Сейсмостойкое здание Советский патент 1993 года по МПК E02D27/34 E04H9/02 

Изобретение относится к области строительства и касается выполнения сейсмостойких зданий.

Цель изобретения - повышение надежности сеймозащиты.

На фиг.1 изображено описываемое сейсмостойкое здание, план; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - узел I на фиг.2; на фиг.5 - разрез В-.В на фиг.4; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.4.

Сейсмостойкое здание выполнено с подземной конструкцией 1 и фундамента из свай 2, объединенных ростверком 3 посредством шарниров 4. Для увеличения податливости фундамента в горизонтальном направлении между подошвой ростверка и

грунтом оставляется зазор 5, а по контуру здания подземная конструкция отделяется от окружающего грунта секциями ограждающей стены 6, устанавливаемыми с зазором ..-величина которого должна быть больше максимальной амплитуды колебания Умах.

Регулирование диссипативных свойств таких фундаментов при горизонтальных колебаниях здания во время землетрясения осуществляется за счет использования не- : обратимых (пластических) деформаций грунта, окружающего подземную конструкцию здания. При этом достаточно эффективного рассеивания энергии колебаний сейсмо- изолируемого здания можно достичь только в случае постоянного заполнения щелей, об00

о ел

о

разующихся при колебании здания относительно основания с тыльной стороны объекта между его подземной конструкцией и окружающим грунтом. Для обеспечения этого процесса установлены короба 8, нижняя подземная часть 9 которых имеет П-об- разное сечение в плане и обращена открытой стороной к обратной засыпке, а верхняя надземная часть 10 имеет замкнутое сечение в плане. Полость коробов 8 заполнена сыпучим материалом 11, например, песком. Короба 8 свободно установлены на плиты 12. В надземной части 10 короба 8, на сыпучем материале 11,установ- лены пригруз 13, имеющий возможность вертикального перемещения вдоль направляющего стержня 14, размещенного в .отверстии 15 пригруза. Направляющий стержень жестко крепится к надземной части 10 короба 8 посредством рамы 16. Направленное действие на обратную засыпку коробов 8 обеспечивается их размещением между секциями ограждающих стен, имеющих в зоне примыкания коробов 8 боковые участки 17, ориентированные перпендикулярно к подземной конструкции. Для уменьшения сил трения между коробами 8 и обращенными к ним участками 17 секций ограждающих стен, а также между коробами 8 и подземной конструкцией 1 по наружному контуру коробов на-двух уровнях по их высоте устроены горизонтальные пояса скольжения 18, например, в виде стальных полос, заанкеренных в теле коробов. Связь короба с подземной конструкцией осуществляется с помощью цилиндрических шарниров 19, тяги 20 в виде пластины и цапф 21 и 22. Для пропуска шарнирных соединений в теле короба устроены отверстия 23, перекрываемые (во избежание проникания сыпучего материала) крышками 24 с прорезями для пропуска тяг. Продольные оси цилиндрических шарниров 19 ориентируются--перпендикулярно к плоскости работы коробов 8, а сами шарниры 19 для обеспечения проскальзывания секций стены относительно располо- женных параллельно направлению колебаний устраиваются с люфтами, величи-, ной большей Умах/2 вдоль их продольных осей. Размер короба в плоскости его работы назначается не менее hK tg(45° - р /2) + YMax, где Ьк- высота П-об раз ной подземной части короба, р - угол внутреннего трения сыпучего материала. При этом высота ho надземной части короба назначается из условия ho пк 2 Yocr/ hK tg(45° - tp /2) + YMax, где 2 YOCT - сумма остаточных смещений обратной засыпки в горизонтальном направлении за весь период землетрясения.

Фундамент сейсмостойкого здания с сейсмоизолирующими свойствами работает следующим образом. Допустим, что на некотором этапе колебаний здание движется

вдоль одной из главных осей плана. Такое движение будет сопровождаться деформацией сжатия грунта в призмах выпора (площадка скольжения призмы выпора направлена по линии О-б), образующихся в

обратной засыпке по фронту движения подземной конструкции на участках размещения коробов 8. Большая часть этой деформации необратимая (пластическая) и является фактором, обеспечивающим по5 глощение энергии колебаний. .

Наряду с этим, при движении здания в рассматриваемом направлении на тыльной стороне здания короба, следуя за зданием, создают возможность для заполнения ще0 лей, образующихся за стенками коробов, сыпучим материалом. При этом сыпучий материал смещается вниз и в сторону подземной конструкции здания по линии скольжения о-а призмы обрушения. Интен5 сификации этого процесса способствует наличие пригруза, расположенного в верхней части столба сыпучего материала, то есть пригруз призван обеспечить гарантированное смещение сыпучего материала по приз0 ме обрушения.

Таким образом, движение здания в противоположном, рассматриваемому выше, направлении начнется в условиях полного контакта подземной конструкции через ко5 роба и-сыпучий материал с обратной засыпкой. При этом процесс поглощения энергии колебаний будет аналогичен вышеописанному. Очевидно, что аналогичная картина работы коробов, сыпучего материала и об0 ратной засыпки будет наблюдаться по фронту и с тыльной стороны здания при любом ограниченном количестве циклов колебаний. При колебаниях.в рассматриваемой

5 плоскости стены подземной конструкции здания, расположенные параллельно плоскости движения будут проскальзывать по поясам скольжения примыкающих коробов. Возможности таких смещений способствует

0 наличие люфтов вдоль продольных осей цилиндрических шарниров, соединяющих короба с подземной конструкцией здания.

При заданной допустимой амплитуде колебаний уровень поглощения энергии ко5 лебаний при применении рассматриваемой конструкции регулируется следующими параметрами: высотой подземной конструкции здания, шириной и количеством . коробов с сыпучим материалом, включаемых в работу при рассматриваемом направлении движения, характеристиками грунта в обратной засыпке в пределах призм выпора.

Использование изобретения позволяет повысить надежность работы фундамента за счет более четкой схемы функционирования поглотительной энергии колебания, за счет работы механизма непрерывного заполнения щелей независимо от внешнего источника энергии, и за счет выключения из работы тех механизмов непрерывного заполнения щелей, которые расположены параллельно направлению колебаний.

Формула изобретения Сейсмостойкое здание, включающее сваи с заглубленным ростверком, нижняя поверхность которого расположена с зазором относительно грунтового основания, подземную конструкцию, раамёщенную в грунте с зазором относительно подземной конструкции, ограждающую стену из секций, между которыми установлены энергопоглотители, каждый из которых оснащен приспособлением для непрерывной подачи . сыпучего материала к боковой поверхности подземной конструкции, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности сей- смозащиты, каждый энергопоглотитель выполнен в виде короба с надземной частью, замкнутой в плане, и подземной частью, разомкнутой в плане в сторону, противоположную подземной конструкции, а приспособление для непрерывной подачи сыпучего материала выполнено в виде установленного на верти-: кальной направляющей пригрузке, размещенного на поверхности заполняющего короб сыпучего материала, при этом короб посредством цилиндрических шарниров прикреплён к подземной конструкции и оснащен расположенными в двух уровнях поясами скольжения в виде заанкеренных в тело короба стальных полос, а цилиндрические шарниры установлены с возможностью осевого перемещения относительно крепления их осей.

| 1

7 Л - ,

7

8

1

Фиг./