Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания Советский патент 1980 года по МПК E04B1/24 E04H9/02 

(54) МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС СЕЙСМОСТОЙКОГО МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в каркасах сейсмостойких зданий.

Из основного авт. св. N° 600268 известен каркас; в котором связи снабжены дополнительными элементами, размещенными в уг- 5 лах ячеек перпендикулярно связям и соедй- ненными с колоннами и ригелями.

Дополнительный элемент выполнен из труб разной длины, соединенных продольными сторонами, или в виде балки жестко- О сти, шарнирно-соединенной с колонной и ригелем.

Преимуществом такого каркйса является повыщение сейсмостойкости за счет введения дополнительных элементов, обладающих повышенной способностью к поглощению энергии колебаний.

Недостатком его является наличие сварного соединения в дополнительном элементе, что вызывает перекриста.ллизацию металла околощовной зоны, вследствие чего 20 снижается пластичность и энергоемкость дополнительных элементов.

Цель изобретения - повыщение энергоемкости дополнительных элементов.

Это достигается тем, что в известном каркасе каждый дополнительный элемент может быть выполнен в виде конструкции из двух отрезков толстостенных труб переменного сечения, соединенных по концам с помощью болтов, центрирующих прокладок и щайб с двумя пластинами пере.менного сечения из стального листа, которые в свою очередь через листовые и Т-образные траверсы, центрирующие прокладки и болты присоединены с одной стороны к колонне и ригелю каркаса, с другой к наклонной связи или в виде двух пластин переменного сечения из стального листа, соединенных по концах друг с другом с Помощью болтов, центрирующих прокладок и щайб. Пластины через листовые и Т-образные траверсы, центрирующие прокладки и болты присоединены с одной стороны к ригелю и колонне, с другой - к наклонной связи.

На фиг. 1 показан общий вид сейсмостойкого каркаса; на фиг. 2 - ячейка каркаса с элементами до и во время колебания каркаса; на фиг. 3 - узел I ячейки каркаса на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - другой вариант узла I на фиг. 2; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - сечение В- В и.а фтг. 5; на фиг. 8 - еечение Г-.Т на фиг. 3; ня фиг. 9, 10 - варианты узла I. Сейсмостойкий каркас включает колонны 1 и ригели 2, образующие ячейки. ГЗ этих ячейкахрасположены наклонные связи 3. В местах присое/чинения связи к колб1Ш1 и ригелю разметцены дЬполТтитёлыгые элементы 4. Конструкция дополнительного элемента ffo первому варианту показана на фиг. 3, 4, где отрезки толстостенных труб неременного сечения 5, rtd CBonW кШц1й соёдйнёны через центрирующие прокладки - 6 и щайбы 7 с помощью болтов 8 с пластинами переменного сечения из стального листа 9., Пластины 9 с помощью болтов 10, листовых траверс 11 и Т-образных траверс 12 через центрирующие прокладки 13, размещенные посередине пролета пластины, соединены с одной стороны с наклонной связью каркаса 3, с другой - с колонной и ригел ем каркаса. Конструкция дополнительного элемента по второму варианту показана на фиг. 5и 6: где пластины переменного сечения 9 соединены своими концами с помощью болтов через центрирующие прокладки б к шайбы 7. Аналогично первому варианту пластина 9 с помощью болтов 10, листовых траверс 11 и Т-образных траверс 12 через центрирующие прокладки 13 соединены с одной стороны с колонной и ригелем каркаса, а с другой - с наклонной связью, Сечения элементов каркаса 1, 2, 3 подбираются таким образом, чтобы в момент, когда в пластинах 9 и отрезках толстостенных труб 5 дополнительного элемента 4 от изгибающих усилий развиваются пластические деформации, напряжения в элементах 1, 2, 3 не превыщали расчетных. При этом сечения элементов 3 подбираются таким образом, что одновременно работают элементы обоих направлений как на сжатие, так и на растяжение. Рассмотрим работу составляющих ячейку элементов каркаса, в котором под действием сейсмических сил развиваются пластические деформацрш. Сейсмостойкий каркас рассчитывается и конструируется на восприятие определенного горизонтального сейсмического воздействия, при котором все элементы работают в упругой стадииВ ТОЙ чис.,1е и дополнительные элементы связей. В, случае перегрузочных сейсмических воздействий, пластины 9 и криволинейныебрусья 5 под действием сил, превыц;аюи1,их расчетные, начнут изгибаться и работать в пластической стадии, поглощая энергию внешних перегрузочных сейсмических воздействий, не давая возрастать усилиям в основных несущих элементах каркаса , 3, предохраняя от потери устойчивости связи 3 и колонны 1 каркаса. Сечение нластин 9 криволинейных брусьев 5 подбираются так, чтобы пластические дефор- , ;ации в них возникали одновременно. Преимуществом Описываемого изобретения является то, что такая конструктивная схема связевого каркаса наряду с созданием условий для развития в связях знакопеременных пластических деформаций, обладает повыщенной энергоемкостью за счет ТОГО, что В.тополнительных элементах связей четыре зоны пластического деформ1грог а1 ий, значительно увеличена их протяженность (зоны расположены между точки ми А и Б, С и Д фиг. 4) за счет создания участков равного сопротивления в брусьях 5 и пластинах 9, благодаря чему до объема мегалла работает в пластической стадии. Конструкция дополнительных aieMeHтов стала более компакта, исключена сварка, появилась возможность организовать 4 зоны пластического деформирования, тем самым увеличить энергоемкость, превратить конструкцию в статически определимую и тем самым резко упростить расчеты и подбор сечений дополнительных элементов, появилась возможность создания конструкции с щироким диапазоном характеристик за счет набора кривых брусьев из труб разных толщин и диаметров (см. фиг. 9, 10). Описываемое здание с сейсмостойким металлическим связевым каркасом обладает повыщенной надежностью по сравнейию с известными. Применение зданий, с таким каркасом обеспечивает снижение сейсмической нагрузки на здание на 15-20% и экономию металла. Формула изобретения Металлический каркас сейсмос-ойкого многоэтажного здания по авт. св. № 000268, отличающийся тем, что, с целью повышения энергоемкости дополнительных элементов, каждый дополнительный элемент выполнен в виде отрезков толстостенных , сое.тиненных по концам посредством болтов, центрирующих прокладок и нгайб с п.шстинами переменного сечения или в виде пластинпеременного сечения, причем последние в каждом дополнительном элементе через листовые и Т-образные траверсы посредством болтов, центрирующих прокладок и шайб присоединены с одной стороны к к.хюнне и ригелю каркаса, а с другой к паклоч гой связи.

-4

1 Л

4иг.З

Фиг.

(puii.5

В- в

Г 11

Г- Г

--ef в