают оба контакта.

Так при перемещении магнита 18 над контактом 20 он срабатывает и включает промежуточное реле 24 (1), которое через замкнутые контакты 26 замыкает ключ 28 реактивной установки 11 (3).

Запуск реактивной установки 11 (3) приводит через коромысло 8 опускание груза 9 на фундамент, чем исключается влияние противовеса. Гравитационный груз 9, подвешенный на противоположном рычаге, создает восстанавливающий момент на шарнире 5. Реактивная установка создает дополнительный восстанавливающий момент,, воздействуя на соответствующий рычаг.

При прохождении магнита между контактами 20 р) и 20 (1-2) срабатывают оба контакта. Включаются промежуточные реле 24(1) и 24(1-2). Замыкающие контакты 26(1) замыкаются, а размыкающие 26(1) размыкаются, чем обеспечивается запуск установки 11(3}.

При прохождении магнита 18 над контактами 20 (1-2) включается только реле 24(1-2), которое своим замыкающим контактом 26(1-2) через диоды 27 замыкает ключ 28 реактивных установок 11 (3) и 11(4). Встречно включенные другие диоды предотвращают от срабатывания остальные цепи. В этом случае исключаются из противовеса грузы, связанные коромыслами 8 с реактивными установками 11(3) и 11(4). Восстанавливающая сила будет направлена по направлению возмущающего воздействия.

При поступлении возмущения с других сторон аналогично срабатывают другие контакты датчика 13.

При включении любой установки 11 сигнал подается на схему ИЛ И 29 которая- подключает к источнику напряжения катушку электромагнита 21, сердечник 22 притягивается и через связь 23 успокаивает инерционную массу. Как только магнит 18 займет среднее положение, демпфер 21 отключается.

Уравновешивающая масса 10 выбирается так, чтобы суммарная масса на конце коромысла после сгорания порохового заряда превышала массу груза 9 и после отключения установки 11 с учетом

соответствующих рычагов коромысла 8 система возвращалась в исходное состояние.

Для использования активной компенсации медленно меняющихся внешних нагрузок возможно использование датчика перемещений надфундаментной части, который будет отличаться от инерционного датчика тем, что магнит 18 установлен на неподвижно закрепленном элементе 17.

Крышка 16 установлена на надфундамент- ную часть, а корпус 19 установлен на стойке 31, связанной жестко с фундаментом. При этом схема включения реактивной установки должна быть обратной.

Формула изобретения Сейсмостойкое здание, сооружение, включающее надфундаментную часть и фундамент, между выступом которого и надфундаментной частью установлена стойка с шарнирами по концам и с жестко прикрепленными к ее боковой поверхности крестообразно размещенными в плане рычагами, к каждому из которых подвешен груз, а свободный конец каждого рычага расположен в пределах высоты выступа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты здания, сооружения от сейсмических воздействий, каждый рычаг снабжен

шарнирно прикрепленной к его свободному концу траверсой с подвешенной на одном ее конце уравновешивающей массой и реактивной силовой установкой, а груз подвешен на другом конце траверсы, при этом

фундамент выполнен с упорами под траверсы, а реактивные силовые установки через систему запуска и устройство управления подключены к инерционному датчику.

М

(тЛУ

ш

№

Изобретение относится к строительству. Сущность изобретения: сейсмостойкое здание, сооружение содержит надфунда- ментную часть и фундамент. Фундамент выполнен с выступом, на котором шарнирно закреплена стойка. На стойку также шарнирно оперта надфундаментная часть. К боковой поверхности стойки жестко прикреплены рычаги, расположенные в плане крестообразно. К свободному концу каждого рычага шарнирно прикреплена траверса. Траверса оперта на упор. К одному концу траверсы подвешены уравновешивающиеся масса и реактивная силовая установка, а к другому концу подвешен груз. Реактивные силовые установки подключены к инерционному датчику через систему запуска и устройство управления. 5 ил. Ј

61

У-Г 2-эпф

S6WCZI

ir

$

s

т v S « .sr

1«14«11 1«1 1

j

$

Фиг. 5