Многоэтажное сейсмостойкое здание Советский патент 1980 года по МПК E04H9/02 

(54) МНОГОЭТАЖНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ

Изобретение относится к области строитель; ства и предназначено для возведения зданий в сейсмических районах. Известно сейсмостойкое здание, в котором сейсмоизолируемая часть здания подвешена к фундаменту рамного типа на стержнях, свободно пропущенных в каналах, выполненных в этих фундаментах. Размеры каналов обеспечивают свободные колебания сейсмоизолируемой части здания относительно фундамента П Недостатком зтого решения является отсутствие демпфирующих устройств, что приводит к продолжительному периоду затухания .колебаний. Известно демпфирующее устройство зданий, представляющее собой систему сухого трения бетонных грузов по бетонной поверхности фундамента. При колебаниях здания грузы приводятся в движение железобетонными вьшо сами, одним концом жестко заделанными в перекрытие перемещающейся части здания 2. Недостатком такото устройства является возникновение больщих изгибающих моментов, возникающих в месте заделки консольных ВЫНОСОВ в перекрытие при перемещении здания. Известно сейсмостойкое здание, включающее каркас и панели заполнения, Ёыполненные .из отдельных, элементов, обжатых арматурными стержнями, пропущенными -через каналы, образованные в элементах 3. Недостаток такого здания - ограничение возможностей архитектурно-планировочных решений из-за необходимости устраивать панели (диафрагмы) между стойками каркаса здания. Кроме того, плотное примыкание диафрагмы к каркасу здания при работе систем сейсмоизолйции (например, при выполнении сто-. ек нижнего этажа со сферическими торцовыми поверхностями) в нерезонансном режиме усиливает высококачественные гармоники, увеличивает сейсмическую нагрузку и снижает чувствительность системы сейсмоизбляции. Наиболее близко к изобретению сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего, этажа со сферическими торцами, верхние из которых соединены с жесткими этажами, а нижтгяе - С фундаментом/помещенные с зазором в стаканы, имеющие стенки и днище и расположенные в фундаменте и нижней части первого жесткого верхнего этажа 4 . Недостаток, здания заключается в необходимости расположения демпфирующих элементов вне стоек нижнего гибкого этажа. В этом случае возникает необходимость громоздких Систем сухого трения, размещаемых На всю высоту нижнего гибкого этажа,чт6 приводит к снижению возможностей архитектурно-планировочных peuieifflH здания. Цель изобретения - расширение возможностей а хйтектурйо-планировочньгх рещений здания: при обеспечении ускорения затухания его колебаний.Эта цель достигается тем, что в многоэтажном сейсмостойком здании с пространственно жёсткими верхними этажами, опертыми на СТОЙКИ нижнего этажа со сфери юскими торцами, помещенные с зазором в стаканьт, имеющие стенки и днище и расположенные в фундамеите и нижней части первого жесткого верхнего этажа, стенки каждого из стаканов прижаты к днищу подпружиненными стерж Шмй и размещены .с боковым зазором относительно соответствующих частей здания. При таком решении До сейсмического толчка стойка является только несущим э зементом каркаса здания. Во время толчка, когда соударение ее со стенками вызывает относительное перемещение и трение прижатых элементов здания, стойка выполняет функции . конструкции, передающей усилия между относительно перемещающимися фундаментом и пространственно жесткими верхними этажами. В этот период стойка содействует демпфированию Колебаний. При ограничении перемещений стенок стакана и, соответственно, стойки последняя яв,ляется уже упором, ограничивающим амплитуду колебания :зДанйй в низкочастотной фазе сейсмического воздействия. На фиг. 1 изображено многоэтажное сейсмостойкое здание, общий вид; на фиг. 2 узел I На фиг. 1; на фиг. 3 - стакан с размещешгы в нем концом стойки при сейсмическом воздействии. -Многоэтажное сейсмостойкое здание включа ет в себя пространственно жесткие верхние этажи 1, опертые на гибкие в горизонтальном направлении стойки 2, имек1щиё на концах .торцовые сферические поверхности. Стойки 2 .опираются на фундамент 3. Стенки 4 стакана имеют боковые выступы 5, размещенные с зазором 6 относительно упоров 7, выполненных заодно с нижней частью 8 жестких верхних этажей. Прижатие стенок 4 стакана и боковых выступов 5 к нижней части 8 жест737608их Ьерхних этажей 1 осуществляется стержнями 9, пропущенными с зазором в каналах 10. Упругость стержня 9 обеспечивается креплением его верхнего конца к пружине 11, закреш е1шой на нижней части 8 жестких верхних этажей , через щарнир 12. Стержень 9 пропущен свободно через щарнир 12. Другой конец стержня 9 закреплен неподвижно с щарниром 13, размещенным в боковой поверхности 5 стенок стакана. Стойки 2 размещены с зазором 14 относительно стенок 4 стакана. При стойках 2 высотой на этаж зазор 6 не будет превыщать 50 мм. При сейсмическом воздействии происходит смещение грунта с фундаментом 3 относительно пространственных жестких верхних этажей I. которые, опираясь на стойки 2, при этом колеблются. До приближения к резонансному реядаму колебания здания свободны и амплитуда их не превышает зазОра 14 между стойкой 2 и стенками 4 стакана. При приближении к резонансному режиму происходит соударение стойки со стенками стакана. Так как стенки стакана и боковые выступы прижаты стержнями 9 к нижней части 8 жестких верхних этажей, то силы трения препятствуют их смещению и оказывают демпфирующее воздействие на колебание здания. Стержни 9 не препятствуют таким колебаниям и не разрушаются, так как их поворот и удлинение будет компенсироваться щарнирами 12 и 13 и пружшюй 11. Величина смещения стенок 4 стакана и боковых выступов 5 определяется велшшной зазора 6 и ограничивается упором 7. Величина демпфирования зависит от фрикциоьшых хара1 теристик трущихся поверхностей и силы прижатия подвижных стенок 4 стакана и боковых выступов 5 к нижней части 8 жестких верхних этажей. Возвращение зданий в первоначальное положение обеспечено геометрическими характеристиками стоек. Предлагаемое изобретение позволяет выполнять основные конструктивные элементы нижнего этажа здания в виде ртде.г1ьных стоек без устройства различных демпфирзгющих элементов, расположен 1ых мезкду ними. Этим расщир яется возможность архитектурно-планировочных рещений, а также достигается снижение стоимости здания; является очень эффективным при демпфировании сейсмических колебаний с помощью системь сухого трения в случае реконструкции здания; обеспечивает демпфирование колебаний в тех случаях, когда по конструктивным или архитектурно-планировочным решениям размещение демпфирующих устройств между стойкам } не только не желательно, но и невозможно; позволяет более эффективно использовать материал

стоек, так как в различные периоды стойки выполняют различные функции - центрально сжатого элемента каркаса здания, изгибаемого элемента, передающего усилия на демпфирующую конструкцию и изгибаемого элемента, ограничивающего амплитуду колебания, здания (упора).

Формула изобретения

Многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажами, опертыми на стойки нижнего этажа со сферическими торцами, помещенные с зазором в стаканы, имеющие стенки и днище и расположенные, в фундаменте и нижней части первого жесткого верхнего этажа, о т л и ч а ющ ее с я тем, что, с целью обеспечения ускорения затухания колебаний и расширения возможности архитектурно-планировочных ре-.

шений, стенки каждого из стаканов прижаты к днищу подпружиненными стерхшями н размепдены с боковым зазором относительно соответсгвующих частей здания. 5Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

7, 1977.

ОПЫТ , вып.

15 кл. Е 04 Н 9/02, 1974..

Узе/} I

Фи. 2