Многоэтажное сейсмостойкое здание Байнатова Ж.Б. Советский патент 1992 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий из объемных блоков в сейсмических районах, а также в случае строительства на горных выработках и про- садочных грунтах.

Целью изобретения является повышение сейсмостойкости, этажности здания и упрощение монтажа.

Цель достигается тем, что в многоэтажном сейсмостойком здании, включающем фундамент, объемные блок, установленные с горизонтальными и вертикальными зазорами относительно друг друга и сборные колонны из железобетонных колец, расположенные между углами объемных блоков с зазором, на уровне этажей колонны снабжены стальными опорными шайбами с трубчатыми фиксаторами для крепления их к железобетонным кольцам, причем последние соединены между собой посредством предварительно напряженных тяжей, пропущенных внутри колец, заанкерованных одним концом в фундаменте и закрепленные другим концом с натяжным устройством, расположенным на разных уровнях и на верхнем железобетонном кольце колонны, а смежные колонны соединены между собой посредством тросов, размещенных двух взаимно-перпендикулярных и диагч.

vj

N xj О СЛ СЛ

нальных направлениях и прикрепленных к стальным опорным шайбам, при этом здание снабжено пористым и демпфирующим материалом, первый из которых размещен в зазорах между блоками, а второй - в зазорах блокам|1 и .колоннами

Кроме того, сборные колонны снабжены расположенными по их высоте в железобетонных кольцах фиксаторами с отверстиями для пропуска предварительно напряженных тяжей.

На фиг. t показан фрагмент здания (облицовочный слой наружных стен не показан); на фиг, 2 - разрез А-А на фиг 1 (план расположения обьемных блоков, колонн и облицовочные самонесущие наружные стены); на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг-. 1 (план расположения-горизонтальных тросов и колонн), на фиг. 4 - объемный блок-(жилая комната) в аксонометрии; на фиг 5 - железобетонное кольцо, на фиг. 6 - цилиндрический фиксатор с опорной стальной шайбой, вертикальными тяжами и горизонтальными тросами; (междуэтажное промежуточное положение); на фиг 7 - разрез В-В на фиг б; на фиг 8 - общий вид узла этажа в разрезе; на фиг. 9 - пластинчатый фиксатор, на фиг 10 - процесс восстановления наклон- ненного здания после землетрясения,

Многоэтажное сейсмостойное здание включает сборные предварительно обжатые колонны 1, состоящие из отдельных железобетонных колец 2, установленных штабелями, образуя вертикальные каналы 3 для размещения в них предварительно напряженных тяжей 4 с пластинчатыми фиксаторами 5, нижние концы которых, заанкерованы к фундаменту б, а верхние на уровне разных этажей с натяжным устройством 7. На уровне каждых этажей между железобетонными кольцами 2 установлены опорные стальные шайбы 8. соединенные между собой горизонтальными тросами 9. На опорные шайбы 8 свободно устанавливаются объемные блоки 10, причем между объемными блоками имеются зазоры 11 для размещения пористых низкомодульных материалов (не показаны) высокоэффективных звукопоглащающих и теплостойких (например, пенопласт). Между колоннами 1 и объемными блоками 10 размещены демпфирующие материалы (не показаны) с вязко-пластичными свойствами, например, каучуко-резиновая масса. Наружные стены объемных блоков облицованы водонепроницаемой съемной самонесущей панелью 12 (фиг. 2) опертой на опорные стальные шайбы 8. Опорные стальные шайбы снабжены симметрично расположенными трубчатыми фиксаторами 13.

Монтаж здания начинается с устройства фундамента б и установки под колонны панели с соединением их с вертикальными тяжами 4. На фундамент между петлями

размещаются объемные бдоки 10 по всей площади здания в плане, одновременно заполняя швы пористыми звукопоглощающими материалами, затем устанавливают штабелями железобетонные кольца 2 на вы0 соту этажа, пропуская по внутреннему каналу вертикальные тяжи 4 с промежуточными пластинчатыми фиксаторами 5 и заполняя швы между колоннами и блоками демпфирующими материалами, после чего монтируют

5 наружные облицовочные панели 12. На верхнем уровне этажа на железобетонные кольца 2 одевают трубчатые фиксаторы 13с опорной стальной шайбой 8, соединяя их между собой горизонтальными тросами 9.

0 таким образом завершается строительство первого этажа здания. Затем непосредственно на стальные шайбы 8 опираются объемные блоки 10 второго этажа и повторяются предыдущие этапы сборки до полно5 го завершения строительно-монтажных работ. После завершения монтажа всех этажей натяжным устройством 7 через тяги 4 создаются усилия обжатия в железобетонных кольцах В зависимости от высоты зда0 ния натяжные устройства могут быть несколько по высоте здания

Объемные блоки 10 изготавливаются в заводских условиях и состоят из цельнофор- мованного колпака, панели пола и навесной

5 панели наружной стены. Колпак представляет собой пространственную конструкцию из железобетона, состоящую из четырех стен и плиты потолка. В одном объемном блоке могут быть размещены части одного

0 или группы помещений, которые полностью отделаны и оборудованы на заводе. При сейсмических воздействиях основная энергия расходуется не на разрыв стыков и кручение жестких элементов, как

5 например в сборно-монолитных зданиях, а на трение между железобетонными кольцами, так как они допускают относительные сдвиги и повороты. А также колебания зданий от действия сейсмических сил гасятся

0 за счет создания разности в частотах собственных колебаний объемных блоков и колонн, так как они не связаны друг с другом и за счет демпфирующего материала (битум или мастики, обладающие после твердения

5 демпфирующими свойствами или другие вязко-упругие материалы), размещенного в зазорах между блоками и стойками. Демпфирующий материал служит для повышения диссипативных свойств здания за счет создания сил трения между стенками блоков и колоннами, повышения коэффициента затухания и исключения ударных нагрузок, то есть обеспечения плавной передачи горизонтальных сейсмических сил на здание в целом. При необходимости увеличение жесткости многоэтажного здания достигается изменением высоты железобетонных колец, ограничением величины зазора между блоками и колоннами, изменением уров- ня расположения блоков, создавая ступенчатость в поперечном разрезе, изменением формы поверхности колец, введением ригелей для получения диафрагмы. При необходимости объемные блоки соединяются между собой горизонтальными металлическими планками для того, чтобы каждый этаж работал как единый диск. Размеры планки подбираются из условий прочности в соответствии с расчетно-сейс- мической балльности местности и с учетом месторасположения по высоте здания. Горизонтальные тросы 9 предназначены для исключения расхождения стоек и служат как запасные дополнительные упругие опоры в случае срыва объемного блока из опорной пластинки.

Трубчатые фиксаторы шарнирно соединяют железобетонные кольца, которые упираются одновременно об стенки верхнего и нижнего блоков с целью обеспечения совместной работы колонн и объемных блоков. Пластинчатые фиксаторы, размещенные внутри вертикального канала, обеспечивают равномерные расположения тяжей по максимальному диаметру канала. Это делается для того, чтобы система тяжей работала как пространственный каркас, повышая сопротивляемость на сдвиг колонны, т.е. создавая внутренние распоры В пределах каждого этажа по каналу необходимо устанавливать несколько пластинчатых фиксаторов, таким образом, чтобы фиксатор не оказался на границе между кольцами и не допустил отклонения от горизонта.

Использование предложенного решения повышает сейсмостойкость здания за счет подвижности элементов колонн, допускающих относительные сдвиги; исключения непосредственного опирания объемных блоков друг на друга, то есть напряженное деформированное состояние всех блоков по высоте здания остается постоянным; демпфирующего материала между блоками и колоннами, повышающего силы трения при сдвиге. Высотность здания достигается в результате превращения каждого блока в самонесущую конструкцию, передающую свой вес на сборные колонны

через опорные пластинки. Упрощение монтажа достигается тем, что полностью исключаются на строительной площадке мокрые процессы, связанные с бетоном, сварочные 5 работы и снижением точности монтажа, связанные тем, что допущенные неточности в процессе сборки исправимы в любой стадии монтажа, так как все несущие элементы соединены между собой свободно. 10 Зазоры,заполненные пористыми и демпфирующими материалами, способны поглотить не только звуковой шум и колебания, но и позволяют после землетрясения без больших затрат восстановить здания 15 (см. фиг. 10), для этого снимается усилие натяжения в тяжах и подгоняется каждый элемент на свое рабочее место, что позволяет легко заменить разрушенные блоки или изменить планировку секции.

0 Формула изобретения

1. Многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее фундамент, объемные блоки, установленные с горизонтальными и вертикальными зазорами относительно

5 друг друга, и колонны, расположенные между углами объемных блоков и имеющие консоли, заведенные между смежными по высоте объемными блоками, отличаю - щ е е с я тем. что, с целью повышения сейс0 мостойкости и этажности здания и упрощения монтажа, каждая колонна установлена с зазором относительно объемных блоков и выполнена сборной по высоте их железобетонных колец, а консоли образованы сталь5 ными опорными шайбами с трубчатыми фиксаторами для крепления их к железо-бетонным кольцам, причем последние соединены между собой посредством предварительно напряженных тяжей, пропущен0 ных внутри колец, заанкеренных одним концом в фундаменте, и закрепленных другим концом в натяжных устройствах, расположенных на разных уровнях колонн и на верхнем железобетонном кольце послед5 них, а смежные колонны соединены между собой посредством тросов, размещенных в двух взаимно-перпендикулярных и диагональных направлениях и прикрепленных к стальным опорным шайбам, при этом зда0 ние снабжено пористым и демпфирующим материалом, первый из которых размещен в зазорах между блоками, а второй - в зазорах между блоками и колоннами.

2. Здание по п. 1,отличающееся

5 тем, что колонны снабжены расположенными по их высоте в железобетонных кольцах фиксаторами с отверстиями для пропуска предварительно напряженных тяжей.

61 И

Использование: возведение многоэтажных высотных зданий из объемных блоков в сейсмических районах, а также в случае строительства на горных выработках и про- садочных грунтах, обеспечивающее повышение сейсмостойкости и этажности здания и упрощение монтажа. Сущность изобретения: здание включает сборные предварительно обжатые колонны, состоящие из отдельных железобетонных колец, установленных штабелями, образующих вертикальные каналы для размещения в них предварительно напряженных тяжей с пластинчатыми фиксаторами, нижние концы которых зааккерены в фундаментах, а верхние на уровне разных этажей - в натяжных устройствах. На уровне каждого этажа между железобетонными кольцами установлены опорные стальные шайбы, соединенные между собой горизонтальными тросами. На опорные шайбы свободно установлены объемные блоки. Между объемными блоками и колоннами выполнены зазоры для размещения пористых демпфирующих материалов. Наружные стены обьемных блоков облицованы водонепроницаемой съемной самонесущей панелью, опертой на стальные шайбы. Опорные стальные шайбы снабжены симметрично расположенными трубчатыми фиксаторами. 1 з.п. ф-лы, 10 ил. t/ С

х1

.

vsj 11 Г

п

i i

see

r ;-v|p - f )f

tffff fjb SJ- f f f f-fff Л. Л f

2ZE

t

.. / r,c.

gr.5

Фиг.э

Фиг. Г А -А

# /

дьца

see

)f

f fjb SJ- f f f f-fff Л. Л f

2ZE

ЙЯ

Фиг.%

7Z

(риг. 6