Многоэтажное сейсмостойкое здание Советский патент 1977 года по МПК E04H9/02 

1

Изобретение относится к области строительства, В частности к сейсмостойким зданиям.

Известны здания, имеющие между фундаментом и нижним перекрытием пружины, повышающие гибкость зданий и снижающие в СВЯЗИ с этим сейсмическую нагрузку (1). Недостаток такого здания заключается в низких демпфирующих свойствах пружинной стали, большой металлоемкости и пожарной опасности.

Известны также здания с гибким низким нижним этажом и жесткими верхними этажами. Нижний этаж устраивается иногда также для повышения гибкости сооружения и снижения сейсмической нагрузки (2). Недостаток таких зданий состоит в том, что в связи с нормативными ограничениями сечений стоек нижнего этажа, эти стойки не всегда могут быть достаточно гибкими, чтобы существенно снизить сейсмические нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является многоэтажное сейсмостойкое здание с жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие В горизонтальном направлении стойки нижнего этажа со сферическими торцами на концах, нижние из которых соединены с фундаментами, а верхние - с жесткими этажами, причем к нижнему из нерекрыгий прикреплены железобетонные бункеры, заполненные материалом, создающим сухое трение. Стойки со сферическими концами позволяют варьировать гибкость в весьма широких пределах, а наличие системы сухого трения приводит к дополнительному снижению сейсмической нагрузки.

Недостаток этого решения заключается в том, что, существенно снижая сейсмическую нагрузку В случае землетрясения с преобразованием высокочастотных колебаний, при низкочастотных сейсмических колебаниях,оно может приводить вследствие резонансных эффектов к повышению сейсмической нагрузки (3).

Цель изобретения - обеспечение адаптации здания к сейсмическим колебаниям с различными спектрами.

Эта цель достигается тем, что между фундаментом и перекрытием нижнего жесткого этажа прикреплены выключающиеся связи.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент сейсмостойкого здания.

Многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно л есткими верхними этажами 1 оперто на либкие в горизонтальном направлении стойки 2 нижнего этажа со сферическими торцами 3 на концах, соединенными с фундаментом 4 снизу и с жесткими

сверху, к нижнему жесткому этажу 5 при.креплены железобетонные бункеры 6, заполненные материалом 7, создающим сухое трение, например кирпичом, щебнем, песком. Между фундаментом и нижним перекрытием, размещены выключающиеся связи 8.

Связи могут быть выполнены, например, в виде связевых панелей, щпонок, болтовых соединений и т. п. Для предотвращения недопустимых горизонтальных смещений здания к фундаменту жестко прикреплены упоры 9, а для предотвращения локальных повреждений перекрытия 5 в случае его соударения с упором 9 между ними установлена упругая связь 10.

До отключения связей 8 здание представляет собой жесткую систему со сравнительно низкими величинами периодов собственных колебаний. При землетрясениях с преобладанием в спектре колебаний грунта низкопериодных составляющих, близких к периодам собственных колебаний здания до отключения элементов связей, вследствие развития резонан-сных эффектов, амплитуды колебаний здания нарастают до порогового уровня, при достижении которого происходит отключение связей 8.

После отключения связей 8 периоды колебаний здания, расположенного на стойках 2 со сферическими торцами, резко возрастают. В связи с повышением перидов колебаний здание «заходит из резонансного режима, сейсмические нагрузки существенно снижаются.

В случае, если происходит землетрясение с преобладанием высокопериодных колебаний грунта, резонансные эффекты не развиваются, поскольку здание при неотключеиных связях является жестким и отличается низкими величинами периодов собственных колебаний. Соответственно низки величины сейсмических нагрузок.

Бункер 6 перемещается во время землетрясения совместно с верхней частью здания относительно фундамента. При перемещении буикера между элементами (7), расположенными в бункере, и поверхностью фундамента возникает сухое трение, пропорциональное весу материала, находящегося в бункере, и коэффициенту трения между ним и поверхностью фундамента. Наличие сухого трения приводит к дополнительному снижению сейсмической нагрузки.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется сиижением сейсмической нагрузки на задание за счет указанных факторов: значительного увеличения периодов

собственных колебаний здания после отключения связей и наличия сухого трения.

Величины требуемых периодов собственных колебаний здания могут варьироваться в весьма щироких иределах. Система на стойках со сферическими торцами обладает гравитационной восстанавливающей силой, практически линейно зависящей от перемещений. Величины периодов собственных колебаний зависят от радиуса сферической поверхности и

высоты стойки и регулируются соответствующим расчетом. Значение основного тона собственных колебаний здания с отключенными связями может достигать 2--5 и более секунд.

Формула изобретения

Многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижиего этажа со сферическими торцами иа концах, соединенными с фундаментом снизу и с жесткими этажами сверху, к нижнему из которых прикреплены лтелезобетонные бункеры, заполненные материалом, создающим сухое трение, отличающееся тем, что, с целью обеспечения адаптации здания к сейсмическим колебаниям с различными спектрами, между фундаментом и нижним жестким этажом прикреплены выключающиеся связи.

Источники информации, принятые во внимание прИ экспертизе заявки:

1. Труды V Международной конференции по сейсмическому строительству, Рим, 1973.

2. Вибрация в технике. СО АН СССР, Новосибирск, 1974.

3. Авт. св. СССР по заявке № 1833744/33, кл. Е 04h 9/02, 1972 - прототип.