Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания Советский патент 1979 года по МПК E04H9/02 E04B1/24 

Г

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий, преимущественно в районах с повышенной сейсмической активностью.

Известны каркасы многоэтажных зданий, состоящие из центрального решетчатого ствола, воспринимающего все горизонтальные нагрузки, и примыкающих к нему шарнирно и между собой стальных конструкций - колонн и балок - воспринимающих только вертикальные нагрузки l .

По сравнению с каркасами рамной схемы каркас с центральным стволом (ядром жесткости) позволяет существенно снизить расход стали.

Недостатком таких каркасов является их повышенная деформативность, большие усилия, приходящиеся на стойки ,центрального ствола и большо расход материалов на устройство фундаментов здания.

Наиболее близким техническимрешением к предлагаемому является каркас с центральным стволом и развитыми в одном или нескольких уровнях пространственными дисками жесткости Г2.

Недостаток этого каркаса - сложная конструкция пространственных дисков жесткости, несущие конструкции котррых состоят, как минимум, из четырех вертикальных ферм, расположенных в плоскостях граней ствола, а также плохая сопротивляемость крутильным колебаниям здания и возникающим от этого усилиям из-за малых габаритов ствола в плане. Крутильные ко.лебания неизбежны при сейсмических воздействиях, особенно в том случае, если здания в плане имеют асимметричную форму.

Цель изобретения - экономия металла и повышение сейсмостойкости каркаса.

Указанная -цель достигается тем, что в известном металлическом каркасе сейсмостойкого м.ногоэтажного здания, включающем центральный решетчатый ствол квадратного в плане сечения и пространственные диски жесткости, опертые на нeгo каждый простран ственный диск жесткости образован траверсами, расположенными по диагоналям сечения центрального ствола, и опертыми на однопролетные многоэтажные рамы, установленные по их концам перпендикулярно траверсам и

симметрично вертикальной оси центрального ствола.

На чертеже показан каркас центрально-ствольной конструкции, общий вид.

Каркас включает центральный решет чатый ствол 1 (ядро жесткости), траверсы 2, расположенные по концам траверс четыре однопролетные рамы 3, шарнирно примыканлдие к центральному стволу, и другие конструкции в виде стоей 4 и балок перекрытий 5, шарнирно соединенных между собой и шарнирно примыкакядих к центральном стволу. (На чертеже стойки 4 и балки перекрытий 5 условно показаны только для двух этажей).

Каркас работает следующим образом.

Центральный ствол 1 воспринимает все горизонтальные и ветровые нагрузки и работает на изгиб как жесткий стержень,защемленный в фундаменте и траверсах. .

Траверсы 2 при сейсмических и ветровых нагрузках работают как консольные балки, защемленные в центральном стволе 1. Вертикальные составляющиё горизонтальных сейсмических сил от концов траверс 2 .передаются на однопролетные рамы. 3, Кроме этихусилий однопролетные рамы 3 воспринимают усилия-от крутильных колебаний эдания и часть горизонтальных:, сейсмических сил, разгружая центральньй. ствол. Примыкающие к центральному/стволу остальные конструкций каркаса (стойки 4, балки 5):, мог.утбыть самыми разнообразными как по количеству, ак и по расположению, в гомчкспе к асимметричными , -во.спринимающимй Тголькр вертикальные постояннь1 е и полезные нагрузки.

Расположение траверс в диагон.альном направлении позволяет при наи меньшек расходе. металла; .и количестве

4

конструктивных элементов наилучшим образом воспринимать горизонтальные сейсмические и ветровые нагрузки разного направления. Расположение рднопролетных рам по концам траверс симметрично вертикальной оси позволяет каждой раме воспринимать только 1/4 часть усилий от крутильных колебаний, чем уменьшается расход металла для их изготовления.

Преимущество описываемого каркаса в том, что его применение для 16-ти этажных сейсмостойких зданий позволяет снизить расход стали по сравнению с рамными каркасами на 35% что составляет 854 т , а также повысить надежность и архитектурную выразительность.

Формула изобретения

Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания,включающий центральный решетчатый ствол квадратного в плане сечения и пространственные диски жесткости,опертые на него, отличающийся .тем,что,с целью снижения металлоемкости и повьвиения сейсмостойкости каркаса,каждый пространственный диск жесткости образован тр.авер.сами расп.оложенными по диагоналям сечения центрального ствола и опертыми на однопролетные многоэтажные рамЫ; установленные по их концам перпендикулярно траверсам и симметрично вертикальной оси центрального ствола.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сейсмостойкое строительство. Реферативный сборник, вып. 6, М,, ЦИНИСГосстроя СССР, 1974, с.23, рис.8, схема Б,

2. Там же с. 25, схема В.

Ш Ш CJ